Text
                    химия и жизнь
Научно-популярный журнал Академии наук СССР 1970


Март рос Сарьян. На склоне горы, 1927 г. Большинство долгожителей нишей планеты — обитатели гор. О благотворном влиянии горного климата на здоровье, о механизмах адаптации и использовании этих механизмов для лечения некоторых заболеваний рассказывается в статье М. А. Алиева «В горы от инфаркта?» На 1-й странице обложки: иллюстрация к статье «Как зеркало...» — о классических и новых средствах ухода за полами
№ С Старикович г* И Мамонтов А. А. Клесов В И Вернадский М. Гуревич С. И Кирсанов П. П Иваноь 33 36 37 38 М. А. Алиев Л Чистый М. Л. Карапетьянц ГЖЕМЕСЯЧНЫЙ НАУЧНО- ПОПУЛЯРНЫЙ ЖУРНАЛ АКАДЕМИИ НАУК СССР АВГУСТ 1970 ГОД ИЗДАНИЯ 6-Й Д Л. Длигач 61 Л. Гриффин О. Н. Бадер Б. Володин М. Мазуренко П. Я. Жадан А Л Козловский В. Бурдин В Балек В. Чернов 2 Заметки с конференции Химия-70 7 Резиновые уплотнения, которые переживут автомобиль. В огне не сгорит, в воде не намокнет Проблемы и методы современной науки 9 Возвращение к равновесию 15 Информация 17 Автотрофность человечества 23 Телескоп у Семи Родников 26 На былинных холмах. На рождение звезды Формулы жизни «Элемент биогениум» Из старых журналов Из новых журналов Лауреаты Нобелевской премии пс физике Болезни и лекврства 45 В горы от инфаркта? 48 Проявление на свету Клвссика нвуки 49 Быть или не быть? Наука ленинской эпохи 50 Твердый газ Диалог 50 Беседа с профессором Золтаном Чюрешем Гипотезы Акселерация — это хорошо пли плохо? 65 Новое о жизни в каменном и железном веках 68 О роли эксперимента в археологии Библиотека 70 Голос Кольцова 74 Новости отовсюду Живые лаборатории 76 «От семи недуг» Агрохимические ссветы 79 Сад без ядохимикатов 81 Клуб Юный химик 87 Консультации Полезные советы и пояснения к ним 88 Как зеркало... ЭЗ Почему непросто чистить искусственную замшу? Разные разности 94 Тринадцатый источник 96 Размышляя над списком... Редакционная коллегия. И В. Петрянов-Соколов (главный редактор), П. Ф. Баденков, Л. М. Жаворонков, С В. Кафтанов, Н. К. Кочетков, «П. И. Мазур, Б. Д. Мельник, В И. Рабинович (ответственный секретарь), П. А. Ребиндер, М. И. Рохлин (зам. главного ре дактора), С. С. Скороходов, Ь. И. Степанов, А. С. Хохлов, М. Б. Черненко (зам. главного редактора), Н. М. Эмануэль Редакция: Б. Г. Володин, М. А. Гуревич, Б. Е. Жвирблис, A. Д. Иорданский, О. И. Коломийцева, О. М. Либкин, Э. И. Михлин, Д. Н. Осокина, B. В. Станцо, C. Ф. Старикович, Т. А. Сулаева, B. К. Черникова Художественный редактор C. С. Верховский Технический редактор Э. С. Язловская Корректоры: Г. Н. Нелидова, Е. И. Сорокина При перепечатке ссылка на журнал «Химия и жизнь» обязательна Адрес редакции: Москва В-333, Ленинский проспект, 61 Телефоны: 135-52-29, 135-63-91, 135-04-19 Подписано к печати 14/VII 1970 г. Т09498 Печ. л. 6 + 1 вкл. Усл. печ. л. 10,08 Уч.-изд. л. 11,5 Тираж 125 000 Зак. 263 Цена 30 коп. Московская типография № 13 Главтюлиграфпроата Комитета по печати пои Совете Министров СССР Москва, ул. Баумана, Денисовский пер., д. 30.
Такие значки преподнесли участникам конференции по охране и рациональному использованию природы Сибири. Молодые ученые в марте этого года собрались в Красноярске для обсуждения проблемы ЧЕЛОВЕК И ПРИРОДА. Не следует думать, что любое вмешательство людей в дела природы ухудшает ее состояние, губит какие-то ландшафты. Но все чаще «хозяйственная» нагрузка на ландшафт становится чрезмерной и природа не выдерживает, отступает. В таких случаях она нуждается в помощи. Да и мы сами заинтересованы в сбалансированном взаимоотношении с живой и ие живой природой. На конференции побывал корреспондент «Химии и жизни» С. СТАРИК.ОВИЧ. ЗАМЕТКИ С КОНФЕРЕНЦИИ СИЛА В ГЕМИЦЕЛЛЮЛОЗЕ Мрачное впечатление производит тайга после ^нашествия сибирского шелкопряда: прожорливые гусеницы оставляют деревья обнаженными, словно после пожара. К счастью, лиственница может два-три раза подряд одеться в зеленое платье — хвоя у нее отрастает снова и снова. Дерево борется за жизнь. Какие физиологические процессы идут в ослабевших деревьях, как помочь им? Такими вопросами задались в Институте леса и древесины СО АН СССР. Первым бросается в глаза цвет новой хвои: она очень светлая, в ней мало пигментов. Но и размеры патологической хвои другие, нежели у нормальной. Даже на одном дереве, только на разных ветвях, вторичная xscfc то в два раза длиннее и толще, то, на* оборот, намного короче нормальной. В обоих «сортах» вторичной хвои очень мало углеводов. Но в короткой хвое дисахаридов и крахмала почти вдвое больше, чем в удлиненной. Почему? Не ясно. Вообще же вся патологическая хвоя необычайно бедна монозами и ди- сахаридами. Во второй половине лета — самом активном периоде жизни дерева — в патологической хвое резко возрастает содержание геми- целлюлоз. Эта малоподвижная группа углеводов, «разбухая», препятствует оттоку питательных веществ из хвои, и ростовые про цессы в стволе и корнях как бы замирают. Кто знает, может быть, именно эта приспособительная реакция и помогает лиственницам пережить несколько нашествий шелкопряда. Ведь таким способом дерево может сберечь силы. з
Озеро Тургояк — сдно из красивейших на Южном Урале. На ею берегу уютно расположились дома отдыха и пионерлагери. Озеро чистейшее, никакие промышленные загрязнения не попадают в него. Но в ноябре 1968 года сиги, обитавшие е озере, стали один за другим всплывать на поверхность. Рыбины вяло плавали и никак не реагировали на человека. Через некоторое время сиги переворачивались кверху брюхом и погибали. Сотрудники Уральского отделения Сибирского научно-исследовательского института рыбного хозяйства не нашли у мертвых рыб никаких возбудителей инфекций и паразитов. Но зато они обратили внимание на очень желтую н рыхлую печень рыб. Сделали анализы: печень сигов была насыщена ДДТ. Оказалось, что в 1965 году прибрежный лес обработали дустом. Вешние и дождевые воды постепенно переносили ядохимикат в воду. Накопление ДДТ в воде и печени сигов шло по-разному: рыбы способны в 1600 раз сконцентрировать ядохимикат. Как только ДДТ попал в воду, у сигов нарушился обмен веществ: началось жировое перерождение печени. Почему же драма произошла через несколько лет? В ноябре 1968 года р основном гибли двухлетние и трехлетние сиги. Они стали половозрелыми и приготовились к нересту. Но организм рыб был ослаблен ядом, и будущие «папы» и «мамы» не вынесли физиологической нагрузки. К тому же в ноябре холодно, а ДДТ особенно вреден для рыб при низких температурах. Это не первый случай отравления рыб ДДТ. Индустриальные пустыни— так называют тысячи гектаров земель, погребенных под отвалами горнодобывающей промышленности или шламами металлургических заводов. Семенам трав и деревьер, которые приносит сюда ветер, прорасти не суждено — отвалы «не съедобны» для растений. В них крайне мало органических веществ и почти совсем нет азота. Более того, отвалы губят зеленые ростки множеством вредных для растений солей и бесструктурностью. Дождевая влага скатывается с них. А в сухую погоду даже при малейшем дуновении ветра шламовые отвалы «курятся», засоряя округу пылью, сернистым газом, фтористым водородом и другими, столь же малоприятными, веществами. Сотрудники лаборатории промышленной ботаники Уральского университета решили законсервировать вредоносный шламовый отвал Уральского алюминиевого завода и превратить в луг отвал золы Южно-Кузбасской ГРЭС. Шламовый отвал алюминиевого заво^' да очень трудно поддавался лечению. Чего только не перепробовали ботаники! Они пытались создать комковатую структуру почвы, внося на опытные делянки полиакриламид, подкармливали высаженные семена всевозможными удобрениями, расщелачивали шлам кислотами. Но все было напрасно. Первые зеленые ростки появились только тогда, когда поверхность опытных делянок покрыли шестисантиметровым слоем ила из очистных сооружений. Такой же эффект дал и слой обычной почвы. Испытав 100 видов растений, ботаники убедились, что на шламах алюминиевого завода лучше всего себя чув- 4
ствуют пырей, костер безостый и овсяница красная. Несмотря на то что растения сперва выглядели очень хило, они дали семена и прижились. Но ни один древесный или кустарниковый вид не смог расти на этом отвале. Эксперименты на отвале ГРЭС были более радостными. Растения тут устраивал уже не шести-, а двухсантиметровый почвенный слой. И семян нужно было сеять не в четыре, а всего в два раза больше, чем обычно. Зола пришлась по вкусу даже таким неженкам, как клевер, люцерна и тимофеевка. Более того, почти половина черенков березы бородавчатой, осины, клена американского, ясеня и ивы, посаженных прямо в золу (!), пустили корни. Значит, на отвалах золы мы можем вырастить лес, а горы шлама превратить в зеленые холмы. Темнохвойная тайга Южного Сахалина быстро тает. И не мудрено — нет естественного возобновления леса. Тайгу сводит не только ^ топор дровосека, но и... бамбук. Интенсивно размножаясь корневищами, он губит молодую древесную поросль. Непроходимые бамоучни- ки, высотой в метр-полтора. презратили тысячи гектаров вырубок и гарей в экономические пустыри. Не сравнишь же злак, годный разве что на лыжные палки, с лиственницей или сосной. Более того, заросли бамбука стали прибежищем колоссального количества грызунов. Вредя полям, они ьесут и непосредственную1 угрозу людям — может вспыхнуть эпидемия. Рубить бамбук — работа неблагодарная. В земле от «лыжной палки» останется несколько корневищ и каждое даст побеги. Ясно, что победить бамбук можно только тогда, когда уничтожишь его подземную часть — корневище. Именно поэтому сотрудники Дальневосточного института лесного хозяйства, перепробовав несколько способов борьбы с «зеленой чумой», остановились на химическом способе. Оказалось, что противозлаковый гербицид далапон (натриевая соль 2,2-дихлорпропионо- вой кислоты), которым опрыскивали бамбук, не только иссушает надземлую его часть, но и губит корневища. Почве далапон приносит мало вреда: он полностью разлагается через 2 — 3 месяца. Но зато в корневище бамбука далапон вызывает стойкие необратимые процессы гидролитического распада белка. Бам- бучник «стерилизуется» на несколько лет. А за это время сосенки успеют набрать силу. Труба, отводящая стоки очистных сооружений Байкальского целлюлозного завода, оканчивается на сорока метровой глубине. Колоссальный объем чистой воды озера сразу же многократно разбавляет стоки. Концентрация загрязнений становится ничтожно малой. С ними может справиться сама природа, — так считали многие специалисты. Загрязняется или не загрязняется Байкал? В этот спор вступили и молодые сотрудники Лимнологического института СО АН СССР. Да, загрязняется,— говорят лимнологи после трехлетних исследований. С 1967 года они берут пробы воды и грунта возле трубы. Раньше в донных пробах не было слизи с неприятным запахом. Теперь она есть: на дно озера осаждается лигнин. 3 1963 году од «испортил» ceisib тысяч квадратных 5
метров дна; в 1969 году площадь загрязнений возросла до 34 тысяч квадратных метров. На этой территории изменился обмен веществ, он стал сероводородным. Микробов, питающихся сбрасываемой органикой, здесь в 50 раз больше, нежели в «открытом море». Зато олигохе- ты — основная рыбья пища — исчезли совсем. Что такое несколько тысяч квадратных метров по сравнению со всем Байкалом? Вроде бы пустяк, ерунда. Нет, не пустяк. Байкальский завод работает еще не на полную мощность, но в его сбросах загрязнения часто в 2—5 раз превышают предельно допустимые концентрации. Если так пойдет и дальше, то зона мертвого дна вскоре продвинется на 10—20 километров вдоль берега. Ведь природного самоочищения дна не будет: воды озера для этого слишком холодны. Но не только вода, не только омуль в опасности. На Байкале, да и в его окружении, невзгоды обрушились и на других животных. Вот несколько примеров. На всем озере осталась одна-единственная пара гнездящихся бакланов, а 30—40 лет назад их считали тысячами. Угроза уничтожения нависла над большим крохалем. Этих беззащитных птиц браконьеры бьют во время линьки. Сбор чаячьих яиц туристами и местным населением привел к исчезновению многих гнездовий серебристой и сизой чаек. Лишь островки и утесы с названием «чаячий» напоминают о былом обилии птиц. Самые большие колонии — в заливе Провал — были затоплены после поднятия уровня Байкала плотиной Иркутской ГЭС. Теперь на Южном Байкале гнездуется одна-единственная колония чаек б 20—25 особей. А чайки к бакланы — естественные санитары, следящие за чистотой воды, ведь они питаются в основном больными рыбами. В двадцатых годах за день поездки вдоль берега обычно встречалось около 10 медведей. А сейчас столько не увидишь и за месяц. Да что там медведи! Не повезло даже безобидным ужам. Их реликтовую популяцию в бухте Змеиной, на берегу которой выходят горячие ключи, уничтожили туристы. А на омуля — сейчас лов его запрещен — обрушилось другое бедствие: в Селенге 70—80% его икры гибнет из-за лесосплава. И не мудрено — кора деревьев насыщает воду дубильными веществами, резко изменяет рН речной воды. Неважно обстоят дела и в Забайкалье: в Бурятии настолько быстро сводят леса, что за последние годы там высохло около сотни речек. Пришли в движение пески, они угрожают больше чем ста поселкам. Байкал — это пятая часть пресной воды планеты, кристально чистой благодаря сложному природному комплексу самого озера и его окрестностей. Сводя леса, загрязняя воздух и воду, уничтожая животных, мы вмешиваемся в «святая святых» природы — биологический круговорот элементов. Именно он определяет облик каждого ландшафта, в том числе и озерного. Из природного механизма нельзя безболезненно изъять ни одной шестерни: механизм начнет работать по-новому. Если облик Байкала станет иным, то в лучшую ли сторону он изменится? Рисунки В. ГШРЕБЕРИНА ТЕХНОЛОГИ, ВНИМАНИЕ! ТЕХНОЛОГИ, ВНИМАНИЕ! ТЕХНОЛОГИ, ВНИМАНИЕ! ТЕХНОЛОГИ, ВНИМАНИЕ! ЕЩЕ ОДИН СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГРАНУЛИРОВАННЫХ УДОБРЕНИЙ Разработан новый способ гранулирования комплексных удобрений на основе полифосфатов аммония и мочевины. Расплав полифосфата аммония и раствор мочевины поступают во вращающуюся со скоростью 500 об/мин перфорированную чашу гра- нулятора. Отсюда капли расплава (их температура 135° С) попадают в коническую емкость, наполненную легким минеральным маслом, где они охлаждаются и твердеют, принимая сферическую форму. Образующаяся суспензия из масла и твердых гранул (вес последних около 1%) проходит через барабанное сито и центрифугу — чтобы отделить гранулы. Вся установка, кроме центрифуги, работает непрерывно. Новый метод грануляции исключает образование пыли и позволяет получать гранулы более правильной формы, совершенно не слеживающиеся при хранении. На такой установке можно гранулировать и другие удобрения: мочевину, нитрофоску, нитрат аммония и так далее. «Chemical Engineering*, 1969, JV» 8 6 *
ХИМИЯ-70 Мы продолжаем знакомить читателей с экспонатами открывающейся в сентябре международной выставки «Химия-7(Ь. В этом номере — заметки о резине с низким коэффициентом трения и о новых сортах лака, созданных советскими химиками. РЕЗИНОВЫЕ УПЛОТНЕНИЯ, КОТОРЫЕ ПЕРЕЖИВУТ АВТОМОБИЛЬ Не один год на московский автозавод имени Лихачева поступали рекламации на сальники, установленные в двигателях гручовых автомобилей «ЗИЛ-130». От сильного трения при высокой температуре резина, из которой сделаны эти сальники, быстро истиралась, и через зазоры вытекало масло. Впрочем, недолговечность резиновых сальников доставляет немало хлопот не только работникам столичного завода. Уплотнения всегда были одним из слабых мест в двигателях автомобилей, тракторов, морских судов, даже самолетов. По-видимому, в ближайшие годы рекламации по поводу сальников прекратятся или же станут значительно реже. Химики из московского Научно-исследовательского института резиновой промышленности и ленинградского Государственного института прикладной химии создали уплотнения с пониженным коэффициентом трения. Процесс изготовления нестирающихся сальников, который уже запатентован во Франции, Англии, Индии, ФРГ и во многих других зарубежных странах, довольно сложен. Суть его заключается вот в чем: саль- В одной из лабораторий Государственного исследовательского и проектного института лакокрасочной промышленности в Москве на рабочих столах, в шкафах, даже на подоконниках лежат блестящие яркие пластинки — розовые, зеленые, голубые, светло-коричневые, черные. На этих пластинках работники лаборатории демонстрируют корреспонденту не- ники из обычной резины обрабатывают пяти- фтористой сурьмой. При этом к полимерным молекулам присоединяются атомы фтора — полярные группы как бы скрепляют нити молекул между собой. В этом секрет необычной стойкости фторированной резины к истиранию. Сравнительные стендовые испытания фторированных и нефторированных сальников, проведенные в Научно-исследовательском автотракторном институте и на ЗИЛе, показали, что новые уплотнения по меньшей мере вдвое долговечней обычных. Такие результаты получены на стенде. А сейчас в среднеазиатских республиках, в тяжелых условиях пустыни идут дорожные испытания машин, оборудованных фторированными сальниками. Когда закончатся испытания, можно будет сделать окончательные выводы. Но уже сегодня ясно: если старые сальники приходилось менять по меньшей мере трижды за время службы двигателя, то фторированные уплотнения наверняка переживут автомобиль. обычные опыты: гасят на лакированной поверхности сигареты, ставят на пластинки стаканы с кипятком, выливают спирт и поджигают его. А потом протирают лак тряпкой, и он снова сияет, как новый... Блестящие яркие пластинки сделаны из дерева. Это образцы материалов для мебельной промышленности. А блеск, огнестойкость В ОГНЕ НЕ СГОРИТ, В ВОДЕ НЕ НАМОКНЕТ 7
ha мебель, покрытую горячий суп, о ее полиэфирными лаками, поверхность можно можно лить воду и погасить сигарету. влагонепроьицаемость им придают полиэфирные лаки, разработанные в институте. До недавнего времени для отделки мебели, футляров приемников и телевизоров применяли нитролак. Он, как известно, не очень прочен, боится воды, а горящая сигарега (гости бывают всякие!) способна безнадежно испортить лакированную поверхность стола, буфета, книжной полкк Кроме того, технология нанесения нитролака довольно сложна: лакировать приходится не меньше шести раз, а перед покрытием необходимо тщательно отполировать древесину. Полиэфирные лаки можно равномерно налить на поверхность, а можно нанести пульверизатором. И, как правило, оказывается вполне достаточно одного-двух слоев. Особой обработки перед лакировкой древесина не требу- А потом протирают лак тряпкой, и он сияег, как новый... ет — полиэфирные лаки хорошо пристают к подложке, сглаживают все ее неровности и дефекты. j+ Но, конечно, главные их достоинства — это химическая стойкость, способность долго выдерживать высокие (до 100° С) и низкие (до —40° С) температуры. Недаром полиэфирные лаки московского института предполагают использовать не только для отделки мебели, но и в технике — для изготовления противопожарных огнестойких переборок. Полиэфирные лаки ПЭ-220 и ПЭ-232 удостоены золотой медали Выставки достижений народного хозяйства и получили высокую оценку на Международной Лейпцигской ярмарке 1969 года. < Э. И. МАМОНТОВ 8
ПРОБЛЕМЫ И МЕТОДЫ СОВРЕМЕННОЙ НАУКИ а а клесов ВОЗВРАЩЕНИЕ К РАВНОВЕСИЮ ЧТО ТАКОЕ ХИМИЧЕСКАЯ РЕЛАКСАЦИЯ Быстро нарушая равновесие реакции и наблюдая за ее переходом в другое равновесное состояние, можно получить важную информацию о тонких деталях механизма реакции, недоступную для других методов химической кинетики. Термина «химическая релаксация» пока нет ни в одной энциклопедии... Два вещества — А и В — вступают в реакцию, £ образуя третье вещество С. Зная это, мы практически ничего не можем сказать о механизме реакции. Не диссоциирует ли вещество А на два других, прежде чем одно из них прореагирует с В? Не образуют ли А и В сначала комплекс, который затем превращается в конечный продукт? Нужен ли для этой реакции катализатор, и если да, то каков механизм его действия? С какой скоростью идет реакция? Найти ответ на эти вопросы нелегко уже потому, что большинство химических превращений происходит практически мгновенно. Пятнадцать лет назад исследователям были доступны реакции, имеющие время полупревращения до одной миллисекунды (тысячной Р-эемя полупревращения — время, в течение которого прореагирует половина всех молекул исходного вещества. доли секунды). А сейчас уже можно непосредственно измерить время полупревращения, равное нескольким наносекундам (миллиардным долям секунды),— за полтора десятка лет чувствительность измерения скорости возросла в миллион раз. Это было достигнуто в результате применения принципиально нового метода, который получил мало понятное название «релаксация». У ОТ БЮРЕТКИ К ОСЦИЛЛОГРАФУ Когда-то реакции изучали так: ученый смешивал растворы известных ему веществ в известных концентрациях и наблюдал, как с течением времени исчезают реагенты или появляются продукты реакции. В те далекие времена узнать что-либо о кинетике реакций можно было только методами обычного количественного анализа. Нужное для этого время зависело лишь от ловкости рук экспериментатора и никак не могло быть меньше нескольких секунд. Собственно задача нахождения начальной скорости реакции тогда и не ставилась. Вот как, например, описывает известный русский химик Н. А. Меншуткин (в «Журнале Русского Фкзико-Химического общества» за 1877 год) перзые опыты по изучению скоростей реакций, которые проводились в середине прошлого века пионерами химической кинетики Бертло и Пеан де Сен- Жиллем: «Эти ученые... нагревали смеси спиртов и кислот в запаянных трубках, помещенных в железных стволах в масляной бане... По мере надобности трубки вскрывались, бралась навеска для анализа и трубки вновь запаивались...» Но уже немногим позже Якоб Вант-Гофф в своих замечательных «Очерках по химической динамике» писал: «Первый период химического превращения представляет собой особый интерес для динамических исследований». Однако на практике измерять скорости химических процессов в начальный момент времени стало возможным лишь в двадцатых годах нашего столетия, когда появился новый способ исследования — изучение реакций в струе реагирующих веществ. Два раствора с реагентами одновременно вводили з камеру для смешивания. Оттуда смесь нагнеталась в длинную трубку. К трубке был пристроен спектрофотометр, который регистрировал изменение окраски раствора, зависящей от концентрации реагирующих веществ или продук- 9
температура!, температура Т2 5B+5#^flOI А, В, С Изменение температуры обычно влияет на концентрации реагентов и продуктов, которые находятся в равновесии друг с другом. На рисунке схематически показано, как реагенты А и В соединяются с образованием С при некоторой скорости реакции с константой скорости kh Диссоциация С на А и В определяется константой скорости обратной реакции k_\. Черточки над символами А, В и С обозначают равновесные концентрации этих веществ. При температуре Т\ десять молекул А и десять молекул В находятся в равновесии с пятью молекулами С. При температуре Т2 реакция смещается вправо так, что пять молекул А и пять молекул В находятся теперь в равновесии с десятью молекулами С тов реакции. Время от начала реакции до момента наблюдения зависело от пути и скорости струи. Стало возможным измерить скорости реакций, длящихся несколько миллисекунд. Но этот метод, получивший название «непрерывной струи», требовал большого расхода реагентов и поэтому не пользовался большим успехом у исследователей, особенно работающих с редкими или ценными веществами. С течением времени метод изучения реакций в струе совершенствовался, приборы становились все изящнее и надежнее. Но минимальное время, необходимое для смешивания двух растворов, почти не уменьшилось: миллисекунда, доли миллисекунды. И стало ясно, что невозможность измерить большие скорости как бы заложена в самой сущности струе- вых методов. Для выхода из тупика нужен был какой-то другой, в принципе иной подход. Он был найден только в 1954 году, когда западногерманский исследователь Манфред Эйген предложил необычную и даже несколько парадоксальную идею: для того чтобы узнать, как достигается равновесие реакции, нужно сначала его достичь. В 1967 г. М. Эйгену (совместно с Р. Г. Норри- шем и Г. Портером) была присуждено Нобелевская премия по химии зв изучение очень быстрых химических реакций в растворах. Профессор М. Эйген родился в 1927 г., окончил Кембриджский университет и с 1953 г. рвбо- твет ■ Институте им. Мвксв Планка ■ Гвттин- гене. Работы Эйгена кв- саются не только неорганических и простейших оргвнических соединений, но и твких веществ, квк гемоглобин, ДНК и полифосфаты. ЧТО ТАКОЕ РЕЛАКСАЦИЯ? Давайте обратимся к примеру. Вот идет реакция между веществами А и В, образуется новое вещество С — это бимолекулярная реакция. В каждый момент времени сколько-то молекул А и В соединяются, образуя молекулу С, и в то же время несколько молекул С распадаются на А и В. Когда скорости прямой и обратной реакций становятся равными, наступает химическое равновесие; внешне дело выглядит так, будто реакция прекращается. ю
В химической кинетике реакции называются мономолекулярными, бимолекулярными или три- молекулярными в зависимости от того, сколько частиц участвует в элементарном акте реакции. Например, реакция типа А —». продукты является мономолекулярной, А + В —> продукты — бимолекулярной, А + В + C_v продукты— тримолекулярной. Обратим внимание на два очень важных для нашего исследования свойства этого состояния. Во-первых: равновесие зависит от внешних условий — например, от температуры и давления, причем для каждого сочетания Т и Р есть свои константы скоростей прямой и обратной реакций и, значит, своя константа равновесия. Во-вторых: если равновесие нарушится (скажем, от изменения температуры или давления), то новое равновесие не может установиться мгновенно, «бесконечно быстро». Для этого потребуется какое-то время. Предположим, что при повышении температуры наша реакция смещается вправо. Это вполне законное предположение, так как при более высокой температуре молекулы А и В двигаются быстрее и поэтому чаще сталкиваются, увеличивая вероятность образования С. Для диссоциации же молекулы С столкновения вообще-то не нужны, и поэтому можно Скорость реакции обычно пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ. Например, для мономолекулярной реакции скорость = к • А, для бимолекулярной скорость = к-А-В и т. д. Коэффициент пропорциональность к называется константой скорости реакции. Численно ои равен скорости реакции при концентрациях реагирующих веществ, равных единице. полагать, что влияние температуры на константы скоростей прямой и обратной ^реакций различно. Если константа скорости прямой реакции увеличивается с температурой быстрее, чем константа скорости обратной реакции, то относительное количество С в равновесной смеси при повышении температуры увеличится... Мы подошли к самому главному, внимание! Если повышать температуру очень медленно, то наша система будет все время оставаться в равновесии: концентрации веществ А, В и С будут медленно, постепенно изменяться, но скорости прямой и обратной реакции будут в каждый момент времени равны. Если же температуру повысить резко, скачком, то равновесие установится лишь через некоторое время, не сразу. Фактические концентрации веществ будут отличаться, «отставать» от расчетных равновесных концентраций. скорость прямой реаюргаискорость обратной реакции Температура Tt : К (А, В,) я к* (с,) 1(Ю-Ю)я 20E) СКфосТЬ ПРЯМОЙ реакцйИнск<уос1ЪоБратисй реакции ТемператураТ2: кГ(А;1Ц« k*(Q SE-5)b 20A0) kA 1 ТсмпоратураТх: константа равновесия Кг]^у==2б==0*05 Температура Тг I* q «онстанта равновесия К5=]^ ~ 03=°*4 Константы равновесий рассчитаны для реакций, приведенных на предыдущем рисунке. При каждой температуре, когда равновесие уже достигнуто, скорость прямой реакции равна скорости обратной реакции. Скорость, с которой реагируют молекулы А и В, зависит от частоты, с которой они сталкиваются, а частота столкновений, в свою очроедь, зевисит от температуры И
кскговая щель конденсатор + + осциллограф фОТО- умнсжителЬ ячейка с в реакционной смесью Схема прибора для измерения времени релаксации методом «температурного скачка». Температурный скачок на 6—8 градусов достигается в таком приборе за пять микросекунд Немного уклонясь в сторону, заметим, что все мы, начиная в буквальном смысле с пеленок, имели дело с релаксацией. Это происходило, например, тогда, когда нас кормили манной кашей. По-видимому, наблюдательные дети обращали внимание на такой факт: если провести ложкой по поверхности манной каши, то образующаяся борозда довольно быстро заплывает, или, выражаясь научно, релаксирует. (Правда, природа этого процесса другая, и такая релаксация называется механической, но суть явления та же: упомянутый пищевой продукт стремится вернуться к положению равновесия.) Продолжая аналогию дальше, заметим, что и здесь релаксация также очень сильно зависит от температуры. В этом можно непосредственно убедиться, проведя описанный выше эксперимент дважды — с горячей и холодной кашей. А для окончательно остывшего продукта время релаксации, как в том может убедиться настойчивый экспериментатор, может исчисляться часами. Но вернемся опять к нашей химической реакции. Только что мы упомянули выражение «время релаксации». Это сугубо научный термин. Под временем релаксации в химической кинетике понимают такой интервал времени, за который отклонение неравновесной концентрации реагента от его равновес- Если в реакционном сосуде одновременно проходят две реакции — одна «слева направо», а другая «справа налево»,— то такие реакции называются «обратимыми»: A+B=C+D скорость = к,-А-В («прямая» реакция), C+D=A+B скорость «k—1'C-D («обратная» реакция). Константой равновесия таких реакций называется отношение констант скоростей «прямой» и «обратной» реакций К к-,' ной концентрации уменьшается примерно в три раза (точнее, в 2,718281828459045 раз; это число е — основание натуральных логарифмов). Измеряя величины времени релаксации при разных концентрациях реагентов, исследователь может определить путь, по которому идет реакция, вычислить константы скоростей этой реакции. Итак, суть метода химической релаксации заключается в следующем: с помощью резкого изменения внешних условий (температуры, давления) реакция моментально выводится из равновесия и столь же быстро к нему возвращается. Но этого маленького промежутка времени вполне достаточно, что- 12
Эта фотография — пример релаксационной кривой. Путь светового зайчика на экране осциллографа получен при изучении фермента химотрипсина. Одна клетка на фотографии соответствует одной миллисекунде (тысячной доле секунды). Видно, что эта реакция достигает равновесия мекьшр че.ч за одну сотую долю секунды бы с помощью современных приборов проследить за изменением концентрации реагирующих веществ при достижении равновесия и вычислить время релаксации. (Как видно, эта идея является достаточно простой, и технически ее можно было реализовать лет тридцать тому назад, если бы она в то время пришла кому-нибудь в голову. Но... нам остается утешать себя тем, что эта идея с таким же успехом могла прийти кому нибудь в голову и лет на тридцать позже.) Один из простейших вариантов прибора, ^предназначенного для измерения времени pej аксации методом «температурного скачка», показан на стр. 12. Конденсатор, заряженный до высокого напряжения, разряжается через специальную кювету с реакционной смесью, и электрический разряд повышает температуру на 6—8° С почти за пять микросекунд (пять миллионных долей секунды). Изменение цвета или прозрачности раствора регистрируется спектрофотометром, и сигнал записывается осциллографом; такой сигнал показан на фото вверху. В современных приборах скачок температуры можно получить и другими способами, кроме пропускания электрической искры: например, пучком микроволн или короткими вспышками света от импульсной лампы ил:. лазера. ДЛЯ ЧЕГО РЕЛАКСАЦИЯ НУЖНА ХИМИКАМ Прежде всего — для изучения механизмов химических превращений, для изучения элементарных актов реакций. Такие процессы — перенос электронов, перенос протонов (ионон водорода), ассоциация и диссоциация моле кул — протекают часто слишком быстро, что бы их изучать обычными методами. Одним из первых элементашшх процессов, который М. Эйген исследовал методом релаксации, была реакция образования воды. Исследовать эту реакцию было тем более интересно, что к тому времени среди ученых существовало несколько различных точек зрения на ее механизм. Наряду с классическим представлением о том, что молекулы воды образуются в результате встречи положительно заряженного протона с отрицательно заряженным гидроксилом по реакции Н+ + ОН~ = Н20, существовало мнение, что ион гндроксила сталкивается не с протоном, а с hOHOM гидроксония Н30+ по реакции Н30+ + ОН~ = 2Н20. Гак как размеры иона гидроксония гораздо больше размеров «голого» протона, то столкновения гидроксила с 13
СПОСОБЫ воздействия на реакцию Бегущая волна разряда коаксиального КОБЕЛЯ электрическое пале звуковая волка ударная водна ь давление разряд конденсатора световая вспышка ишулъс лазега микроволновое излучение температура А+В=С ответ реашрт на внешнее Воздействие поглощение света флуоресценция оптическое вращение ПРОВОДИМОСТЬ Нарушить равновесие обратимых химических реакций можно разнообразными способами: поскольку химическое равновесие зависит от температуры, давления и электрического поля, то скорости быстрых реакций в растворах также зависят от изменения любого из этих факторов гидроксонием происходили бы чаще, чем с протоном, и скорость второй реакции должна была бы быть значительно выше скорости первой. Далее, определив размеры всех этих трех частиц, теоретики рассчитали значения констант скоростей, с которыми должны происходить обе реакции. Дело было только за прямым экспериментом, который подтвердил бы, какая из двух реакций происходит на самом деле... Этот-то эксперимент и был блестяще проделан М. Эйгеном и его сотрудником Л. де Мейером. Методом химической релаксации они нашли, что константа скорости реакции образования воды равна 1,4-1011 л/моль-сек. Но, ко всеобщему удивлению, величина этой константы оказалась даже еще выше, чем предполагалось для второй реакции. Выход был один: предположить, что вода образуется при столкновении частиц еще больших размеров. Так что в конце концов ученые сошлись на том, что молекулы воды получаются из ионов HsC>4+ и Н704~, то есть из ассоциатов н3о+-зн2о и он--зн2о. Эволюция взглядов на механизм реакции образования воды: н+ + он - = н2о (Б. Н. Меншуткин. Курс общей химии, 1929 г.) НаО+ + ОН- - 2НаО (Н. Л. Глинка. Общая химия, 1946 г.) Н.О+.+ Н70^ - 8Н.О (Определено методами химической релаксации, конец 50-х — начало 60-х годов) КАК РАБОТАЮТ ФЕРМЕНТЫ, ИЛИ ДЛЯ ЧЕГО РЕЛАКСАЦИЯ НУЖНА БИОХИМИКАМ Уже более ста лет известно, что ферменты — особые вещества белковой природы — служат естественными катализаторами. Бесчисленные химические реакции в живых клетках протекали бы без этих катализаторов слишком медленно, иными словами — без ферментов жизнь вряд ли была бы возможна. Например, сейчас известны такие ферменты, одна молекула которых катализирует десятки тысяч взаимодействий в секунду. И можно смело сказать, что одна из важнейших проблем биохимии — это выяснение вопроса о том, как работают ферменты, в чем секрет их столь высокой каталитической активности. Издавна биохимики полагали, что, узнав о том, как устроен фермент, они тем самым получат ответ и на вопрос, как он работает.' «В соответствии с тем, чему я учился, секрет жизни казался мне заключенным в структуре белка»,— так выразил эту мысль Макс Перутц, удостоенный в 1962 году Нобеле в* ской премии за расшифровку строения гемоглобина. Руководствуясь этой идеей, исследователи на протяжении последних лет проделали гигантскую работу по изучению строения ферментов. К настоящему времени множество ферментов, участвующих в обмене веществ, уже выделены и очищены. Структуры десятка с лишним ферментов полностью расшифрованы — выяснена их аминокислотная последовательность. За последние три 14
года с помощью рентгеноструктурного анализа ферменты рибонуклеаза, карбоксипептида- за, химотрипсин и лизоцим были изучены настолько хорошо, что удалось построить их пространственные модели. И наконец, в 1969 году удалось синтезировать химическим путем первый фермент — рибонуклеазу. Но оказалось, что объяснить механизм действия ферментов гораздо сложнее, чем установить их строение. И сейчас исследователи склоняются к выводу, что ответ на вопрос, как работают ферменты, даст только изучение кинетики их реакций. Уже более полувека назад была высказана идея, что механизм действия ферментов заключается в образовании ими чрезвычайно реакционно- способных промежуточных соединений, которые очень быстро превращаются в продукты реакции. Обычными методами исследования обнаружить такие соединения невозможно, так как время их жизни должно быть ничтожно. Вот здесь исследователям и могут помочь релаксационные методы! Работа в этом интереснейшем направлении только начинается. Достаточно сказать, что из тысячи с лишним ферментов, уже найденных в живых организмах к настоящему времени, проделаны первые релаксационные опыты лишь с двумя ферментами — химо- трипсином. расщепляющим белки пищи, и рибонуклеазой, действующей на рибонуклеиновую кислоту. Оказалось, что каждый из этих ферментов образует даже несколько В химии белков но принято пользоваться обычными химическими формулами. Так, в этом случае фермент химотрипсин имел бы формулу C1105H1732O344N300S12. Однако подобная запись не дает практически никакой информации о строении белка. Состав таких огромных молекул обычно выражают числом аминокислотных остатков в белке,, а не атомов. Тогда для химо- трипсина, который состоит из 241 аминокислоты, мы получили бы следующую формулу: аланин22 аргинин3 асла- рагиновая кислота^ аспа- рагин,4 лолуцистиню глу- таминовая кислота3 глу- та.миню глицин24 гисти- дин2 изолейцин10 лей- цин19 лизини метионин? пролинд серин2з треонин^ триптофан8 тиро- зин4 валин2з фенилвпа- нин6. Но и в таком виде формула говорит нам немногим больше, чем обычная химическая формула. Глубже понять структуру белков помогает выяснение их аминокислотной последовательности, т. е. порядка, в котором соединяются аминокислоты. промежуточных соединений. Это происходит за ничтожные доли секунды. Теперь на очереди задача: выяснить природу этих промежуточных соединений и определить скорости, с которыми они образуются и распадаются. Может быть, узнав это, мы приблизимся к ответу на вопрос: как работают ферменты? В статье использованы материалы из журнала «Scientific American», 1969, май ИНФОРМАЦИЯ СОВЕЩАНИЯ И КОНФЕРЕНЦИИ Новые методы исследования свойств каталитических реакций в жидкой фазе. Сентябрь. Алма-Ата. (Казахский университет) 3-я всесоюзная конференция ло каталитическому гидрированию и окислению в растворах. Сентябрь. Алма-Ата. (Институт химических наук АН Казахской ССР) Совещание ло синтезу неорганических соединений в плазме. Сентябрь. Рига. (Институт неорганической химии АН Латвийской ССР) Перспективы технического перевооружения сер- ' нокислотной промышленности. Сентябрь. Гомель. (Главное управление основной химической промышленности МХП СССР) Расширение производства и области применения новых видов тары для упаковки химической продукции. Сентябрь. Новомосковск, Тульской обл. (Всесоюзное объединение «Союзхим- тара») Совершенствование системы автоматического управления действующих производств химической промышленности. Сентябрь. Дзержинск. (Техническое управление МХП СССР) Повышение качества лаков и эмвлей, изготовляемых ля основе конденсационных смол, при использовании новых методов фильтрации и повышении качества сырья. Сентябрь. Львов (Главное управление промышленности лаков и красок МХП СССР) Повышение качества сте- реорегулярных каучуков СКИ и СКД. Гор. Ефремов Тульской обл. (Всесоюзный научно-исследовательский институт синтетического каучука) Расширение ассортимента обуви из полимерных материалов. Сентябрь. Ленинград. (Научно-исследовательский институт резиновых и латексных изделий) Совершенствование технологии сажевого производства. Сентябрь. Омск. (Трест «Союз- сажа») Перспективы научных исследований в области совершенствования химических вакцин и диагностических препаратов. Сентябрь. Ленинград. (Ленинградский НИИ вакцин и сывороток МЗ СССР) МЕЖДУНАРОДНЫЕ ВСТРЕЧИ 13-я международная конференция ло координационной химии. Сентябрь. Польша. Закопане и Краков. Симпозиум по гидрогеохимии и гидробиохимии. Сентябрь. Япония, Токио. 15
ИНФОРМАЦИЯ ИНФОРМАЦИЯ ИНФОРМАЦИЯ ИНФОРМАЦИЯ Международная конференция ло анализу раз- меоов частиц. Сентябрь. Великобритания, Брэдфорд. 6-й международный симпозиум по хроматографии и электрофорезу. Сентябрь. Бельгия, Брюссель. 3-й международный симпозиум ло вдыхаемым частицам и газам. Сентябрь. Великобритания, Лондон. 3-й европейский симпозиум по ингибиторам коррозии. Сентябрь. Италия, Феррара. 6-й конгресс Международной федерации обществ химиков-космето- погов. Сентябрь. Испания, Барселона. 7-й международный конгресс по защите растений. Сентябрь. Франция, Париж. 8-й международный симпозиум по газовой хроматографии Сентябрь — октябрь. Ирландия, Дублин. Симпозиум по химическим превращениям пестицидов под действием обмена веществ и внешней среды. Сентябрь. ФРГ. Бонн. Международные кон- грес ло фармацевтическим наукам. Август — сентябрь. Швейцария, Женевг. Заседание Комитета ООН ло мирному использованию космического пространств. Сентябрь. США, Нью-Йорк. 3-й международный конуре ее Общества трансплантации. Сентябрь. Нидерланды, Гаага. книги В ближайшее воем я выходят в издательстве «X и м и я»: #*. А. АППЕН. Химия стекла. 1 р. 70 к. С. С. БОБКОВ. С, К. СМИРНОВ Синильная кислота. 73 к. Р. П. КУШЕ.1ЕВ. Основы техники безопасности на нефтеперерабатывающих звводах. 69 к. Коррозия и защита химической аппаратуры. Т. 3. Коррозия под действием теплоносителей и хладагентов. 1 р. 43 к. М. Е. ПОЗИН и др. Технология минеральных солей (удобрений, пестицидов, промышленных сопей]. Издание 3-е. Часть 1. 2 р. 6В к. Часть 2. 2 р, 68 к. Успехи химии фтора. Т. 3—4. 1 р. 93 к. ВЫСТАВКИ Вторая международная выставка «ХИМИЯ». 10—24 сентября. Мосчва, парк «Сокольники». Выставка текстильных синтетических материг- лов и изделий из них. Устроитель — фирма «То- рей Индастриз», Япония. 17—23 сентября. Москва, Центральный стадион им. В. И. Ленина, Солнечный павильон. Выставка британских научных приборов. Устроитель — Министерство торговли Великобритании. 17—25 сентября. Новосибирск, Дом ученых Сибирского отделения АН СССР. Выставка оборудования для производств? ювелирных изделий (Ю&Е- ЛИОМАШ-70). 22 сентября— 2 октября. Таллин, Певческая эстрада. НАУЧНЫЕ СОВЕТЫ Академик В. Н. КОН- ДРА ТЬЕВ утвержден не новый срок председателем Научного совета по химической кинетике и строению. Члек-ксрреспондент АН СССР В. И. ГОЛЬДАН- СКИЙ утвержден на новый срок председателем Научного совета по химии высоких энергий. При Отделении океанологии, физики атмосферы и географии АН СССР организован Научный совет по криологии Земли. Председателе новore научного совета — член-корреспон- дент АН СССР П. И. МЕЛЬНИКОВ. НАЗНАЧЕНИЯ Президиум Академии наук СССР утвердил состав Бюро Советского национального комитета по сбору и оценке численных данных в области науки и техники. Председатель Бюро — академик М. А, СТЫРИ- КОВИЧ, заместитель председателя — доктор химических наук Л, В. ГУРВИЧ, ученый секре- таоь — кандидат технических наук А. М. БЕЛОВА (Институт высоких температур АН СССР). Доктор химических наук С. Г. МАЦОЯН назначен директором Института органической химии АН Армянской ССР. На новый срок назначены руководители научных учреждений АН Армянской ССР, академики АН Армякской ССР: А. Б. НАЛБАНДЯН (Лаборатория химической физики), Г. X. БУНЯТЯН (Институт биохимии), Г. С. ДАВТЯН (Институт агрохимических проблем и гидропоники). СООБЩЕНИЯ Президиум Академии наук СССР постановил создать в Институте биологической физики АН СССР, в составе Отдела проблем памяти новые лаборатории: биохимических основ памяти, эмоциональной памяти, нейрогистохимии и ней- рокибернетчки. Утверждены составы экспертных комиссий: по премии имени А Н. Северцова (председатель — член-корреспондент АН СССР М. С. ГИЛЯРОВ, ученый секретарь — кандидат биологических наук Б. Р. СТРИГАНОВА); по золотой медали имени EL H, Павловского (председатель — академик Б. Е. БЫХОВСКИЙ, ученый секретарь — доктор биологических наук А. А. СТРЕЛКОВ). ОБЪЯВЛЕНИЕ Издательство «Мир» готовит к выпуску в 1971 году Учебники и учебные пособия: Р. БАРЛЕ, Ж. ПЬЕРР. Пособие для изучающих органическую химию. 3 р. 08 к. Т. ГОТО, И. ХИРАТл, Г. СТОУТ. Современная органическая химия в вопросах и ответах. I р. 50 к. А. МЮНСТЕР. Химическая термодинамика. 1 р. 56 к. Л. ПАКЕТТ. Основы современной химии гетероциклических соединений. 1 р. 80 к. К. РАЙД. Курс физиче ской органической еи- мии. 4 р. 16 к. Р. РИПАН, И. ЧЕТЯНУ. Неорганическая химий. Т. 1. 3 р. 08 к. Н. ХЕННЁЙ. Химия твердого тела. 1 р. 50 к Монографии: С. БЕНСОН. Термохимическая кинетика, \ р. 6В к. К. ПАРКЕР. Фотолюминесценция растворов. Приложение к фотохимии и аналитической химии. 3 р. 70 к. Современные проблемы электрохимии. 3 р. 40 к. Дж. СТЮАРТ, Дж. ЯНГ. Твердофазный синтез пептидов. 1 р. 20 к. Книги для инженеров: И. ЧЕРМАК и др. Динамика регулируемых систем в теплотехнике, энергетике и химии. 3 d. 71 к. X. ШЕНК. Теория инженерного эксперимента. 1 р. 64 к. Заказы на эти книги ^ожно оформить в магазинах, торгующих технической литературой. 16
Обычно в журнале печатаются мвтериалы, написанные совсем недавно: специально для этого номера или за месяц — два до того. Есть в журнале также рубрики и разделы, лосаященные минувшим временам — когда-то жившим ученым, отрывкам из их трудов... Это — живая история науки. В таком смысле работа В. И. Вернадского, которую мы предлагаем вашему вниманию, не относится ни к первой, ни ко второй категории. Статья написана в 1925 году на французском языке и была опубликована в Париже, в «Revue generate des Sciences». Сокращенный ее вариант был напечатан на русском языке в «Биогеохимических очерках» Вернадского тридцать лет назад, тиражом 1200 экземпляров. Это издание стало библиографической редкостью и сейчас мало кому известно. А между тем эта работа Вернадского удивительно плотно насыщена интересными, мудрыми мыслями. Может быть, кто-то из читателей скажет: «Да, ну и что же! Сегодня об этом знает каждый школьник...» Или: «Зачем это! Сегодняшние научные представления гораздо точнее...» Не спешите с такими выводами, читатель. Да, это написано в первой трети XX века. Да, с тех лор сделано много открытий. Но ло-прежиему интересно узнать, что думал очень образованный, умный, гениально прозорливый ученый о проблеме разумного человека и среды его обитания — Природы. Публикуя «Автотрофность человечества», мы сознательно не даем к ней постраничных комментариев — «Вот тут академик Вернадский удивительно точно предсказал... А вот тут — современная наука придерживается других воззрений...» Вы сами, читатель, все поймете. А о современных достижениях биогеохимии, о развитии идей Вернадского и вкладе в эту замечательную науку других ученых есть много других прекрасных книг... Академик И. В. ПЕТРЯНОВ в и. верн&и АВТОТРОФНОСТЬ ЧЕЛОВЕЧЕСТВА I В биосфере существует великая геологическая, быть может космическая сила, планетное действие которой обычно не принимается во внимание в представлениях о космосе, представлениях научных или имеющих научную основу. Эта сила, по-виднмому, не есть проявление энергии или новая, особенная ее форма. Она не может быть во всяком случае просто и ясно выражена в форме известных нам видов энергии. Однако действие этой силы на течение земных энергетических явлений глубоко и сильно и должно, следовательно, иметь отражение, хотя и менее сильное, но несомненно и вне земной коры, в бытии самой планеты. Эта сила есть разум человека, устремленная и организованная воля его, как существа общественного. Проявление этой силы в окружающей среде явилось после мириада веков выражением единства совокупио- При подготовке публикации помощь редакции оказала В. С. НЕАПОЛИТАНСКАЯ. сти организмов — монолита жизни — «живого вещества^— одной лишь частью которого является человечество. Но в последние века человеческое общество все более выделяется по своему влиянию на среду, окружающую живое вещество. Это общество становится в биосфере, то есть в верхней оболочке нашей планеты, единственным в своем роде агентом, могущество которого растет с ходом времени со все увеличивающейся быстротой. Оно одно изменяет новым образом и с возрастающей быстротой структуру самых основ биосферы. Оно становится все более независимым от других форм жизни и эволюционирует к новому жизненному проявлению. II Человек, несомненно, неразрывно связан с жнвым веществом, с совокупностью организмов, одновременно с ним существующих илн существовавших до него Прежде всего он связан с ними своим происхождением. 2 Химия и Жиснь, JNfr 8 17
Как бы далеко мы ни углубились в прошлое, мы можем быть уверенными, что встретим в нем живые поколения, несомненно генетически связанные одни с другими. Мы, без сомнения, встретим в этом прошлом много более 10000 последовательных поколений, от отца к сыну, вида Homo sapiens, которые по существу своему не отличаются от нас ни своим характером, ни своей внешностью, ни полетом мысли, ни силой чувств, ни интенсивностью душевной жизни. Более 200 поколений уже сменили друг друга со времени зарождения в человеческом обществе великих построений философии и науки. Несколько сотен поколений нас отделяет от эпохи, в которую появились первые зародыши человеческого искусства, музыки, мифов, магии, из которых выросли религия, наука, философия. Но происхождение человека таится в еще более отдаленных глубинах времени. След предков теряется во мраке неизвестности. Их формы, их организмы были иные, чем наши, но главный факг — последовательная смена поколений, материально связанных, от матери к сыну—остался незыблемым. Наша связь с этими существами, на нас не похожими, самая реальная, какая только возможна. Их прошлое существование не есть фикция. Как бы далеко наша мысль или наши научные исследования ни уходили в геологическое прошлое Земли, мы констатируем то же явление существования в земной коре единого целого жизнн, ее непрерывного и единого проявления. Мы видим жизнь, которая извека в своих неделимых погасает н вновь сейчас же зажигается. Около сотни поколений сменили друг друга с той поры, как мысль великих греков остановилась перед этим явлением, произведшим на нее впечатление самой глубокой космической тайны. Эта загадка осталась для нас, далеких потомков этих люден, одаренных могучей, проникающей мыслью, столь же неразрешенной, какой была для них. Около десяти поколений до нас великий флорентийский натуралист Ф. Реди, врач, поэт, человек высокой духовной культуры, первый высказал новую мысль, которая, вероятно, от времени до времени приходила в голову одиноким мыслителям прошлых поколений, но оставалась скрытой. Эта революционная идея была высказана, но не охватила умы людей того времени. Они, очевидно, не были подготовлены к ее восприятию. Ф. Реди утверждал: всякий жнвой организм происходит от другого живого же организма. Мысль эта была выражена этими словами другим итальянским натуралистом — А. Валлисннери — через одно поколение после Ф. Реди. Принцип Реди вошел в научное сознание лишь в XIX веке, почти через девять поколений после его смерти. Его окончательно ввел в наше построение космоса Л. Пастер. великий француз, человек родственного умственного и душевного склада с Ф. Реди. Без сомнения, нужно представлять себе в геологии человечество в виде миллионов последовательных поколений существ, следующих друг за другом от матери к сыну без перерыва, существ, внешний вид которых и функции которых от времени до времени подвергались резкому изменению. Очень вероятно, что продолжительность жнзни наших далеких предков была короче нашей. Учет времени по последовательности поколений человека и его предков приводит нас к невероятным числам, превышающим наше воображение. Ш Западное человечество последовало по пути, раскрытому для мыслн Ф. Реди и Л. Пастером, лишь неохотно и с большим усилием. Идеи о вечности жизни, отрицание ее начала, мысль о непереходнмом —в аспекте известных физнкохимиче- скнх явлений — различии, существующем между косной и живой материей, были в полнейшем противоречии с навыками его мысли, с его мировоззрением. Идеи о начале и конце видимого космоса, всего материального мнра, так же, как о реальном единстве всего существующего, оставили глубокий след на его умственном складе. Самозарождение, то есть генезис живого организма за счет косной материи, без посредства другого живого организма, многим ученым все еще кажется логично необходимым; он им кажется неизбежным следствием из геологической истории нашей планеты, необходимым для научного объяснения жизни. С глубокой верой высказывались и высказываются убеждения, что прямой синтез организма из его материальных элементов должен быть необходимым завершением успехов науки. Не сомневаются в том, что был момент (если, впрочем, этот процесс не имеет места и в наше время), в который организм зародился в земной коре в силу самопроизвольного изменения косной материи. Нужно иметь в виду, что эти воззрения коренятся не в научных фактах, но в построении религии и философии. Конечно, возможно, что они соответствуют реальности. Нельзя их считать научно опровергнутыми. Но ничто не указывает на их возможность. Ничто также не указывает на то, что проблема самозарождения не принадлежит к тому же ряду искании, как и задача о квадратуре круга, о трисекции угла, о perpetuum mobile, о философском камне. Стремление разрешить все эти проблемы было не бесплодно, оно имело очень важные последствия. Оно привело к великим новым открытиям, но самые проблемы оказались нереальными. Оставаясь на почве науки, мы должны признать, что: 1) нигде и ни в каких явлениях, происходящих или когда-либо имевших место в земной коре, не было найдено следов самозарождения жизни; 2) жизнь, какой она нам представляется в своих 18
проявлениях и в своем количестве, существует непрерывно- со времени образования самых древних геологических отложений, со времени архейской эры; 3) нет ии одного организма среди сотеи тысяч различных изученных видов, генезис которого не отвечал бы принципу Реди. Если самозарождение жизни не фикция, созданная нашим умом, оно может осуществляться лишь вие области известных нам физикохимических явлений. Лишь открытие каких-либо неожиданных явлений могло бы иам доказать его реальность, как открытие радиоактивности доказало потерю веса материи и разрушение атома, которые могут проявляться лишь вне области физикохимических явлений, до той поры изученных. В настоящее время мы ие можем с научной точки прения рассматривать жизнь на нашей планете иначе, как выражение единого явления, существующего без перерыва со времени самых древних геологических эпох, следы которых мы можем изучать. В течение всего этого времени живое вещество было резко отделено от косной материи. Человек неразрывно связан в одно целое с жизнью всех живых существ, существующих или когда-либо существовавших. IV Человек связан с этим целым еще благодаря питанию. Эта новая связь, как бы она ии была тесна и необходима, совсем иного порядка, чем непрестанное чередование поколений живых существ. Эта связь не есть тот глубокий природный процеос, неизменный и необходимый для жизни, который выражен принципом Реди. Правда, что эта связь составляет часть великого геохимического явления — круговорота химических элементов в биосфере,— вызванного питанием организованных существ. Однако связь эта может быть изменена, не затронув стойкости жизненного целого. В палеонтологической истории биосферы существуют серьезные указания на то, что аналогичное изменение имело уже место в эволюции некоторых групп бактерий, невидимых и мельчайших существ, обладающих, однако, огромной геохимической силой. Зависимость человека от живого целого благодаря его питанию определяет^все его существование. Изменение режима — в случае, если бы это произошло — имело бы огромные последствия. В настоящее время основным фактом жизни является неизбежность и возможность, овойственная человеку, строить и поддерживать существование и неприкосновенность своего тела только усвоением других организмов или продуктов их жизни. Химические соединения, созданные таким путем в земной коре, ему нужны и необходимы для его существования, но человеческий организм не может их сам производить. Он должен их искать в окружающей живой среде, уничтожать другие живые существа или использовать их биохимическую работу. Он умирает, если не находит в земной коре других живых сущестЕ, которыми мог бы питаться. Очевидно, что вся жизиь человека, весь его социальный уклад в течение всего хода истории определяются этой необходимостью. В конце концов именно это неукротимое стремление управляет миром человека, строит и его историю и его быт, V Новые основы нашего современного представления о питании были заложены быстрым темпом — в течение немногих лет — к концу XVIII века, благодаря усилиям небольшой избранной кучки людей, оставшихся непризнанными и непонятыми своими современниками. Это был лорд Г. Кавендиш в Лондоне — самый богатый человек страны, мизантроп и научный аскет; А. Л. Лавуазье — финансист и исследователь, глубокий и ясный мыслитель; Ж. Пристлей — пламенный теолог и английский радикал, преследуемый и непонятый, случайно избегнувший смерти, когда фанатичная толпа сожгла и уничтожила его дом, его лабораторию, его рукописи; он вынужден был покинуть свою родину; Т. де Соссюр — женевский аристократ, представитель семьи, в которой высокая научная культура была наследственной; И. Иигенхуз — глубокий натуралист и голландский врач, который потому, что был католиком, не мог создать себе положение на родине и работал в Вене и в Англии. За ними последовало множество исследователей во всех странах. Через одно или два поколения, около 1840 г., идеи этих пионеров окончательно проникли в науку и были выражены с большей энергией и полнотой в Париже Ж. Буссенго и Ж. Дюма, и в Германии, в Гиссене, Ю. Либихом. Достижения огромной важности были результатом труда этих людей. VI Живое единое целое — монолит жизни — мир организмов биосферы — по своим функциям и по положению в земной коре оказался двойственным. Существование большей части живого вещества, мира зеленых растений, находится в зависимости лишь qi косной материи; этот мир независим от других организмов. Зеленые растения сами могут вырабатывать вещества, необходимые для их жизии, пользуясь косными, с жизнью ие связанными естественными телами земной коры. Оии заимствуют газы и водные растворы нз окружающей среды и сами строят бесчисленные азотистые и углеродные соединения, сотни тысяч различных тел, входящих в состав их тканей. Немецкий физиолог И. Пфеффер назвал организмы, обладающие этими свойствами, автотрофиыми, потому что они в своем питании ни от кого не зависят. Гетеротрофными ои назвал те организмы, которые в своем питании зависят от существования других организмов, пользуются их химическими продуктами. Они могут лишь изменять эти химические соединения, приготов 19
ленные независимо от иих, приспособлять их к своей жизни, ио не могут их создавать. Существуют зеленые организмы, питание которых разнородно, которые отчасти приготовляют иужиые химические соединения из косной материи, частью же, как, например, паразиты, получают их, эксплуатируя другие организмы. Это многочисленные в живой природе существа — миксотрофные организмы Пфеффера. Омела — одни из примеров, всем известный. Зеленые автотрофные организмы, зеленые растения, образуют главную основу единого монолита жизни. Бесконечно различный мир грибов, миллионы видов животных, все человечество могут существовать только в силу биохимической работы зеленых растений. Эта работа возможна лишь благодаря врожденной способности этих организмов превращать излучеииую Солнцем энергию в химическую энергию. Очевидно, что жизиь ие есть простое, исключительно земное явление, но, насколько принцип Реди соответствует реальности, должна рассматриваться, как космическое явление в истории нашей планеты. И также очевидно, что монолит жизни в целом не есть простое собрание отдельных неделимых, случайно собранных, ио есть сложная организованность, части которой имеют функции, взаимно дополняющие друг друга и содействующие одна другой. VII Автотрофный растительный мир может исполнять функцию, ему принадлежащую в этой организованности, только благодаря изготовлению им зеленого вещества, обладающего очень специфическими и замечательными свойствами, — хлорофилла. Это сложное органическое соединение, содержащее атомы магния; строение его молекулы, состоящей из углерода, водорода, кислорода, магния и азота, очень близко к строению молекулы гемоглобина нашей крови, в которой магний заменен железом. Хлорофилл, строение и химические свойства которого начинают выясняться, образуется в растениях в мелких микроскопических тельцах, отдельных пластидах, разбросанных в клетке. Эти пластиды образуются только путем разделения других уже существующих пластид: организм не может их создавать иным способом. Здесь обнаруживается замечательный факт, указывающий иа существование явления, аналогичного тому, которое выражено в принципе Ф. Реди. Как бы далеко мы ни углублялись в прошлое, мы наблюдаем образование хлорофильиых пластид исключительно из таких же пластид, ранее существовавших. Благодаря этим хлорофиллосодержашнм пластидам организм зеленых растений может в своей жизни обходиться без других организмов. Если бы мы принимали во внимание лишь вопрос о питании, зеленое растение могло бы существовать в одиночестве на поверхности нашей плансгы. Vlli Значение автотрофных организмов с хлорофильиой функцией в биосфере огромно. Они не только дают возможность существования всем другим организмам и человечеству, но они определяют химию земной коры. Можно дать понятие о порядке этого явления, вспомнив некоторые связанные с ним числовые данные. Мы окружены зеленью садов, лугов, лесов и полей. Если бы взглянуть на Землю с другой планеты, оиа казалась бы окрашенной в зеленый цвет. Но эта масса хлорофилла является лишь частью общей массы его, большая ее часть невидима для иас. Оиа наполняет верхние слои мирового океана до глубины 400 м. Хлорофилл разбросан в бесчисленных мирнадах одноклеточных невидимых для глаза водорослей; каждая из них дает начало в течение двух или трех суточных обращений нашей планеты новому поколению, которое немедленно начинает воспроизводиться. Если бы они не служили пишею другим организмам, то в несколько месяцев их количество сделалось бы невероятным и наполнило бы собой весь мировой океан, всю его воду. Присутствие свободного кислорода в атмосфере и в водах есть проявление хлорофильиой функции. Весь свободный кислород земного шара есть продукт зеленых растений *. Если б зеленые растения ие существовали, через несколько сотен лет иа поверхности Земли не осталось бы следа свободного кислорода, и главные химические превращения иа Земле прекратились бы. Общий вес свободного кислорода в земной коре равняется 1,5 квадрильонам метрических тонн. Уже одна эта цифра может дать представление о геохимическом значении жизни! Количество хлорофилла, вырабатываемого зелеными растениями и непрерывно в них находящегося, которое необходимо для поддержания неизменности земной массы свободного кислорода, равняется по меньшей мере нескольким биллионам тони. IX Более 30 лет назад русский биолог С. Н. Виноградский внес в эту картниу новую важную черту, доказывающую еще большую сложность строения живого целого. Ои доказал существование живых автотрофных существ, лишенных хлорофилла. Это существа невидимые, бактерии, изобилующие в почвах, в верхних слоях земной коры, проникающие глубокие толщи всемирного океана. Несмотря на их микроскопические размеры, их значение в экономике природы огромно благодаря поразительной силе их размножения. * Другие, не связанные с жизнью реакции его образования (радиохимическое разложение молекул воды и такое же световое — ультрафиолетовые лучи) дают сравнительно ничтожные массы eiu. 20
Их огромное размножение, несравненно большее размножения одноклеточных зеленых водорослей, заставляет рассматривать их существование как явление, по порядку своему родственное с жизнью зеленых растений. Без сомнения, число видов автотрофных бактерий незначительно; оно не превышает сотни, между тем как видов зеленых растении известно до 180 000. Но одна бактерия может произвести в один день по крайней мере несколько триллионов особей, между тем как одна одноклеточная зеленая водоросль, из всех зеленых растений наиболее быстро размножающаяся, дает в тот же промежуток времени лишь несколько особей, и большей частью гораздо меньше, около одной особи в 2—3 дня. Бактерии, открытые С. Н. Вииоградским, независимы в своем пита кии не только от других организмов, ио непосредственно и от солнечных лучей. Оии употребляют для построения своего тела химическую энергию химических земных соединений, минералов, например, богатых кислородом. Этим путем они производят в биосфере огромную геохимическую работу, как разлагая эти соединения, так и создавая, как следствие этого разложения, новые синтезы. Их роль значительна в истории углерода, серы, азота, железа, марганца и, вероятно, многих других элементов нашей планеты. Не подлежит сомнению, что они составляют часть того же единого целого — монолита жизни, — в который входят все другие организмы, ибо они являются их пищей, используя в свою очередь отбросы. Все заставляет думать, что связь эта еще более тесная. Можно их рассматривать, как очень специализированные растения, эволюциоино происшедшие из зеленых растений, как это обычно допускают для других бесхлорофильных растений. Но не исключена, однако, возможность видеть в этих бактериях живых представителей отдаленных предков — организмов с хлоро- фильной функцией. При современном состоянии наших знаний первая гипотеза кажется более правдоподобной. Однако нужно принять во внимание, что организмы, открытые С. Н. Вииоградским, играют первенствующую роль в явлениях выветривания земных минералов. Это же выветривание, по-видимому, неизменно в течение всей геологической истории нашей планеты. Оно существенно не изменилось с архейской эры. X Человек — животное общественное, гетеротрофное. Он может существовать лишь при условии существования других организмов, именно — зеленых растений. Однако его существование на нашей планете резко отличается от существований всех других организованных существ. Разум, его отличающий, придает живому веществу удивительные черты, глубоко изменяет его действие на окружающую среду. Возникновение человека было актом величайшей важности, единичным в течение геологической истории: ему нет ничего аналогичного в среде мириадов предшествовавших веков. С научной точки зрения можно его рассматривать лишь как результат длинного естественного процесса, начало которого для нас теряется, но который длится непрерывно в течение всего геологического времени. Ни одна научная теория не смогла до сих пор обиять в целом палеонтологическую эволюцию организованных существ, последним важным проявлением которой было возникновение человека. Можно считать это генетическое изменение живого целого, единой жизии, смерть и рождение бесчисленных поколений *, эмпирическим обобщением. Им является эволюция видов во времени. Для ученого эмпирическое обобщение есть основа всех его знаний, самая достоверная их форма. Но для того, чтобы связать какое-нибудь эмпирическое обобщение с другими фактами и с другими эмпирическими обобщениями, необходимо пользоваться теориями, аксиомами, моделями, гипотезами, абстракцией. В этой области существуют лишь несовершенные попытки. Совершенно очевидно, что существует определенное направление в палеонтологической эволюции организованных существ и что появление в биосфере разума, сознания, направляющей воли — этих основных проявлений человека — не может быть случайным. Но для нас еще невозможно дать какое-нибудь объяснение этому явлению, то есть нельзя логически связать его с современным научным построением мира, опирающимся на аналогии и аксиомы. XI Человек глубоко отличается от других организмов по своему действию на окружающую среду. Это различие, которое было велико с самого начала, стало огромным с течением времени. Действие других организмов почти исключительно определяется их питанием и их ростом. Один факт образования свободного кислорода достаточен, чтобы оценить планетное значение их питания. И это один факт среди тысячи других. Образование каменных углей, иефтей, железных руд, черноземов, известняков, коралловых островов и т. д. и т. д. — немногие примеры из тысячи других проявлений их роста. Человек, несомненно, проявляется в биосфере своим питанием и своим размножением так же, как и все другие организмы. Но масса всего человечества ничтожна по сравнению с массой живого вещества, и прямые проявления в живой природе его питания и его размножения сравнительно почти равны нулю. Австрий- * Такая дифференциация жизни, ее единства, происходит без заметного изменения в течение геологического времени ее химического состава и ее массы. 21
ский экономист Л- Брентано дал очень ясное представление о масштабе человечества в биосфере. Если бы каждому человеку уделили 1 м2 и собрали бы всех существующих иа земной поверхности людей вместе,— пространство, которое они заняли бы, не превысило бы площади небольшого Констанцского озера в Швейцарии. Совершенно очевидно, что проявление такой живой массы в масштабе геологических явлений ничтожно. Разум все изменяет. Руководствуясь им, человек употребляет все вещество, окружающее его, — косное и живое—не только иа построение своего тела, ио также и на нужды своей общественной жизии. И это использование является уже большой геологической силой. Разум вводит этим путем в механизм земной коры новые мощные процессы, аналогичных которым не было до появления человека. XII Человек — это Homo sapiens faber Бергсона. Он меняет внешний вид, химический и минералогический состав окружающей среды, своего местообитания. Местообитанием его является вся земная поверхность. Его деятельность с каждым веком становится более мощной и более организованной. Натуралист не может видеть в ией ничего другого, как естественный процесс того же порядка, как все другие геологические явления. Возможно, что этот процесс неизменно регулируется принципом инерции; он будет идти до конца, если не встретит противной ему внешней силы, которая его уничтожит или будет держать в потенциальном состоянии. Открытие земледелия, сделанное более чем за 600 поколений до нас, решило все будущее человечества. Изменяя этим путем жизнь автотрофных зеленых организмов иа земной поверхности, человек гем самым создал такой рычаг для своей деятельности, последствия которого в истории планеты были неисчислимы. Человек этим путем овладел всем живым веществом, не только зелеными растениями, так как именно эти последние определяют жизиь всех других существ. Мало-помалу человек изменил живое вещество, согласно решению и целям своего разума. Благодаря земледелию он себя в своем питании освободил от стихийной зависимости от живой окружающей природы, тогда как все другие организованные существа в этом отношении являются ее бессильными придатками. XIII Основываясь на этой великой победе, человек уничтожил девственную природу. Он внес в нее массу неизвестных, новых химических соединений и новых форм жизии — культурных пород животных и растений. Он изменил течение всех геохимических реакций. Лик планеты стал новым и пришел в состояние непрестанных потрясении. Но человеку не удалось до сих пор достигнуть в этой новой среде необходимой обеспеченности своей жизни. Новые тревожные факты, затрагивающие основы его существования, проявляются в последнее время. Запасы исходных для его существования сырых материалов, видимо, исчезают с ходом времени. Если их потребление будет увеличиваться с тою же быстротой, как раньше, положение станет серьезным. Через два поколения можно ждать железного голода; нефть начнет исчезать еще раньше, вопрос о каменном угле может через несколько поколений сделаться трагическим. То же самое ожидает большинство других первичных основ цивилизации, материальной культуры. Каменноугольный голод кажется особенно тревожным, так как именно уголь дает человеку энергию, необходимую для его общественной жизии в теперешней ее форме. Это явление неизбежно, ибо человек быстро истребляет в виде угля запасы исходного для культуры сырья, образовавшиеся в течение мириада веков. Для сколько-нибудь заметного нового их накопления потребовалось бы такое же огромное время. Эти запасы неизбежно ограничены. Если б даже нашлись неизвестные новые их источники или если б стали обрабатывать менее богатые или более глубокие их концентрации, этим лишь отодвинули бы иа время наступление критического момента, но тревожная проблема осталась бы нерешенной. Глубокие умы уже давно убедились в необходимости изобретения радикальных социальных мероприятий, научных открытий нового порядка, чгобы отразить неминуемую опасность. XIV Выхода из положения можно ожидать, наряду с разрешением социальных проблем, которые поставлены социализмом, в изменении формы питания и источников энергии, доступной человеку. На эти два пути устремляется мало-помалу мысль ученых. Они теперь стоят на прочной почве. Не только возможность разрешить эти две проблемы не подлежит уже сомнению, ио больше того, ясно, что они неизбежно, как природный процесс, будут разрешены в очень короткое время даже по сравнению с продолжительностью жизни человечества. Разрешение этих проблем рисуется как результат успехов физикохимических наук. Уже с давних пор наука в своем искании истины стремится найти новые формы энергии в мире и создать великие химические синтезы органического вещества. Средства, которыми оиа располагает для своей работы, очень недостаточны, ио оии единственные, доступные ей в современном человеческом обществе, где положение ее пока находится в противоречии с ее действительной ролью как производителя богатства и человеческого могущества. Окончание на стр. 72 22
ш РЕСС 08ЕТСК0И НАУКИ ВШШУИОЙ ДЛЯ БЛАГА ВСЕЙ •ч,^ ,*-\ ::*3"% ,*■^:«*f*« ъ++ ГАДЕММНАУК СССР :-ЗрЛОЖИЛА 18жятИ966г >Н*Ю АСТРОФИЗИЧЕСКУЮ OBCEPBftf w-ьш. ешЗеяенчшкого района Карачаево-Черкесской авш Йшеропольского края РСФСР. ШР0НОМИЧЕСКОЙ ОБСЕРВАТОРИЕЙ АН СССР ямттш' по проекту Ленинградского отделения w Ш0Г6.Щ«рША Я0 ПРОЕКТИРОВАНИЮ НИИ И ЛАБОРАТОРИЙ '*М ВДЯА^ИЙкЕЙУЮ СООРУЖЕНИЕМ УПРАВЛЕНИЕМ СТРОИТЕЛЬСТВ* М / ЯЩЙй1|A»111С1«Р§Ш ЭНЕРГЕТИКИ И ЭЛЕКТРИФИКАЦИИ СССР, Ш .GEB-KftSflOPCTPOH''Министерства транспортного СТРОИТЕЛЬСТВА СССР -Ф .^;j^|fCb'^aiET УСТАНОВЛЕН --* -**-"* > ПЙШШСШ С ДИАМЕТРОМ ЗЕРКАЛА 6 М й-Механический объединением Бронзовая плита, замурованная в основание телескопа ТЕЛЕСКОП У СЕМИ РОДНИКОВ Появление нового большого телескопа — всегда событие в астрономической науке, событие, обещающее крупные открытия. Особые надежды ученые связывают с крупнейшим в мире телескопом Специальной астрофизической обсерватории (САО), строительство которой заканчивается сейчас в горах Северного Кавказа недалеко от станицы Зеленчукской От респектабельного серого здания дирекции САО в Зеленчукской до горы, где строится башня шестиметровсТТо телескопа, около сорока километров. Сначала — по ровному прямому шоссе, проложенному на фоне декоративного, будто нарисованного, Главного Кавказского хребта, дальше по Архызскому 23
ущелью, вдоль берега бурлящего Зеленчука, затем — последние шестнадцать километров — классическим горным серпантином с бесчисленными виражами, нависшими над пропастью. Водитель «газика» Петр Кириллович Ясь- ков, который ежедневно ездит этой дорогой, то и дело показывает спутникам едва приметные полосы темной земли, ответвляющиеся от асфальтового шоссе и почти вертикально уходящие вверх. Это пионерские тропы, по которым несколько лет назад тянули на гору к полуразвалившейся пастушьей кошаре строительные материалы, детали башенного крана, листы металла, первые узлы телескопа. И кажется абсолютно невероятным, что по этим головокружительным подъемам карабкались тракторы, бульдозеры, грузовики, а затем тем же путем спускались вниз — зимой, когда склоны покрыты толстым слоем рыхлого снега, весной и осенью, когда размякшая земля ползет вниз даже под подошвой сапога. Петр Кириллович торжественно объявляет последний поворот, и пассажиры «газика», перебивая друг друга, показывают приезжему главные объекты стройки. Приходится верить на слово, потому что ни башни телескопа, ни уникального мостового крана, ни жилого дома не видно в густом тумане... БАШНЯ В ОБЛАКЕ Башня телескопа — это большой исследовательский корпус. В нем установлены электронно-вычислительные машины, есть физические и химические лаборатории, есть даже технологический цех — отделение алюминирования зеркала Облака бывают высокие и низкие, иные задевают лаже крыши домов. Поэтому любой объект на высоте несколько сот метров над уровнем моря можно назвать заоблачным: заоблачные пастбища, заоблачные электростанции, заоблачные здравницы, заоблачные стройки. Весьма удобный штамп. Специальная астрофизическая обсерватория Академии наук СССР строится на высоте 2100 метров и поэтому безоговорочно заслуживает этот эпитет. Однако в день приезда корреспондента она находилась не над облаками, а прямо в облаке. Видимость была не больше десяти метров, и казалось, что у каждого, кто в это время находился на горе — у научных работников обсерватории, у строителей, монтажников и наладчиков,— у каждого было свое персональное облачко—маленькое, круглое, мохнатое и очень теплое. А ко^да двое подходили друг к другу достаточно близко, их личные облака сливались... О близости главного объекта стройки — башни телескопа — можно было догадаться лишь по звонким ударам клепальных молотков и шороху сползающего с купола снега. В общем, вопреки общепринятой методе, осмотр башни пришлось начинать изнутри. Чтобы просто обойти все помещения башни, нужно несколько часов. Начав осмотр с любого ее входа — северного, южного или восточного,— можно сразу спуститься в подвал почти десятиметровой глубины или подняться на пятидесятиметровую высоту, в зенит купола. А можно последовательно с первого этажа до третьего обходить бесчисленные комнаты и залы: механические мастерские и кинолекционный зал, цех алюминирования зеркала и зал, где установлена электронно-вычислительная машина, гостиничные номера и стеклянный куб, где расположен центральный пульт управления. Внутри башни можно проложить множество маршрутов. И любой из них приведет в гигантский алюминиевый шатер подкуполь- ного пространства, похожий на пустой цирк перед началом представления. Это сходство усиливают опоясывающие купол галереи, как бы предназначенные для зрителей, и десятки обращенных к вершине прожекторов. В подкупольном пространстве прохладно и гулко. Когда кто-нибудь из рабочих роняет инструмент, дикий грохот наполняет шатер, и эхо несколько минут перебрасывает звук между алюминиевыми панелями. Впрочем, когда начнутся астрофизические наблюдения, здесь будет царить торжественная тишина. Как потолок и стены большого машинописного бюро, купол изнутри обошьют шумопогло- щающей плиткой — «сэндвичем» из алюминии и войлока, а пол покроил мягким ковром из губчатой резины. САМ ТЕЛЕСКОП При конструировании и изготовлении телескопа пришлось решать исключительно трудные проблемы в области точной механики, строительства, химической технологии Если шатер подкупольного пространства напоминает цирк, то сам телескоп выглядит таинственным механизмом, приготовленным специально для коронного номера,— вот-вот из оркестрового кармана раздастся барабанная дробь... Телескоп прошивает насквозь всю башню: его опоры, покоящиеся на гранитной 24
ъЯ/Щ/щ^Щ^тщ* '^l Пользуясь солнечным днем, удалось посмотреть на панораму стройки* прилепившейся к ocTfoetcy ровной земли среди гор, на серебристый пя тидесятиметровой высоты купол, на стотонный кран, способный выдержать ураганный ветер. Наконец, увидеть, как медленно и плавно поднимается забрало купола, через которое свет проникнет к зеркалу телескопа скале, расположены глубоко в подвале, верхняя часть — стакан первичного фокуса, где будет сидеть наблюдатель — упирается в зенит купола. А между этими крайними точками — пятидесятиметровая машина: уникальная оптика, точнейшая механика. Нет, не похож современный крупный телескоп на старинный оптический прибор. Несколько слов об уникальных характеристиках телескопа САО. Вот его главные параметры: диаметр зеркала — 6 метров, разрешающая способность — 0,0025 угловой секунды. Разрешающая способность оптического прибора, способность различать две светящиеся рядом точки зависит от диаметра зеркала, подобно тому как разрешаюшая способность человеческого глаза зависит от открытой поверхности зрачка. И еще: чем больше площадь зеркала, тем больше света собирает прибор. Казалось бы, все просто: надо строить телескопы с десятиметровыми, двадцатиметровыми и еще большими зеркалами. Однако вместе с диаметром зеркала резко увеличивается общий вес установки, усложняется и конструкция всего прибора, причем технологические и строительные трудности возрастают отнюдь не пропорционально площади «зрачка», а много быстрее. Одна из главных трудностей заключается в том, что небесные светила не стоят на месте, а движутся по небосклону, Земля, изрядно 25
мешая астрономам, вращается вокруг Солнца, вокруг своей оси и еще — вместе с Солнцем — нивесть вокруг чего. Если не компенсировать эти сложные движения перемещением самого телескопа, на фотопластинке вместо четкого изображения далекой звезды окажется размытое пятно. Последние десятилетия все телескопы проектировали с учетом этого обстоятельства: оптическую ось прибора располагали параллельно земной оси, предусматривали вращение телескопа с помощью часовых механизмов для слежения за движущимся светилом. Этот принцип конструирования установок называют параллактическим или полярным. И крупнейший в нашей стране телескоп в Крымской обсерватории (диаметр зеркала 2,6 метра), и Паломарский телескоп (диаметр зеркала 5 метров) в США, который с пуском в эксплуатацию САО потеряет титул первого телескопа планеты, построены на параллактическом принципе. Понятно, что установить многотонную конструкцию под углом к горизонту, равным широте местности (ось телескопа должна смотреть в Полюс Мира), установить ее так, чтобы все сооружение было сейсмоустойчивым и в то же время подвижным,— неимоверно трудно. И параллактический принцип (или, как говорят специалисты, О ЗВЕЗДАХ И ОБСЕРВАТОРИЯХ Позиание мира исполнено поэзии. Конечно, прильнув к окуляру телескопа, поэт видит раскрывающийся перед ним мир иначе, чем астроном: ученый осознает явления мира, поэт — человека в этом мире.., - Меня оледенила жалость! Над потемневшею листвой звезда-гигант внезапно сжалась и стала карлицей-звездой. Эти строки принадлежат замечательному советскому поэту Семену КИРСАНОВУ. Мы печатаем два стихотворения из недавно написанного нм цикла стихов «На былинных холмах» *. * С. И. Кирсанов. Зеркала. Изд-во «Советский писатель», 1970. 26 параллактическая монтировка) накладывает ограничение на размеры зеркал — дальше увеличивать вес конструкций вряд ли возможно. В Ленинградском оптико-механическом объединении, где проектировали и делали телескоп с шестиметровым зеркалом, решили монтировать установку так, как это делали во времена Галилея и Коперника, безо всякой привязки к земной оси. Конечно, эта так называемая азимутальная монтировка не освобождает конструкторов от необходимости предусматривать слежение за небесными объектами. Более того, телескоп у Семи Родников — БТА-6 (Большой телескоп азимутальный) вращается одновременно в двух направлениях: вокруг вертикальной оси — это компенсирует суточное вращение Земли — и вокруг горизонтальной оси, как бы следуя по небосклону за звездой. БТА-6 весит около восьмисот пятидесяти тонн. Между тем, по утверждению конструкторов, наладчиков и ученых, телескоп можно сдвинуть с места одной рукой—это удавалось многим. Конечно, руки бывают разные, но в паспорте электродвигателя, который вращает установку вокруг вертикальной оси, указана мощность 0,75 киловатта — меньше мощности бытового электроутюга. Здесь нет никакой На былинных холмах В Южной Астрофизической Обсерватории на былииных холмах купола — как славянские головы в древних шеломах в чернобыль и татарник погружены. Эти головы медленно поворачиваются от забытых курганов к Весам и Стрельцу. На гравюрах к поэме «Руслан и Людмила» я их видел в издании для детей.
мистики: восьмисоттонная конструкция как бы плавает на тончайшей (около ста микронов) пленке веретенного масла. Большая электронно-вычислительная машина, которая уже установлена в башне, во время наблюдений каждое мгновение будет решать сложнейшую задачу — рассчитывать взаимное расположение телескопа и наблюдаемого объекта и корректировать движение прибора. И вся установка вместе с куполом будет медленно вращаться, не выпуская из поля зрения зеркала далекую звезду. Таким образом, старинный способ установки телескопов в современной интерпретации оказался прекрасным выходом из сложившегося положения. И принцип азимутальной монтировки БТА-6 был признан изобретением. Самого зеркала в башне пока нет. Его доводят сейчас на одном из московских предприятий. А во что выливается изготовление «зрачка» телескопа —сложнейший комплекс механических и химико-технологических работ, свидетельствуют такие факты. Заготовка для зеркала весила без малого 100 тонн. После отливки она остывала около года: временами температуру приходилось снижать со скоростью полградуса в сутки — иначе стеклянная глыба неминуемо бы растрескалась. Затем заготовку шлифовали и полировали, чтобы придать ее поверхности совершенную форму параболы. После механической обработки она весила уже сорок тонн. Наконец, в специальной вакуумной камере на стекло напылят слой алюминия толщиной четырнадцать микронов. А потом, выверяя точнейшими приборами кривизну поверхности, снимут с алюминиевого покрытия последние десятые и сотые доли микрона. НЕРАЗБОРЧИВЫЕ АВТОГРАФЫ ДАЛЕКИХ ГАЛАКТИК Астрофизическое наблюдение — сложный научный эксперимент. Для его подготовки и проведения, помимо идеальных климатических и погодных условий, нужны мощнь-е кондиционеры, совершенная холодильная техника, современные фотоматериалы Давно миновала романтичная эпоха астрономии, когда долгими ночами ученые, не отрываясь от окуляра телескопа, смотрели в звездное небо. Сейчас визуальное наблюдение светил стало почти любительским занятием. А крупные телескопы, вроде БТА-6, вообще не предназначены для любования звездами. Даже ученый-наблюдатель, который во время астро- Они думают снимками фотографическими и незримые звезды упорно рассматривают. мыслят линиями спектральных анализов, чуют пятна спиральных галактик, ио в сущности — это головы сказочных богатырей, в незапамятных сечах мечами отрубленные. Пушкин их рисовал, над стихами задумавшись, на полях своих вещих черновиков. Но и эти пером испещренные рукописи тоже сиимки следов нуклеарных частиц... Черномор — это черные клочья туманности, где в сетях изнывает Людмила звезды Там за нею следят и притворно прислуживают голубые гиганты и желтые карлики, а сверхплотное тело, сидящее в центре, тащит всю эту челядь к себе. Это все раскрывается после двенадцати в сновидениях спящих богатырей, когда под заколдованным мирозданием светят только карманные фонари, чтобы нимбы вечернего освещения не мешали поэтам и наблюдателям в Южной Астрофизической Обсерватории на былинных холмах. 27
физического эксперимента разместится под самым куполом башни, будет смотреть не на небо, а на приборную доску. А свет звезды или скопления звезд, несущий информацию о химическом составе и массе, температуре и давлении звездного вещества, о скорости движения светила, отразится от поверхности шестиметрового зеркала и, пройдя лабиринт зеркал, линз и дифракционных решеток спектрографа, оставит на фотопластинке слабый след — неразборчивый автограф далекой галактики... Сегодня астрономы не смотрят на звезды. Но для того, чтобы слабый свет, не потеряв ценнейшей информации, которую он несет в себе, дошел до фотопластинки, нужно ясное безоблачное небо, чистый и по возможности разреженный воздух. Поэтому-то и строят обсерватории б горах, вдали от населенных пунктов, заводов, автомобилей. Позвольте, но гора уже который день в облаке! Прежде чем начать строительство обсерваторий, в этих краях несколько лет работала экспедиция пулковских астрономов. Они изучали микроклимат, или, как говорят астрономы, астроклимат, вели наблюдения с помощью маленьких переносных телескопов. И пришли к выводу: идеальное место — здесь. В Крыму рядом море,— значит в воздухе много водяных паров. В Крыму старые породы,— значит много пыли. А у Семи Родников сухой и прозрачный воздух. Конечно, у нас есть и другие горы с ясным небом и прозрачным воздухом, но Северный Кавказ значительно доступней Памира или, скажем. Тянь-Шаня. Что же касается безоблачных дней, вернее ночей, их здесь вполне достаточно — по меньшей мере 90—100 в году. И приходятся они главным образом на осень и зиму, когда большая часть территории нашей страны затянута облаками. А летом, как утверждают астрономы, вести наблюдения за далекими звездами несравненно сложнее: мешает Млечный Путь. Все эти соображения приводят строители обсерватории и ее сотрудники, когда приезжий сетует на облачность. И как бы подтверждая их аргументы, на третий день пребывания корреспондента у Семи Родников облака рассеялись. Засверкал под солнцем снег на вершинах Главного Кавказского хребта и на склонах горы Пастухова, которая возвышается над строительной площадкой, засеребрился алюминиевый купол башни. Пользуясь солнечным днем, удалось посмотреть на панораму стройки, прилепившейся к островку ровной земли среди гор, на стотонный кран, На рождение звезды О звезды! В верхнем ярусе, буквально среди нас — звезда гигантской яркости внезапно родилась. Подумайте! Вчера еще там плыл туманный шар, боками подмерзающий и погруженный в пар. Из углерода с кремнием там жили существа, проникшие со временем в устройство вещества. Таблицу Менделеева продлили, чтоб постичь и вызывать деление таинственных частиц. Потом пошли испытывать. На суше и воде шар начал тихо вспыхивать, не весь, а кое-где. Но существа работали и лет за 25 — свой способ разработали — как звезды создавай^ И вот — уран, плутоний ли, вчера — в холодный пар они устройство подняли и бросили на шар! Удача! Вспыхнул пятнами сплошной огневорот, разбушевались атомы, зажегся водород. Хоть существа расплавлены, исчезнув навсегда,— но способ явно правилен — имеется звезда! Гиганты-звезды! Карлики! Сказать придется вам спасибо этим маленьким упорным существам. Какая новость ценная! Какой эксперимент! А в остальном Вселенная пока без перемен. 28
выдерживающий ураганный ветер. Наконец, увидеть, как медленно и плавно поднимается забрало купола, через которое^свет проникнет к зеркалу телескопа. Когда обсерватория вступит в строй, забрало будет подниматься каждый вечер. Перед наблюдением два холодильных агрегата (производительностью по 175000 килокалорий каждый) подадут холодный воздух в подкупольное пространство, чтобы выровнять температуру всех узлов телескопа и температуру воздуха над башней. Охлажденный в морозильных камерах этиленгликоль по трубам поступит к зеркалу, чтобы поддерживать в объеме стекла ту же самую температуру. Иначе хотя бы на доли микрона исказится идеальная парабола зеркала, «поплывет» фокус, встанут преградой на пути световых лучей восходящие потоки воздуха — знакомое всем марево. ЗАЧЕМ СТРОЯТ ОБСЕРВАТОРИЮ Изучение строения Вселенной и проникновение в тайны вещества на атомном уровне — эти две полярные задачи решает современная астрофизика. Крупнейший в мире телескоп станет одним из главных инструментов, предназначенных для их решения. С его помощью будут открывать новые звезды и расшифровывать механизмы химических процессов на далеких светилах Спектр звездного вешества можно получить за несколько ночных часов. Его интерпретация занимает порой годы: требуются неимоверно сложные математические расчеты, чтобы из , бледной полосы на фотопластинке выжать целый комплекс знаний о небесных телах, удаленных от нас на тысячи световых лет. Причем одного расчета мало. Астрофизики решают задачу несколькими способами, пока не убедятся, что все решения приводят к одному результату. v Ученые САО приехали в Зеленчукскую, имея за плечами годы работы на крупнейших советских телескопах. Они накопили достаточно экспериментальных данных поэтому исследования в обсерватории идут уже полным ходом. Научные сотрудники САО показывают свежеотпечатанный оттиск первых трудов обсерватории. Статьи, опубликованные в сборнике, посвящены исследованию самых различных небесных тел: нестационарных объектов— вспыхивающих звезд, квазаров и пульсаров,— стационарных звезд и туманностей, звезд с оболочками, межзвездной среды, наконец, планет Солнечной системы и их спутников. Монтаж деталей телескопа через забрало купола Для решения подобных задач предназначен и новый телескоп, который станет основным астрофизическим инструментом Академии наук СССР. И не только нашей Академии: много времени здесь будет отведено для зарубежных астрономов, работающих по международным научным программам. БТА-6 значит для астрономической науки не меньше, чем самый мощный ускоритель для 29
Ш*&Ш- ' СТАНдйРТНЫU <Л£^ГР *Ф V <>■ -.3933 А С&..1Т >*# *~ ф ***** ■*»,:%*** i wm ,щ mm #****■ «*■■-■■ -jpf.^i -4|,fp»f»p £«»»* -Т^** #***» >* m Ф*т m* ^# Участок спектра (дисперсия 1—1,5 ангстрема на 1 мм) звезды а Малого Пса (Проциона). По своим характеристикам эта звезда довольно близка к Солнцу. Снимок получен на спектрографе со специальной дифракционной решеткой, как бы складывающей спектр длиной 2—3 метра в короткие строчки. Фотометрическое изучение спектральных линий позволяет определить химический состав звездной «в» Met WW , iW*. атмосферы, ее температуру, плотность звезды, характер движения звездного вещества ШОаг 46S3A tax л к л- Полученный в Крымской астрофизической обсерватории спектр яркой звезды типа Вольфа — Райе в созвездии Лебедь. Это нестационарная звезда. Она выбрасывает в окружающее пространство звездное вещество со скоростью около 1000 км/сек. Время жизни звезды — не более 100 000 лет. На слабый непрерывный фон спектра (дисперсия 33 ангстрема на 1 мм) накладываются эмиссионные линии — следы элементов с высоким потенциалом ионизации (И, Не, С). Атмосфера звезды аномальна: в ней необычно велико содержание гелия и углерода. Светлые полоски» перпендикулярные основной полосе,— стандартный спектр железа. Изучение звезд подобного типа —одна из центральных задач Специальной астрофизической обсерватории АН СССР 30
физики элементарных частиц. Крупнейший в мире телескоп будет мощным орудием познания. И как показывает весь предшествующий опыт астрофизики,— орудием открытий. Открытия даже заложены в перспективный план работы обсерватории — открытия новых звезд, новых туманностей. А значение этих открытий с естественно-философской точки зрения необычайно велико. Но на БТА-6 планируют решать и утилитарные задачи. Вот две из них. Многие считают, что астрономические исследования в пределах Солнечной системы, например химический анализ атмосферы планет, лучше и точнее можно проводить с помощью автоматических межпланетных лабораторий, таких, как советские космические аппараты «Венера». Но для конструирования приборов межпланетных лабораторий — скажем, для конструирования газоанализаторов — нужно заранее, на Земле выбрать диапазоны измерений— сделать универсальный прибор на все случаи жизни, как известно, нельзя. И первые ориентировочные результаты для космических исследований дают наземные телескопы. Еще одна проблема, в решении которой примут участие ученые САО. Может быть, эта точка зрения несколько экстравагантна, но су- ■ ществует мнение, что земная физика плазмы уже исчерпала все научные проблемы, нерешенными остались лишь чисто технические задачи. (Правда, среди них есть и такая, как проблема управляемого термоядерного синтеза ) Между тем, на звездах и в межзвездной среде существуют экстремальные физические условия, идеальные модели для науки, и прежде всего для физики и химии плазмы. Известно ведь, что источник звездной энергии — это термоядерный синтез. И может быть, результаты, полученные астрофизиками, подскажут энергетикам, как овладеть этим процессом. Любому строительству предшествует проектирование. И проектировщики, желая, как говорится, подать товар лицом, не жалеют ватмана и красок. Помимо планов и разрезов они рисуют и общие виды объекта. Такие, что заурядный типовой кинотеатр или придорожное кафе выглядят на рисунках дворцами. Альбомы проектировщиков САО корреспондент увидел уже после того, как ознакомился с объектом в натуре. Среди общих видов есть фантастический холл башни телескопа, залы с витражами и потолками из литого стекла, гранитные лестницы, современный лабораторный корпус и комфортабельные жилые дома в Архызском ущелье, канатная дорога к Семи Родникам. Все это уже строят или вскоре начнут строить. И если судить по тому, что уже готово, что можно потрогать руками у Семи Родников— серебристый купол башни, восьмисоттонную махину телескопа,— общие виды обсерватории не постигнет обычная участь альбомных рисунков. М. ГУРЕВИЧ, специальный корреспондент «Химии и жизни» Фото Е. Л. Ченцова, научного сотрудника САО ОПТИЧЕСКОЕ СТЕКЛО. НЕКОТОРЫЕ СЕКРЕТЫ ПРОИЗВОДСТВА С первых своих шагов производство оптического стекла, и особенно оптики для телескопов, было окружено ореолом тайны. Конечно, сейчас эта технология подробнейшим образом описана, важнейшие физико-химические процессы можно рассчитать с помощью уравнений. И все же качество зеркал и линз в значительной степени зависит от интуиции и опыта мастера. В производстве оптического стекла все операции — приготовление шихты, варка стекла, его обжиг, охлаждение, механическая обработка, нанесение металла — главные, решающие. И в каждой из них — масса тонкостей, или по- старому — секретов. Вот некоторые из них. Приготовление шихты. От ее состава зависит и коэффициент теплового расширения, и твердость, и однородность оптического стекла. Основой шихты служит стеклообразбватель — окись кремния (около 50%). Больше 40% составляют окислы свинца, обладающие наиболее стабильными оптическими свойствами. Небольшие добавки окиси алюминия (до 0,1%) повышают химическую и термическую стойкость стекла. А окись калия снижает температуру плавления и вязкость массы — плавку можно вести при умеренной температуре, которую выдерживает футеровка печи. Очень важно, чтобы все компоненты шихты были химически чистыми, а облицовка печи и инструмент, который погружается в расплавленное стекло, не взаимодействовали с жидкостью. Особую опасность для стекла представляют ионы хрома и железа — у 31
окислов этих металлов очень велик коэффициент поглощения света. Перемешивание стеклянной массы. Пожалуй, эта операция, от которой зависит химическая однородность стекла, считается самой тонкой. Недаром начало промышленного производства оптики для телескопов совпало с изобретением механической мешалки (конец XVIII- начало XIX века). До сих пор мастера- стекловары спорят о том, как вращать мешалку: по часовой стрелке или против. Охлаждение после варки и обжига. От этой операции зависит долговечность, механическая прочность и прозрачность оптического стекла. При охлаждении главная опрсность заключается в том, что отдельные участки в объеме стекла остывают с разной скоростью, которую сейчас рассчитывают по сложным физико-химическим уравнениям. Преждевременно застывшие участки образуют так называемые камни, на границе которых свет преломляется. Эти же твердые включения служат источником внутренних напряжений в стекле. Понятно, что медленное охлаждение — нередко со скоростью долей градуса в сутки — уменьшает этот вредный эффект. Многотонные зеркала телескопов охлаждают вместе с печами по автоматически регулируемой программе. Механическая обработка стекла. Линзы и зеркала для телескопов шлифуют с помощью чугунных или латунных болванок абразивами — порошком корунда или алмазными зернами. Полируют — войлочными кругами, смоченными водной суспензией крокуса. Нанесение металла. Лучшим коэффициентом отражения обладает металлическое серебро. Но такое покрытие быстро тускнеет. Поэтому в производстве оптических зеркал предпочитают алюминиевые покрытия, которые наносят напылением в вакууме. Алюминий — наиболее приемлемый для этого металл: у него лучшая (например, по сравнению с роднем) адгезия к стеклу, более высокая плотность паров. Инженер В. Б. ДМИТРИЕВ Диаграмма процесса варки стекла. Очень важная тонкость — точно синхронизировать температурный режим и скорость перемешивания. Значения температур, время варки и охлаждения на диаграмме не указаны, так как эти величины для зеркала большого телескопа и маленькой линзы существенно отличаются ЪЩМАЛЩЦ^ Кривые охлаждения стеклянных заготовок после обжига. Если деталь диаметром 75 мм охлаждают 15—20 часов, то для охлаждения вдвое большей детали требуется уже 4—5 суток На вклейке изображены один из разрезов башни нового телескопа, его устройство и одна из его оптических схем. Свет изучаемого объекта, минуя стакан наблюдателя (стакан первичного фокуса), падает на главное зеркало телескопа. Затем световой поток, отразившись от верхнего и двух диагональных зеркал, фокусируется в щели спектрографа. В коллиматоре расходящиеся лучи гта- новятся параллельными, после чего пучок направляется на дифракционную решетку, где разлагается по длинам волн. Отразившись от главного зеркала спектрографа (диаметр этого зеркала 2 метра), свет падает на кассету с фотопластинкой. Для различных наблюдений используют несколько спектрографов, оптические схемы которых на рисунке не показаны Рисунок В. ПЕРЕБЕРИНА 32
КАССЕТА С ФОТОПЛАСТИНКОЙ ГЛАВНОЕ" ЗЕРКАЛО СПЕКТРОГРАФА
Кандидат педагогических наук П. П. ИВАНОВ ФОРМУЛЫ ЖИЗНИ «ЭЛЕМЕНТ БИОГЕНИУМ» И а вклейке — схема круговорота азота в при- роде. Синими линиями показаны пути миграции азота в аммиачной форме (NH4+). красными — в нитритной и нитратной форме (N02~~, Художник Ю. КУПЕРМАН В 1772 г. английский химик Даниэль Резерфорд открыл новый газ азот. В 1773 г. французский химик Антуан Лоран Лавуазье, обнаружив, что мыши погибают в атмосфере этого газа, дал ему нмя «азот», что значит — «негодный для жизни». А ведь поспешил Лавуазье приклеить этот незаслуженный ярлык элементу, который служит непременной составной частью носителя жизни — белка! На самом деле азот вполне заслужил бы имя «б йоге ни ум» — «рождающий жизнь»... ИЗ ЧЕГО СДЕЛАН БЕЛОК? Основа любого живого организма — белки. Это общеизвестно. Белок — это высокомолекулярное соединение, построенное из сотен и даже тысяч звеньев. Каждое такое звено представляет собой остаток аминокислоты. А что такое аминокислоты? Это органические соединения, молекулы которых состоят из углеводородного радикала (R), связанного, с одной стороны, с карбоксильной группой (—СООН), а с другой, — с аминогруппой (—NH2): NHV — R — СООН. Химическая природа аминокислот двойственна: карбоксильная группа придает им свойства кислот, а аминогруппа — свойства органических оснований. Этим и объясняется важнейшая особенность аминокислот: они способны вступать между собой в реакцию поликонденсации и образовывать полимер — белок *: NH2 - R1 — СООН 4- NH2 - R2 — — СООН + NH2 — R3 — СООН.. .-* - NH2 — R'-~ CO — NH— R2 — — СО— NH — R» — СО- + пНаО. А в состав каждой аминогруппы, как видите, обязательно входит азот. * Подробнее об этом было рассказано в статье В. Лысцова «Искусственный фермент» («Химия и жизнь*, 1970, № 5). В азоте нуждаются все живые существа. Для животных и человека источник азота — пища» в состав которой входят «готовые» аминокислоты. А синтезировать аминокислоты из неорганического азота умеют только растения. БЛИЗОК АЗОТ, ДА НЕ УСВОИШЬ Азот — главная составная часть воздуха G5,6% по массе или 78,09% по объему). Над каждым квадратным метром земной поверхности находится около 8 тонн азота. Очень много азота в виде различных органических и минеральных соединений в почве. Например, в пахотном слое гектара чернозема около 6 тонн азота, гектара подзолистой почвы — более 18 тонн. Таких запасов азота хватило бы растениям на десятки лет. Но несмотря на такое изобилие азота, именно в нем, как правило, испытывают наибольшую нужду сельскохозяйственные растения. Ни атмосферный азот в свободном виде, ни большинство органических и минеральных соединений азота, находящихся в почве, они практически не усваивают. Азот нужен им только в нитратной форме (в виде ионов NO3"*) или в аммиачной форме (в виде ионов NH4+). К сожалению, этих форм азота в почве часто не хватает. Тогда приходится вносить в нее азотистые удобрения, содержашие или ионы NOa- (кальциевая и натриевая селитра), или ионы NH4+ (сульфат аммония и хлористый аммоний), или и те и другие (аммиачная селитра). ХИМИЧЕСКАЯ КУХНЯ В ПОЧВЕ Большая часть лочвенного азота входит в состав органических соединений (главным образом белков), содержащихся в растительных остатках — перегное. В минеральные соединения органический азог почвы превращают микроорганизмы — почвенная микрофлора. 3 Химия и Жизнь, ЭД 8 33
Микроорганизмы выделяют в почву лротеолитические ферменты, которые катализируют гидролитическое расщепле- нле белков. При их участии белки перегноя распадаются сначала на аминокислоты, а затем на еще более простые органические и неорганические соединения. Один из конечных продуктов такого разложения — аммиак (NH3). Этот процесс, который постоянно идет в почве, называется аммонификацией. Образовавшийся аммиак не уходит в атмосферу, а адсорбируется почвой. Часть его реагирует с почвенными кислотами, образуя соли, например: 2NH3 + Н2СОз— (NH4JC03. Другая часть аммиака окисляется: 2NH3-b302->- -** 2Н20 + 2HN02. Получается азотистая кислота, которая или вступает в реакцию с почвенными солями, образуя нитриты, или окисляется в азотную кислоту, реагирующую, в свою очередь, с солями почвы с образованием нитратов. Этот процесс носит название нитрификации. В результате аммонификации н нитрификации почва обогащается минеральными солями, содержащими азот. Минерализация почвы целиком зависит от деятельности нитрифицирующей микрофлоры. Нитрифицирующие бактерии требуют хорошей аэрации, достаточной влажности и тепла. Поэтому особенно интенсивно нитрификация протекает в хорошо обработанной почве. На богатых перегноем черноземных почвах в черном пару за лето накапливается на каждом гектаре больше 100 кг нитратного азота. На кислых подзолистых почвах деятельность микрофлоры затормаживается, и, чтобы усилить процесс нитрификации, почву нейтрализуют известкованием. Для полноты картины заметим, чго не все бактерии обогащают почву минеральными формами азота. В почве живут и так называемые денитрифицирующие бактерии. При их участии органические вещества окисляются кислородом, который входит в состав нитратов, а азот при этом восстанавливается и улетучивается в воздух. «АЗОТНОЕ ПИЩЕВАРЕНИЕ» Как же растения превращают почвенный азот в молекулы аминокислот? В принципе это очень просто. Если в молекуле любой карбоиовой кислоты заменить один из атомов водорода на аминогруппу NH2 (а источником азота аминогрупп является именно аммиак), то получится аминокислота. Например, из янтарной кислоты получается амино- янтарная, или, как ее чаще называют, аспарагиновая. Вместо янтарной кислоты можно взять любую другую из кар- боновых кислот, тогда получится какая- нибудь другая аминокислота. Конечно, в растении это происходит гораздо сложнее, через ряд промежуточных стадий. Если же азот поступает в растение не в виде аммиака, а в нитратной форме (NO3-), то он сначала восстанавливается в аммиак и уже после этого используется для синтеза аминокислот. Путь от аммиачного азота до белка, таким образом, короче, чем от нитратного. Значит, удобрение, содержащее ионы NH4+, более желательно для растений? Это так, но не всегда. Если растение накопило достаточное количество Сахаров, то оно интенсивно использует потребляемые из почвы ионы аммония, синтезируя белок. Но если растение еще молодо, процессы фотосинтеза в нем идут медленно и сахара образуется меньше, чем этого требует поступающий в растение аммиачный азот. Тогда в тканях может скопиться избыток неирореагировавшего аммиака, и это может вызвать отравление растения. И тем не менее растения приспособились нейтрализовать ядовитый аммиак: он переводится в аспарагин или глута- мин, которые затем превращаются в аспарагнновую или глутаминовую кислоты, а от них азот в случае нужды отшепляется и снова включается в азотный обмен. Зная все эти особенности азотного питания, можно выбрать нужную для данного растения на данном этапе развития форму минерального удобрения. Например, всходы сахарной свеклы более отзывчивы на ионы М03~, чем на ионы NH4+, потому что семена свеклы бедны углеводами. Поэтому в первый период роста сахарной свеклы пелесо- образно вносить селитру (особенно натриевую). Когда же свекла подрастет, приобретет достаточно большую листовую плошадь, накопит необходимый запас сахара и сможет усваивать ионы NH4+, 34
ее надо будет подкармливать уже вм- миачными удобрениями (аммиачной селитрой, аммиачной водой и т. д.). Прорастающие клубни картофеля, наоборот, богаты углеводами, и потому молодые растения картофеля легко усваивают ионы аммония. Вот почему вносить аммиачную селитру под карто- феть как основное удобрение при посадке не только не противопоказано, а наоборот, весьма рекомендуется. ПИТАТЬСЯ МОЖНО И ВОЗДУХОМ... Не все растения нуждаются в том, чтобы азот «преподносился» им в удобной для усвоения минеральной форме. Некоторые могут усваивать и атмосферный азот. Это бобовые — горох, фасоль, чечевица, соя, а также клевер, люцерна, вика, эспарцет н другие растения. На их корнях образуются клубеньки — колонии бактерий (они так и называются — клубеньковые бактерии). Эти бактерии фиксируют атмосферный азот и превращают его в соединения, доступные растениям. Больше всего азота фиксируют бактерии, обитающие на кормовых травах. На каждом гектаре, засеянном горохом, накапливается за год 70 кг азота, на гектаре клевера — 150 кг, а люцерны — 300 кг. Чтобы обогатить почвы азотом, их специально заселяют азотфиксирующимп бактериями. Для этого применяется бактериальный препарат нитрагин — культура определенной расы клубеньковых бактерий. Полкилограмма этого препарата на гектар посева— вполне достаточно, чтобы повысить урожайность на 20%. Есть и еще одно бактериальное удобрение — азотобактер, культура бактерий, также способных фиксировать атмосферный азот, но живущих не в клубеньках, а з почве. Чтобы колонии азотобактера расселились в почзе вблизи от корневой системы растений, им перед посевом обрабатывают семена. Что вы знаете и чего не знаете об азотном питании КАК ПОСТАВИТЬ ДИАГНОЗ Когда растениям не хватает пищч, они не могут протянуть к человеку свои листья и ветви и попросить подать им «кусочек азота». Голодают растения молча. Но опытный и заботливый растениевод и по анешнему их виду узнает об их нуждах. У «сытых» азотом растений листья окрашены в изумрудно-зеленый цвет. Особенно этот здоровый «зеленый румянец» заметен у молодых растений. При азотном голодании листья приобретают светло-зеленую окраску, а потом желтеют, сморщиваются и отмирают. Желтеют м старекгщие листья, но их желтая краска заливает с краев, а при азотном голодании пожэлтение начинается у средней жилки, а потом распространяется по всему листу. Это верный сигнал: растению нужна срочная помощь. Его нужно подкормить аммиачной селитрой, мочевиной или аммиачной водой. Все эти удобрения очонь быстро и легко усваиваются. СОЛЬ ПЛОДОРОДИЯ Аммиачная селитра — самое распространенное в нашей стране азотное удобрение. Среднее содержание в ней азота 34,7—35%. Аммиачная селитра хорошо растворяется в соде. Единственный ее недостаток в том, что при хранении она слеживается и потом плохо рассеивается. Поэтому ее выпускают в гранулированном виде. Ион аммония (NH4+) в почве адсорбируется, а нитрат (NOs~) находится в почве в свободной и подвижной форме. Поэтому аммиачная селитра подкисляет почву, и ее лучше исполосовать на некислых почвах. На кислых же -эе вносят после изгесткевания. САМОЕ КОНЦЕНТРИРОВАННОЕ Одно из лучших минеральных удобрений — мочязиня, или карбамид. Ее формула — CO(NH2J. Это, по существу, молекула угольной кислоты, в которой гидро- ксигьные группы замещены аминогруппами. Мочевина — одно из самых концентрированных азотных удобрений: в нек 46% азота (больше азота — 82%—только в жидком аммиаке). В почве под дейст- вкел. бактерий мочевина вступает в реакцию с водой: СО (NH2J -f- 2H,0 (NH4JC03. Образующиеся ионы аммония (NHU+) легко усваиваются растениями и сл%'жат источником азота для построения белкоа'э1Х молекул. Мочевину употребляют под все 35
культуры, вносят ее как при посеве, так и в виде подкормки, в том числе — внекорневой. Например, для под ко эмки плодовых культур их опрыскивают 0,6%>-HbiM раствором мочевины. МОЖНО ЛИ КОРМИТЬ ЖИВОТНЫХ ЯДОМ? Как продукт распада в животном организме мочевина ядовита. При отравлении ею у животных учащается дыхание, падает пульс, дрожат мышцы, прекращаются пищеварительные процессы, и животные погибают. Тем не менее мочевина может служить ценным источником азота для образования белков в животном организме. Поэтому ее добавпяют в корм животным Но не всяким, а только жвачным: коровам, козам, буйволам. У этих животных сложный желудок, состоящий из четырех камер: рубцг, сетки, книжки и сычуга. В первых трех отделах его, особенно б рубце, обитает многочисленная микрофлооа. Попадая в рубеи, моие- вина соединяется с водой и подвергается так называемому аммиачному брожению. Выделяющийся при этом аммиак не всасывается в кровь и не вызывает отравления, а усвоИЕается бактериями, которые используют содержащийся в нем азот для образования белков своего тела. Здесь же, в рубце, бактерии гибнут, а их «тучные» трупы вместе с пищей попадают в истинный >::елудок — сычуг. Под действием пищеварительных соков погибшие микробы перевариваются, и их белки усваиваются организмом животного. 1аким образом, потребность животного в азоте может* удовлетворяться не только за счет готовых белков, содержащихся в кормах, но и за счет небелкового азотистого вещества — мочевины. В ней азота почти в три раза больше, чем в белках. Поэтому из каждого килограмма мочевины, идущего на их образование, получается больше 2,5 кг белка. Если переаести это на продукты животноводства, то выходит, что каждый килограмм скормленной скоту мочевины дает 2—5 кг мяс^э хли 4—12 кг молока. ИЗ СТАРЫХ ЖУРНАЛОВ ИЗ СТАРЫХ ЖУРНАЛОВ ИЗ СТАРЫХ ЖУРНАЛОВ ИЗ СТАРЫХ ЖУРНАЛОВ ИСПЫТАНИЕ ЯИЦ РЕНТГЕНОВСКИМИ ЛУЧАМИ Одна английская птицеводческая фирма, поставляющая в Лондон более двухсот тысяч яиц в неделю, с некоторо. о времени удачно применяет рентгеновский аппарат для испытания свежести яиц. В ящик, прозрачный для рентгеновских лучей только с одной стороны, помешается лампа; в стенке делается отверстие для яиц. Абсолютно свежее яйцо оказывается вполне прозрачным. Яйца не первой свежести, хотя и пригодные в пищу, показывают маленькие пятнышки. Невооруженным глазом при обыкновенном свете их заметить нельзя, но они отчетливо видны на флуоресцирующем экране аппарата. Когда эти пятнышки превышают известный размер, яйцо бракуется. Эти яйца «испытанной свежести», удостоверенные штемпелем, пользуются исключительным сбытом на лондонском рынке. «Природа», 1914 УСПЕХ СОВЕТСКИХ СПИЧЕК Недавно в Константинополе состоялись торги на поставку спичек, объявленные турецким правительством. В торгах приняли участие крупнейшие мировые спичечные объединения- шведский спичечный синдикат (марка «Три звезды»), бельгийские, французские, чехословацкие и польские фабрики и, наконец, наши полесский и северо-западный государственные спичечные тресты (марки «Аэроплан»). Испытания производились следующим обра» зом: полуоткрытые коробки спичек с совершенно открытыми головками были вложены в металлический ящик который был на 24 часа погружен в воду. По истечении этого срока спички были вынуты и просушивались на столе в течение 12 часов, после чего производилось испытание их на зажигание и горение. Из всех представленных спичек зажигались лишь спички нашего северо-западного областного треста марки «Аэроплан». На втором месте оказались бельгийские спички, которые сильно дымились и рвали бумагу при зажигании. По истечении дополнительных двенадцати часов того же просушивания, спички марки «Аэроплан» зажигались и горели так, как будто не были совершенно подвергнуты отсырению. Таким образом победа осталась за нашим соверо-западным областным спичечным трестом. «Химическая промышленность», 1924 ОПЬЯНЕНИЕ КЕФТЬЮ Не больших фабриках каучука в Бостоне широко поставлено очищение каучуке нефтью. Среди работниц на этих фабриках стало наблюдаться особое болезненное состояние, причины которого вначале представлялись неясными. Выяснилось затем, что болезненное состояние это обусловливалось вдыханием паров нефти, причинявших своеобразное опьянение. Работницы, не задумываясь, взбирались на края чанов, чтобы вдыхать пары кипящей нефти «Природам, 1914 36
из новых ЖУРНАЛОВ ME г АН В ПЛАЗМОТРОНЕ О возможностях плаз- мохимической технологии в решении проблемы связывания азота «Химия и жизнь» уже писала — в № 9 за 1966 год. Но плазмохи- мические методы перспективна и в промышленности органического синтеза. С их помощью можно получить огромные количества непредельных углеводородов и других ненасыщенных соединений — мономеров для производства пластиков, каучуков, искусственных волокон. Плазмохимические процессы, даже если пользуются так называемой холодной плазмой, происходят при температуре до 20 000° С. Чрезвычайна концентрация энергии позволяет разрушить, превратить в радикалы и ионы практически любые молекулы и получить то, что нужно. Но здесь возникает другая i ложность: необходимо «закалить» продукты реакции, быстро охладить их, не допустив обратных процессов. Таи, при плазмохи- мическом превращении метана в ацетилен достаточно опоздать с закалкой на одну пятисотую секунды, и концентрация образующегося ацетилена уменьшается на 50°/о Описанию этого процесса посвящена большая час ь недавно опубликованной статьи Ф. Б. Вурзеля и Л. С. Полака «Плазмокимическая технология получения исходного сырья для полимеров». Вот сснозные характеристики процесса, идущего на укрупненной лабора.орной установке. При оптимальном энергетическом режиме плазма преобразовывала в непредельные соединения до 95а/о мет*.- ИЗ НОВЫХ ЖУРНАЛОВ на. Расход энергии — 9—10 квт-ч на 1 кг ацетилена. Это значит, что примерно 40''/о затраченной энергии идет на главную реакцию, в то время как при окислительном пиролизе, широко применяемом в промышленности методе превращения метана в ацетилен,— лишь 30— 35°/о. Среди продуктов плазмохимического процесса отсутствуют СО, СО^, сажа. Единственный побочный продукт — водород. Себестоимость ацетилена, полученного пиролизом метана в плазменной струе, при промышленных масштабах производства должна быть примерно на треть меньше, чем при окислительном пиролизе... В статье рассказано о возможностях плазмо- химии в других процессах органического синтеза. И кажется вполне опоавданным заключение авторов: «Пока трудно еще полностью оценить последствия применения низкотемпературной плазмы в химической промышленности. Можно лишь с уверенностью сказать, что плазмохимическая технология завоюет важные позиции в химических производствах». «Пластические массы» A970, № 4, стр. 68) ЧЕГО ТОЛЬКО МЫ НЕ ВЫДЫХАЕМ... Прошлой осенью появилось сообщение об опытах группы советских биологов во главе с профессором Ю. Г. Нефедовым. Исследовали состав выдыхаемого человеком воздуха — исследовали, разумеется, не главные компоненты (СО2, азот, неизрасходованный кислород), а микровключения, образующиеся в результате сложных биохимических 37 из новых ЖУРНАЛОВ реакций. Количество и химическую природу таких примесей определяли современными методами физико-химического анализа, главным образом газо-жидкост- ной хроматографией. Оказалось, что человеческий организм с еще большими, чем прежде, основаниями, можно сравнить со сложным комбинатом, производящим множество химических продуктов. В выдыхаемом здоровыми людьми воздухе обнаружены углеводороды, спирты, аммиак, муравьиная и уксусная кислоты, формальдегид и даже ацетон. В тех же опытах пытались измерить производительность «комбината» по разным видам продукции. Некоторые результаты оказались неожиданными. В частности, выяснилось, что даже люди непьющие за сутки выделяют в воздух в среднем по 17,2 миллиграмма этилового спирта... Из десяти испытателей, принимавших участие в опытах, пятеро курили, пятеро — нет. По большинству органических продуктов в выдыхаемом воздухе курящая и некурящая группа мало отличалась. А вот окиси углерода — угарного газа — каждый из курящих выделял в воздух в два-три раза больше, чем некурящий... А недавно опубликованы результаты новых опытов (авторы С. ДА. Городинский и А. В. Седов с сотрудниками), в которых продолжали исследовать работу «химического комбината», находящегося внутри нас. На этот раз определили, как влияет на работу этого «комбината» пониженное атмосферное давление. Восемь испытателей- добровольцев в возра- ИЗ НОВЫХ ЖУРНАЛОВ сте от 27 до 35 лет, облаченные в специальные изолирующие костюмы, «поднимались на высоту 7 и 10 километров», то есть в барокамере, где они находились, давление уменьшалось до 308 или 198 миллиметров ртутного столба. Продолжительность пребывания «на высоте» составляла четыре часа. По десять минут в каждом эксперименте каждый испытатель дышал в специальный «мешок» — так отбирали пробы, которые затем исследовали наиболее чувствительными методами микроанализа. Вот что показали опыты. Скорость выделения СО, СОг, окисляемых соединений и углеводородов на высотах до 10 км практически не отличается от той, что наблюдалась в нормальных условиях. Зато аммиака, аминов, фенола и ацетона стало выделяться больше. Обнаружен и дополнительнь.и продукт «комбината» — микропримесь сероводорода. Особенно большей оказалась разница в «производстве» аминов, аммиака и* фэнсла. Если в земных условиях человек выдыхает за час в среднем 0,2 мг фенола, то на сэми- километровой высоте — 3,6 мг — в 1В раз больше. Более чем на порядок выросла и производительность «аммиачного цеха». Результаты этих опытов, как и тех, о которых рассказано вначале, существенны для конструирования систем жизнеобеспечения космических кораблей. «Космическая биология и медицина» A969, № 5 и 1970, № 2
ЛАУРЕАТЫ НОБЕЛЕВСКОЙ ПРЕМИИ ПО ФИЗИКЕ В 1968 году в № 4 нашего журнала был напечатан список лауреатов Нобелевской премии по химии. Это было сделано по многочисленным просьбам наших читателей. После публикации поток писем не иссяк: читатели хотят узнать имена физиков, удостоенных того же почетного звания. На этот раз мы печатаем список лауреатов Нобелевской премии по физике и комментарий к нему (в конце номера). 38
Год присуждение премии 1901 190z Имя лауреат* Вильгельм К. Рентген Питер Зееман Годы жизни | 1845—1923 1865—1943 За какие открытия и исследования присуждена премия Открытие лучей, получивших его имя Исследование влияния магиит- Когда совершено [открытие или | начат цикл { работ 1895 !89и Где прово- ' дились ? основные исследования Германия Голландия Гендрик Лоренц 1901 Анри Беккерель 190^ Пьер Кюри Мария Склодовская-Кюри 1904 Лорд Рэлей (Джон Уильям Стретт) 190с. Филипп Ленард 190t Джозеф Джон ToyicoH 1853—1928 1852—1908 1859—1906 1867—1934 1842—1919 1862—1947 1856—1940 1907 Альберт Майкельсон 1852—1931 1908 Габриель Липпман 1901 Г\льельмо Маркин и Карл Браун 1845—1921 1874—1937 1850—1918 19К' Иогани Ван дер Ваалье 1837—1923 ного поля на излучение; открытие расщепления спектральных линий в магнитном поле и его теоретическое объяснение («эффект Зееман а») Открытие явления спонтанной (естественной) радиоактивности Совместные исследования радиоактивности (термин, введенный Марией Кюри); открытие радиоактивности тория; открытие и выделение радия и полония Исследования плотности важнейших газов и открытие аргона Исследование свойств пучков электронов и закономерностей фотоэффекта Теоретические и экспериментальные работы по электропроводности газов, приведшие к окончательному выводу о существовании атома электричества — электрона; измерение отношения заряда электрона к его массе Изобретение сверхточного оптического прибора (интерферометра), с помощью которого доказано отсутствие «эфирного ветра»; эта работа послужила экспериментальной предпосылкой создания теории относительности Эйнштейна Изобретение метэла цветного фотографирования» основанного на явлении интерференции Заслуги в развитии беспроволочной телеграфии (Маркони — конструирование и усовершенствование передатчиков, объединение антенны и передатчика; Брауи — создание, одновременно и независимо от Дж Дж. Томсона, электронно-лучевой трубки — прообраза современных осциллографов и телевизионных трубок) Исследование газообразного и жидкого состояния вещества, бывод уравнения состояния («уравнения ван дер Ваальса»). учитывающего индивидуальные особенности гаьов; описание не- 1896 1898 1894 1893 1895 1887 1891 1873 Франция Франция Англия Германия Англия США Франция 1895 1897 Италия, Англия Германия Голландия 39
Год присуждения премии Имя лауреата 1 оды жнзии оа какие открытия и исслелоиании присуждена премия Когда совершено открытие или начат цнкл работ * де проводились основные исследовгии я 1911 Вильгельм Вин прерывности перехода жидкость — газ. Создание термодинамической теории капиллярности 1864—1928 Работы в обласги теплового излучения, приведшие к открытию «закона смещений Внна»; согласно этому закону, произведение температуры излучения черного тела и длины волны, соответствующей максимуму кривой спектрального распределения плотности излучения,— величина постоянная 1912 Густав Дален 1913 Гайке Каммерлинг-Оннес 1914 Макс фон Лауэ 1915 Уильям Генри Брэгг Уильям Лоуренс Брэгг мл. 1917 Чарльз Баркла 1809—1937 1853-1926 1879-1960 1862—1942 Род. в 1890 г. 1858—1947 Работы по созданию системы освещения маяков и бакеное- (автоматическое регулирование подачи газа из газовых аккумуляторов) Исследования материи при низких температурах, которые привели к получению жидкого гелия Открытие дифракции рентгеновских лучей в кристаллах Изучение кристаллической структуры с помощью рентгеновских лучей 1918 Макс Планк 1919 Иогань Штарк 1920 Шарль Гильом Открытие характеристического рентгеновского излучения элементов, которое в отличие от тормозного рентгеновского излучения определяется индивидуальными характеристиками вещества, прежде всего зарядом его ядра. Кванты характеристического рентгеновского излучения испускаются при за- пслнении глубоких, близких к ядру, электронных орбит 1858—1947 Заслуги в развитии физики: построение квантовой теории излучения, открытие кванта действия («постоянная Плаика>) 1874—1957 Открытие «эффекта Доппле- ра»" в каналовых лучах (потоки положительных иоиов в так называемой «закагодной» области электронной трубки) и расщепление спектральных линий в электрическом поле («явление Штарка») 1861—1938 Заслуги в технике точного измерения (в частности, получение инвара — никелевой стали, ие меняющей длины с нагреванием; это было существенно для изготовления эталонов длины) 1893 Германия 1906 1908 Швеция Голландия 1912 1913 1913 1904 Германия Англия Англия Англия 1900 1905 Германия I ер мани я 1896 Фракция 40
Год присуждения премии Имя лауреата Годы жизни За какие открытия и исследования присуждена премня Когда совершено открытие или начат цикл работ Где проводились основные исследования 1921 Альберт Эйнштейн 1922 Нильс Бор 1923 Роберт Милликен 1924 Карл Зигбан 1925 Джемс Франк Густав Герц 1926 Жан Перрен 1879—1955 1885—1962 1868—1953 Род. в 1886 г. 1882—1964 Род. в 1887 г. 1870—1942 192? Артур Комптон 1892—1954 1927 Чарльз Вильсон 1928 Оуэн Ричардсон 1929 Луи де Бройль 1930 Чандрасехара Раман 1932 Вернер Гей^енберг 1869 1959 1879—1959 Род. в 1892 г. Род. в 1888 г. Род. в 1901 г. Общий вклад в развитие физи- ко математических исследований, открытие квантовых законов фотоэффекта Исследования строения атома («атом Бора») и излучения атомов Измерение заряда электрона, исследования квантовой природы фотоэффекта Исследования по рентгеновской спектроскопии Исследования законов столкновения электронов с атомами; экспериментальное подтверждение теории Бора Исследования по дискретной природе материи, по броуновскому движению взвешенных в жидкостях частиц, приведшие к окончательному экспериментальному подтверждению молекулярной гипотезы строения вещества Открытие и изучение «эффекта Комптона»: увеличения длины волны рентгеновского излучения при его рассеянии, подтвердившее справедливость закона сохранения энергии и импульса в элементарных процессах с участием фотонов и электронов Работы, приведшие к новому методу наблюдения заряженных частиц («камера Вильсона») Исследования по термоэлектронной эмиссии и открытие закона, получившею его имя Открытие волновой природы электронов Работы по рассеянию сгета и открытие эффекта, получившего ею имя Создание матричной квантовой механики (в частности, установление соотношения неопределенностей — «соотношения Гейзенберга»). В формуле присуждения премии специально выделено предсказанное Гей- зенберюм существование двух, не переходящих дру! в друга типов водородных молекул: па- раводорода (спины протонов атомов, входя их в молекулу, антипараллельны) и ортоводорода (спины протонов параллельны друг другу) 1905 Швейцария 1913 1910 1916 1921 Дания США Швеция Германия 1895 Франция 1923 США 1911 1901 Англия Англия 1924 1928 1925 Франция Индия Германия 41
Год присуждения премии Имя лауреата Годы жизии За какие открытия и исследования присуждена премия Когда совершено открытие или начат цикл работ Где проводились основные исследования 1933 Эрвин Шредингер Поль Дирак 1935 Джеймс Чедвик 1936 Виктор Гесс Карл Андерсон 1937 Клинтон Дэвиссон Джордж Томсон 1938 Энрико Ферми 1939 Эрнст Лоуреис 1943 Отто Штерн 1944 Исидор Раби 1945 Вольфганг Паули 1946 Перси Бриджмен 1947 Эдвард Эпплтон 1948 Патрич Блэкетт 1949 Хидеки Юкава !950 Сесил Пауэлл 1887—1961 Род. в 1902 г. Род. в 1891 г. 1883—1964 Род. в 1905 г. 1881 — 1958 Род. ч 1892 г. 1901—1954 1901—1958 1888—1969 Род. в 1898 г. 1900—1958 1882—i961 1882—1965 Род. в 1897 I. Род. в 1907 г. 1903—1969 Открытие новой формулировки квантовой механики («уравнение Шредингера и Дирака») Открытие нейтрона Открытие космических лучей Открытие позитрона Открытие явления дифракции электронов на кристаллах Работы по получению новых радиоактивных элементов при реакциях, вызываемых медленными нейтронами Создание циклического ускорителя электронов — циклотрона (прообраза современных ускорителей); получение с его помощью искусственно-радиоактивных элементов Работы по молекулярному пучку, приведшие, в частности, к открытию аномального магнитного момента протона Разработка резонансного метода изучения магнитных свойств ядер Открытие принципа исключения, получившего название «принцип Паули». Согласно этому принципу и данном квантовом состоянии может находиться ие более одной частицы (фермиона). Работа послужила основой для построения квантовой статистики фермионов Разработка аппаратуры для получения сверхвысоких давлений; работы пс физике сверхвысоких давлений Работы по физике верхних слоев атмосферы: открытие названного его именем слоя ионосферы, отражающего радиоволны Усовершенствование камеры Вильсона; открытия, сделанные с ее помощью в области ядерной физики и физики космических лучей. Предсказание существования мезона (при теоретических исследованиях природы ядерных сил) Развитие метода исследования ядерных процессов в толстослойных пластинках; открытие с помощью этого метода пи-мезонов 1926 1928 1932 1911 1932 1927 1927 1934 Швейцария Англия Англия Австрия США ГША Англия Италия 1930 1920 1933 1925 1926 1927 1932 1935 1947 США Германия США Германия США Англия Англия Япония Англия 42
Год присуждения премии Имя лауреата Годы жизни За какие открытия и исследования присуждена премия Когда совершено открытие или начат цикл работ Где проводились основные исследования 1^M1 Джон Кокрофт Эрнст Уолтон 1952 Феликс Блох Эдвард Перселл 1953 Фриц Цернике 1897—1967 Род. в 1903 г. Род. в 1905 г. Род. в 1912 г. Род. в 1888 г. 1954 Макс Борн Вальгер Боте 1882—1970 1891 — 1957 1955 Виллис Лэмб Поликарп Куш 1956 Уильям Шокли Джон Бардин Вальтер Браттейн 1957 Чжень-Нин Янг Чжень-Дао Ли 1958 Игорь Евгеньевич Тамм Павел Александрович Черенков Илья Михайлович Франк 1959 Эмилио Сегре Оуэн Чемберлен 1960 Дональд Глэзер Род. в 1913 г. Род. в 1911 г. Род. в 1910 г. Род. в 1908 г. Род. в 1902 г. Род. в 1922 г. Род. в 1926 г. Род. в 1895 г. Род. в 1904 г. Род. в 1908 г. Род. в 1905 г. Род. в 1920 г. Род. в 1926 г. Работы по расщеплению атомных ядер искусственно заряженными частицами Усовершенствование метода точных магнитных измерений в ядерной физике; создание метода ядерного магнитного резонанса (ЯМР) Создание фазового микроскопа. Фазоконтрастное приспособление к обычному микроскопу, предложенное Цернике, произвело революцию ь изучении структуры биологических объектов: позволило различать элементы этой структуры, невидимые при обычном микроскопи- ровании Основополагающие работы по квантовой теории; статистическая интерпретация волновой функции Разработка метода совпадений (срабатывание двух счетчииэв при условии, что через оба прошла частица). С помощью этого метода были открыты ливни космических лучей, доказана корпускулярная природа космических лучей, измерена нх проникающая способность Открытие тонкой структуры водородного спектра Сверхточное измерение магнитного момента электрона Исследования полупроводников; открытие транзисторного эффекта —усиления сигнала в полупроводнике. Работы привели к революции в радиотехнике н в значительной степени предопределили развитие электронно-вычислительных машии Исследования проблемы четности, приведшие к открытию несохранения четности в слабых взаимодействиях Открытие и объяснение эффекта Черенкова-Вавилова Открытие антипротона Создание пузырьковой камеры —аналога камеры Вильсона (перегретая жидкость вместо пересыщенного пара) 1932 1927 1946 1934 Англия Англия США Голландия 1926 1929 Германия Германия 1947 1947 1948 США США США 1957 США 1937 1934 1937 1955 СССР СССР СССР США 1950 США 43
Год присуждения премии Имя лауреата Годы жизни За какие открытия и исследования присуждена премия Когда совершено открытие или начат цикл работ Где проводились основные исследования 1961 Роберт Хофстадтер Рудольф Мессбауэр 1962 Лев Давидович Ландау 196^ Юджин Вигнер 1963 Ганс Иенсен Мария Гепперт- Мейер 1964 Чарльз Таунс Николай Геннадиевич Басов Александр Михаилович Прохоров Род. в 1915 г. Род. в 1929 г. 1908—1968 Род. в 1902 г. Род. в 1907 г. Род. в 1906 г. Род. в 1915 г. Род. в 1922 г Род. в 1916 г. Исследование рассеяния электронов на ядрах Исследования по резонансному поглощению гамма-излучения; открытие эффекта, названного его именем Работы по теории конденсированного состояния; исследования жидкого гелия Вклад в теорию элементарных частиц и атомных ядер; открытие и развитие фундаментальных принципов симметрии Создание оболочечной теории ядер Исследования по квантовой радиофизике, приведшие к созданию квантовых генераторов и усилителей электромагнитного излучения — мазеров и лазеров 1954 1957 1941 1933 1949 1948 1954 1954 1954 США ФРГ СССР Германия ФРГ США США СССР СССР 1965 Санитиро Томонага Джулиан Швингер Ричард Фейнман 1966 Альфред Кастлер 1967 Ганс Бете 196Ь Луис АльЕарес Род. в 1906 г. Род. в 1918 г. Род. в 1918 г. Род. в 1902 г. Род. в 1906 г. Род. в 1911 г. 1969 Мюррей Гелл-Манн Род. в 1929 г. Работы по квантовой электродинамике, оказавшие глубокое влияние на физику элементарных частиц Открытие и развитие оптических методов изучения резонансных явлений в агомах Вклад в теорию ядерных реакций; открытие цепочки ядерных реакций («цикл Беге»), являющихся основными источниками энергии звезд Исследования по физике элементарных частиц; открытие новых частиц, иногда называемых резонанса ми. Все эти открытия оказались возможными благодаря развитой Альваресом методике работы с гигантскими пузырьковыми камерами и разработанной им методике анализа Серия исследований по теории элементарных частиц, приведших к предсказанию (оправдавшемуся экспериментально) новых элементарных частиц; введение (для характеристики элементарных частиц) нового квантового числа, названного «странностью» 1946 1948 1948 Япони США США 1949 1938 1957 Франц США США 1954 США 44
В тридцатые годы работая в Казани молодой ученый Николай Николаевич Си- ротинин, ученик академика А. А. Богомольца. Он изучал влияние кислородной недостаточности на живые организмы. Чтобы ответить на вопрос — какова кислородная устойчивость организма в горах, — Н. Н. Сиротинин организовал экспедицию в Тянь-Шань. Так в нашей стране были начаты работы по горной физиологии... Больше всего ученых, посвятивших себя проблеме высокогорья, работает в Киргизии; свыше двух тысяч научных трудов посвящено этой проблеме. Основная задача наших исследований — раскрыть значение горного климата для укрепления здоровья человека. ЧЕЛОВЕК ПОДНИМАЕТСЯ В ГОРЫ... Мышечная активность нарастает, все острее чувствуется недостаток кислорода, падает его парциальное давление в крови. Из всех отделов нервной системы наиболее чувствительна к нехватке кислорода кора больших полушарий головного мозга — орган, регулирующий все жизненные функции организма. Кора рассылает сигналы, чтобы организм мог поддерживать более или менее достаточный уровень кислорода; усиливается деятельность сердца (тахикардия) и частота дыхания (гипервентиляция). Начинается борьба за кислород. Сигналы поступают в кроветворную систему — увеличивается содержание гемоглобина, связывающего кислород, и эритропоэти- нов, которые стимулируют образование молодых эритроцитов. Распоряжения отдаются и эндокринной системе — кора надпочечной железы начинает энергично выбрасывать в кровь кортикостсро- идные гормоны, которые усиливают кровообращение и дыхание. Однако бесконечная интенсификация сердечно-сосудистой системы и дыхания может привести к катастрофе. Поэтому е борьбу за кислород включаются новые механизмы. Предположим, что человек поднялся БОЛЕЗНИ И ЛЕКАРСТВА В ГОРЫ от ИНФАРКТА? Профессор М. А. АЛИЕВ, директор Института физиологии и экспериментальной патологии высслогорья АН Киргизской ССР на высоту 2—3 тысячи метров над уровнем моря и обосновался там. Все, что говорилось выше, касается первых дней пребывания в горах, когда многие функции организма отклонены от нормы. В коре головного мозга заметно преобладает процесс возбуждения, поэтому человек обычно хорошо настроен, энергичен. Спустя примерно две недели человек как бы возвращается к «равнинным» показателям: упрочняется торможение в коре головного мозга, степень тахикардии и ги пер вентиляции снижается, мышечное напряжение уже не вызывает такого учащенного сердцебиения, как в первые дни. (Однако гемоглобина в крови по-прежнему много.) Еслг состояние напряжения, или, как говорят, стресс-реакция умеренна, то она легко преодолевается организмом. Происходит приспособление, адаптация к высокогорью. Организм закаливается, повышается его устойчивость к физическим, химическим, биологическим факторам. Не случайно, что среди горцев много долгожителей; гипертонией и инфарктом они болеют намного реже, чем равнинные жители. Благодаря адаптации коренные жители гор (например, чабаны) могут выполнять такую напряженную физическую работу, которая у людей неприспособленных неминуемо вызвала бы приступ «горной болезни». ВЫСОКОГОРЬЕ ВЫСОКОГОРЬЮ — РОЗНЬ. Данные, полученные на Кавка зе и Тянь-Шане, иногда противоречат друг другу, даже если исследователи получали их на одной и той же высоте. Более того — в горах центрального Тянь- Шаня мы наблюдали различные физиологические сдвиги в один и тот же год! Дело в том, что на акклиматизацию сильно влияют метеорологические условия, и в последнее время часто приходится слышать о новой отрасли науки — бнометеорологии, которая начинает проникать в медицину. (Кстати, метеокомплекс сказывается и в равнинных условиях. Так, множество случаев инфаркта 45
и сосудистых катастроф падает на периоды резкого перепада давлений, так называемого дискомфорта метеоусловий.) В горах погода изменчива, особенно зимой и весной. Частые смены температуры и влажности воздуха, дождь, град, снег, туман мешают наступлению физиологических сдвигов, затягивают адаптацию, могут провоцировать стресс-реакцию. Поэтому лучший период для адаптации (и для закаливания, и для лечения) — лето. Кроме того, летний приятный ландшафт вызывает хорошие эмоции, что для лечения всегда полезно. МЫ УЖЕ ПОДОШЛИ К ЛЕЧЕБНЫМ СВОЙСТВАМ горного климата. Начнем с лечения гипертонии. Но прежде — несколько слов о самой болезни. Согласно ненрогенной теории, гипертоническая болезнь начинается с психической травмы высшей нервной деятельности, перенапряжения основных нервных процессов. Регулирующая роль коры ослабляется, и в центрах, ответственных за сосуды, образуются застойные очаги возбуждения, из них постоянно исходят импульсы, заставляющие сосуды сужаться. Так повышается кровяное давление. Нервное начало заболевания довольно быстро подкрепляется другими факторами. Так, нарушается соотношение ионов натрия и калия в крови — первых становится больше, а именно ионы натрия способствуют стабилизации высокого артериального давления. Когда гипертонию лечат препаратами раувольфии (например, резерпином), то эти препараты возбуждают сосудорасширяющие центры. Иногда больным дают гипотназид, который уменьшает концентрацию ионов натрия в крови. После этих кратких пояснений перейдем к действию горного климата на гипертоническую болезнь. Комплекс горно-климатических факторов — это как бы невидимое лекарство, которое действует незамедлительно. Низкое парциальное давление кислорода, обилие ультрафиолетовых лучей, ионизированный воздух, приятный пейзаж — все это воздействует на больного как бы суммируясь. У гипертоников всегда можно обнаружить признаки невроза и перенапря- 46 жения. Они часто раздражительны, плохо спят, нх настроение быстро меняется. Буквально через несколько дней пребывания на берегу озера Иссык-Куль A600 м) невротические явления проходят— этому способствует адаптация. Высокогорный климат по мере адаптации угнетает постепенно деятельность коры надпочечников (при гипертонии кора усиленно вырабатывает гормоны, нарушая электролитное равновесие в крови). В результате концентрация ионов натрия снижается. Прежде чем рекомендовать лечение гипертонии I и II степени горным климатом, наш институт в течение десяти лет поставил более тысячи экспериментов на разных высотах. Сейчас санатории «Голубой Иссык-Куль» специализируется на лечении гипертонии. Нельзя забывать, что погода в горах капризна, и это иногда может помешать лечению. Внезапное похолодание с дождем или снегом может вызвать рецидив гипертонии. В этом случае больным дают резерпин, чтобы предупредить возможный гипертонический криз. И еще одно следует иметь в виду: лечение гипертонии горным климатом неприменимо для тех людей, которые страдают пороком сердца, стенокардией, нефритом, нефросклерозом, диабетом. МЫ ИЗУЧАЛИ И ДРУГОЕ, чересчур распространенное заболевание— атеросклероз. Он возникает при нарушении обмена холестерина, и до недавнего времени полагали, что атеросклероз связан лишь с чрезмерным поступлением холестерина извне. Сейчас установлено, что срыв, перенапряжение психической сферы не менее опасны — не случайно люди умственного труда чаще болеют атеросклерозом. В экспериментах на животных длительное перенапряжение нервной системы, даже без внешнего поступления холестерина, вызывает атеросклероз. Поэтому надо рассматривать комплекс причин: питание, режим работы и отдыха, окружающая среда, воздействию которой организм подвергается ежеминутно. Остановимся на частной причине — высокогорье. Жители гор едят много мясной и жирной пищи и мало растительной. Казалось бы, они должны часто болеть атеросклерозом, поскольку их питание
очень «холестеринное». Однако это не так. В Киргизии, например, атеросклероз встречается реже, чем в средней полосе страны. Вот что показали опыты на собаках, которые в течении трех месяцев получали солидные дозы холестерина. Одна группа собак находилась в горах C200 м), другая оставалась в городе. Потом животных спускали вниз и продолжали кормить холестерином. В результате признаки атеросклероза в сосудах и органах были слабее выражены у тех собак, которые адаптировались к условиям высокогорья. К сожалению, до сих пор нет исчерпывающего объяснения, как возникает атеросклероз, и поэтому трудно объяснить благотворное влияние горной адаптации на это заболевание. Как бы то ни было, 26 дней отдыха в санатории «Голубой Иссык-Куль» снижают уровень холестерина в крови, улучшают самочувствие больных атеросклерозом — даже без всяких лекарств. САМОЕ ГРОЗНОЕ ЗАБОЛЕВАНИЕ СЕРДЦА — это, конечно, инфаркт миокарда. По наблюдениям патолого-анато- мов, он редко встречается у коренных жителей высокогорья. Этот чрезвычайно любопытный факт заставил нас организовать очередные экспедиции в горы с собаками — на этот раз для изучения инфаркта. Есть классический метод моделирования инфаркта — перевязка передней нисходящей ветви левой коронарной артерии сердца. При этом участок сердечной мышцы ниже перевязки омертвляется. Так вот, ни одна из собак с перевязанной артерией не погибла в горах, даже на высоте 3200 метров! За одну-две недели инфарктные показатели электрокардиограммы исчезли, животные начали поправляться. Сейчас наши исследования по инфаркту носят теоретический характер: мы пытаемся вскрыть механизмы благотворного влияния горного климата на болезнь. Пока мы можем сказать следующее. При адаптации открываются новые сосуды в сердечной мышце — ар- териолы. Это имеет колоссальное значение и для предотвращения инфаркта и для его лечения. Усиливается деятельность противосвертывающей системы крови, уменьшается образование тромбов. Этс тоже способствует выходу организма из катастрофического состояния. Кроме того, гистохимические исследования коры надпочечников показали, что она в условиях высокогорья более активно вырабатывает гормоны — аль- достерон и гидрокортизон, которые способствуют выделению еще одного гормона — норадреналина. Эти «внутренние лекарства» повышают сопротивляемость организма при любом стрессовом состоянии, в том числе и при инфаркте, поддерживают тонус сердца и сосудов, мешают наступлению шока. После месячной адаптации животных к горным условиям инфаркт у ннх протекал без осложнений. А собаки-аборигены, привезенные из Нарына B200 м) на перевал Тюя-Ашу C200 м), выздоравливали после «искусственного» инфаркта уже через 5—7 дней. Мы уверены в том, что в недалеком будущем инфаркт и его последствия станут лечить адаптацией к горному климату. ОДНАКО ГОРНЫЙ КЛИМАТ даже при идеальных метеоусловиях — не панацея, он не может заменить лекарства. Лучшее решение — это сочетание горного климата с лекарственной терапией. В Киргизии впервые в нашей стране получило развитие новое направление медицины — высокогорная фармакология и фармакотерапия. Мы уже знаем, что действие одних препаратов в горах усиливается, других — ослабляется. Это очень важно: если не знать «горной специфики» того или иного лекарства, его порой опасно применять. Вот пример. Самое сильное и, пожалуй, самое распространенное средство против гипертонии — уже упоминавшийся здесь резерпин. Когда он появился в аптеках города Пржевальска, врачи, естественно, стали выписывать его больным в той дозе, которая рекомендовалась на основе клинических испытаний в Москве — ведь иных рекомендаций не было! В результате испугались и врачи, и больные, потому что давление при приеме резерпина снижалось так резко, что состояние здоровья только ухудшалось. Разумеется, дело в том, что Прже- 47
вальск расположен выше уровня Москвы примерно на полтора километра. В 1965 году мы выяснили, что рекомендованная фармакопее» доза резерпина без \чета высокогорных условий чревата сепьезными опасностями. Но стоило больным принимать по 1/3 таблетки, как лечение пошло успешно. Сейчас врачи, практикующие в высокогорье, знают с5 этом. Но, конечно, резерпином все не ограничивается. Мы уже изучили особенности действия в горах двадцати лекарств и продолжаем эти исследования. Наша цель — дать врачам четкий перечень лекарств, действие которых изменяется в горных условиях. Эти исследования, кстати, могут пригодиться и космической фармакологии. Ведь недаром горы образно называют преддверием космоса... Рисунки Г ГОНЧАРОВА ПРОЯВЛЕНИЕ НА СВЕТУ Проявление фотопленки всегда связано с известным рисков. Малеишне колебания температуры раствора, незначительные примеси в реактивах, наконец, истощение проявителя — все это очень трудно учесть, выбирая необходимое для проявления время. Вот почел*} самый опытный фотолюбитель с некоторой тревогой поднимает крышку бачка, когда заданное время истекает. Между тем, легко избежать риска недодержать или передержать пленку, если проявлять ее на свету и непрерывна контролировать процесс проявления. А чтобы при этом не засветить пленку, ее обрабатывают веществами, которые уменьшают светочувствительность эмульсии и в то же время не влияют на центры скрытого изображения. Такими веществами — десенсибилизаторами могут служить некоторые органические красители, например пинокриптол. Проникав в эмульсию, десеисибилизаторы обволакивают кристаллы бромистого серебра, ~ел а ют нх нечувствительными к видимому и ультрафиолетовому излучению. Существует несколько способов проявления на свету. 1. Растворите в горячен F0° С) воде не- сколько кристаллов пинокриптола желтого (из расчета 1 грамм на литр) или пинокриптола зеленого f0,2 грамма на литр). В охлажденный до комнатной температуры раствор опустите в темноте плекку. Через две минуты включите «Иа выставке в Манеже» Негатив проявлен е проявителе Д-76 после обработки пленки в растворе десенсибилизатора лабораторный фонарь со светло-зеленым фильтром и перенесите пленку в проявитель — метол-гидрохиноновый, глициновый или «родинал». Во время проявления негатив можно безбоязненно вынимать из раствора и рассматривать. Плотность негатива считается нормальной, когда следы изображения наблюдаются со стороны подложки. 2. Раствор десенсибилизатора добавьте в любой из перечисленных проявителей @,2 грамма пинокриптола зеленого на литр проявителя; пинокриптол желтый смешивать с проявителем не рекомендуется — он может завуалировать пленку). В темноте опустите пленку в проявитель. После этого можно включать фонарь. 3. Приготовьте раствор такого состава: метол — 4,9 г, сульфит натрия безводный — 90 г, метабисульфит ка- * лия — 6,4 г, пинокриптол зеленый (растворяется отдельно в горячей воде) — 0,2 г, вода — до 1000 мл. В темноте опустите пленку в проявитель и включите фонарь. Этот проявитель несколько отличается от общепринятых, но он хорошо зарекомендовал себя в сочетании с пинокриптолом зеленым. Ему свойственны большая выравнивающая способность, быстрота проявления, мелкое зерно. Ht меняя раствора в бачке, можно проявить 5 -6 пленок. Л. ЧИСТЫЙ. Фото автора. 43
КЛАССИКА НАУКИ доктор БЫТЬ ИЛИ НЕ БЫТЬ? химических наук М. X. КАРАПЕТЬЯНЦ рассказ о том, как химики ИСПОЛЬЗУЮТ ТЕРМОДИНАМИКУ Любому химику приходится решать задачи такого рода: с каким соединением может вступить во взаимодействие данное вещество и что при этом получится? Можно ли осуществить ту или иную реакцию, а если можно, то при каких условиях? Эти задачи химик решает не ради удовлетворения праздного любопытства. Скажем, если бы ему удалось осуществить вот такой процесс Ns + 2Н20 « NH4NOa, то человечество получило бы в свое распоряжение сказочно дешевый способ связывания атмосферного азота. ...Агафья Тихоновна, озабоченная поисками идеального жениха, говорила: «Если бы губы Никанора Ивановича да приставить к носу Ивана Кузьмича, да взять сколько-нибудь развязности, какая у Балтазара Балта- зарыча, да, пожалуй, прибавить к этому еще дородности Ивана Павловича..» И вот» представьте, современные химики вынуждены порой уподобляться героине бессмертной комедии Гоголя! Ведь реакция, уравнение которой мы только что привели, крайне заманчива, да и химически выглядит вполне грамотно. Но осуществима ли она? Ведь рассуждения типа: «Если бы моль воды да соединить с молем азота...» с наукой ничего общего не имеют... То есть химику ничего не стоит придумать сколько угодно весьма заманчивых реакций— ведь сегодня известно более трех миллионов веществ, и число их сочетаний, скажем, даже только по два, будет просто сверхастрсномическим. Вопрос лишь в том, можно ли эти реакции только написать (бумага все терпит!) или же их можно и реализовать. Этот кардинальный вопрос, подобный гамлетовскому «быть или не быть?», решает наука термодинамика. В механике направление процесса определяется стремлением системы перейти в состояние с минимальным запасом потенциальной энергии, причем работа, совершаемая в ходе этого самопроизвольного процесса, зависит только от начального и конечного состояний системы. Например, если тело опускается с уровня а до уровня б (см. рис. 1), то производимая работа больше, чем если это же тело опускается на ту же отметку с уровня в. Движение прекращается, когда гравитационный потенциал достигнет минимума: тело произведя определенную работу и очутившись в положении б, приходит в состояние механического равновесия. Точно так же и состояние химической системы определяется своим потенциалом, подобно механическому потенциалу, этот потенциал уменьшается в самопроизвольно протекающих реакциях, и когда он достигает минимума, исчерпывается и движущая сила процесса— наступает химическое равновесие. Заметим, что, так же как й в предыдущем случае, убыль химического потенциала не зависит от «химической траектории» процесса: она определяется только начальным к конечным состоянием системы. Так как подавляющее большинство химических реакций идет при постоянных давлении и температуре, потенциал, характеризующий состояние химической системы, при- / Изменение траектории движения, гравитационного ось ординат — потенциала при падении потенциальная энергия тела с разной высоть* тела) (ось абсцисс — проекция 49
нято называть «изобарно-изотермическим». Впрочем, в разных книгах и в разных странах его обозначают (и называют) по-разному, но в последние годы все чаще и чаще стали пользоваться буквой G — первой буквой фамилии замечательного американского ученого Дж. Гиббса, одного из основоположников термодинамики. Чем значительнее возможная убыль G, тем сильнее тенденция веществ к взаимодействию. В математике любое конечное изменение величины принято обозначать знаком А (греческая буква «дельта»): поэтому измене- ■ ние потенциала G обозначается как AG. Но раз речь идет об уменьшении потенциала G, то это значит что величина AG должна быть отрицательной и термодинамический критерий принципиальной осуществимости химического процесса при постоянных давлении и температуре можно записать так: AG<0. Все химические реакции можно разделить на две группы. Одна из этих групп включает процессы, которые могут протекать как в сторону образования продуктов реакции, так и в обратном направлении. Подобные i процессы так и называются —обратимыми. [ Примером может служить реакция СО + Н20 ;Г С02 ' ца. ) Смесь окиси углерода и водяного пара, поме- ц щенная в сосуд, в котором поддерживаются п постоянные давление и температура (напри- I/, мер, 1 атмосфера и 1000°К), частично про- q реагирует с образованием двуокиси углерода н и водорода. Если же первоначально взятая [о смесь будет состоять из С02 и Н2, то их •а взаимодействие приведет к образованию СО н и Н20. Причем в обоих случаях после дости- ж жения равновесия соотношение между всеми эр четырьмя компонентами окажется одним и эт тем же. Сказанное схематически иллюстрируется щ рисунком 2. На нем по оси абсцисс отложен оэ состав реагирующей смеси: точка А отвеча- тэ ет совокупности веществ, стоящих в уравне- нн нии реакции слева (в нашем примере смеси )Э СО + Н20), а точка Б — совокупности ве- эш ществ, стоящих в уравнении реакции справа я) (в нашем примере смеси С02 + Н2). Следо- гва вательно, движение по оси абсцисс вправо ато отвечает увеличению концентрации продук- яот тов реакции, влево — увеличению концентрации Ции исходных веществ. По оси ординат отло- 1эж жен изобарно-изотермический потенциал G: [эти) слева—для исходных веществ (точка а), справа — для продуктов реакции (точка б). Точка в соответствует состоянию химического равновесия, так как здесь G достигает минимума. Математически условие равновесия запишется так: dG = 0. Буква «d» перед величиной «G» означает, что берется ее бесконечно малое изменение dG. Наряду с обратимыми химическими процессами,— а таких процессов подавляющее большинство,— существуют и процессы необратимые. Вот пример необратимой реакции Pb(N,)8 -РЫ-ЗЫЯ. Продукты распада азида свинца не могут соединиться вновь. Необратимый процесс в схематическом виде иллюстрируется рисунком 3. Система может перейти из состояния а в состояние б, но вернуться в состояние а она, увы, не может. Термодинамических чудес не бывает! Таким образом, ни важность, ни заманчивость процесса, ни горячее желание его осуществить не могут помочь химику, если в данных условиях соблюдается неравенство AG>0. С точки зрения термодинамики, любая, даже самая прозаическая реакция (например, синтез S03 из S02 и 02), ничем не отличается от сколь угодно экзотического процесса (скажем, синтеза соединения благородного газа). 2 Изменение потенциала G в изобарно- обратимой химической изотермического реакции 1а А Б 50
G ^ A ^^^ 1 4 Щ д Б 3 Изменение потенциала G в изобарно- необратимой химической изотермического рс акции Мы не можем миновать «термодинамическую Сциллу и Харибду» — критерий, либо разрешающий, либо запрещающий процесс. Но допустим, что на наш процесс наложено термодинамическое вето (то есть AG>0). И все же в этом запрете содержится позитивный вывод — очевидно, в данных условиях в принципе реализуем обратный процесс. А прямой процесс? Может быть, «термодинамическое чудо» все же можно совершить? Известный английский писатель Г. Честертон как-то заметил, что наиболее невероятное в чудесах заключается в том, что они иногда случаются... Так и в нашем случае: иногда природа оставляет химику «термодинамическую лазейку». Дело в том, что значение термодинамического потенциала любого вещества специфически зависит от температуры и давления; влияет на него и соотношение между реагентами. Поэтому изменение этих параметров влечет за собой и изменение величины AG процесса, и не исключена возможность, что при этом изменится и ее знак. То есть процесс, невозможный в одних условиях, может стать осуществимым в других... Оснований для оптимизма тем больше, чем меньше абсолютное значение AG, так как тогда скорее можно рассчитывать на то, что имеющиеся в нашем распоряжении ресурсы изменения температуры, давления и концентрации окажутся достаточными для того, чтобы переменить ее знак и, следовательно, все-таки осуществить процесс. И наоборот, изменив режим, можно опустить шлагбаум на пути неугодной нам реакции. Вот конкретный пример. На рисунке 4 приведена диаграмма состояния углерода. Мы видим, что в обычных условиях стабильной формой является графит. Попробуем с помощью этой диаграммы решить вопрос о принципиальной возможности получения искусственного алмаза, то есть об осуществимости «полухимнческого» процесса Мграфит) ""*" Малмаз)- Оказывается, такое превращение можно осуществит^, если повысить давление так, чтобы хоть чуть-чуть оказаться выше равновесной линии аб (каждая ее точка отвечает равновесию обеих фаз при данных давлении и температуре, то есть соответствует точке в на рисунке 2); при этом чем выше температура, тем большее понадобится сжатие. В принципе можно рекомендовать четыре 4 Диаграмма состояния углерода too ооо 4- ^fi^T tpSLtpum йооо £ ооо 3 ООО 4 ООО т,°к 51
способа превращения графита в алмаз: либо сжатие при постоянной температуре (процесс вг), либо сочетание сжатия с нагреванием (вд), либо охлаждение сжатого графита при неизменном давлении (вж), либо сочетание высокого давления с пониженной температурой (ве). Кстати, мы знаем, что искусственный алмаз был действительно получен. И получен он был только потому, что с помощью термодинамики были рассчитаны условия, в которых графит может превращаться в алмаз. Термодинамический анализ позволяет делать предварительные заключения об осуществимости более сложных процессов. На-# пример, он показывает, что нет смысла тратить силы и время на поиски условий, в которых прошла бы реакция, приведенная б начале статьи... Читатель, по-видимому, испытывает чувство некоторой неудовлетворенности. Действительно, мы говорили, что подобно тому, как убыль гравитационного потенциала равна работе падения тела, убыль изобарно-изотер- мического потенциала равна немехаиической работе химической реакции (А): —AG = Л. Однако, если определить работу падения тела — дело не сложное, то как определить работу, совершаемую в ходе химического процесса? Оказывается, сделать это достаточно просто. «Электрифицируем» химическую реакцию, создав гальванический элемент, в котором ток порождается в результате изучаемой нами химической реакции. Например, пусть это будет реакция Zn 4- CuS04 = ZnS04 + Cu. В этом случае электрохимическая цепь будет состоять из цинкового электрода, погруженного в раствор цинкового купороса, и медного электрода, погруженного в раствор медного купороса. Работа, производимая элементом, равна его электродвижущей силе Е, умноженной на количество прошедшего электричества: A n-F-E. где п — число электронов, переносимых в одном элементарном акте взаимодействия (в нашем случае оно равно двум), a F — универсальная постоянная (число Фарадея) Что же касается величины Е, то ее можно легко измерить. Но работа А и есть убыль изобарно-изо- термического потенциала! Казалось бы, теперь все ясно: мы знаем, что течение химического процесса в принципе определяется изменением термодинамического потенциала ^G. Однако для практической реализации процесса условие AG<0 является необходимым, но пе достаточным. Вновь обратимся к примеру из области механики. Если на пути тела, которое, опускаясь, производит работу, поставить какое- либо препятствие, то тело остановится. Усилие, которое нужно затратить, чтобы препятствие преодолеть, может быть самым различным, причем между этим усилием и эффектом, полученным в результате преодоления препятствия, в общем случае нет никакой количественной связи. В самом деле: небольшой бугорок, расположенный на пути движения, может удерживать от падения разные по массе тела, приподнятые на различную высоту. Нечто подобное наблюдается и в случае химических процессов. Допустим, вы получили термодинамическую санкцию на процесс; но на пути химического взаимодействия могут оказаться препятствия, резко замедляющие реакцию — порой настолько, что даже за большой промежуток времени мы не заметим в системе никаких изменений. Например, для реакции 2На : 02 - 2Н20 значение AG отрицательно и, к тому же, по своей абсолютной величине весьма велико. Однако смесь водорода с кислородом (гремучий газ) может храниться без каких-либо изменений сколь угодно долго: в таких случаях говорят, что система находится в состоянии ложного равновесия. Расчеты показывают, что при комнатной температуре реакция водорода с кислородом пройдет на 15% за ... 54 миллиарда лет! Без преувеличения можно сказать, что мы живем в мире ложных равновесий: большинство из окружающих нас веществ термодинамически неустойчиво, но не претерпевает превращений из-за «химического трения» — препятствий, лежащих на пути соответствующих химических процессов — как, например, алмаз, который сам по себе не превращается в графит. Но почему же тогда системы, находящиеся в ложном равновесии, вдруг становятся способными реагировать? Из «спячки» их выводят катализаторы — вещества, убираю- 52
щие препятствия с химического пути. Достаточно внести в большое количество гремучего газа чуть-чуть платинированного асбеста, чтобы вызвать бурное взаимодействие — взрыв... Плохо или хорошо то, что на множество термодинамически возможных процессов наложено «табу», снять которое могут лишь катализаторы? Ответ на этот вопрос не может быть однозначным. Химики тратят огромные усилия, подбирая катализаторы к важным процессам. Но о некоторых реакциях, для которых AG<0, можно сказать так: хорошо, что они не протекают. Например, расчеты показыва ют, что смесь азота, кислорода и воды... реакционноспособна! Но процесс 2N, + 502 + ^Н20 = 4HNOa, ТВЕРДЫЙ ГАЗ Рассказывает профессор Фома Андреевич ТРЕБИН, заведующий кафедрой разработки и эксплуатации газовых месторождений Московского института нефтехимической и газовой промышленности им. Губкина: О том, что природный газ при определенны* термодинамических условиях образует с водой комплексные соединения, давно знали все, кто имел какое-либо отношение к добыче газа и эксплуатации газопроводов. Наша газодобывающая промышленность стала особенно сильно развиваться после войны, и чем больше у нас входило в строй газовых месторождений и газопроводов, тем острее становилась проблема борьбы с образованием гидратов. В 1956 году в Краснодарском крае на Ленинградском месторождении гидраты закупорили газопровод. Из-за этой аварии пришлось прекратить подачу газа в целый про- к счастью, не идет: природа благоразумно не снабдила его катализатором. (Чем не тема для научно-фантастического романа? — Злодей-химик нашел катализатор, с помощью которого превратил воду рек, морей и океанов в раствор азотной кислоты..,) Еще в 1923 году известный химик Г. Льюис сказал: «Ближайшее будущее должно стать эпохой химии, полностью же использовать химические науки можно только при неуклонном применении термодинамических методов». Наше время и есть «ближайшее будущее», о котором говорил Льюис, и оно действительно стало эпохой химии. Так не будем же забывать и второй части предсказания этого ученого! мышленный район, остановить добычу на е промыслах и чистить газопровод в лютые мо- ч розы, стоявшие в те дни у нас на юге. Я был тогда председателем Государствен- -i ного научно-технического комитета РСФСР и н должен был участвовать в решении многих х проблем, возникших из-за этого происшест- -i вия. Стало ясно: гидраты — враг настолько о. серьезный, что с наскока с ним не справишь- -с ся. А научная разработка методов борьбы не- -э мыслима, прежде чем не будут самым серьез- -е ным образом изучены физико-химические про- -о цессы гидратообразования. Одновременно с работой в комитете я заве- -э* довал кафедрой в Институте имени Губкина, ,bi где и сейчас работаю, и решил, что именно он здесь лучше всего развернуть эту работу. Мы ы/ с коллегами остановили выбор на Юрии Фе- -э< доровиче Макогоне, выпускнике нашего ин- -hi ститута, проработавшем уже два года на про- <к НАУКА ЛЕНИНСКОЙ ЭПОХИ В конце декабря 1969 года Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР признал результаты работ группы советских ученых новым научным открытием. В официальной формуле, внесенной в государственный реестр, сказано, что учеными впервые установлено неизвестное прежде свойство природных газов находиться в твердом состоянии в земной коре. Авторы этого открытия — кандидат геолого-мннералогических наук В. Г. ВАСИЛЬЕВ, кандидат технических наук Ю. Ф. МАКОГОН, профессор Ф. А ТРЕБИН. академик А. А. ТРОФИМУК, член-корреспондент АН СССР Н. В. ЧЕРСКИЙ. Корреспондент нашего журнала взял интервью у трех участников этой работы. 53
мыслах. И вызвали его для этой цели в Москву, предложив поступить в аспирантуру. Помню, что Юрий Федорович мое предложение сначала принял без особого энтузиазма... Кандидат технических наук Юрий Федорович МАКОГОН, доцент кафедры разработки и эксплуатации газовых месторождений МИНХ и ГП им. Губкина: Я действительно колебался, и это было естественно. Когда я кончал институт, то сам выбрал Шебелинское месторождение и с трудом отстоял это место на распределении. Месторождение наше было новым, большим и очень перспективным. Работать там мне было интересно, и, кроме того, на промыслах я за два года прошел путь от диспетчера до заместителя главного инженера. Здесь же мне предстояло очутиться в весьма скромном положении аспиранта. Но проблема, над которой мне предлагалось работать, была очень важной — в этом я убедился уже не «по учебнику», а на практике: гидраты изрядно попортили кровь и моим коллегам на Шебелинке и мне самому. Потому-то я все-таки пошел в аспирантуру. Фома Андреевич стал научным руководителем моей работы. Я смонтировал экспериментальную установку, в которой можно было получать высокие давления и низкие температуры. Начал изучать структуру гидратов и процесс их об- \ разования при разных условиях. Результаты i опытов изложены в диссертации, которую я в [ 1962 году защитил. Наиболее важным для \ цальнейшего было вот что. Образование кристаллогидратов природно- 1 го газа начинается при давлении 5—10 атмо- э сфер и температуре 0°С. С увеличением дав- к. ления кристаллы образуются и при более вы- э соких температурах. У меня возникла мысль, что физико-хими- р ческие условия, при которых образуются гид- q раты, встречаются не только в скважинах и п газопроводах, но и в газоносных пластах. А в 1964 году я поехал в Якутию, чтобы ш выяснить, какую практическую помощь мы т можем оказать самым северным нашим про- [М мыслам, и оказалось, что эта же идея роди- ii\, лась еще у трех ученых. г.Р Член-корреспондент АН СССР Николай Васильевич ЗР ЧЕРСКИЙ, председатель президиума Якутского филиа- бг. ла Сибирского отделения АН СССР: эП Почти сорок семь процентов территории Со- гэяветского Союза приходится на зону вечной 54 мерзлоты. Отрицательные температуры держатся здесь иногда на глубине до полутора тысяч метров, но именно в этой зоне и расположены богатейшие месторождения природного газа. Промысловикам давно известно: чем дальше на север, тем сложнее борьба с гидратами. Чем ниже температура в пласте, из которого отбирается газ, тем больше угроза полной закупорки скважины гидратами и прекращения выхода газа. Но кроме этих неприятных закономерностей, давно и хорошо знакомых, мы столкнулись с явлениями, которые были для нас неожиданными. По данным электрокаротажа (измерений электрического сопротивления пород) получалось, что некоторые скважины наших Якутских месторождений проходят на больших глубинах сквозь газоносные пласты. Но газа из этих скважин мы не получали... А затем на одном из промыслов случилось весьма примечательное происшествие. Там во время сильных морозов бурили колонковую скважину. Как всегда, на определенных этапах бурения брали «керны» — пробы грунта из пластов, которые скважина пронизывает. И вот, получив очередную пробу, сменный мастер взял керн и отнес его в будку, где было довольно тепло. Пролежав там некоторое время, керн вдруг... взорвался на глазах у изумленных рабочих. Было понятно, что в керне, поднятом с глубины в несколько сот метров, оказался гидрат, а не какая-либо обычная взрывчатка. Но в то время считалось, что гидрат может образоваться лишь в стволе скважины из-за резкого снижения давления в ней, а тут гидрат оказался в самой породе, поднятой из скважины. После такого события у меня и одновременно у академика А. А. Трофимука и нашего главного геолога В. Г. Васильева возникло предположение: не получаем лн мы те странные результаты электрокаротажа в пластах, содержащих газ в виде гидрата? Однако никакими конкретными доводами мы не располагали. Зато ими располагал приехавший к нам в Якутию Ю. Ф. Макогон. Юрий Федорович МАКОГОН: Доводы были у меня такие. В любой газовой залежи давление, как известно, почти всегда составляет несколько десятков, а то и сотен атмосфер. Влаги в пластах достаточно. Температура в газоносных пластах наших север-
ных месторождений пониженная. Иными словами, условия те же, что в моей экспериментальной установке, в которой я искусственно воспроизводил процесс образования гидратов. Напрашивалась мысль, что значительное количество газа в северных месторождениях должно существовать в пластах именно в виде гидратов. А. А. Трофимук, Н. В. Черский и В. Г. Васильев эту гипотезу поддержали, но ее предстояло проверить в эксперименте, и я вернулся в Москву, в институт. В опытах я моделировал образование гидратов в пласте. Брал керны — пробы пористой породы из газоносных пластов, содержавшие обычное для пластов количество воды. Керны помещал в термостатическую камеру с низкой температурой, затем камера насыщалась газом под давлением. Увидеть своими глазами кристаллы, образующиеся внутри куска пористой породы, да ^ще заключенного в камеру высокого давления, нельзя. Но зарегистрировать факт образования кристаллогидратов в керне можно по изменению давления в керне. Через некоторое время после начала опыта давление в керне — в модели пласта — резко снижалось. Это значило, что часть газа переходила в твердое, гидратное состояние. После этих экспериментов в 1965 году в журнале «Газовая промышленность» я опубликовал статью, где доказывал, что в природных газовых месторождениях должны быть огромные запасы твердого газа, находящегося в гидратном состоянии. Однако эта статья была принята геологами и геохимиками в штыки. Чтобы убедить их, предстояло отыскать реально существующие в природе газогидрат- ные залежи. Николаи Васильевич ЧЕРСКИЙ: Но прежде нужно было еще и объяснить те «странные» результаты электрокаротажа, которые время от времени получали наши геофизики. Нужно было точно показать, что такие данные каротажа зависят именно от присутствия гидратов в пласте. Был поставлен решающий опыт. Взяли керн, который Ю. Ф. Макогон насытил кристаллогидратами газа. Измерили его электрическое сопротивление и получили однозначный результат: данные абсолютно точно совпали с теми, какие геофизики получали в тех «странных» пластах Следующим этапом был поиск гидратной залежи в природе. Первая такая залежь была открыта на Мессо-Яхском месторождении в Якутии. После того как существование газогидрат- ных залежей было доказано, пришлось заново рассчитывать запасы природных газов. Эти работы были выполнены А. А. Трофимуком и В. Г. Васильевым. Сейчас мы предполагаем, что около четверти всех мировых запасов газа находится в гидратном состоянии. И поскольку в таких залежах в одном объеме воды связано до двухсот объемов газа, следует считать, что на земной суше газа примерно на 12—15 триллионов тонн больше, чем считалось ранее. Но до сих пор оценивались лишь запасы газов в недрах материков, а ведь под дном мирового океана также расположены огромные, никем еще не подсчитанные запасы газа. Океанское дно испытывает колоссальное давление столба воды — более 500 атмосфер. При таком давлении уже не нужны низкие температуры якутских недр — гидраты образуются при + 40° С. По логике вещей запасы газа под дном океана должны быть именно в виде кристаллогидратов, а поскольку океан покрывает большую часть планеты, то можно предположить, что «твердое» гидратное состояние — это не исключение, не частный случай, а основное состояние, в котором природные газы содержатся в недрах планеты. Фома Андреевич ТРЕБИН: Как бы ни были велики запасы пенного сырья, пока к ним нет доступа, они «вещь в себе». Нам предстоит разработать способы добычи «твердого газа», сделав его «вещью для нас». Этим мы теперь и занимаемся. Беседу записал Евгений ГУЛЯКОВСКИЙ 55
ДИАЛОГ ЗОЛТАН ЧЮРЕШ: «ЧЕЛОВЕЧЕСТВО ВСТУПИЛО В ТАКОЙ ПЕРИОД, КОГДА ЕМУ ПРИХОДИТСЯ РИСКОВАТЬ БОЛЬШЕ, ЧЕМ МОЖНО ПОЗВОЛИТЬ ТЕОРЕТИЧЕСКИ...» Профессор, я гость в вашей стране и представляю журнал, который готов доказывать, что главная наука на Земле — химия. Уверена, что вы наш единомышленник. Что же составляет для вас предмет особой гордости в венгерской химической науке? Каждую пятницу каждой нецели венгерские киоскеры знают: самым ходовым товаром в этот день будет тонкий, похожий на школьную тетрадку журнал «Эл^т эш тудо- мань» — «Жизнь и наука». Самые свежие новости нз самых разных сфер науки и жизни несет это издание любознательному читателю. А читателям нашего журнала будет интересно узнать, что возглавляет редколлегию «Элет эш тудомань» известный венгерский химик академик Золтан ЧЮРЕШ. Чюреш не только ученый, он видный организатор науки и педагог. В начале этого года в Будапеште с профессором 3. Чюрешем беседовала специальный корреспондент «Химии и жични» В. ЧЕРНИКОВА Ох, каверзный это для меня вопрос: я лицо слишком заинтересованное! Становление и развитие химической науки в Венгрии проходило на моих глазах, я вложил в это дело и толику своего труда. Этому отдавали и отдают свои силы мои друзья, коллеги, с которыми меня связывает многолетняя дружба. Этим занимаются теперь мои ученики и даже ученики моих учеников. Вряд ли я коротко и беспристрастно отвечу на вопрос о самом интересном в нашей науке. В Венгрии представлены в той или иной степени все старые, классические — и рядом с ними самые современные направления. Много интересного сделано в области физической и радиационной химии, химии высокомолекулярных соединений. Но, пожалуй, наибольшее признание в мире получили успехи наших ученых в области тонкого органического синтеза, и особенно, в химии физиологически активных соединений. Если бы вы спросили, в какой исследовательский институт следует отправиться прежде всего, я бы сказал: да в любой. Даже во многих промышленных институтах есть прекрасно развитые химические отделы... 56
Иными словами, вам удается вести исследования широким фронтом. Но это требует столько средстБ и сил! Не пытаетесь ли вы как-то ограничить круг проблем и побыстрее получить необходимые результаты на немногих, ко наиболее важных направлениях? Это я слышал уже раз сто! Наши друзья, в том числе и советские ученые— ну, например, академик М- М. Дубинин или профессор 3. А. Роговин,—знакомясь с нашими работами, горячо доказывали, что мы слишком распыляемся, что мы разрабатываем слишком много тем одновременно, что лучше бы было сосредоточить усилия на каком-то комплексе узловых тем современной науки. И знаете, что я отвечаю в таких случаях? Что мы не такая большая страна, чтобы позволить себе заниматься только узловыми темами. Да, звучит как парадокс, а вы попробуйте все-таки понять! Мы не можем концентрировать силы вокруг узловых проблем: это требует колоссальных средств и множества людей. Нам просто не хватает специалистов, а ведь наука, особенно в больших странах, знает немало случаев, когда научная тема собирает коллективы в 500, а то и в 1000 человек. У нас это практически невозможно, у нас нет стольких людей. И еще одна из причин. Исследовательская работа идет у нас, да и не только у нас, как правило, на университетских и институтских кафедрах. Они, естественно, специализируются, стараются найти свою собственную научную линию, остановиться на какой-то своей теме. И это надо только приветствовать, потому что стране нужны специалисты в самых разных областях.. Кстати, по-моему, и учеба, и преподавание без исследовательской перспективной, современнейшей работы гроша не стоят. Вот такое складывается у нас положение. Можно его не одобрять, но понять нужно. Понять реальное положение дел, которое диктует свои решения... Но наука в наши дии вряд ли может развиваться изолированно, о какой бы стране ни шла речь... И мы слышим сегодня — прежде всего от самих исследователей, — что решение тех проблем естествознания, на которые посягает нынешнее поколение ученых, может быть только плодом коллективных усилий во многих странах. Речь идет о таких проблемах, как борьба с раком, или управляемый термоядерный синтез, или космические исследования... А разве меня нужно убеждать в этом.'* Да, исследование материи приобрело глобальный характер. И особенности организации науки в моей стране — это совсем другое дело, они зависят от того, что Венгрия — небольшая страна с бурно развивающимся социалистическим хозяйством. А международные связи наших ученых чрезвычайно широки. Здесь не надо искать каких-то особых примеров. Если я возьмусь перечислять всех советских ученых, которых мы знаем и с которыми сотрудничаем, нам придется разговаривать до утра. В одной только Москве у нас столько друзей: Трапезников, Жаворонков, Коршак... Был у нас на кафедре с визитом лауреат Нобелевской премии академик Семенов... Мы следим за всеми публикациями советских коллег, немедленно используем в своей работе то, что нам кажется наиболее интересным из полученных ими результатов. А из всего сказанного я хотел бы сделать только тот вывод, что именно благодаря интернациональному содружеству ученых — я говорю в первую очередь о наших социалистических странах —Венгрия может быть на самом гребне мировой науки, не ущемляя при этом своих специфических национальных интересов. От венгерских друзей я зиаю, что вы безраздельно принадлежите работе, отдаете ей все свои силы. Может быть, вы поделитесь секретом, как вы открыли свою специальность, как при- А вы не боитесь разочароваться моим ответом? Представьте себе — совершенно случайно! 50 лет тому назад, в 1920 году, я не мог бы себе объяснить, почему пошел учиться на химический факультет. В то время химию в школе вообще не преподавали, она вовсе не была такой наукой, чтобы юнец стремился побольше читать о ней или слышать. Немодная это была тогда наука, не считалась она хорошим способом заработать деньги. Так что выбор профессии можно для меня считать случайностью. Но сейчас я думаю, что в этой случайности и таился мой 57
шли к ощущению «единственности» своего дела? шанс. Не по любви я стал заниматься химией, а поэтому и разочароваться в ней не мог. А теперь давайте переидем к делам сегодняшним. Наш журнал на протяжении вот уже нескольких лет не только пропагандирует химию, но и ведет серьезное обсуждение той опасности, которая тантся во всепроникающей химизации нашей жизни. Извегтно, какой урон наносит природе халатное, невежественное отношение к проблеме отходов промышленности, как опасны могут быть последствия применения ядохимикатов в сельском хозяйстве, как важно всесторонне проверять действие новых химических материалов на организм человека. Нам приходилось беседовать об этом со специалиствми из других стран, и мы видим, что нет, пожалуй, такой промышленно развитой страны, которая ие столкнулась бы с необходимостью как-то разорвать этот порочный круг. Мне хотелось бы узнать и ваше мнение: чего больше приносит нашей жизии широкая, всесторонняя химизация — пользы или вред*»? Мое научное пристрастие — именно синтез, получение новых искусственных материалов... И тем не менее, я убежден: все, что требуется человеческому организму, должно быть скорее натуральным, чем искусственным. Это относится и к еде, и к одежде, и к лекарствам... Конечно, когда удается синтезировать вещество, созданное уже в самой природе,— это меняет дело. Витамин С, извлеченный из природных веществ и полученный искусственным путем,— это, на мой вгляд, вещи адекватные. Но даже в этом случае — мы знаем это доподлинно— витамин С в соке лимона полезнее, чем в таблетке. Однако синтезировать аскорбиновую кислоту ЕСе же необходимо (кстати, вы знаете, что именно так назвал витамин С не кто иной, как Сент- Дьердьи, он первым выделил его в кристаллической форме, определил структуру и химическую формулу). Больному человеку нужно такое количество витамина С, которое в виде лимонного сока принять нельзя из-за действия самой лимонной кислоты. А в таблетках можно проглотить его столько, сколько требуется. То же самое можно сказать и о многих других синтетических лекарственных веществах. Больному человеку они необходимы, а здорового снабжать ими нежелательно. Можно возразить, что в природе зачастую просто не найти необходимых нам лекарственных средств, и мы вынужденно идем на поиски и создание принципиально новых. Как необходим нам, например, препарат, который мог бы предохранить живой организм от лучевого поражения!.. Все это необъятная тема для разговора. Думаю, что главное в ней вот что: то, что вы называете химизацией нашей жизни, выдвигает, конечно, ряд проблем и даже опасностей. Я их считаю даже неизбежными. Но и разрешимыми. Это все только дело времени. Человечество вступило в такой период развития, когда ему приходится рисковать больше, чем можно позволить теоретически. Ничего не попишешь! В этом есть какая-то дерзость, какой-то риск. Но это необходимо... Нас ждут новые и новые задачи, но за последние 10—20 лет мы разрешили столько проблем, что можно быть уверенными — одолеем и остальные. Словом, вы ие принадлежите к тем людям, которые склонны видеть будушее человечества в мрачном свете, хотя бы, например, из-за чрезмерного развития химии? Никогда не любил пессимистов! Пессимист лишает себя предпосылок к нормальной жизни. Я себя потому и считаю убежденным оптимистом, что всегда принимал в расчет самые худшие возможности, которые могут меня ожидать. А ведь не так уж часто сбывается все самое худшее... Но давайте скажем серьезно. Каждое научное открытие может нести в себе зародыш опасности. Но в каждом открытии всегда можно отыскать больше пользы, чем вреда. И будущее человечества зависит от того, сумеем ли мы быть достаточными оптимистами, сумеем ли сделать все для извлечения из науки только хорошего. Я в это искренне верю. 58
Как вы проводите свое свободное время? Свободного времени у меня, нет, да оно мне и не нужно. Развлечения? Самое дешевое, самое увлекательное, самое полезное развлечение — труд. Особенно если человек занят делами науки. Наука волнует стократ больше, чем самая закрученная интрига в романе или в фильме. Я очень люблю людей, их общество. Разговор всегда меня освежает. Но я не огорчусь, если останусь один. Я всегда вижу перед собой больше дел, чем могу выполнить. Это меня держит постоянно в форме. Я люблю музыку и живопись, скульптуру и книги. Но только потому, что хорошим фильмом, хорошим спектаклем, хорошей книгой и даже хорошим ревю в кабапе я могу освежиться. Освежиться до желания вновь окунуться ь работу. Кэкне качества должны, по-вашему, отличать ученого? Прилежность, стойкость, скромность, умение работать вместе с другими, склонность к воспитанию других, к педагогике. Проблема молодежи, подрастающей смены, волнует людей старшего поколения — всех без исключения. С вашей легкой руки, профессор, уже несколько поколений студентов ушло в науку. Я не спрашиваю, нравится ли вам современная молодежь, — наверное, если бы не нравилась, вы не смогли бы так успешно с нею работать. Но есть ли что- нибудь, «то гревожи1 вас сейчас в молодом поколении? Нынешней молодежи и легче, и гораздо труднее, чем было когда-то. Труднее потому, что все вокруг меняется такими темпами, как никогда раньше. Легче — потому, что она живет в странах социализма в такой политической и общественной обстановке, которая как никогда раньше благотворна для ее развития Молодежь всегда стремится разрешать свои проблемы сама, и в этом ей обязательно надо идти навстречу. Задача старших — тактично помочь молодым в поисках путей в своей жизни. Молодежь испытывает невероятную психологическую нагрузку, она пребывает в состоянии непрерывной погони за новым. Назовем для простоты это новое модой. И пока ока осваивает, привыкает к новому, мода уже меняется, и приходится торопиться успеть привыкнуть к новому, не отстать. А с другой стороны, она получает огромную поддержку от общества, так как социализм оказывает ей гораздо большую помощь, чем может дать любой другой общественный строй или формация. Что мне не нравится в молодых? Ну, есть некоторые незначительные недостатки... Не стоит даже тратить слов на это. Но вот что нравится — это то, что они ясно поняли: нет такого знания, с которым можно спокойно сидеть до пенсии. Что в мире есть только развитие и изменение... И везде, где мне приходилось быть с молодыми, я видел знаки того, что молодежь отдает себе в этом отчет. Что она готовится к этому совершенно сознательно. Она готовит себя к трудностям и особенностям современной жизни самым симпатичным образом. А это стремление — уже само по себе — половина успеха. Конечно, все это относится к той молодежи, которая имеет не только претензии к обществу, но знает, что ради удовлетворения сьоих запросов она должна и потрудиться... Педагогическую работу можно тесио связать с деятельностью просветительской, популяризаторской. По сердцу ли вам роль популяризатора науки? Я горжусь, наверное, больше всего тем, что одно из самых популярных изданий в Венгрии — журчал «Элет эш тудомань» родился при непосредственном моем участии. Правда, в этом журнале, редколлегией которого я руковожу много лет, меня знают в первую очередь не как автора, а как организатора, побуждающего других ученых к участию в этой работе. Писать-то я пишу, но мало... Я не мастер писать. Но вместо себя я побуждаю писать других. Пусть лучше пишут другие хорошо, чем я — плохо. Знаете, лучше быть суфлером б хорошем ансамбле, чем ведущим актером в плохой труппе. 5S
КОНСУЛЬТАЦИИ КОНСУЛЬТАЦИИ КОНСУЛЬТАЦИИ КОНСУЛЬТАЦИИ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИ КИСЛЫЕ, ЧТО ЭТО ТАКОЕ? Колхозы и совхозы получают сейчвс физиологические кислые минеральные удобрения: аммиачную селитру, сульфат аммония и другие. Я не берусь судить об аммиачной селитре и сульфате аммония, но раствор мочевины, как показывает индикатор,— нейтральная среда. Что это значит — физиологически кислые! Г. М. ПОЛИЩУК, Запорожье А. Сейчас в машиностроении все большее применение получает текстолит, исключительно интересный материал. Хотелось бы, чтобы журнал рассказал о нем на своих страницах, в частности о технологии его получения и обработки, об исходном сырье, из которого получают текстолит. Н. БЕЛЬЧИКОВ, гор. Жлобин, БССР Минеральные удобрения — это соли. В водном растворе многие из них частично разлагаются, образуя щелочь или кислоту, — подвергаются, как принято говорить в химии, гидролизу. Несколько капель соответствующего индикатора, добавленные в такой раствор, покажут, кислое удобрение или щелочное. Но, когда удобрения называют физиологически кислыми, имеют в виду не то, как они разлагаются при гидролизе, а совсем другое. Дело в том, что удобрения, внесенные в почву, растения используют по-разному. Из одних усваиваются только катионы, из других — анионы. Например, из хлористого и сер нокислого аммония растение берет азот в виде NH4fi3TO приводит к тому, что почва вокруг растения насыщается кислотой. Поэтому NH*C1 и NH4NO3 — физиологически кислые. А из натриевой селитры азот усваивается в виде NO^~; накапливающийся в почве щелочной остаток позволяет считать это удобрение физиологически щелочным. Синтетическая мэмевина (карбамид) — физиологически нейтральное ве- ИСКЛЮЧИТЕЛЬНО ИНТЕРЕСНЫЙ МАТЕРИАЛ... щество, так как в почве от него не остается ни кислых, ни щелочных остатков. Вообще же следует помнить, что до внесения в почву каких-либо удобрений нужно проверить, насколько она в этом нуждается. Существует специальная инструкция для отбора так называемой средней пробы почвы. Если речь идет о приусадебном участке, то анализ проводят в одной из агрохимических лабораторий Общества охраны природы. По результатам анализа габоранг дает рекомендации: какие удобрения и в каком количестве надо внести. Большинство выпускаемых сейчас удобрений физиологически кислые; кислота, накапливающаяся в почве при их применении, может повредить растениям, поэтому одновременно с удобрением в почву вводят нейтрализующее вещество — известь. Например, на 1 кг аммиачной се титры идет 0,7 кг молотого известняка, а к 1 кг натриевой селитры добавляют 1 кг извести. Агрохимик Ф. П. КАЩЕНКО Феноло-альдегидные смолы начали выпускать в промышленных масштабах в самом начале нашего века. Пластмассы на их основе знакомы каждому, из них сделаны, например электрические выключатели и розетки. Но эти смолы и другие подобные полимеры слишком хрупки. Чтобы сделать материал менее чувствительным к удару, в него стали вводить эластичные листовые наполнители. Так появились на свет слоистые пластики, важнейший представитель которых — текстолит. Его делают обычно из хлопчатобумажной ткани, пропитанной феноло-альдегидным полимером. Сначала из полимера готовят лак (например, спиртовой) и этим лаком пропитывают ткань. Ее подсушивают, из сухих листов собирают пакет и прессуют его. Сейчас ткань покрывают лаком на автоматических машинах: ткань сматывается с рулона, проходит ванну с лаком и отжимные вапки, а потом поступает в сушилку. Текстолит выпускают листами и плитами толщиной от 0,2 до 100 мм. Используя разные смолы, получают различные сорта текстолита: поделочный, металлургический (для подшипников прокатных станов), электротехнический, электроизоляционный и панельный. Поделочный текстолит обычно темно-коричневый, но его делают иногда декоративным— из цветного ситца и бледно- желтого прозрачного лака. Обрабатывают текстолит механическим путем, вручную или на токарных, фрезерных, сверлильных, шлифовальных станках. Если хлопчатобумажную ткань заменить стеклянной или асбестовой, то получится стеклотекстолит или асботексто- лит. Эти материалы заслуживают отдельного разговора. Л. СОЛОДКИН 60
ГИПОТЕЗЫ Кандидат АКСЕЛЕРАЦИЯ гдицинских наук А%1\Ч*СЛЕГМЦПЛ Д. Л ДЛИГАЧ И/]И ПЛОХО? Уже в тот далекий день, когда первым топором были наколоты первые дрова и е первой пещере запахло первое жаркое, эволюция человека затормозилась Изменять природу оказалось легче, веселее и продуктивнее, чем работать над собой, над своим эволюционным совершенствованием. Да и результат изменения природы оставил позади все ожидания. Обезврежены опасные эпидемии. Питание человека стало обильнее, разнообразнее и регулярнее, отдых — спокойнее; быт благоустроился. Роль главного эволюционного фактора — роль естественного отбора—сведена к минимуму. Это дало повод считать, что Homo sapiens как биологический вид практически не эволюционирует уже 50 000 лет. Ведь антропологи не находят никаких морфологических отличий современного человека от кроманьонца, жившего 500 веков назад. Они считают, что округление нашего черепа и утончение его костей нельзя расценивать как симптом эволюции. Тем более загадочным явлением кажется акселерация — ускорение роста и развития детей, сопровождающееся увеличением средних размеров тела взрослых. Она происходит уже около ста лет, но начало акселерации надо отнести, по крайней мере, на несколько веков назад. Прямое наблюдение за ростом взрослых началось с измерения рекрутов. Прибавка в Европе с 1760 по 1830 год составила около 2 см @,3 мм в год). Последующие сто лет европейцы росли в удвоенном темпе. А по самым свежим данным, темп акселерации еще больше возрос: происходит «акселерация акселерации». Рост взрослых в последнее время прибавляется на 1 мм в год. Но особенно «тянутся» дети. Они не только быстрее растут, но и раньше родителей достигают «окончательного» роста. Ныне половая зрелость наступает на два-три года раньше, чем в начале века. Психическое развитие ускоряется вроде бы пропорционально ускорению роста. ЭТО ХОРОШО Некоторые специалисты полагают, что ускорение психического развития не изменяет умственных способностей взрослого аксе- леранта: человечество ье глупеет, но и не умнеет. Англичанин Джон Таннер, не склонный к излишнему оптимизму, отмечает, что «психический возраст» почти точно соответствует степени скелетно-мышечного развития; нынешняя трехлетняя разница в «психическом возрасте» между акселерантами и их противоположностью — ретардантами — к моменту прекращения роста зсе же до конца не исчезает. Может быть, акселерация — это не эволюция? А просто процесс направленного изменения некоторых биологических признаков, которые наследственно закрепляются в каждом последующем поколении? Но тогда что такое эволюция? ВЫЛАЗКА В ЭВОЛЮЦИЮ Стрекоза появляется на свет, уже завершив свое психическое развитие: жесткая, генетически заданная раз и навсегда программа ее нервной деятельности, проверенная и уточненная многими миллионами лет (кстати, по возрасту человек в сравнении со стрекозой — мальчишка), обеспечивает стрекозе беззаботное существование. Программа предусматривает все решения, какие стрекозе придется принимать на жизненном пути. В противоположность стрекозам, многие другие виды эволюционировали, непрерывно усложняли свою нервную деятельность. Для них генетического штампа оказалось мало, им пришлось обзавестись детством—отвести дополнительное время для накопления информации. Такие «дополнительные» занятия стали жизненно необходимыми: хищник, проведший свое детство в домашних условиях, не в состоянии прокормиться, если отпустить его на свободу,— он не прошел «ликбез». А чем больше информации нужно накопить, тем продолжительнее время обучения и, значит, психического развития. И, как ни 61
странно, вслед за удлинением сроков психического развития возрастает и время физического созревания. Так, кошка становится взрослой через год после рождения; низшим приматам для этого нужно уже три года, макаке — целых пять лет, человекообразным обезьянам — до одиннадцати лет, а Homo sapiens — по меньшей мере, семнадцать, ну, шестнадцать лет. Вероятно, дело вовсе не в увеличении размеров тела: физически тигр несравненно сильнее макаки; окружность груди, да и «сила сжатия кисти» у тигра хоть куда. Очевидно, дело именно в психическом, а не в физическом развитии. Лишний год детства колоссально увеличивал шансы на преждевременную гибель каждого, еще не созревшего для борьбы экземпляра (и всего человечества). Однако игра стоила свеч: информация, приобретенная ценой миллионов жизней, в конечном счете сберегла их миллиарды. Какая информация была столь ценной для эволюции? Скорее всего та, в которой содержалось все, что сделало из обезьяны человека. Вероятно, сюда входили сведения об окружающем мире, о приемах охоты и обороны, о добывании пищи, но главное, очевидно, заключалось не в том, ибо такие сведения и прежде успешно передавались аппаратом наследственности в виде инстинктов. Скорее всего, новая «информационная изюминка» давала возможность применить большие умственные способности не только в одиночку, но и в коллективе. С увеличением объема полученной в детстве информации значение врожденных программ падает. Если ручной тигр—всего лишь неопытный охотник, то ребенок, воспитанный как Маугли, вообще имеет мало общего с человеком. Он не может научиться говорить и даже не хочет ходить на двух ногах. Новая информация была социальной. Это могли быть правила субординации — законы общежития, это могло быть древнее пещерное право, информация по тактике и стратегии. И многое, многое другое. Итак, на определенной ступени эволюции информация оказывается дороже всякого рода материальных ценностей: бивней, рогов, ядовитых зубов и даже физического развития. ЭВОЛЮЦИЯ ДАЛА МАХУ Ясно, что эволюция не отпустила пещерному человеку никаких излишков времени на психическое созревание: человек мог погибнуть как вид! Она вроде бы исчерпала все возможности, заключенные в нервных структурах и «сжала» детство, как могла. И все же эволюция дала маху: в наши дни неожиданно открылись резервы, позволяющие чуть ли не на четверть сократить период интеллектуального созревания индивидуума (а значит, и детства), колоссально ускорить накопление и переработку информации. Обидно, конечно, что миллионы детенышей обезьян и людей напрасно заплатили жизнью за совершенствование нашей высшей нервной деятельности. И уж совсем необъяснимо, почему раньше, когда эволюция торопила психическое созревание, угрожая смертью каждому лодырю и его потомкам, развиваться быстрее было нельзя, а сегодня, когда в этом нет почти никакой биологической надобности, когда форсированное умственное развитие не спасает ни жизнь, ни здоровье,— в нынешней благополучной ситуации это происходит. Больше того, медицинские обследования показывают, что ускоренно развиваются даже умственно отсталые дети: по сравнению с 1908 годом они ушли вперед, как и здоровые. Это, правда, не означает, что их интеллект приблизился к норме; просто они на два-три года раньше достигают своего «потолка». Казалось бы, единственная возможность для «психического ускорения» — совершенствование структур мозга. Но ничего такого не замечено. Череп кроманьонца не отличается от моего и вашего ни по размерам, ни по форме, и поэтому трудно предположить, что строение мозга стало другим. А ведь период накопления информации — детство сократилось на три года. И возникают подозрения: не идет ли сейчас ускорение в ущерб качеству? Ведь раньше отбор препятствовал этому — значит, на то были весомые причины. ГИПОТЕЗЫ, ГИПОТЕЗЫ... Вот только некоторые попытки объяснить причины акселерации. Во время II мировой войны, когда с продовольствием стало туго, рост детей в большинстве стран замедлился; дети и взрослые «помельчали». Это навело на мысль, что акселерация обусловлена питанием: меньше едим — меньше растем; следовательно, больше едим — больше растем... Не очень вяжется с фактами такое объяс- 62
нение. Если сытное питание усиливает организм, усиливает рост, то полное удовлетворение аппетита должно естественным образом привести к максимальной скорости роста и, стало быть, в скором времени—к прекращению акселерации. А она не прекращается, а, наоборот, усиливается. Более того, во время войны акселерация прекратилась только там, где были очень уж сильно затянуты пояса. Там же, где питание ухудшилось умеренно (но ухудшилось!), акселерация продолжалась. А в последние годы она не замечает даже социальных различий: любой ребенок наших дней выше ростом, чем его сверстник в 1870 году, будь этот сверстник даже наследным принцем. Некоторые специалисты до сих пор придерживаются мнения, что акселерации вообще не существует: якобы пропорционально росту жизненного уровня улучшается физическое развитие — вот и все. Против такого, вроде бы правдоподобного, утверждения свидетельствует следующий факт: темп акселерации (срок полового созревания) в США, Англии и Китае сейчас одинаков. А ведь китайцы живут впроголодь! Нет, чтобы спасти «пищевую» гипотезу, необходимо вслед за Горьким сделать милосердное допущение: «...А,— слушай-ка: если таракана все кормить да кормить, так он вырастет с лошадь? Было ясно, что он верит в это; я ответил: — Если хорошо кормить—вырастет!» («Страсти-мордасти».) Еще есть попытки объяснить ускорение роста преобладанием в рационе мяса и жиров. Действительно, потребление белков и жиров, сократившееся в сороковых годах, после войны сильно возросло. Однако в последние годы в ряде стран оно застыло на одном уровне. А акселерация там не замедлилась. В то же время в странах, где мясо — главный пищевой продукт, акселерация ничуть не сильнее, чем всюду. Может быть, в пище появилось какое-то неизвестное вещество, как в уэллсовской «Пище богов»? Ведь некоторые химические вещества способны вызывать направленные мутации, то есть не случайные, а закономерные изменения определенных генов. Принимая во внимание, что роль естественного отбора в наше время ничтожна и он не может случайные мутации организовать в направленный процесс, нельзя не отдать предпочтения неведомому химическому агенту. Правда, трудно представить, что некое вещество, которое повсюду содержится в пище людей, не попадает почему-то в организм • животных, соседствующих с нами. Но акселерация кошек и собак не описана. («Не описана» — вообще говоря, не то же самое, что «не существует»; но собаки древнего Рима, по некоторым сведениям, были крупнее современных догов и сенбернаров.) И все же химический фактор более правдоподобен, чем остальные. Возможно, гипотетическое вещество не имеет никакого отношения к пище. Оно может содержаться в одежде, в лекарствах, сигаретах,— мало ли в чем еще. Тогда и собакам не обязательно увеличиваться... Лучевые воздействия, как считают генетики, не дают направленного мутагенного эффекта. Сколько мутантов с ускоренным ростом — столько же приблизительно получится случаев замедления. И кроме того, обсуждая «лучевой вариант» происхождения акселерации, следует иметь в виду, что люди стали подрастать задолго до создания искусственных источников опасного излучения. Нет пока данных, чтобы считать, что радары и искусственная радиоактивность могли вызвать акселерацию. Вероятнее всего, не могли, но стимулировать ее они могут. ХОЧЕШЬ СТАТЬ ВЫСОКИМ — КУПИ ВЕЛОСИПЕД! Но, может быть, ускорению роста людей способствовал разрыв генетических изолятов — нарушение традиции заключать браки в пределах замкнутой общины? Английский ученый Дж. Таннер по этому поводу пишет: «Безусловно, увеличению числа браков, выходящих за пределы замкнутой общины, способствовало, в частности, широкое распространение велосипедов в сельской местности...» Можно согласиться: и разрушение замкнутых общин, и радиация, и химические мутагены — все это (кроме обильного питания!) неминуемо привело бы к усилению тенденции, обусловленной отбором. Очевидно, имеет смысл подумать, где и в чем мог бы он проявиться. Не стоит принимать без доказательств, что с тех пор, как на нас работают социальные факторы, природе сразу опостылели все биологические свойства человека, и каким он ни родись — биосфере безразлично. Развитие цивилизации сопровождается стремительным ростом городского населения, развитием транспорта, гнетом световых и шумовых раздражителей, обилием впечатле- 63
ний (кино, телевидение), широким общением в коллективах, лавиной информации, ускоряющимся темпом жизни. Предполагают, что весь комплекс раздражений стимулирует акселерацию. Собственно говоря, единственный довод в пользу такого предположения — различие в степени «акселерированности» городского и сельского населения: в городах акселерация выражена больше. Различные «нервные» обстоятельства, как показано в некоторых исследованиях, могут и ускорить, и замедлить развитие. Поэтому оценить влияние городского образа жизни на темп развития большинства детей пока трудно. Но еще труднее выяснить, каким образом урбанизация может влиять на наследственность. ВСЯ ЛИ СИЛА В ГЕМОГЛОБИНЕ? Как ни интересен вопрос о происхождении акселерации, она ставит более экстренные, хотя, может быть, и несколько утилитарные задачи. Важнейшая из них — прогностическая оценка. Я имею в виду не только оценку дальнейшего ускорения или замедления роста, но и ответ на вопрос: акселерация — это хорошо или плохо? Хороша ли она для психического развития, или, наоборот,—ускоренно развившиеся умы в чем-то несовершенны? Улучшается ли здоровье под влиянием акселерации, или у быстро растущего организма плохая сопротивляемость заболеваниям? С позиции «пищевой» гипотезы вопрос настолько ясен, что, в сущности, и вопроса никакого нет: улучшение условий жизни ведет к улучшению физического развития, и здоровье, естественно, становится крепче. Акселераты растут отнюдь не хилыми, не астеничными. Узкогрудых среди них меньше, чем у ребят недавнего прошлого. И в то же время, один из наших ведущих антропологов, исследующих этот вопрос, В. В. Бунак, сопоставив показатели физического развития детей с их спортивными достижениями, пришел к выводу, что хотя физическое развитие улучшается и детские спортивные рекорды растут, но «акселери- рованные» дети при своих физических данных должны были бы показывать лучшие результаты. Здесь есть скрытое физиологическое несоответствие. Большая масса организма предъявляет повышенные требования к кровообращению, дыханию и другим физиологическим функциям. Вес увеличивается пропорционально кубу линейных размеров, а площадь легочных альвеол и сила мышц (в том числе сердечной) —только пропорционально квадрату. У физически развитых детей, как правило, содержание гемоглобина в крови выше, чем у остальных. Вроде бы, лишний гемоглобин, как и лишнее здоровье, никогда не помешает. Но не следует считать, что «вся сила в гемоглобине». Ведь его содержание возрастает при нехватке кислорода —высоко над уровнем моря или при пороке сердца. Когда кислорода в атмосфере мало или когда циркуляция крови замедлена, организм повышает кислородную емкость крови, увеличивая в ней количество гемоглобина. Не развивается ли у акселерантов повышенная потребность в кислороде, которую частично компенсирует высокий процент гемоглобина? Если это так, то не окажутся ли резервные возможности акселерантов — уже частично истраченные — ниже, чем у средних и малорослых детей? Не может ли акселерация ухудшить здоровье? Да и что такое здоровье? Вероятно, самый убедительный показатель здоровья — устойчивость организма к заболеваниям. Но такой аспект акселерации никто систематически не изучал. Известно лишь об «омоложении» некоторых болезней. Молодеют не только «детские» болезни (например, ревматизм), но и «взрослые» (например, рак). Связано ли омоложение заболеваний, в частности, опухолей, с акселерацией? Время настойчиво требует изучения психики акселерантов. Но таких исследований еще нет. Плохо исследуется и здоровье. Зато хорошо изучается физическое развитие. Недавно в Чили опубликованы результаты измерения 250 000 человек. Статистическая достоверность обследования превосходна. Но ведь достаточно и сотой доли затраченного труда, чтобы выяснить то же самое. Чтобы узнать вино, не надо выпивать всю бочку. Рост — это очень важно, особенно для текстильной промышленности и баскетбола, но ведь есть — право же, есть! — и другие, не менее важные показатели. Окончание в следующем номере Акселерация идет повсе- выросли юноши в неко- место, повсюду средний торых странах мира за рост людей становится последние 130 лет больше. И а вклейке — художник /О. КУПЕР МАИ показал, как С4
1840 г. 1900 г. 1970 г. Швеция 20лет Дания 20лет Франция 20лет Голландия 20лет СССР(Мосива) 18лет Япония 20 лет Англия 13дет СССР(Москва) 13лет Швецяя 18лет
\ « 1 1 1 < 1 it A || «1 * « I I m >щ к п I \ ( 4v„y' i>. ; •"'■ЧРЙвЙ'5 *y^
НОВОЕ О ЖИЗНИ в КАМЕННОМ И ЖЕЛЕЗНОМ ВЕКАХ Л. ГРИФФИН И а вклейке: заступ археолога открывает миру удивительные вещи — орудия труда, украшения, остатки утвари, оружие, сделанные тысячи и тысячи лет назад. Вот и эти предметы, которые перерисовал для нас художник, дошли из второго тысячелетия до новой эры — из бронзового века. Их обнаружили при раскопках Тур- бинского могильника на берегу Борового озера близ Перми. Топоры изготовлены из меди, копье — из серебра, кольца — из нефрита и серебра. Поверхность находок была химически очищена в лаборатории Вклейка и оформление (по мотивам наскальных рисунков) — Юрия ВА- ЩЕНКО Молодой датский археолог Ханс Оле Хансен был убежден, что единственный способ узнать, как на самом деле жил древний человек,— это создать экспериментальным путем древний мир и самому пожить в нем. Именно с этой идеи и началось в Дании, недалеко от Копенгагена, строительство двух деревень: одной — типичной для неолита, другой — для железного века. В этих деревнях был организован Истори- ко-археологический экспериментальный центр и осуществлен интересный «подражательный эксперимент». Его участники жили в жилищах, подобных жилищам древних, возделывали землю примитивными средствами, выращивали скот, одевались в шкуры животных и работали орудиями, копирующими древние инструменты. Историко-археологический центр стал лабораторией, где археологи, антропологи и представители многих других отраслей науки смогли проводить множество важных исследований и испытаний. «Доисторические» деревни стали исследовательскими базами, где весьма пригодились достижения современной химии и физики. Кроме того, любители старины получили возможность своими глазами увидеть «живую» историю. Студенты-добровольцы и постоянные работники центра демонстрировали всем желающим примитивные ремесла, вроде ручного ткачества или изготовления гончарной посуды. В течение первых четырех лет после заселения «древних» деревень были выяснены вопросы, на которые раньше не удавалось ответить. Одним из таких вопросов была загадка орудий труда, найденных на раскопках в Западной Сирии, вблизи города Хама. Треугольные каменные пластинки несли на себе явные следы износа, похожие на те, что остаются на орудиях, предназначенных для обработки земли. Некоторые археологи утверждали, что с помощью пластинок люди вскапывали землю и что их следует считать первобытной формой заступа. Другие предполагали, что это лемехи плугов. Споры разгорались, но решения не было видно. Наконец, один из камней попал в Историко-археологический центр, и здесь его скопировали в одной из многочисленных мастерских. (В этих мастерских трудились специалисты по камнеобработке, металлообработке, ткачеству, гончарному делу. Здесь изготовляли копии древних орудий и другие изделия.) Сперва к каменной пластинке приделали прямую деревянную ручку и попробовали работать ею как лопатой. Сразу же стало ясно, 65
/ V- что это орудие неудобно для копания. Затем пластинку испробовали в качестве лемеха. Была изготовлена простейшая деревянная соха, к которой и прикрепили каменную пластинку. Соху испытывали на поле по нескольку часов каждый день. Оказалось, что пластинка неплохо выполняет роль лемеха и с ее помощью можно сравнительно легко получать прямые борозды. После нескольких недель работы камень отвязали и исследовали. На пластинке оказались такие же следы износа, как на оригинале, найденном в Хаме! Когда археологи решили проверить, не служили ли камни из Хамы лемехами, то заодно они испытали и предметы, которые регулярно находили на раскопках вблизи древних земледельческих поселений. Предполагалось, что это нечто вроде ярма для тягловых животных и что человек уже в далекой древности использовал животных, в частности быков, для обработки земли. Однако никто не мог подтвердить эту теорию. Сотрудники центра одели на вола предполагаемое ярмо, показалось, что вол, ярмо и каменный лемех работают в полной гармонии. Исследователи старины не находят особой разницы в методах строительства, применявшихся людьми в каменном и в железном ве- Датские студенты в роли первобытных людей Ф 66
ках. Тогдашние жилища были похожи на хижины, их прямоугольный каркас состоял из грубо отесанных бревен. Для защиты от ветра и дождя стены покрывали соломой и обмазывали толстым слоем глины. Крышу складывали из дерна. Именно такие хижины начал строить Хансен, а затем он поджигал их. Пожарища сравнивались с остатками древних построек, уничтоженных огнем тысячи лет тому назад. Именно эти исследования позволяли составить представление о том, как строили древние жители Дании. Важно было также узнать, насколько пригоден дом такой конструкции для постоянной жизни. Ученые и студенты прожили многие недели в реконструированных жилищах. И хотя часто температура воздуха на улице снижалась до —15° С, они не чувствовали больших неудобств. Требовалось лишь поддерживать небольшой огонь в очаге. Когда мы рассматриваем в музеях древние инструменты и орудия труда, они кажутся нам грубыми, неудобными, неуклюжими. И какой неожиданностью стал тот факт, что в экспериментах по строительству древних домов эти примитивные молотки, скребки, топоры оказались довольно эффективными орудиями! Не менее интересные опыты были проведены с глиняной, так называемой дымокуриой печью. Остатки таких печей находили во многих местах на раскопках поселений железного века. Считалось, что эти печи не столько обогревали помещение, сколько наполняли его дымом. И не удивительно — ведь строили их дикари. Но вот современные исследователи сложили и затопили одну из таких печей. Результат был поразителен. Они увидели работу весьма эффективного нагревательного прибора, который при правильной топке давал очень мало дыма, обогревал значительно лучше, чем открытый очаг, и горел абсолютно без искр. Так как племена, населявшие территорию Дании е каменном и в железном веках, были в основном земледельческими, нельзя было воссоздать достоверной картины их жизни без исчерпывающего изучения земледельческой техники и сельскохозяйственных культур, которые возделывали тогда люди. В ходе подражательного эксперимента археологи обрабатывали землю деревянными и каменными сохами (типа сирийских), засеивали ее пшеницей, ячменем и просом, очень похожими на те, которые росли в диком виде на севере Европы. Урожай убирали грубыми кремневыми серпами. В экспериментальных поселках разводили овец, короп и свиней—■ все они принадлежали к породам, близким 67
к диким животным, которые жили некогда в Скандинавии. Кстати, понадобилось специально вывести породу «примитивных» свиней, так как древних ее видов сейчас не сохранилось. Для этого скрестили современную свинью с диким кабаном. Шерсть и шкуры животных, выращенных в центре, использовали для изготовления одежды, подобной одежде древних, а скелеты животных сравнивали с образцами, хранящимися в музеях, чтобы определить, насколько похожи выведенные животные на породы скота времен каменного и железного веков. Археологам суждено изучать лишь остатки древних культур: орудия труда, оружие, предметы искусства и прочие изделия, пережившие века. Но не часто научный работник может своими глазами наблюдать за жизнью древних предков. И также воочию убедиться, что верны теории о трудностях, с которыми встречался первобытный человек, завоевывая себе прочное место на земле. Студенты и ученые узнали на собственном опыте, что значит носить грубые шкуры животных, ходить без обуви по холодной весенней грязи, пасти стадо и убирать скудный урожай, полученный тяжелым трудом с земли, возделанной примитивными инструментами. Историко-археологический экспериментальный центр расположен недалеко от Копенгагена в маленьком городе Лейре, он занимает площадь в 30 га. Ежегодно здесь бывает свыше 50000 посетителей со всех концов света. Сокращенный перевод иь журнала «Science Digest» (май 1969 г.) «Как вы оцениваете эксперимент датских археологов?» — спросили мы доктора исторических наук Отто Николаевича БАДЕРА, археолога, известного замечательными открытиями, в том числе галереи наскальных рисунков в Каповой пещере и стоянки первобытного человека на Сунгире под Владимиром. Вот что рассказал ученый О РОЛИ ЭКСПЕРИМЕНТА В АРХЕОЛОГИИ Это кельт — древнее рубящее орудие, его нашли археологи при раскопках Турбинског? могильника Подобно другим археологам, мне не раз приходилось го орудиям труда и быта, найденным на раскопках, восстанавли- оать черты хозяйства и общественного строя, этническим облик давно исчезнувших и полностью забытых племен. В этой работе нередко возникали трудности, особенно в тех случаях, когда требовалось выяснить начначение некоторых необычных, оригинальных по форме древних предметов, И порой приходилось ставить под сомнение достоверность многих принятых в нашей науке определений. В порядке самокритики хочу сказать, что мы, археологи, склонны иногда причислять непонятные вещи к принадлежностям культа, так же как врач в сложных случаях диагностики подчас заявляет больному- «Это у вас на нервной почве!». Для доказательства и проверки правильности археологических определений существует несколько методов. Первый и главный — это сравнительный метод. С его помощью устанавливается близкое функциональное сходство элементов древней культуры (жилищ. погребальных обрядов, орудий труда и быта, найденных в земле) с существующими или недавно существовавшими. Это сравнение позволяет проверить правильность выводов археолога и, по возможности, реконструировать общественный быт исчезнувших племен. Второй метод заключается а определении функций древних орудий по тем следам «сработанности», которые остались на них. Этот метод особенно широко применяется в нашей стране. В специальной лаборатории, созданной доктором исторических наук С. А. Семеновым в Ленинградском отделении Института археологии АН СССР, разработана сложная методика подобных определений и создана целая новая отрасль археологической науки, получившая известность под названием трасологии. Нередко заключения С. А. Семенова и его сотрудников о том, какой цели служили те или иные каменные и костяные орудия, не только уточняет, но и опровергают предварительные выводы, сделанные археологами. Третий метод носит чисто экспериментальный характер. Исследователь 68
По моей просьбе ленинградцы провели эксперимент по изготовлению сверленых бус из бивня мамонта, найденных в культурном слое и в погребении на палеолитической стоянке Сунгирь под Владимиром (этим бусам около 25 000 лет). Выяснилось, что на изготовление каждой бусины, включая разделку бивня и подготовку соответствующих пластинок, необходимо было затрачивать от 30 до 45 минут. Если это время помножить на 3500 — число бус, найденных на скелете мужчины в погребении на Сунгире, — то нетрудно подсчитать, что на выделку бус, украшавших только один костюм, потребовалось что-то око- по 2500 часов. Вот какое богатство носил на себе наш далекий предок! А вот и наиболее полный, так сказать, комплексный, эксперимент создание поселков каменного и более поздних веков и их заселение. Этот чрезвычайно интересный опыт описан в статье Л. Гриффина «Новое о жизни в каменном и железном веках». В 1952—1953 гг. и у меня родиласв мысль о таком же эксперименте. Я подобрал в Пермском университете группу студентов-энтузиастов. Мы научились делать каменные орудия и решили с их помощью построить на берегу Камы две бревенчатые полуземлянки по образцу тех, остатки которых мы не раз Реконструкция поселения начала бронзового века (первая половина второго тысячелетия до н. э.). Это поселение было обнаружено на берегу Борового озера, близ Перми. Руководитель раскопок и автор реконструкции — доктор исторических наук О. И. Бадер пробует выделывать орудия из камня, кости, рога и металлов, ориентируясь на древние образцы и на древнюю технологию. А выделав эти орудия, опробует их в работе. Это очень важный метод. Эксперимент приближает археологию к естественным, в частности физико-химическим наукам, и в приемах исследования, не говоря уже о том, что археологи часто пользуются услугами естественных наук, и в особенности химии. Особенно много дал эксперимент для познания истории каменного века. В этой области немало сделано учеными многих стран, в том числе и Дании (кстати, именно датский археолог Том- сен в 1836 году впервые предложил разделить первобытную историю на три века: каменный, бронзовый и железный). Освоение техники выделки орудия, подчас чрезвычайно сложной, пролило яркий свет на историю первобытной техники. Например, еще недавно существовало мнение, что сделать каменный шлифованный топор было делом чрезвычайно трудоемким, задачей чуть ли не для двух поколений мастеров. Эксперимент же показал, что опытный мастер на изготовление крупного шлифованного каменного топора затрачивал всего 30— 35 часов. 69
исследовали и реконструировали, оборудовать их очагами и нарами, сделать глиняную посуду, готовить в ней пищу, ловить рыбу заколами и сетями, охотиться с помощью лука, плавать по озеру и реке иа самодельной лодке и так далее. Но нам не удалось осуществить это намерение. Датчане оказались в этом отношении настойчивее и счастливее. Им удалось на практике испытать ряд древних орудий и прийти к новым и верным заключениям об их значении в жизни наших далеких предков. Конечно, воссоздание жизни древних людей в наше время не может быть абсолютно точным. Сейчас не те природные условия, не то обилие дичи и рыбы, не та психология человека и не тот уровень его знаний. Но подобные эксперименты, безусловно, целесообразны и интересны, и их нужно продолжать. При этом следует возможно полнее абстрагироваться от окружающей современной культуры, как это пытались сделать Тур Хейердал и У. Уиллис, пересекавшие Тихий океан на вальсовых плотах. Для того чтобы изощрить свою изобретательность в борьбе с природой, нужно испытать и палящий зной, и холод и голод, бывшие постоянными спутниками первобытных людей. От редакции. Доктор исторических наук С. А. Семенов пишет для «Химии и жизни» статью о трасологических исследованиях в археологии, и нашим читателям предстоит еще много узнать «нового о жизни в каменном и железном веках», в том числе о той химии, которой стихийно овладевали наши далекие предки, и о той химии, которая помогает сегодня заглянуть в самые отдаленные времена. Борис ВОЛОДИН БИБЛИОТЕКА ГОЛОС КОЛЬЦОВА «Я родился в Москве, и мои первые детские впечатления были обычными для маленького горожанина. Моя старая нянюшка позднее рассказывала мне, что я до трех лет не говорил, а в три года сразу заговорил и притом стихами..,» Биографам современных ученых придется наверное туго. Письма нынче пишут редко и сухо-деловые, а дневники и биографические записки вроде бы вышли из моды. Но замечательный русский биолог Николай Константинович Кольцов родился еше в 70-х годах прошлого века и по привычке к традициям дней, в которые складывался его характер, он оставил н записки — строками из них начинается книга, ему посвященная, — и письма, и много других документов, читая которые слышишь голос Кольцова, речь Кольцова — мудрую, к месту ироничную и всегда истинно- красивую. И потому Владимир Полынин, автор первой книги о Кольцове, первой худо- В. Полынин «Пророк в своем отечестве». Изд-во «Советская Россия», 1969. жественной биографии ученого, которым ныне гордится наша отечественная наука, смог сделать свое повествование строго документальным. Тщательно и точно отобрав самые яркие, самые характерные отрывки из документов, биограф вплел их в ткань повествования, и потому голос Кольцова будет слышен всякому, кто раскроет книгу. «Пророк в своем отечестве» — это название, данное В. Полыниным своей книге, очень точно. Время нередко оказывалось неспособным понять собственных детей, иначе бы дождались при жизнн полного признания и Лобачевский, и Галуа, и Мендель, и Кольцов и другие дерзкие искатели истины, чье значение стало человечеству ясно лишь спустя многие годы. Но такие «труднопонимаемые» дети своего времени немало «повинны» в том и сами. Они проявляли при жизни слишком много прыти. Они охватывали знания своего дня о природе так широко, как по обычным житейским меркам охватить могли бы лишь многие люди вкупе, но ни в коем разе один!. И вот уже из «обычных житейских мерок» 70
к рождалось недоверие — первый залог непонимания. А дерзкий сын своего дня, охватив разом гигантский, «неподобающий ему» круг явлений, начинал высматривать в природе то, что было другим невидимо, а потому для них не существовало. Тонкой и точной своей интуицией он угадывал связи между такими вещами и явлениями, которые всему миру казались не связанными меж собой. Более того, он принимался предсказывать то, что было ие только никому не известно, а невидимо даже ему самому! Он осмеливался пророчествовать. ...Таким учеиым-пророком был Николай Константинович Кольцов, великий труженик и истинный гений. Ои был великолепным зоологом, он глубоко знал ту конкретную описательную тасть биологической науки, о которой иные поверхностные популяризаторы новых современных ее областей (биофизики или молекулярной биологии, например) иногда поговариваюг с высокомерием. Но именно от истинного знания конкретной науки о живой природе Николай Константинович Кольцов пришел к ее теоретическим «вершинам». И это именно он, Кольцов, основал замечательную отечественную генетическую школу, трудами которой были созданы современные представления об эволюции жизни, охватывающие процессы на всех уровнях— начиная от химических событий внутри хромосом и кончая образованием новых видов растений и животных. Это Кольцову принадлежит честь удивительно точного предсказания механизма самокопирования молекул, несущих генетическую информацию, — процесса, который ученые смогли проследить и ощупать своими руками лишь в последнее десятилетие. И это ему принадлежали истинно пророческие работы по генетике человека. Всего здесь не перечислить: ученикам и последователям Кольцов-!, п редставляющим ныне цвет советской биологии, на многие годы хватило идей, которыми так щедро сыпал учитель. При жизни Кольцов, хоть он и пользовался непременным уважением среди своих учеников и компетентных коллег, полностью понят не был. Лишь сегодня наука созрела для того, чтобы осознать, чем он был для нее. И потому сегодня имя Николая Кольцова, наконец, заняло в истории биологии подобающее ему место рядом с именами величайших русских естествоиспытателей XX века — рядом с именем Ивана Павлова, рядом с именем Николая Вавилова. И очень отрадно, что Владимиру По- лынину удалось рассказать о Кольцове достоверно и тактично. Биография ученого в его книге развертывается перед читателем на фоне жизнн всей науки кольцовского времени, и потому в повествовании четко прослеживается, как формируются воззрения, новые гипотезы и теории. Как рождается и начинает звучать удивительная пророческая мысль. 71
Автотрофность человечества Окончание. Начало иа стр. 17—22 Можно ускорить это научное движение, создавая новые методы исследования, но остановить его невозможно. Ибо нет силы на Земле, которая могла бы удержать человеческий разум в его устремлении, раз он постиг, как в данном случае, значение истин, перед ним раскрывающихся. XV До сих пор сила огня в ее разнообразных формах была почти единственным источником энергии социальной жизни. Человек завладел ею, сжигая другие организмы или их ископаемые остатки. За последние десятки лет началась систематическая замена огня другими источниками энергии, независимыми от жизни, прежде всего белым углем. Уже сделан первый подсчет запасов белого угля, экономии движущей силы воды, находящейся на поверхности всей планеты. Подсчет показал, что, как это количество ни велико, оно одно недостаточно для удовлетворения социальных иужд. Но запасы энергии, находящиеся в распоряжении разума, неистощимы. Сила приливов и морских волн, радиоактивная, атомная энергия, теплота Солнца могут дать нужную силу в любом количестве. Введение этих форм энергии в жизнь есть вопрос времени. Он зависит от проблем, постановка и разрешение которых не являются неисполнимыми. Так добытая энергия будет практически безгранична. Пользуясь непосредственно энергией Солнца, человек овладеет источником энергии зеленых растений, той формы ее, которой он сейчас пользуется через посредство этих последних как для своей пищи, так и для топлива. XVI Непосредственный синтез пищи, без посредничества организованных существ, как только он будет открыт, коренным образом изменит будущее человека. Разрешение этой задачи тревожило воображение ученых со времени великих успехов, достигнутых органической химией; в сущности, это невысказываемая, ио неотступная мечта работников лабораторий. Ее никогда не теряют из вида. Если великие химики лишь изредка высказывают ее, как это делал М. Вертело, то только потому, что они знают, что эта задача не может быть разрешена, пока не будет сделана длинная подготовительная работа. Эта работа совершается систематически. Она ие может не быть уделом долгих поколений только потому, что в современном мировом социальном строе обстановка научной работы еще слаба. Одно поколение уже исчезло со времени смерти М. Вертело. Мы теперь гораздо ближе стоим к осуществлению заветной цели, чем при его жизни. Можно проследить ее медленное, ио непрестанное движение вперед. После блестящих работ немецкого химика Э. Фишера и его школы над белками и углеводами не может быть сомнений в конечном успехе. Во время последней мировой войны задача эта несколько раз подвергалась рассмотрению в разных странах с точки зрения ее практического осуществления, и убеждение в неминуемости ее разрешения пустило глубокие корни в среде ученых. Без сомнения, случается, что научное открытие теряется или получает практическое осуществление, применение в жизни, лишь долго спустя после того, как было сделано. Но можно быть уверенным, что такая судьба не постигнет синтеза пищи. Открытия этого синтеза ждут, и его великие последствия в жизни не замедлят проявиться. XVII Что означал бы подобный синтез пищи в жизни людей и в жизни биосферы? Его создание освободило бы человека от его зависимости от другого живого вещества. Из существа социально гетеротрофного он сделался бы существом социально автотрофным. Последствия такого явления в механизме биосферы были бы огромны. Это означало бы, что единое целое — жизнь — вновь разделилось бы, появилось бы третье, независимое ее ответвление. В силу этого факта на земной коре появилось бы в первый раз в геологической истории земного шара автотрофиое животное — автотрофное позвоночное. Нам сейчас трудно, быть может невозможно, представить себе все геологические последствия этого события; но очевидно, что это было бы увенчанием долгой палеонтологической эволюции, являлось бы не действием свободной воли человека, а проявлением естественного процесса. Человеческий разум этим путем не только создал бы новое большое социальное достижение, но ввел бы в механизм биосферы новое большое геологическое явление. XVIII Отражение такого синтеза яа человеческом обществе, несомненно, коснется нас еще ближе. Будет ли оно благотворно или доставит новые страдания человечеству? Мы этого не знаем. Но течение событий, будущее, может быть определяемо в сильной мере нашей 72
волей и нашим разумом. Нужно уже сейчас готовиться к пониманию последствий этого открытия, неизбежность которого очевидна. Лишь отдельные мыслители предчувствуют приближение новой эры. Они по-разному представляют ее последствия. Их интуиция находит себе выражение в художественных образах — в романах. Некоторые из них смотрят на будущее тревожно и трагично (Д. Галеви в «Histoire de quatre ans»— «Истории четырех лет»), другие рисуют его себе великим и прекрасным («Aul zwei Planeten» глубокого мыслителя и историка идей, немца К. Лассвица) *. Натуралист может взирать на это открытие иначе, с мудрым спокойствием. Он видит в завершении его синтетическое выражение большого природного процесса, длящегося миллионы лет и ие являющего на всем этом протяжении признака разложения. Это процесс творческий, а не анархический. В конце концов будущее человека всегда большей частью создается им же самим. Создание нового авто- трофного существа даст ему доселе отсутствующие возможности использования его вековых духовных стремлений; оно реально откроет перед ним пути лучшей жизни. XIX [1. Через год (в 1926 г.) после напечатания этой статьи A925 г.) мне пришлось при дальнейшем научном углублении в проблемы биогеохимии подойти к явлениям, которые, казалось, в корне подрывали высказанные здесь представления о достижимости автотрофности человечества. Дело в том, что выявилась возможность более глубокого отличия между составом, а следовательно, и пищей живых организмов и окружающей их среды, чем я тогда предполагал. Живые организмы, возможно, не только создают особые, нигде в других условиях не образующиеся на земле молекулы — соединения элементов — чрезвычайно сложного и своеобразного строения и ие только избирают из окружающей среды определенные — качественно и количественно — химические элементы, но могут обладать способностью разлагать изотопические смеси, из которых состоят химические элементы, меняют атомный вес (меняют отношение между изотопами, составляющими химический элемент) и избирают из окружающей среды отдельные изотопы. Эта научная гипотеза, вытекавшая из данных наблюдения над живым веществом и над биосферой, была поставлена мной в 1926 г. конкретно, и с 1928 г. в этой области идет научная экспериментальная работа. До сих пор она не привела к определенно решающим результатам. * Есть русский перевод.— Прим. авг. Однако, открытие в 1933 г. тяжелого водорода — дейтерия — D — ясно показало, что живые организмы иначе относятся к его соединениям, чем к соединениям легкого водорода и влияют на смеси Н20 и D20. Способность организмов в этом частном случае влиять избирательно на изотопические смеси может считаться доказанной, хотя и не изученной. 2. Отсюда следует, что проблема пищи является значительно более сложной, чем это казалось в 1925 г., когда впервые напечатана была по-французски эта статья. И можно поставить вопрос, не явится ли искусственное изготовление пищи человека утопией, раз должно приниматься во внимание происходящее при этом изменение некоторых химических элементов. Возможно, что некоторые химические элементы входит в пищу человека через растительные или животные вещества, которыми он питается, или в виде чистых изотопов, или в виде измененной по сравнению с обычным химическим элементом иной изотопической смеси. Если только процесс изменения изотопических смесей совершается в природе исключительно в живом веществе, то в таком случае человек не может избавиться от растительной и животной пищи, если, конечно, человек не сумеет сам извлекать из косной материи нужные ему для жизнн химические элементы — иные, чем в окружающей среде, их изотопические смеси,— или получать чистые изотопы. В первом случае, приходится допустить, что атомные веса должны колебаться в окружающей природе и не быть постоянной и неизменной величиной, как эте мы принимаем сейчас в химии. Во втором — надо допу стить, что это может сделать человек со своей техникой. Оба эти вывода, мне кажется, не только заслуживают внимания и требуют проверки, но, больше того, оба отвечают действительности. Несомненно, изменения атомных весов химических элементов, наблюдаемые в земной коре, в подавляющей части очень незначительны, однако они есть, они реальны, но не изучены, и нам известны в отдельных частных случаях, открытых попутно. Эта область природных явлений заслуживает сейчас самого глубокого изучения, так как подводит нас к большим и важным процессам, происходящим в земной коре. Надо поставить общий вопрос о колебаниях атомных весов химических элементов в земных условиях. Колебания атомных весов в биохимических процессах будут частным случаем общего явления. Эти колебания, судя по точности определения атомных весов, незначительны, редко достигают десятых долей и более — их надо искать в третьем десятичном знаке атомного веса в большинстве случаев. Существование колебаний, несомненное в ряде случаев, не изучено, и неясно, насколько оно обще всем элементам и насколько распространено в земной коре. 3. Для получения синтетическим путем пищи необходимо, таким образом, синтезировать те изотопиче- 73
скне смеси (химические элементы), которые отвечают природным состояниям химических элементов в живых существах — конечно, в том случае, если эти состояния отличны от состояния элементов косной материи, что ближайшее исследование выяснит. Сейчас совершенно ясно, что отделение изотопов и изменение изотопической смеси природных химических элементов не представляет непреодолимых экспериментальных трудностей. Хотя сейчас эта область явлений мало экспериментально разработана, но это — вопрос времени. Для синтеза пищи необходимо будет не только создать те химические тела и их смеси, которые в виде хлеба, мяса и т. п. употребляет в пищу человечество, но и изменить изотопические смеси некоторых из входящих в их состав химических элементов, и это, кажется нам, по крайней мере сейчас, может быть сделано. Автотрофность человечества может быть создана и при этом условии. Все, что сказано в этой статье, таким образом, остается правильным.] НОВОСТИ ОТОВСЮДУ новости ОТОВСЮДУ новости ОТОВСЮДУ новости ОТОВСЮДУ ПОЧЕМУ РЫБА НЕ ЗАМЕРЗАЕТ Если бы зимой, подо льдом, поставить плавающей в речке рыбе градусник, то любая рыба продемонстрировала бы нам, что температура ее тела — те самые +4° С, ниже которых никогда не охлаждается вода в жидком состоянии. Естественно, что и точка замерзания плазмы крови у холоднокровных рыб ниже, чем у теплокровных животных. Природа решила эту задачу самым простым способом: содержание NaCl — поваренной соли — в крови у рыб выше, чем у нас. В некоторых местах в Антарктике очень чистая морская вода переохлаждается в трещинах и каналах между льдинами до отрицательной температуры (около двух градусов ниже нуля), оставаясь жидкой из-за отсутствия центров кристаллизации. И вот в этих трещинах умудряются жить рыбы! Анализ их крови на хлориды чуда не объяснил: содержание NaCl оказалось выше обычного, но не настолько, чтобы кровь не замерзла при двух градусах мороза. Более детальные анализы показали, что необычно низкая точка замерзания объясняется наличием в крови особого глико- протеида, белковая часть которого содержит только две аминокислоты — аланин и треонин. Можно сказать, что природа снабдила антарктических рыб собственным «биологическим антифризом». ИСКУССТВЕННАЯ ПОЧКА —ЭТО ТО, ЧТО НАДО АЛКОГОЛИКАМ... В одном из госпиталей города Бслитимора в США додумались вот до какого удивительного новшества: пациента с алкогольным отравлением (проще говоря — запойного пьяницу) подключили на шесть часов к аппарату «искусственная почка». Эффект был так хорош, что врачи заинтересовались новым опытом, несколько раз повторили его и, как полагается при всякой научной работе, обобщили материал и сделали научные выводы. Они убедились, что аппарат успешно очистил кровь пациентов от вредных химических продуктов, образующихся вследствие злоупотребления спиртным. Исследователи нашли и такую важную зависимость: их пациенты держались потом, не напиваясь, дольше, чем полагается при других способах лечения алкоголиков. Так что можно сказать — открылась новая возможность... Остается, правда, то соображение, что аппаратов «искусственная почка» во всем мире не так уж много, что они сложны, дороги, требуют специальных условий клиники и квалифицированного персонала. И что поэтому служат они обычно все-таки другой цели — продлению жизни людей с тяжелыми заболеваниями, в том числе тех, кто ожидает пересадки почек. ПРИЧИНА ИЛИ СЛЕДСТВИЕ! Как сообщает журнал «Science News» A969, № 5), в лейкоцитах крови нескольких больных лейкемией обнаружена аномальная ДНК. Кольца ее молекул достигают в диаметре десяти микронов, что вдвое больше обычного. Любопытен и другой замеченный факт: при лечении пациентов противо- лейкемическими средствами число колец в молекулах аномальной ДНК и их размеры существенно уменьшаются. Остается выяснить роль необычных молекул — служат ли они причиной заболевания или же являются его следствием. 74
новости ОТОВСЮДУ БАКТЕРИИ- САМОГОНЩИКИ Алкоголь, поступающий в организм извне, перерабатывается в печени,—это известно давно. Известен и фермент, окисляющий этиловый спирт. Но откуда он мог взяться в организме? Ведь алкогольные напитки человек потребляет от силы 2—3 тысячи лет — срок слишком короткий для того, чтобы в ходе эволюции у него могло появиться такое специальное приспособление. Теперь получены дачные о том, что этот фермент, видимо, был нужен человеку и до зарождения виноделия. Оказывается, некоторые из микроорганизмов, населяющих кишечник, вырабатывают алкоголь. Подсчитано, что в день они выделяют его почти столько же, сколько содержится в стакане пива. Это значит, что в спирт превращается около 3% всех углеводов, которые человек получает с пищей. К сожалению, ферментная система, приспособившаяся к этим незначительным количествам алкоголя, бессильна против больших доз спиртных напитков искусственного происхождения... ИОННЫЙ ОБМЕН УПРОЧНЯЕТ СТЕКЛО Сейчас во всем мире предпринимаются попыт- НОВОСТИ ОТОВСЮДУ ки упрочнить стекло тем или иным способом. Об одной из них — весьма удачной—сообщает журнал «Стекло и керамика», 1969, № 11. В составе стекол есть разные катионы, разные окислы. Для исследования выбрали стекло, в состав которого входили окислы магния, лития, алюминия и кремния, причем соотношение их было таково, что при стекловании на поверхности материапа образовывались кристаллы алюмосиликата лития. Полученные образцы шлифовали или полировали, а затем подвергали термообработке в расплаве солей калия и лития. Через некоторое время (от 5 до 210 минут) образцы вынимали из ванны и охлаждали, а затем определяли их прочность на изгиб. Образцы, побывавшие в ванне час, оказались в два-три раза прочнее, чем не побывавшие. И дело здесь не только в термообработке. Стекло упрочняет главным образом ионный обмен, происходящий в ванне с расплавом. Толщина упрочненного слоя не превышает 75 микронов. А ВРЕДЕН ЛИ ДДТ1 Хорошо известно, что ДДТ ядовит не только для насекомых, нэ и для теплокровных животных, в частности для птиц. Накапливаясь в птичьем организме, он нарушает кальциевый новости отовсюду обмен. Яйца, которые после этого несут самки, покрыты слишком тонкой скорлупой и не годятся для высиживания. Недаэно американский биохимик Дж. Битман пришел к выводу, что за эти изменения ответствен не всякий ДДТ, а лишь один из его изомеров. В препарате, поступающем в продажу, такого изомера обычно не менее 20%. Может быть, изменение технологического процесса, позволяющее лучше очищать ДДТ от его вредного «родственника», приведет хотя бы к частичной реабилитации этого инсектицида? ЧТО ТОТ ПРОТОН, что этот... Во время космического полета встреча с протонами высокой энергии как одним из компонентов солнечной радиации вполне вероятна. При конструировании средств радиационной защиты важно знать, насколько зависит поражающая сила протонов от их энергии. Поэтому были поставлены опыты по выяснению влияния на живые организмы протонов разной энергии. Облучали подопытных животных, дрожжи, бактерии, клетки человеческого организма, кристаллические белки. Установлено, что на живой организм и, в частности, на костный мозг НОВОСТИ ОТОВСЮДУ протоны действуют примерно так же, как и гамма-излучение, причем уменьшение энергии протонов с 660 до 50 Мэв мало сказывается на их поражающей способности. ДВОЙНОЕ ДНО Растительные пигменты (каротин, некоторые ая- тоцианы и другие соединения, окрашивающие фрукты и овощи), как известно, нужны человеческому организму не менее витаминов и микроэлементов. Но вот беда: во время варки фруктов и овощей в стандартной алюминиевой посуде (марки Al 99,50) большая часть пигментов разрушается и притом необратимо. Дело в том, что примеси (в сплаве этой марки содержится 0,5% железа и 0,02% меди) ускоряют коррозию алюминия и поэтому способствуют окислению пигментов. Правда, чем чище алюминий, тем меньше он корродирует, поэтому в посуде из сплава Al 99,9 пигменты почти не разрушаются. Но делать из такого материала посуду неудобно хотя бы потому, что он очень мягок. Тогда решили, что самое лучшее — изготовлять посуду из обычного сплава алюминия, а дно и стенки изнутри покрывать слоем чистого алюминия. Сейчас посуда с двойным дном проходит испытания. 75
щ \ * л. Откройте любую поваренную книгу, и вы увидите, что почти в каждом рецепте как неотъемлемая часть указан лук. Лук — это и приправа, и самостоятельное кушанье; даже варенье из лука варят! Лук везде: и в окрошке, и в украинском борще, и во французском супе pot-au-feu. Без лука немыслимы самые изысканные блюда как восточной, так и европейской кухни. Лук — обычная наша пища. Но были времена, когда северная кухня вообще не знала этого растения. Родина нашего лука — Ближний Восток, где его еще в глубокой древности выращивали халдеи. ЖИВЫЕ ЛАБОРАТОРИИ ссОТ СЕМИ НЕДУГ» Для них лук был в те времена не только пищей, но и магическим средством при заклинаниях. Отсюда лук проник в Египет, где приобрел громкую славу. Лук и его близкого родственника — чеснок находят в саркофагах с мумиями. Вместе с луком в Египет пришли и связанные с ним суеверия: и лук и чеснок были посвящены богине Изнде, и про* стому народу есть их запрещалось. Постепенно лук распространился по всей Европе, и везде он считался чудодейственным растением. В древнем Риме лук входит в обязательный паек легионера. Римляне счи- J к 76
тали, что он придает силу и увеличивает мужество. Лук не только ели — его носили в виде амулета. «Как многочисленные сухие чешуйки лука оберегают и хранят нежный зеленый росток, — гласило предание, — так и воина луковица предохранит от невзгод на войне». С тех пор один из видов лука так и зовется — «лук победный» (Allium victorialis L.). Но об этом интереснейшем луке речь впереди, а пока наш рассказ — о луке обычном, репчатом (Allium сера L.). Через древних греков познакомились с луком древнеславянские племена. Волхвы напутствовали славянских воинов советом: «Если хочешь быть страшным, убей змею черную да положи в сапог левый, а когда пойдешь на суд или на поле биться, положи в тот же сапог три головки лука». Очень часто луку приписывали чудодейственную силу исцелять от змеиных укусов. Славяне часто даже называли его «змеиной травой» — может быть, за сходство его трубчатых листьев с телом змеи. Но больше всего ценились в луке его лекарственные свойства. В старых травниках среди множества советов, касающихся лука, есть очень любопытные. Например: «Лук... сырой принимати тем кои недугуют водоточным отоком, понеже та болезнь бывает от великия студености нутряной. Лук черленный или белый сырой толченый с патокой, сметаной и прият, болезнь всякую из стомаха выведет, коя бывает от мокрости. Лук прият утробу мягчит, но жажду наводит, и дух смердящий изо рта истребляет». От каких только болезней не применяли лук разные народы! Гиппократ считал лук мочегонным и грудным средством: как мочегонное давал подслащенный сок лука, а при болях в груди советовал есть жареный лук с маслом. Индийские врачи лечили луком от геморроя и гнойников. В народной медицине Грузии считается, что лук усиливает аппетит (особенно к вину!), что сок лука с медом улучшает зрение, а мазь из толченого лука уничтожает веснушки и лечит зуд. Вот еще несколько народных советов: кашицей из лука хорошо растирать отмороженные места; лук, жареный на оливковом масле, — средство от хрипоты; лук помогает от ревматизма, способствует росту волос, излечивает сердеч- Лук огородный Лук пскемский Лук афлатунский ные заболевания, спасает при отравлениях... Кажется, цифра «недуг» уже далеко перевалила за семь! Права ли народная мудрость? Может быть, соблазнившись острым вкусом лука, народ приписал ему несуществующие свойства? Ничуть нет, лук — действительно, ценное лекарственное растение. Химический состав его сочных чешуек хорошо известен. Вкус им придает эфирное масло @,01—0,05%), главная составная часть которого—аллилпропил- сульфид. Кроме того, в луковице до 10% Сахаров (глюкозы, фруктозы, сахарозы и мальтозы), витамины С A0 мг%), В,, А, а также флавоноиды и гликозиды. Витаминов много и в листьях лука. Экспериментально показано, что свежий лук повышает тонус и секрецию желудочно-кишечного тракта, обладает сильным мочегонным действием, смягчает кашель, а главное — убивает бактерии. Этим свойством он обязан содержащимся в соке летучим веществам — фитонцидам (о них было рассказано в статье В. М. Сало «Фитонциды», опубликованной в № 3 «Химии и жизни» за этот год). Собственно, и открыты фитонциды были в ходе опытов, которые Б. П. Токин в 1928—1930 годах проводил с кашицей из лука. В официальной медицине препараты лука репчатого, в основном спиртовая вытяжка под названием «Аллилчеп», применяются при атонии кишечника, колитах недизентерийного происхождения, атеросклерозе, гиповитаминозах. Ими смазывают носовую полость при насморке и других воспалительных заболеваниях, а также применяют их в гинекологической практике при лечении три- хомонадных кольпитов. А чеснок (A!lium sativum L.)? Ведь он близкий родственник лука и также широко применяется в народной медицине. Какие же целебные вещества содержатся в его вкусном белом зубке? В луковицах чеснока тоже много эфирного масла, в составе которого есть и уже знакомый нам аллилпропилсуль- фид, но гораздо больше (в сумме — 80%), родственных ему соединений диаллилдисульфида и диаллилтрисуль- фида. Ну и, конечно, сахара, витамины и фитонциды. Чеснок, как и лук, обла- 77
дает бактерицидным и противоглистным действием, усиливает выделение пищеварительных соков, расширяет кровеносные сосуды. Только нужно иметь в виду, что он сильно раздражает почки, и поэтому его нельзя есть при воспалительных заболеваниях почек. Лук и чеснок —наши гости Они пришли к иам с юга, и агрономам, которые занимаются их культурой, приходится на каждом шагу сталкиваться с капризами этих южных растений: то сорт не выносит морозов, то почва не годится... Но есть в наших лесах и лук- абориген — это лук победный, или черемша. Внешне он не похож ни на лук репчатый, ни на чеснок. Ранней весной он выбрасывает большие иежно-зелеиые листья, формой напоминающие листья ландыша, с вкусными сочными черешками. Его небольшая луковица • покрыта черными жесткими чешуйками. Но на луковицу у черемши никто не обращает внимания — едят ее сочные листья и черешки. Очень любят черемшу иа Алтае, в Иркутской, Кемеровской и Томской областях, где ее заготавливают впрок: маринуют, сушат и засаливают целыми бочками. Черемша растет в Сибири и на Дальнем Востоке, а также на субальпийских лугах Кавказа. А в Европейской части СССР встречается еще один вид лука, близкий к черемше, — лук медвежий (AHinm ursinum L.). В мае он цветет красивыми белыми цветами. Ему приходится спешить, ловить солнце, свет — ведь пройдет неделя-другая, и густым шатром зелени покроется дубрава, где он растет, и тогда уж к нему не пробиться солнцу. К этому времени медвежий лук отцветает, и уже в июне начинают желтеть его иежные листья. И черемша, и медвежий лук славятся большим содержанием аскорбиновой кислоты. Черемша в сыром, соленом и маринованном виде — прекрасное средство от цинги. Особенно ценно то, что она растет там, где это заболевание широко распространено, вплоть до Крайнего Севера и Камчатки. В книге Степана Крашенинникова «Описание земли Камчатки» так описано знакомство землепроходцев с целебными свойствами разновидности черемши— лука охотского (Allium ochotense): «Черемша, или полевой чеснок, не токмо за нужной запас, но и за лекарство почитается. Российские люди и камчадалы собирают его довольно, и крошеной вы- суша на солнце берегут на зиму, а зимой варят его в воде, и сквася употребляют вместо ботвиньи... От цинги оная черемша такое же лекарство, как и кедровник: ибо ежели сия трава из-под снегу выйдет, то жители цинготной болезни не опасаются. Я слышал удивительное приключение о казаках, которые в первую камчатскую экспедицию под командою господина Шпанберга были при строении бота Гавриила. Помянутые козаки от всегдашней мокроты так оцынжали, что с нуждою в работу Лук победный, или черемша 78
могли быть употребляемы, по тех пор пока снег стаял. Но как на высоких полях появились проталины, и черемша из земли вышла, то казаки напустились есть оную с великою жадностью, отчего напоследок все они опаршивели, так что командир принужден был почитать их французскою болезнию зараженными; однако по прошествии двух недель увидел, что с людей и струпья сошли и они совершенно оздоровели». Среди дикорастущих луков в нашей стране известен еще и многолетний лук скорода. В Сибири его и солят и маринуют, как и черемшу, а в последнее время он приобретает популярность и как декоративное растение. Его нежно- сиреневые соцветия, появляющиеся в июне, очень эффектны. Небольшими кур- тииками этого лука украшены, например, газоны у гостиницы «Киевская> в Ленинграде. В Средней Азии славится очень вкусный пскемский лук. Его там так любят, Чеснок что почти весь этот лук выкопали, и теперь встает задача — заново вводить в культуру это ценное растение. Не перечесть всех видов лука — их почти четыреста! Огромный, выше человеческого роста лиловый лук афлатун- ский — и низенький, с мясистыми листьями, лук каратавский; лук алтайский с красиво вздутыми листьями — и лук ароматный с желтыми цветами; ярко- синие, нежио-голубые, вишневые, белые соцветия... Луковыми букетами украшают жилище даже зимой: букеты из многих видов лука, поставленные в вазу без воды, очень долго стоят, ие теряя своей красоты. А красивые гирлянды нежно-корич- невых блестящих луковиц на киевском рынке? Это же поистине прекрасное зрелище!.. М. МАЗУРЕНКО Рисунки А. ХОХРЯКОВА АГРОХИМИЧЕСКИЕ СОВЕТЫ САД БЕЗ ЯДОХИМИКАТОВ Август — конец лета. Средняя месячная температура в центральных областях Европейской части СССР снижается до 16—17° С. Поспевают черная смородина, поздние сорта крыжовника, вишен, ранние сорта яблок, груш, слив. Продолжение. Начало см. № 3, 5, 6, 7 за этот год. УХОД ЗА САДОМ Плоды яблок и груш становятся все тяжелее. Следите за надежностью креплений или подпорок. Каждый вечер убирайте из сада падалицу, снимайте плоды с коричневыми пятнами, гнилые и засохшие. 79
Регулярно просматривайте ловчие пояса, ловушки и светоловушки. В конце августа — сентябре, пока сухие и больные ветки еще хорошо видны среди листвы, вырежьте их «на кольцо» у деревьев, с которых уже снят урожай или которые в этом году не плодоносили. Обломанные ветки укоротите или тоже вырежьте. Срезы замажьте масляной краской на натуральной олифе или садовым варом. Вырезанные ветки сожгите. С наступлением прохладной погоды, в конце августа — начале сентября, мульчируйте почву под деревьями торфом — это сохранит в почве тепло. ОПРЫСКИВАНИЕ ОТ ВРЕДИТЕЛЕЙ И БОЛЕЗНЕЙ И ВНЕКОРНЕВЫЕ ПОДКОРМКИ Если в саду есть вредители и болезни, проведите опрыскивания (рецепты растворов см. в № 5 «Химии и жизни»): 1 —15 августа — чесночно-горчично-зольным раствором; 16—31 августа — перце-зольно-хвойно-пи- ретрумным раствором с добавлением 50 г мыла, 50 г энтобактерина-3 и внекорневой подкормки (заменив синтетическую мочевину хлористым калием— 100 г на 10 л раствора); 1—15 сентября — чесночно-горчично-зольно- табачным раствором с добавлением внекорневой подкормки (заменив синтетическую мочевину хлористым калием). К августу многие вредители уходят на зимовку— в щели, под кору деревьев, в землю, хотя еще и не очень глубоко. Поэтому при опрыскивании тщательно обмывайте раствором основные сучья и штамбы деревьев и ветки кустарников, а также почву под кроной дерева, куста. Опасный вредитель медяница в августе переходит с сорняков на деревья, чтобы на их ветках отложить яички (оранжевого цвета), из которых весной выйдет новое поколение. Поэтому, кроме опрыскивания, проведите с интервалом в 5—7 дней два-три дымления табачной пылью (см. № 6 «Химии и жизни»), СБОР И ХРАНЕНИЕ УРОЖАЯ Яблоки рекомендуется держать на дереве, пока не начнут падать первые здоровые плоды, и снимать выборочно наиболее зрелые в два- три приема. Груши на хранение снимают еще твердыми, когда они начнут еле заметно желтеть. Груши-бессемянки лучше снимать зелеными, когда в них побуреют семечки. В августе подготовьте тару для сбора яблок и груш. Погреб или подвал, где они будут храниться, хорошо проветрите, просушите и побелите раствором извести с медным купоросом. Яблоки и груши легко воспринимают посторонние запахи, их следует хранить отдельно от овощей и других продуктов. Чтобы яблоки, убранные в хранилище, долго лежали, опрысните их экстрактом лука. Запах лука через три недели улетучивается, а яблоки портятся значительно меньше. В условиях хранилища и особенно городской квартиры яблоки лучше сохраняются, долго остаются сочными, хрустящими, не теряют вкусовых качеств, редко загнивают и плесневеют, .если их спустя 10—15 дней после съема с дерева заложить в полиэтиленовый мешочек (по 2—3 кг) и туго завязать мягким шпагатом. Еще лучше такие мешочки с яблоками держать в холодильнике. Чтобы яблоки хранились дольше, некоторые садоводы советуют в каждый мешочек положить по очищенной дольке чеснока, лука, по 2—5 г пиретрума или сухой горчицы. Этих рекомендаций мы не проверяли — испытайте их сами. П. Я. ЖАДАН НОВОСТИ ОТОВСЮДУ КАКОЙ ЖЕ БЫЛА ПЕРВИЧНАЯ АТМОСФЕРА! Гипотеза, по которой первичная атмосфера Земли состояла из метана и аммиака, до сих пор отвергалась: при нынешней температуре верхнего слоя атмосферы — экзосферы — входящий в ее состав водород должен был до- НОВОСТИ ОТОВСЮДУ вольно быстро покидать воздушную оболочку Земли и уходить в космос. Срок существования такой метаново-ам- миачной атмосферы, как полагали, не мог превышать миллиона лет. Вернуться к этой гипотезе, однако, позволяет новая модель первичной атмосферы, разработанная американским геофизиком У. Э. Макго- НОВОСТИ ОТОВСЮДУ верном. Автор модели исходил из предположения, что под действием света метан должен был превращаться в углеводороды, способные излучать значительную энергию в инфракрасной части спектра. Поэтому температура экзосферы могла быть гораздо ниже, чем сейчас. Такая атмосфера была бы довольно стабильной НОВОСТИ ОТОВСЮДУ и могла просуществовать не менее 200 миллионов, а может быть, и миллиарда лет. Таким образом, гипотеза о первичной мета- ново-аммиачной атмосфере вновь стала равноправной соперницей гипотезы об азотно-уг- лекислотной атмосфере. 80
1/1 \ клу?> 8 юный химик Что это такое? (Ответ —иа стр, 84) 81
ПАРАДОКСЫ Озеро в море В 1964 году английская экспедиция обнаружила в центре Красного моря на глубине двух километров впадину, наполненную необычайно соленой водой — намного более соленой, чем вода самого моря. Позже удалось иайти еще три таких впадины. Но откуда в глубине моря могли появиться эти соленые озера? Сначала ученые предположили, что выемки на дне моря наполнили рассолы из прибрежных лагун: эти рассолы могли стекать во впадины, не смешиваясь с морской водой. Сравнили химический состав рассолов лагун и воды во впадинах — он оказался разным. Тогда, может быть, на морском дне в свое время находились залежи солей? Их следов найти не удалось. Подземные источники наполнили впадины высокоминерализованной водой? И это предположение не подтвердилось... По мнению советского ученого Д. Квасова, загадка подводных озер решается так. Некоторые расчеты позволяют предполагать, что во время последнего великого оледенения уровень Мирового океана опустился на 160 метров. Вместе ПРАКТИКУМ Там, где нет газа... В лаборатории не обойтись без газовой горелки: ее не заменит ни спиртовка, ни электроплитка. Но что делать, если вы учитесь в школе, где в химическом кабинете нет газа? Если у вас есть желание заниматься химическим экспериментом, вы можете сами сделать газогенератор, питающий горючей смесью лабораторную гсрелку. Для этого вам понадобятся: микрокомпрессор от аквариума (такие компрессоры продаются в зоомагазинах), пол- литровая молочная бутылка с широким горлом, резиновая пробка, плотно, но не более чем на две трети входящая в горло этой бутылки, немного древесных стружек, два отрезка стекляннпй трубки диаметром около 8 мм (один длиной с тем, порог, отделяющий океанские воды от Красного моря, находится на глубине всего 126 метров. Выходит, что Красное море было когда-го не морем, а озером, и оставалось им на протяжении примерно 14—20 тысяч лет. Но когда Красное море стало озером, оно. разумеется, начало мелеть: ведь оно находится в очень засушливом районе, а никакие реки в него не впадают. В конце концов, только в самых глубоких впадинах осталась вода,— но по своему составу и концентрации солей она уже перестала напоминать морскую. А когда ъ котловину Красного моря вновь пришли воды океана, они не смешались с рассолами озер: слишком уж те и другие различались по плотности. И вот древние озера оказались как бы законсервированными на многие тысячи лет — в этих местах нет никаких подводных течений, а перемешивание путем диффузии происходит настолько медленно, что и наши далекие потомки смогут удивляться необычному явлению природы. В. ДРУЯНОВ 70 мм, а другой — 210 мм), кусок мелкой медной сетки и два отрезка резинового шланга. Кроме того, разумеется, нужна сама горелка — обыкновенная лабораторная горелка Теклю. Конструкция газогенератора и принцип его действия необычайно просты (см. рисунок). Воздух, нагнетаемый микрокомпрессором A), поступает по резиновому шлангу B) и длинной стеклянной трубке C) в бутылку, наполненную древесными стружками. На дно бутылки налит бензин (не этилированный!); бензин пропитывает стружки, и поэтому проходящий воздух легко насыщается его парами. Далее воздух в смеси с парами бензина по короткой стеклянной отводной трубке D), наполненной свер- 82
нутой в «колбаску» медной сеткой (крайне важная деталь!) и длинному резиновому шлангу E) подается к горелке F). Но, несмотря на то что газогенератор по своему устройству и очень прост, собирать его нужно крайне внимательно и крайне аккуратно им пользоваться — лучше всего под присмотром взрослых. Ведь с огнем шутки плохи! Сначала самым тщательным образом изготовьте пламегаситель — короткую стеклянную трубку, «начиненную» медной сеткой (эта деталь обозначена на рисунке цифрой 4). Дело в том, что к горелке подается горючая смесь, н если пламя от горелки проскочит в подводящий шланг и затем попадет в бутылку — взрыв неминуем. Но если на пути пламени окажется медная сетка (вспомните безопасную шахтерскую лампу Дэвн!), то дальше этой сетки пламя не распространится. Сетка для пламегасителя должна быть мелкой, изготовленной из тонкой и мягкой медной проволоки. От куска такой сетки отрежьте полоску шириной примерно 25 мм и скатайте из этой полоски плотную «колбаску»*, следя за тем, чтобы в середине у нее не было просвета. «Колбаска» должна быть такси толщины, чтобы с трудом входила в трубку Проверьте, не оказывает ли сетка слишком большого сопротивления воздуху? Если нет, то осторожно оплавьте края стеклянной трубки — чтобы сетка случайно из нее не выскользнула. Пламегаситель готов. 83 А теперь соберите прибор. Главное внимание обратите на то, чтобы все соединения были герметичными: стеклянные трубки должны плотно входить в пробку, пробка должна быть плотно вставлена в горлышко бутылки, резиновые шланги должны быть плотно надеты на стеклянные трубки. Проверить герметичность можно так же, как проверяют целость велосипедной камеры: опустив прибор в ведро с водой, плотно закрыв один шланг и подув в другой. Если через соединения не будут просачиваться пузырьки воздуха, то это значит, что они герметичны. Теперь один шланг — тот, который присоединен к длинной стеклянной трубке, — подключите к компрессору, а шланг, отходящий от короткой трубки — пламегасителя, — к горелке (последний шланг должен быть не короче двух метров). В бутылку насыпьте древесных стружек (так, чтобы они занимали примерно две трети ее объема) н на одну треть наполните бензином. (Осторожно! Поблизости не должно быть открытого пламени!) Обратите особое внимание на то, чтобы бензни не был этилированным: в ином случае вам грозит отравление летучими соединениями свинца! А теперь проверьте газогенератор на «холостом ходу». Еше раз посмотрите, нет ли поблизости открытого пламени, и если нет, то откройте кран горелки и включите микрокомпрессор. Если прибор собран правильно, то через бензин начнут пробулькивать пузырьки воздуха. Присмотритесь хорошенько не попадет лн бензин в пламегаситель? Если бензин «забрасывает» в короткий отвод, это значит, что его слишком много. Если испытания показали, что все в порядке, возьмите ящик с песком и закопайте в него бутылку (эта мера предосторожности не повредит), а горелку поставьте как можно дальше от ящика. Вновь включите микрокомпрессор (край горелки и заслонка, подающая в горелку вторичный воздух, должны быть открыты); примерно через две минуты закрутите до предела заслонку вторичного воздуха и зажгите горелку — она начнет гореть коптящим пламенем. Теперь приоткройте заслонку вторичного воздуха — и горелка начнет гореть сильным бесцветным пламенем, развивая температуру до 1250е С.
Чтобы погасить горелку, нужно закрыть до предела заслонку вторичного воздуха, выключить микрокомпрессор и спустя несколько секунд закрыть кран горелки. Ни в коем случае не закрывайте кран горелки при включенном микрокомпрессоре! По окончании работы кран горелки откройте, а микрокомпрессор отсоедините. Со временем газогенератор начнет работать хуже, так как из бензина в первую очередь выгорают легкие фракции. Поэтому время от времени бензин в бутылке нужно заменять свежим, принимая при этом, разумеется, все меры пожарной безопасности. И еще: время от времени проверяйте состояние шлангов и, главным образом, резиновой пробки, закрывающей бутылку, потому что от бензина резина разбухает и портится. Опыт автора показал, что такой газогенератор работает безотказно и вполне безопасен, если изготовлен тщательно и все перечисленные выше правила обращения с ним строго соблюдаются. Инженер Л. А БЕЛИНСКИП Что это такое? (См. стр. 81) Не подумайте, что на фотографии изображен один из факирских трюков: это стеклодув держит в руках не раскаленную добела, а лишь ярко светящуюся кварцевую палочку. Но один конец палочки — тот, что находится в пламени горелки,— действительно добела раскален, и только потому что кварц (так же как и стекло) обладает очень малой теп- чопроБодностыо, другой конец палочки не обжигает рук. Кстати, а почему светится вся палочка, а не только ее раскаленный конец? Дело в том, что палочка выполняет роль так называемого световода: лучи света распространяются вдоль нее, как вода по трубе. А так как внутри кварца есть ми->го неоднородностей (мельчайших песчинок, пузырьков воздуха), то по пу- и световой поток рассеивается — вот in я палоч! а и светится. РАССЛЕДОВАНИЯ «Я дам теперь отчет...» Когда читаешь описания классических опытов, послуживших основой для дальнейшего развития науки, то невольно возникает вопрос: а насколько эти опыты были достоверны? Достаточно ли они были точны? Или же раньше исследователи полагались больше на интуицию, чем на строгий эксперимент? Попробуем ответить на эти вопросы, выполнив небольшое историческое расследование с помощью... современного химического справочника. 84
Известно, что металлический натрий и калий были впервые получены английским химиком Гэмфри Дэви. Эти металлы он использовал для того, чтобы установить количественный состав щелочей. Вот как описывает ученый один из своих опытов *: «Я дам теперь отчет о наиболее точных опытах над разложением воды основаниями калн и натра. В одном опыте, при выполнении которого я обращал возможное внимание на все мелочи, 0,08 грана основания кали, амальгамированные примерно с 3 гранами ртути, выделяли количество водорода, которое занимало такой же объем, как 298 гран ртути. К концу опыта термометр показывал температуру в 56е F, а барометр — атмосферное давление, равное 29,6 дюйма...>. Современному читателю эта запись ничего не говорит. Но только потому, что Дэви использовал непривычные для нашего времени единицы измерения: граны, дюймы, градусы Фаренгейта... А нельзя перевести эти единицы в граммы, миллиметры, градусы Цельсия? Конечно, можно! Вот мы и займемся «расшифровкой» записи Дэви. Сначала несколько слов по существу опыта. «Основание кали», вытесняющее водород из воды,— это металлический калий. Дэви называл его «основанием* потому, что металл был как бы основой соответствующей щелочи. Ученый пользовался не чистым калием, а его амальгамой, то есть сплавом со ртутью. Ртуть не изменяет химических свойств калня, но металл реагирует с водой более спокойно. Теперь о единицах измерения. Оказывается, их не всегда понадобится переводить в современные. Например, нас не интересует масса ртути, взятой для получения амальгамы. Кроме того, поскольку массы калия и ртути, вытесняемой выделяющимся водородом, выражены в одних и тех же единицах (гранах), мы можем просто заменить в условиях граны на граммы — весовое отношение при этом сохранится. Таким образом, нам нужно только пересчитать градусы Фаренгейта на градусы Цельсия и дюймы ртутного столба па миллиметры. * Цитируется по книге Г. Дэви «О некоторых химических действиях электричества». М — Л., 1933, стр. 135. Теперь возьмем справочник — например, «Краткий справочник химика», составленный В. И. Перельманом (издание седьмое, М.—Л., 1964). Приступая к работе, следует иметь в виду, что в справочнике даны не только соотношения старых и новых мер, но также и готовые формулы и таблицы, упрощающие вычисления. Сначала выпишем все числовые данные и сделаем нужные пересчеты (в квадратных скобках указана соответствующая страница справочника): Шкалия = 0,08 г (грамма), тртути = 298 г (граммов), ^ртути = 13,55 г/см3 [стр. 37], t0 = 56°F^13°C [стр. 559], Bt = 29,6 дюйма рт. ст. ^ 752 мм рт. ст. [стр.-550]. Кроме того, в показания баромгтра еще нужно внести поправку, учитывающую погрешность, связанную с объемным расширением ртути и линейным расширением шкалы барометра (стеклянной или латунной). При условиях опыта эта поправка равна —2 мм рт. ст. [стр. 496] и, следовательно, В0 = = 750 мм рт. ст. Найдем объем выделившегося водорода. По условию, он равен объему, занимаемому 298 г (граммами) ртути *: Vt- тртути -JgLcM'. Тртути 1о,Оо Найденный объем водорода приведем к нормальным условиям, для чего воспользуемся фактором пересчета f, значения которого для различных значений температуры и давления сведены в таб липу. Для наших условий f = 0,942 [стр. 307], следовательно: 298 V0~ Vt.f = 1з55~'942^21 см'* Итак, 0,08 г (грамма) калия дают, по Дэви, 21 см3 или 21 мл водорода (условия нормальные). Допускаем, что собранный Дэви водород был совершенно сухим, иначе пришлось бы еше * В справочнике удельный вес дан для t° = 20°C. Поэтому при более точных расчетах необходимо вносить поправку на объемное расширение рт\ти [стр. 288]. Однако в нашем случае разница температур B0—13) мала, так чго возникающей погрешностью можно пренебречь. 85
ВНИМАНИЕ! В шестом номере в решении задачи № 1 (стр. 92) допущена ошибка: объем образовавшегося аммиака равен не 11,2, а 22,4 литра, и поэтому конечная концентрация раствора составит не 19,1, а 25,2 процента. учесть давление паров воды [стр. 358]; при этом объем водорода уменьшился бы примерно на полмиллнлитра. Рассчитаем теперь, какой объем газа должен был выделиться теоретически: 0,08 г х мл К + Н20 -= КОН + 1/2На 39 г 11200 мл 0,08-11200 х «= 39 -23 мл. Сравнение экспериментальной величины с вычисленной показывает, что данные Дэви несколько занижены. Относительная погрешность опыта составляет: М —23 23 '100% 9%. Но если учесть, что получить химический чистый калий и производить с ним опыты чрезвычайно трудно и что в действительности Дэви использовал навеску 5 миллиграммов и измерял объем водорода около 1,4 миллилитра, то результат опыта следует признать очень хорошим, Г Б. ВОЛЬЕРОВ Рисунки С ДОНСКОЙ ЮСУФ СУЛЕИМАНОВИЧ МУСАБЕКОВ С глубоким прискорбием редакция узнала о внезапной смерти Юсуфа Сулеймановича Мусабекова—профессора, историка науки, заведующего кафедрой органической химии Ярославского технологического института. Ю. С. Мусабеков занимался у себя на кафедре исследованием энергетики азотистого обмена и органическими свободными радикалами. Но больше ectjro профессор Мусабеков известен своими своеобразными, глубоко содержательными трудами по истерии химии и об ученых — Марселене Ьеотло, Юлии Всеволодовне Лермонтовой, Юстусе Либихе... Сейчас в издательстве «Книга» готовится к печати его большой новый труд — «Выдающиеся химики мира». Там содержится около тридцати очерков — научных биографий ученых! заложивших основы химии. За езои заслуги профессор "Осуф Сулейманович Мусабеков в 1966 году был избран членом-корреспондентом Международной академии истории наук; в августе 1967 года via Конгрессе историков науки в Париже он читал доклад о вкладе советских ученых в изучение истории химии. Юсуф Сулейманович Мусабеков всегда бып неустанным пропагандистом знаний, выступай е газетах, читал публичные лекции. Он был большим другом нашего журнала; читатели знают его статьи и публикации. Ушел из жизни хороший человек, требовательный к себе и другим ученый, бесконечно энергичный, наделенный богатой фантазией, полный доброжелательности. Мы всегда будем помнить о том, как много значили для нас, особенно в пору становления журнала, созеты Ю. С. Мусабекова, его поразительная эрудиция, его знание языков — и современных, и древних, восточных. С пеовых дней журнала он старался помочь новому изданию загоевать популярность у читателя. Эту традицию — содружество науки и журналистики— продолжают друзья и ученики профессора Муса- бекссэ. 86
КОНСУЛЬТАЦИИ КОНСУЛЬТАЦИИ КОНСУЛЬТАЦИИ КОНСУЛЬТАЦИИ НОМЕРА И ЭМБЛЕМЫ Посоветуйте, как приготовить красители—яркие и стойкие к стирке — для нанесения номеров и эмблем на спортивную форму. В. ЯКУНЦЕВ, Пермь Эмблемы и номера на спортивной одежде лучше всего рисовать смесью неорганического пигмента с клееобразным веществом, которое прикрепляет частички пигмента к ткани. Неорганические красители предпочтительнее органических по ряду причин: они устойчивее к действию света, проще в работе и, кроме того, доступнее, так как входят в состав художественных красок, которые продают в магазинах. Вот некоторые пигменты: окись железа или хрома, сульфид кадмия, хромовокислый барий, ультрамарин, кобальтовая синь, берлинская лазурь, турнбуллева синь. Извлечь их можно из гуаши или акварельных красок: гуашь хорошенько взбалтывают с водой (отмывают от связующих веществ), потом дают отстояться; воду сливают, а краску высушивают и тщательно растирают (в магазинах, кроме того, продаются готовые бронзовые и алюминиевые порошки). Полученные пигменты смешивают с казеином, нитроцеллюлозой, конденсационными смолами из мочевины и мела- мина. Можно применить полихлорвиниловый или резиновый клей. Пригоден столярный синтетический клей и поливи- нилацетатная эмульсия. Эти вещества образуют прозрачную и эластичную пленку, сцепляющую частички пигмента и прикрепляющую их к волокнам ткани. Пленка также предохраняет пигмент во время стирки и носки. Вот способ приготовления красителя для хлопчатобумажной ткани (вместо бронзового порошка можно взять любой пигмент): раствор 150 г поливинилового спирта в 740 мл воды смешивают со 100 г бронзового порошка и 10 г дибутилфталата (пластификатор). Кистью втирают в ткань получившуюся смесь, затем рисунок увлажняют раствором 10 г хлористого кальция и 10 г борной кислоты в 500 мл воды (катализатор). После этого ткань 3 минуты выдерживают при температуре 140° С (и еще трое суток не следует дотрагиваться до рисунка). Если надо сделать эмблему на синтетической ткани, то поступают так: смешивают раствор 10 г поливинилбутираля в 90 мл этилового спирта с 6 г дибутилфталата и 10 г алюминиевой пудры. Смесью рисуют эмблему, после чего ткань с рисунком сушат при комнатной температуре. В. ИВАНОВ В магазинах продают яблоки, они как будто только что сорваны. Покрыты они каким-то налетом горьковатого вкуса, жирным на ощупь, вода его не смывает. Надо полагать, что это какой-то полимер... Хотелось бы узнать, чем покрывают яблоки, не вредно ли это для здоровья человека. А нельзя ли такими покрытиями пользоваться и в домашних условиях! Л. ПТУШКО, Воркута ЧЕМ ПОКРЫВАЮТ ЯБЛОКИ Специалисты из Всесоюзного научно-исследовательского института консервной и овощесушильней промышленности отвергают предположение о том, будто яблоки покрывают какой-то полимерной пленкой. Налет, который читатель из Воркуты принял за слой полимера, скорее всего остался после опрыскивания яблонь эмульсиями, защищающими растения от вредителей. Невозможно, разумеется, заочно определить состав налета. Но каким бы он ни был, воскоподобный слой действительно не смыгь холодной водой. Однако против горячей воды, да еще с мылом, ему не устоять. Впрочем тщательно мыть горячей водой следует любые яблоки, независимо от того, покрыты они чем-либо или нет. Что же касается хранения зимних сортов яблок, то издавна известный способ — держать их в сухом холодном месте, скажем, в подполе — и по сей день наиболее уместен в домашни^ (и не только в домашних) условиях. Т. ПЕРСТЕНЕВА 87
Эти заметки — о косметике для полов, о средствах, благодаря которым полы становятся чистыми, гладкими, блестящими, не поддающимися гнилостным бактериям, стойкими к износу. ЕСТЬ ЛАК ДЛЯ ПАРКЕТА! В «Химии и жизни» A966, № 11) была напечатана статья, которая называлась «Нужен лак для паркета». Теперь такой лак (а точнее лаки) часто можно увидеть в магазинах. Прочные и блестящие лаковые покрытия удобны: весь уход сводится к тому, что пол время от времени нужно протирать мокрой тряпкой. Покрытие держится по меньшей мере год-два. Но вот беда: лаки годятся только для паркетных полов. Использовать их для линолеума и подобных ему полимерных материалов нельзя: покрытие невозможно удалить, чтобы не испортить пол. Лак снимается только при циклевке, обнажающей рябую, неприглядную структуру линолеума. Впрочем, циклевать приходится и паркетные полы, а эта процедура довольно долгая. Отдавая должное лакам, будем помнить об их недостатках... Но не только лаками покрывают полы. Расскажем теперь о политурах. ЧТО ТАКОЕ ПОЛИРОВКА Для того чтобы поверхность блестела или, иными словами, чтобы она отражала как можно больше световых лучей, оиа должна быть гладкой, а для этого ее надо полировать. Натиркг — это один из способов полировки. Прежде политурами называли растворы смол в органических растворителях (например, шеллака в спирте). Термин «политура» сейчас стали относить также к водным эмульсиям, образующим на поверхностях защитные и декоративные пленки. Когда какое-либо покрытие полируют, от поверхности отрываются (или смещаются одна за другой) молекулы покрытия. Заметьте: молекулы, а ие какие-нибудь крупные частицы, как считали прежде. Понятно, почему натирка требует усилий... Современные политуры не только придают гладкость и блеск, но и очищаю г поверхность пола: для ПОЛЕЗНЫЕ СОВЕТЫ М ПОЯСНЕНИЯ К НИМ КАК ЗЕРКАЛО... Один из залов Останкинского дворца в Москве. Наборный цветной паркет прекрасно сохранился, так как его постоянно натирали отличным защитным средством — натуральным виском этого в их состав вводят моющие добавки. ОТ ДРЕВНОСТИ ДО НАШИХ ДНЕЙ Воск был впервые применен для полировки деревянных полов и мебели еще в XII веке. Он очень эффектно выявлял красивую текстуру дерева, а кроме того, не давал ему гиить и желтеть под действием солнечного- света. Чтобы убедиться, насколько воск эффективен, достаточно хоть раз побывать в Зимнем дворце в Ленинграде или в Останкинском в Москве. Впрочем, приверженцы этого древнего способа натирки полов живут и во многих вполне современных квартирах. Разумеется, пол натирали не только пчелиным воском, но и восками растительными (это тоже эфиры высших спиртов с органическими кислотами). А в последние десятилетия стали применять синтетические продукты, которые по химической природе не являются эфирами, но напоминают воски своими физическими свойствами. Их сейчас тоже называют восками. Натирка воскового покрытия — это оплавление трением. Расплавленный воск, застывая, становится прозрачным, гладким. От оплавленной гладкой поверхности пола отражается до 90% световых лучей. Однако как это утомительно — натирать пол! В двадцатые годы нашего века появились восковые композиции для ухода за полами — растворы в скипидаре и лигроине. Наносить восковую политуру стало легче, а вот натирать приходилось по-прежнему... Только в 1929 году появились первые и весьма еще несовершенные водные восковые эмульсии, покрытия из которых приобретают блеск «сами по себе», без натирки. СОВРЕМЕННАЯ ПОЛИТУРА — ЭТО ПОЛИМЕРНАЯ ЭМУЛЬСИЯ Требований к таким эмульсиям предостаточно. Они должны равномерно распределяться на полу, быстро сохнуть, приобретать блеск без натирки, не пахнуть; ни вода, ни пищевые продукты, ни оезиновые каблуки не должны оставлять на них пятен; наконец, п •■ 89
крытие должно удаляться без всякого вреда для пола и, конечно, без циклевки. Немудрено, что в состав эмульсии входят по меньшей мере пять-шесть компонентов. А полимерной эмульсию называют потому, что самые важные из этих компонентов — полимеры, и в первую очередь водные эмульсии полимерных восков, например полиэтиленового нли полипропиленового. Именно они образуют блестящую поверхность на полу. Далее — смола, растворимая в водных растворах аммиака илн аминов (оиа способствует равномерному распределению и гладкости покрытия). И еще одна водная эмульсия полимера, но полимера упругого и твердого, например стиролакрильного. Без него покрытие очень быстро износится. Небольшие добавки производных фосфорной и фосфористой кислот служат активными выравнивающими агентами, или, как говорят, блескообразова- телями. Оптические осветлители увеличивают количество синих лучей в отраженном свете и устраняют поэтому желтизну покрытия. Пластификаторы предохраняют покрытия от растрескивания. Коалесценты способствуют слиянию частиц полимеров, восков, пластификаторов... Само количество компонентов (а перечислены далеко не все) дает понятие о том, как сложно отработать рецептуру эмульсии. МЕТОД ЗАМКА С КЛЮЧОМ Внимательный читатель заметил, вероятно, что среди требований к эмульсионным покрытиям есть два взаимоисключающих. С одной стороны, покрытие должно быть стойким к воде, с другой — оно должно легко удаляться, очевидно, той же водой... Именно эта сложность и тормозила долгое время широкое использование эмульсин для полов. Проблема в конце концов была решена весьма изящно с помощью приема, который назвали «методом замка с ключом», «Замок» — это комплексное соединение поливалентного металла с летучим веществом, например аммиаком. Когда покрытие сохнет, то по мере иснарения аммиака освобождающиеся металлические ионы взаимодействуют с активными группами поли- \ / \-f ■^sm^r- / / / «^-е^ W* меров и других компонентов, прочно связывая вещества между собой. Такое «замкнутое» покрытие стойко к действию воды. Чтобы снять покрытие, нужен «ключ». Им может быть раствор аммиака или другого вещества, вновь образующего растворимые соединения с поливалентными ионами металлов. Покрытие, стойкое к воде, приходится отмывать не просто водой, а, скажем, раствором стирального порошка. ПОЧЕМУ ЭМУЛЬСИОННОЕ ПОКРЫТИЕ БЛЕСТИТ БЕЗ НАТИРКИ К сожалению, вряд ли можно ответить на этот вопрос, ссылаясь на авторитет- Падая на шероховатую поверхность, свет, как известно, рассеивается. Поэтому и приходится натирать пол... При натирке воск оплавляется. Застывая, пленка стремится к усадке, а силы сцепления с полом этому препятствуют — в результате покрытие приобретает гладкость и блеск. (Примерно то же происходит при заливке катка; ведь вода — это расплавленный лед) 90
Самополирующаяся эмульсия — это многокомпонентная система. При нанесении на пол частицы располагаются произвольно, но затем под действием молекулярных сил они уплотняются и выстраиваются в определенном порядке. Непосредственно к полу прилегают частицы смолы, верхний слой образуют частицы воска или воскоподобного полимера ные источники, мнения специалистов расходятся. Поэтому автор позволит себе высказать свою точку зрения. Вероятно, самопроизвольное образование блестящей поверхности подчиняется тем же законам, какие существуют в живой природе; так, «самопроизвольно» блестят ногти и рыбья чешуя, крылья стрекозы и панцирь черепахи. Отметим главное: все это — твердые студни, гели. Подобные же упругие студни образуют при высыхании и эмульсионные политуры. Пленка покрытия стремится к усадке, но поверхность пола как бы держит ее. В результате упругие силы выравнивают пленку, делают ее гладкой. (А вот чтобы блестело восковое покрытие, чтобы произошла усадка пленки воска, нужно его сначала нагреть. Так мы и поступаем, натирая пол.) Еще одно необходимое условие для получения блестящей поверхности — это отсутствие пор. Для уплотнения пористой поверхности нужно, чтобы частицы покрытия были подвижными, чтобы они могли располагаться упорядоченно, в плотно упакованном виде. Все это требует применения поверхностно активных веществ: кроме гого, подвижности частиц способствуют выравнивающие агенты. Силы поверхностного натяжения стремятся уменьшить поверхность покрытия, силы упругого восстановления им противодействуют; в результате поверхность выравнивается. Возможно, самопроизвольное образование блестящей поверхности подчиняется тем же законам, которые известны в живой природе — так, «самопроизвольно» блестят крылья стрекозы 91
какими эмульсиями пользоваться Эмульсию для ухода за полами, покрытие из которой блестит бе^ натирки (или, если хотите, полировки), в зарубежной практике называют самополирующейся. Слово это в русском языке звучит несколько неуклюже, но по сути дела оно верно. У нас оно почему-то превратилось в «самоблестящуюся», а поскольку это слово никуда не годится, его заменили совсем уж бессмысленным «самоблестящая»... Но каким бы ни был термин, эти эмульсии в самом деле удобны. Беда в том, что отечественная промышленность пока производит их только в опытном масштабе. Правда, сейчас ведется подготовка к массовому выпуску самополи- руюшихся эмульсий, в частности в Латвии. Здесь уже делают хорошую эмульсию для натирки полов «Полатекс», близкую по составу и самополирующимся: в нее входит полистнрольный латекс, восковая эмульсия, пластификатор и аммиачный раствор шеллака. Впрочем, в магазинах продают также эмульсии для ухода за полами, сделанные в ГДР. Некоторые из них — самополирующиеся. К ним относятся «Эдель- бонервакс» и «Табу-Эсплендер». Натирать их не нужно, достаточно лишь равномерно распределить их по полу тряпкой или губкой. Кандидат технических наук А. Л. КОЗЛОВСКИЙ Здесь рассказано немного подробнее о препаратах, упомянутых в статье А. Л. КОЗЛОВСКОГО, а также о некоторых других эмульсиях и мастиках. «ПОЛАТЕКС»: водная эмульсия для паркета, линолеума, крашеных дощатых полов, релина, полихлорвиниловых плитой. Ее выпускают на заводе «Сподри- 6а» (гор. Добеле Латвийской ССР). «Полатекс» наносят дважды, с перерывом в 15—20 минут, на чистый сухой пол и натирают до блеска шерстью или фпакелью. Если нужно удалить «Полатекс», его смывают горячим раствором мыла или соды. Полиэтиленовая бутылка препарата емкостью 1 л стоит 1 руб. 25 коп. Ее достаточно, чтобы натереть около 50 м2 пола. «ЯНТАРЬ»; средство для натирки паркета и линолеума на основе силиконовой эмульсии. Его делают на Опытно-экспериментальном заводе Ленбытхима. Пластмассовый флакон вмещает 400 г препарата и стоит 80 коп. Содержимое флакона разводят в теплой воде, наносят тонким слоэм и натирают до блеска. Средство «Янтарь» предотвращает при- ВСЕ ДЛЯ ПОЛА Здесь и на следующей странице — рисунки паркетов (из альбома архитектурной мастерской Союзспецстроя. изданного в конце тридцатых годов) липание к полу грязи и пыли; обработанный им пол можно помыть влажной тряпкой и потом вновь натереть. «ГАММА»: восковой состав для мебели, паркетных полов и линолеума, который выпускают в Москве, на Опытно-экспериментальном -заводе НИТХИБа. Содержимое стеклянного флакона @,25 л, цена 39 коп.) взбалтывают, смачивают фланелевый тампон и тонким слоем наносят на полируемую поверхность; минут пятнадцать спустя натирают. Огнеопасно! <<БМ»: белая мастика для паркета и линолеума; делают ее там же, где «Гамму». Стоит «БМ» 70 коп. На вымытый сухой пол тампоном или мягкой щеткой накладывают тонкий слой мастики, спустя 5—10 минут пол полируют мягкой шерстяной тряпкой или щеткой. Помещение при этом должно хорошо проветриваться. Огнеопасно! ВОДНАЯ МАСТИКА ДЛЯ ПОЛОВ И ЛИНОЛЕУМА: банка этого препарата стоит 59 коп. (содержимого хватает на 35— 40 м2) Мастику делают на Московском заводе цзделий бытовом химии. 92
Содержимое банки E00 г) растворяют в трех литрах горячей воды и перемешивают, пока не получится однородная эмульсия. Ее наносят на чистый пол и натирают до блеска. «ЭСПЛЕНДЕР НОВЫЙ»: выпускается в ГДР на предприятии «Виттол». Полиэтиленовая бутылка @,65 л) стоит 1 р. 50 к. Препарат не требует натирки и придает блеск любому полу. Пол моют сначала раствором стирального порошка и холодной водой, а затем наносят «Эсплендер». Если пол быстро впитывает жидкость, то лучше нанести препарат дважды. «ЭДЕЛЬБОНЕРВАКС»: эмульсия, которая чистит, вощит и полирует без натирки. Препарат годится для любых полов, кроме релиновых. «Эдельбонервакс» хорошо очищает пол и прочно на нем держится. Его наносят тонким слоем, и минут через двадцать пол начинает блестеть. Флакон с 0,65 л препарата стоит 1 руб. ОгнеоласноЕ «ТАБУ-ЭСПЛЕНДЕР»: годится для любых полов. Придает блеск, создает в помещении атмосферу свежести. Содержимое полиэтиленовой бутылки @,65 л) разбрызгивают по полу и натирают в одном направлении тряпкой или губкой. «ЭДЕЛЬВАКС»: этот препарат для натирки выпускают в тюбиках. Он стоит 30 копеек. Угол тюбика отрезают и наносят содержимое очень тонким слоем. Через 10—20 минут пол полируют до блеска. ПОЧЕМУ НЕПРОСТО ЧИСТИТЬ ИСКУССТВЕННУЮ ЗАМШУ? Искусственная замша — один из многочисленных видов искусственной кожи. Но если, говоря о натуральном материале, можно в общих чертах себе представить, как он сделан и как с ним следует обращаться * (выделка всех кож — примерно одинаковый процесс), то по виду искусственной замши ни о чем судить нельзя, разве только о том, что состоит оиа из синтетических волокон. Но волокон известно много, и обращаться с материалами из них следует по- разному. Последнее время замшу делают из поливинилхлорида или полиуретанов. * О том, как чистить и красить изделия из натуральной замши, рассказывалось в «Химии и жизни» A970, № 1). Шероховатую поверхность образуют несколькими методами. Известен механический способ, когда гладкую искусственную кожу обрабатывают абразивными веществами. Иногда на поверхность материала наносят пастообразную смесь полимера и порошков солей. Затем все промывают в проточной воде, соли растворяются и «уходят» из поверхностного слоя, остаются мелкие пустоты, и кож я получается шероховатой. В последнее время чаще всего применяют электростатический метод: на основу, покрытую клейким полимером (вокруг которой создан отрицательный электрический заряд), летят короткие волокна, заряженные в положительном электрическом ноле. Они принимают во время полета строго перпендикулярное направление, 93
вонзаются в пленку клея и застревают там. Затем материал сушат и — замша готова. Приступая к чистке изделий из подобного материала, следует помнить, что не только отдельные виды искусственной замши могут быть сделаны из различных синтетических соединении; даже один материал иногда состоит из 2—3 разных по свойствам веществ. Поэтому любую операцию с замшевым изделием надо сначала «прорепетировать» на кусочке, который не страшно испортить. Например, некоторые вещи можно мыть теплой водой со стиральным порошком или мылом. Иногда пригоден и бензии. Отдельные грязные места осторожно протирают порошком мелкой пищевой соли, мякишем или крошками черствого хлеба, неплохо воспользоваться поролоновой губкой, мочалкой. Осторожность здесь нужна потому, что ьорс сосредоточен только на поверхности и восстановить его вспушиванием более глубоких слоев материала нельзя. Вот и получается, что ухаживать за изделиями из , искусственной замши не всегда просто, а в чистк" их обычно не принимают, особенно если вещи сделаны »е у нас в стране — тогда не ясно из какого материала они изготовлены, а поэтому трудно установить, как их чистить. Но технология изготовления подобных изделий совершенствуется, ассортимент расширяется, и вполне возможно, что в будущем вообще не нужно будет думать о чистке замшевых вещей — способ их изготовления станет простым, и стоить они поэтому будут дешево; тогда носить куртку или туфли из замши можно будет несколько месяцев, пока новые, а затем выбрасывать. Сейчас уже поговаривают об этом, но когда наступят такие благодатные времена, пока сказать трудно. 6. БУРДИН РАЗНЫЕ РАЗНОСТИ ТРИНАДЦАТЫЙ ИСТОЧНИК В Чехословакии и за ее пределами хорошо известно название «Бехеровка». Но это не имя какой-нибудь деревни: так называют у нас лечебный ликер, изготовляемый в КарлоЕых Варах. На этом знаменитом курорте — 12 минеральных источников, воды которых применяют при болезнях печени и желудка. А «Бехеровку» за ее целебные свойства зовут «тринадцатым карловарским источником». Немецкий промышленник Бехер, которому ликер обязан своим названием, начал его производство еще в 1807 г. С тех пор «Бехеровка» производится — точно по тем же рецептам и того же вкуса — вот уже больше 160 лет. Только завод в 1948 г. был национализирован. Основа ликера — экстракт из целебных трав. На изготовление ликера идет больше 20 разных их видов. «Каких именно?» — спросил я главного технолога завода Иозефа Елинека, Но он ответил: «Это производственный секрет! Рецепт ликера знают во всей Чехословакии только двое — я и директор, да еще ои хранится в сейфе Министерства пищевой промышленности ЧССР». Оказывается, такой же ликер не раз пытались производить западные предприниматели. Но им не удалось получить такой же вкус и, главное, такие же лечебные свойства. Сейчас ликер чехословацкого производства экспортируется в 20 стран мира. Дело в том, что этот ликер — не совсем обыкновенный: ои действительно 34
ч Т*»Н*а ч Экстрам из лечебных трав перед изготовлением ликера выдерживают в течение трех месяцев обладает целебными свойствами, особенно в сочетании с водами остальных двенадцати источников курорта Карловы Вары (и, конечно, если его принимать небольшими дивами по назначению врачей). Спиртовой экстракт трав содержит природные соединения, в основном алкалоиды, которые влияют на слизистую оболочку желудка, способствуют пищеварению. Несколько лет назад в Карловых Варах провели опрос среди пациентов, пользовавшихся «тринадцатым источником» по маленькой рюмочке перед едой. Большинство из них, особенно люди пожилые, отозвались об этом лечебном средстве весьма положительно. Ликер благоприятно действует иа общее состояние организма, подавляет неврозы и депрессии. Его аитиде- прессивные свойства врачи объясняют влиянием на обмен катехоламинов. Алкалоиды, входящие в состав сБехеров- ки», регулируют образование и выделение ацетилхолина, среди них есть также ингибиторы моноаминооксидазы, благодаря этому ликер снимает чувство переутомления, головокружение, бессонницу. Дополняя лекарства, сБехеровка» придает больным бодрость и улучшает их настроение. А это тоже очень важно: следуя старому золотому правилу, карловарские врачи лечат «ие болезнь, а больного»... В. БАЛЕК, ЧССР 95
РАЗМЫШЛЯЯ НАД СПИСКОМ... В этом номере журнала опубликован список лауреатов Надо сказать, что и в списке Нобелевских лауреатов Нобелевской премии по физике. О взаимосвязи физиче- по химии можно найти немало ученых, которых мож- ских и химических исследований, определивших разви- но считать физиками если не с большим, то, во всяком ■2не естественных наук в XX веке, и о некоторых стати- случае, с равным основанием, что v химиками. Это — стических данных, которые выявляются при просмотре Астон, Дебай, Мария Кюри (единственная, кто удо- списка, рассказывает Виктор ЧЕРНОВ. стоился Нобелевской премии дважды), Фредерик и Ирэн Жолио-Кюри, Ленгмюр, Либби, Макмилпан, Ре- зерфорд, Сиборг, Хевеши и Юри. Статистическая обработка списка приводит нас к следующим выводам. Максимальное число Нобелевских лауреатов — 25 процентов — выполнили свои работы, удостоенные премии, в возрасте от 30 до 35 пет: кривая распределения физиков-лауреатов по возрасту напоминает кривую ошибок (гауссовскую кривую). Признание работ научной средой занимает время от одного года (работа Ли и Янга по несохранению четности, 1957) до тридцати с лишним лет (Вигнер, 1963; Бете, 1967; Ван дер Ваальс, 1910; Жан Перрен, 1926). Условно принимая промежуток между выполнением «нобелевской» работы и ее увенчанием премией за «время запаздывания» («Totzeit» — «Мертвое время», как называли этот период немцы), укажем некоторые средние цифры. Для теоретических работ среднее время запаздывания составляет 13,3 года (данные по 28 теоретическим работам); для экспериментальных — \2,2 года F2 экспериментальные работы). Любопытно, что время запаздывания имеет тенденцию к возрастанию,— что вступает в некоторое противоречие с ускорением технического прогресса и проникновением науки во все сферы нашей жизни. Итак, за семь десятилетий Нобелевской премии по физике удостоено девяносто человек. Внимательный просмотр списка лауреатов может служить дополнительной иллюстрацией тесной взаимосвязи физики и химии. Наиболее зримое влияние на развитие химии оказали открытия по квантовой теории и возникшей вслед за ней квантовой механике (работы 1911, 1918, 1921, 1922, 1925, 1929, 1932, 1933, 1937, 1945, 1954 гг.). На основе этих работ возникла современная квантовая химия. Если обратиться к более поздним открытиям, то следует обратить внимание на работы, приведшие к созданию транзисторов A956); они повлекли рождение химии полупроводников и химической промышленности полупроводниковых материалов. Эффект Мессбауэра A961) и эффект Вавилова — Черенкова A958) успешно применяются в практике химических исследований, а прогресс химической кинетики последних лет имеет непосредственное отношение к мю-мезонам A949, 1950). Исследования по радиоактивности A903, 1938) неразрывно связаны с радиохимией и с химией транс- уранов; открытие рентгеновских лучей A901), а также исследования по их дифракции A914, 1915) неотделимы от кристаллохимии; ядерный магнитный резонанс A952) — инструмент исследования химиков в той же мере, как и физиков. В еще большей степени это относится к всевозможным радиоспектроскопическим методам изучения вещества, берущим начало от работ по беспроволочной телеграфии A909). Имени изобретателя радио, нашего соотечественника А. С. Полова, мы не находим в списке лауреатов, но этому есть формальное оправдание: по статусу Нобелевских премий, ими награждаются лишь здравствующие ученые. А вот отсутствие фамилии А. С. Попова в нобелевской речи Маркони не может не вызвать удивления. Любопытно отметить, что Браун, раздепивший премию с Маркони, больше известен химикам благодаря своей работе по теоретическому обоснованию принципа Ле-Шателье (который часто так и называется: «принцип Ле-Шателье — Брауна»). На синей «нобелевских» работ диаграмме вы по времени t. видите распределение отделяющему увенчание физиков-лауреатов по премией от момента возрасту в момент, открытий (п — число когда они сделали работ, признанных удостоенную в соответствующий Нобелевской премией интервал времени t: работу. (N — процент 0—5, 6—10 и т. д. лауреатов, лет — к общему числу приходящихся на ту работ), или иную возрастную группу; t — возраст На черной — лауреата.) изменение времени запаздывания GЭап ) На бело й — с течением времени (t). распределение
\
Издательство «Наука» Цена 30 коп. Индекс 71050 ЗЕЛЕНЫЙ ЛУК В КОМНАТЕ Очень многие любители зеленого лука выращивают его у себя дома из луковиц» ставя их в воду. Не нужно доказывать, как полезен — и вкусен! зеленый лук зимой, когда в пище особенно не хватает витаминов. Но лучше всего выращивать лук не просто в воде, а в растворе питательных солей и мпкриэлемеитов. По ч этом лук быстрее прорастает, у рож л л пера увеличивается в полтора ра $а, а самое главное — не загнивают корни. Этот способ вполне попюдеп не только для домашних условий, но и для предприятии общественного питания. Смесь солей, необходимых для выращивания лука, у юбнее всего приготовить в виде таблеток. Рецепт их таков: калийной селитры—10 весовых частей, аммиачной селитры 4. суперфосфата—11, сериокисюго магния—6, сернокислого чакненого железа 0,4, сер- иокисюго марганца 0,04, борной кислоты 0.06, сернокислого цинка и сернокислой мети по 0,(НL части. Все нужные имт.-ц'слы ые голи продаются в магазинах удобрении, а мпкроудо- бреиия легко furoiопить даже в школьном химическом кабинете. Можно ис- пол'зовать ч готовые смеси с микроэлементами, выпускаемые в Латвии и Эстонии. Дли изготовления таблеток 100 г смеси замешивают с двумя чайными ложками воды, полученную массу равномерно намазывают на бумажный трафарет 10 10 см и, когда она подсох- пет, разрезают на кусочки по 1 см2. Такие грг ммовые «ириски» можно хранить в закрытой баночке. Лук выращивают в банках, а лучше в тарелках, которые накрывают картонными крышками с отверстиями гша метром 24 28 мм. Чтобы кар гон не размокап, крышку окунают в расплавленный парафин, а чтобы она не прогибалась, подпирают ее в середине. Еще лучше вырезать крышку из тонкого алюминия ■— тогда она будет служить бессрочно. Только в такой крышке нужно оставить несколько свободных отверстий для доступа воздуха. Налейте в тарелку воды, положите одну таблетку солей, разомните е~ в воде. Этого хватит на 0.5 кг лук j) Потом накройте тарелку крышкой н посадите в отверстия луковицы, предварительно срезав у них верхушку и слегка зачистив ножом "цэнце. Оно должно касаться воды. Для посадки пригоден только здоровый, не проросший лук, выдержанный несколько дней в тепле. Недели через две в каждую тарелку нужно долить по полтора стакана воды. А через 3-5 недель nocie посадки рост пера закапчивается можете снимать урожай! г Кандидат биологических паук Г. С. КИТЛВИП