HiJ_05_2021 by jozef24

химия и жизнь

/ 2021

«Не тело красит человека, а антитело!»

Химия и жизнь

Ежемесячный научно-популярный журнал

/ 2021

Anekdot.ru

Зарегистрирован в Комитете РФ по печати 19 ноября 2003 года, рег. ЭЛ № 77-8479

ISSN 1727-5903 НОМЕР ПОДГОТОВИЛИ: Главный редактор Л.Н. Стрельникова Художники А. Астрин, С. Дергачев, А. Кук, П. Перевезенцев, Е. Станикова, С. Тюнин Редакторы и обозреватели Л.А. Ашкинази, В.В. Благутина, Ю.И. Зварич, Е.В. Клещенко, С.М. Комаров, В.В. Лебедев, Н.Л. Резник, О.В. Рындина Ответственный за соцсети Д.А. Васильев Подписано в печать 22.05.2021 Типография «Офсет Принт М.» 123001, Москва, 1-й Красногвардейский пр-д, д. 1 Адрес для переписки 119071, Москва, а/я 57 Телефон для справок: 8 (495) 722-09-46 e-mail: redaktor@hij.ru http://www.hij.ru Соцсети: https://www.facebook.com/khimiyaizhizn https://vk.com/khimiya_i_zhizn https://ok.ru/group/53459104891087 https://twitter.com/hij_redaktor https://www.instagram.com/khimiya_i_zhizn/ При перепечатке материалов ссылка на «Химию и жизнь» обязательна На журнал можно подписаться в агентствах «Роспечать» — каталог «Роспечать», индексы 72231 и 72232 Наши подписные агентства «Арзи», индекс 88763 в Объединенном каталог «Пресса России» (тел. «Арзи» (495) 443-61-60) «Почта России», индексы в каталоге П2021 и П2017 НПО «Информ-система», (495) 121-01-16, (499) 789-45-55 «Урал-Пресс», (495) 789-86-36 «Руспресса», тел. +7 (495) 369-11-22 «Прессинформ», +7(812) 786-58-29, +7(812) 337-16-26 г. С-Петербург

Генеральный спонсор журнала Компания «БИОАМИД»

Содержание Премия ПРЕМИЯ ПО ШАБЛОНУ. Л.Н. Стрельникова .........................................2

Расследование ДРУЗЬЯ ЧЕЛОВЕЧЕСТВА. С.Г. Морозова..............................................4

Проблемы и методы науки ДЕТИ ТЕМНОЙ МАТЕРИИ. С.М. Комаров............................................ 10

Спросите учителя ЕЩЕ РАЗ ПРО ЛЮБОВЬ. Л. Ашкинази ................................................20

Вещи и вещества СДЕЛАЙ ФОСФОР САМ. И.Н. Григорьев ............................................26

Проблемы и методы науки ИСКАТЬ ЛУЧШЕ ВМЕСТЕ. Н. Резник ...................................................34

Из дальних поездок ВЬЕТНАМСКИЙ ПЛЕЙСТОЦЕН. Е. Котина ...........................................44

Панацейка ГУАРАНА  ГЛАЗАСТАЯ ЛИАНА. Н. Ручкина ......................................... 50

Заметки фенолога ИМПЕРИЯ НАРЦИССОВ. А. Астрин.....................................................53

Фантастика РОЗЫ И ОЛИВЫ. А. Медведев ............................................................54

Нанофантастика ПУЗОН ФИГГСА. Е. Жидкова ..............................................................64

НА ПЕРВОЙ СТРАНИЦЕ ОБЛОЖКИ рисунок Александра Кука НА ВТОРОЙ СТРАНИЦЕ ОБЛОЖКИ работа Yves Tangue «Тушение лишнего огня». Как найти путь во враждебном мире где, и дорог-то нет? Об этом читайте в статье «Искать лучше вместе»

Результаты: физика

Результаты: алгоритмы и роботы

Книги

Короткие заметки

Пишут, что…

Премия

Премия по шаблону Еще одна общенациональная премия появилась в этом году — Премия Христофора Леденцова. Ее будут вручать тем, кто своими научными исследованиями обогатил науку, кто разрабатывает прорывные технологии и новую технику в интересах человечества, кто внедряет инновации в экономику и социальную сферу, финансирует исследования и разработки, продвигает инновации и новые технологии в обществе (ledentsovaward.org).

орошая идея, правильные слова, подходящий момент, ведь этот год объявлен Годом науки и технологий в России. Сегодня у нас много ярких, ответственных и неравнодушных к будущему страны исследователей, инженеров и меценатов. Как же будут выбирать из них самых достойных? А очень просто — по многократно отработанной схеме. Организаторы премии предлагают всем желающим (!) присылать заявки (!) по определенной форме — мол, дайте премию мне, я очень хороший, или дайте премию моему другу Ивану Васильевичу, он тоже хороший. Хотя — нет, лучше все же мне. Просто заходишь на сайт премии и заполняешь форму… Какая же это премия? Это раздача денег по заявкам. Премия, это когда ты только сел позавтракать, а тут звонок: — Доброе утро, вас беспокоят из Нобелевского комитета. Поздравляем, вы стали лауреатом Нобелевской премии 2021 года. Ждем вас на церемонии вручения в Стокгольме — Боже мой! Да как же это! Да не может быть! А вы меня не разыгрываете? Вот это — премия, истинное воздаяние по заслугам, честная внешняя оценка вклада ученого в науку. Призыв Нобелевского комитета к ученым подавать заявки на Нобелевскую премию через заполнение соответствующей формы на сайте — нонсенс и анекдот. К сожалению, таких истинных премий, где самовыдвижение невозможно, осталось мало. На ум приходят традиционные

премии в области науки — Нобелевская и Филдсовская, а из новых в области науки и образования, появившихся в прошлом году, — Премия ЮНЕСКО-России имени Д.И. Менделеева и Премия имени И.В. Петрянова-Соколова. Наверняка есть и другие. Подавляющее же большинство нынешних премий, которые все на одно лицо, — это раздача денег по заявкам, то есть процесс случайный. На самом деле именно по заявкам выдают гранты и субсидии на исследования и разработки. Но гранты и премии — совершенно разные вещи. Гранты и субсидии — это едва ли не единственный сегодня источник средств для выполнения научных исследований и разработок, результаты которых будут получены в ближайшем будущем. И здесь процедура подачи заявок с последующей экспертизой — единственно возможное решение. А премии — это внешняя оценка результатов деятельности человека, его вклада в науку, технику и процветание страны. Представьте себе директора института, который предлагает сотрудникам подать заявки на премию, а он на них посмотрит и выберет, кому давать. Нелепость, правда же? Более того, сотрудники института, чей вклад в науку действительно велик, покрутят у виска и, разумеется, никаких заявок подавать не будут — неприлично и себя не уважать. Директор обязан честно оценивать своих подчиненных, он должен выдать премию тем достойным, кто, скорее всего, никогда и ничего просить не будет. В науке пока еще много интеллигентных и скромных людей. Новая премия — чиновничья по духу, да и по сути, достаточно посмотреть на перечень партнеров, состав оргкомитета и экспертного совета. А какая наипервейшая задача любых чиновников? Правильно, немедленно спихнуть с себя работу на заинтересованных, пусть сами крутятся и бегают, им же премия нужна. Но здесь проступает и другая, более неприятная вещь, которая называется «они не в курсе». Получается, что чиновники, учредившие премию и поддержавшие ее (Государственная Дума, Совет Федерации, Минпромторг и др.), просто не знают нынешних героев научного и технологического фронта, не знают, кто у нас внес наиболее значительный вклад в развитие научно-технологического потенциала России, не знают, кто у нас жертвует свои деньги на научные исследования и разработки и их внедрение,

н зн

, ии из з ним я н и я из и н и, нн н ии я ьн и н н , зн ь н зм жн ь ни ж н зн , им ин и иям н и ь я, и ь м и и н ин м и зн и , ни н и и ни н з ним яи н и ни н ни я, н и я ни зни м ж н ми и миями м м з я ин ми Х и н ь нн н « м , и м ян и ни » и « н ни м » зн и и, н мии « м нн ь» н и н , «и ия мии з н и н им н н н н Х и м н м 150 н з » н , 150 н з Х им н и 2 н н ь и , ж зн ни и , м ь н ии , и н нин м м ни , ни мии и и ии Х н н з ин им ня ни жизни н зм я и н и м ж и н и и из ь н м ь н и и и м « з », н з и и ни и ь з м и, 1 0 н и яж ни мн и Х н ин и нь и жн жиь н и из м и з я ния из ния и я и ни м ми, з ниями и нь ми я ьн ь н и н и н и мн и нн из з я ин ми яж н ь м ьн ж и и и н н ии м н м з из н н и из и м ь « зья », и м и и ь мни и ии « з »Х н , , и и н н н , и н яж ,н мн н и н , мн , ми ин ни , « жн я », « н », « н

ния», «ин м н и »и ж и н м з ям н ьн », н я ж «н н н изн » з ь , ин ни и, м и ии з нии я ь и м и жим и и ж и н ни им н мз и , инж н им н ж мн , н и и ь я м мии м н, м ня и « мия» н я м я нь н ин я, з ж из н и я н н , жн н ь ,н и и м и ни н н н им ни изи , н н н и я и и н , н Х и м н и з ии ин з им ь м н ния миз я ин , и зи н ж н н мии ин м и нн н и з н и ь миним м низ и , ии яьн ь м ж н н мии м н ими м ия иями, и ,н им , н н и и мин « н ин м и нн н ии», я нн з и и ин и ии изн , н ин м и нн м з им и и ии я изн м 2021 и ии ж ь и нь жн Х и м н и н мия, ь, ж н ини и и мини ии и и ьи 1 0 ия Х н , и я 1 2 и мж н н и , н мни и и м м ии ьн м , н м из м и ия, зн мь яз и и и н и н ь я м н н и , м я н м и , м , и изи ь м и ьн я м ь Х н , я и н «Химии и жизни» 201 « мии» н , н ь , н м нь з Х и м н и и н «

Л.Н. Стрельникова «Химия и жизнь», 2021, № 5, www.hij.ru

Премия

С.Г. Морозова,

Политехнический музей

Друзья человечества,

или Два миллиона золотом на русскую науку 4

Христофор Семенович Леденцов (1842-1907)

Завещание «Я бы желал, чтобы не позднее трех лет после моей смерти было организовано Общество (если к тому времени такового не будет существовать), если позволено так выразиться, “друзей человечества”. Цель и задача такого Общества помогать по мере возможности осуществлению если не рая на Земле, то возможно большего и полного приближения к нему. Средства, как я их понимаю, заключаются только в науке и в возможно полном усвоении всеми научных знаний... Я не хочу дела благотворения, исцеляющего язвы людей, случайно опрокинутых жизнью, я ищу дела, которое должно коснуться самого корня человеческого благополучия». Так написал в одной из своих записок «Нечто вроде завещания» Христофор Семенович Леденцов в 1897 году, за десять лет до своей смерти.

На Западе К концу XIX века в общественных кругах промышленно развитых стран сформировалось представление о том, что успехи промышленности и народного благосостояния зависят от процветания так называемой чистой науки. В Англии, всегда стоявшей во главе прогрессивных течений, развернулось движение, которое англичане обозначили как «endowment of research» — обеспечение исследования. Предполагалось, что создание обстановки, обеспечивающей ученому «спокойствие духа», необходимое для полной реализации его творческих способностей, — не только нравственный долг общества, но и его материальный интерес. Как пример учреждения, предназначенного исключительно для «обеспечения исследования», можно назвать лабораторию Фарадея, основанную в 1896 году в Лондоне при Королевском институте, в котором многие годы работал и сам Майкл Фарадей. Лаборатория была создана на средства вице-президента института Людвига Монда. В США это движение связано с именем Эндрю Карнеги, одного из самых состоятельных людей Америки конца XIX века. Он утверждал, что единственно правильный способ распоряжения богатством — «употребить богатства при жизни на добрые общественные цели... не на отдельных людей и никак не в форме каких-либо личных подачек, а на общественные нужды и притом на учреждения». Трудно перечислить все учреждения, основанные Карнеги: в Вашингтоне и Питтсбурге на его средства были созданы публичные библиотеки, Высшая техническая школа, он пожертвовал капитал на учреждение пенсионного фонда для учителей и профессоров. В 1910 году Карнеги, будучи вицепрезидентом Общества Института железа и стали, подарил Обществу сто тысяч долларов на стипендии ученым до 35 лет для научных исследований в области металлургии. Но главным его делом стало основание в 1902 году Института Карнеги в Вашингтоне. К 1912 году капитал этого института составлял 22

миллиона долларов. Цель, согласно уставу, — «поощрение самым щедрым и широким образом исследований, изысканий и открытий и применение науки для блага человеческого рода». В Германии Общество развития наук имени императора Вильгельма, аналогичное по замыслу Институту Карнеги, было учреждено в 1911 году. Знаменитый химик Эмиль Фишер, выступавший на открытии в присутствии императора Вильгельма, так обозначил главную цель: «Создавать и поддерживать учреждения для производства научных исследований».

«Общество друзей человечества» Сын вологодского купца, Христофор Семенович Леденцов (1842—1907) получил отцовское наследство, которое составляли земли под Вологдой, винокуренные заводы в Петербурге и Вологде, имения в разных городах. Рационально используя и приумножая его, он стал одним из самых богатых представителей купеческого сословия. Сам он был хорошо образован, знал восемь языков, много путешествовал по Западной Европе. Личная библиотека Леденцова насчитывала несколько тысяч томов научной литературы. Его дом не отличался роскошью, семья была ограничена в расходах. Однако немалые суммы Х.С. Леденцов тратил на благотворительность. Но мечтой его было «Общество друзей человечества». Будучи далеким от науки, он мучительно искал форму для своей идеи, чтобы она могла стать жизнеспособной и плодотворной. «Путешествуя за границей, он встречался с известными учеными Англии, Франции, Швейцарии. Несомненно, эти встречи произвели сильное впечатление на Христофора Семеновича, отразились на его взглядах на науку как на средство, ведущее к благу человечества», — пишет В. Рыбников, биограф Леденцова. На родине он обращался за консультациями к известнейшим общественным деятелям — Н.В. Бугаеву, М.М. Ковалевскому, К.А. Тимирязеву, И.И. Мечникову, Л.Н. Толстому, к заслуженным профессорам Московского университета. Наконец судьба свела его с Н.А. Умовым, президентом старейшего московского Общества испытателей природы. Он верно истолковал намерения и Леденцова и стал его добрым гением. В посмертных бумагах Леденцова найден черновик проекта устава Общества, о котором он мечтал, с пометками, дополнениями и замечаниями, сделанными рукой Николая Алексеевича. «Можно с достоверностью утверждать, что Х.С. Леденцов не только представил Н.А. Умову эту рукопись для просмотра и редакции, но что и самый черновик написан им под влиянием Николая Алексеевича, после всестороннего обсуждения основной идеи задуманного учреждения», — писал впоследствии С.А. Федоров, председатель Общества им Х.С. Леденцова. Деятельность Общества в будущем Умов представлял в виде «ряда комиссий, которые имели бы задачей всестороннее изучение естественных производительных сил и обследование нужд Отечества для выяснения тех мер, которые наилучшим образом служили бы ко благу населения <…> и наиболее коротким путем содействовали бы прогрессу науки, техники и связанного с ним довольства людей». С 1903 года к учреждению Общества друзей человечества подключается директор Императорского московского «Химия и жизнь», 2021, № 5, www.hij.ru

народного просвещения, куда проект представили в марте 1904 года на утверждение, он вернулся с замечаниями. Министерство настаивало на закреплении в уставе его права закрыть Общество, если до него дойдут сведения о беспорядках. Учредители воспротивились, дело затянулось. В 1905 году Х.С. Леденцов уехал в Швейцарию, предварительно пожертвовав в кассу университета сто тысяч рублей как первый неприкосновенный капитал Общества. Из-за границы он уже не вернулся — умер в Женеве от продолжительной болезни в марте 1907 года. По духовному завещанию, все огромное движимое и недвижимое имущество Леденцова (почти два миллиона золотом) было оставлено в качестве неприкосновенного капитала на цели учреждения Общества. Один из душеприказчиков, профессор С.А. Федоров, завершил начатое дело. 24 февраля 1909 года министерство утвердило устав, а первое организационное собрание Общества состоялось 17 мая 1909 года. Диплом, подтверждающий избрание Владимира Робертовича Вильямса действительным членом Общества содействия успехам опытных наук и их практических применений имени Христофора Семеновича Леденцова, 1910 г.

технического училища (ИМТУ), заслуженный профессор Семен Андреевич Федоров. Началось обсуждение проекта устава в узком круге учредителей, определенных Леденцовым. Согласно уставу, Общество учреждалось при Императорском московском университете (ИМУ) и ИМТУ. Управление делами возлагалось на совет Общества, в который должны были войти четыре профессора университета, избираемые физико-математическим факультетом ИМУ, и четыре профессора училища, избираемые учебным комитетом ИМТУ, а также ректор ИМУ и директор ИМТУ. Остальных членов совета (всего 16 человек) должны были выбирать на годичном собрании Общества. Совет определял смету доходов и расходов на предстоящий год, которую утверждало годичное собрание. Согласно воле Леденцова, расходы производились из процентов с неприкосновенного капитала и из других денежных сумм, поступающих в Общество, причем почтовые, канцелярские и издательские расходы не должны были превышать 10% доходов. Совет избирали на три года. Действительными членами Общества могли стать те, кто заявил о себе трудами в области естествознания, техники или промышленности Чтобы содействовать «научным открытиям и исследованиям в области естествознания, изобретениям и усовершенствованиям в сфере техники, а также испытаниям на практике и проведению их в жизнь», общество предполагало выдавать отзывы об исследованиях и открытиях, выделять материальные пособия для научных исследований, учреждать лаборатории, издавать труды Общества, устраивать публичные чтения и беседы, организовывать музеи и выставки. Но первым в этом перечне стояла «подача советов и указаний, а также обсуждение представленных проектов». Кстати, в уставе было записано, что «содействие Общества распространяется на лиц независимо от их звания, национальности и пола». Этому проекту предстоял долгий и нелегкий путь по различным бюрократическим инстанциям. Из Министерства

Начало работы На первом собрании, на котором присутствовал цвет русской науки и предпринимательства, избрали совет Общества. В него вошли Н.Е. Жуковский, П.Н. Лебедев, И.А. Каблуков, Н.А. Умов, В.И. Гриневецкий и другие. Председателем совета стал С.А. Федоров. Состав действительных членов впечатляет: Н.Д. Зелинский и В.И. Вернадский, П.К. Худяков и С.А. Чаплыгин, А.Е. Чичибабин и Л.А. Чугаев, А.М. Бочвар и В.В. Зворыкин, Д.Н. Прянишников и др. Всего 120 человек. Среди почетных членов — Н.Е. Жуковский, И.И. Мечников, К.А. Тимирязев. К 1917 году Общество объединяло уже 290 человек, к нему примкнули влиятельные промышленники и известные государственные и общественные деятели С.Н. Третьяков, Д.П. Рябушинский, Н.Д. и П.А. Морозовы, В.И. Ковалевский и др. С первого дня Общество располагало значительными суммами, а душеприказчики тем временем постепенно обращали в процентные бумаги все движимое и недвижимое имущество Леденцова. Так образовался неприкосновенный капитал, который в 1910 году составлял 1 302 000 рублей, а к 1917 году вырос до 1 782 000. Ежегодные доходы Общества от этого капитала достигали свыше 100 000 рублей. Огромные деньги по тем временам. В память о своем основателе члены Общества на первом же собрании решили ходатайствовать перед правительством о присвоении Обществу имени Х.С. Леденцова, на что и последовало разрешение. В 1910 году над его могилой на Введенском кладбище в Вологде был воздвигнут обелиск из черного гранита, украшенный бронзовым барельефом. На его постаменте были выбиты изречения из записей Леденцова: «Наука — труд — любовь — довольство. Наука — средство, ведущее к возможному благу человечества. При наименьшем капитале принести возможно большую пользу большинству населения». Первая фраза вместе с портретом Леденцова были запечатлены на дипломах, адресах и медалях, выпускаемых Обществом, а впоследствии стали его девизом. Уже на первом заседании совет решил, что деятельность Общества будет развиваться в двух направлениях. Во-первых, согласно воле Леденцова, Общество должно рассматривать заявления об изобретениях и всячески содействовать техни-

ческому творчеству советами, указаниями и деньгами, иначе говоря, помогать изобретателям. Во-вторых, Общество не должно ограничиться деятельностью, носящей такой же случайный характер, как случайны многочисленные ходатайства изобретателей. Одно должно идти более надежным путем «общего содействия» — «создания соответственной обстановки», указания тем или задач, обещающих при надлежащей их научной и технической разработке наиболее надежные и плодотворные результаты. Такую обстановку могли бы дать научные лаборатории, учреждаемые или субсидируемые Обществом. Совет рассматривал заявки на предоставление субсидий быстро и демократично. От заявителя требовалось немногое: указать в заявлении проблему, которую автор намеревается решить, предполагаемые результаты в случае успеха, необходимые приборы и оборудование, примерную стоимость работ, а также заполнить анкету из семи вопросов. Экспертная комиссия рассматривала заявку в течение месяца, представляла совету свое заключение, а совет уже принимал решение. Заявитель, получивший субсидию, был обязан отчитаться о расходовании средств. Это мог быть доклад на заседании совета или годичном собрании, публикация статьи в журнале Общества «Временник» или просто письменный отчет. Только после этого совет принимал решение возобновить или прекратить финансирование работы. О первых итогах работы Общества им. Х.С. Леденцова мир узнал через год из статьи в «Русских ведомостях», подготовленной Н.А. Умовым. «По первое января 1910 г. в восьми работающих при Обществе экспертных комиссиях... рассмотрено и в случае надобности исследовано около 300 изобретений, авторы которых желали получить помощь в совокупности на сумму 300 000 р. (доход Общества 72 000 р. в год). По каждому заявлению состоялось мотивированное постановление совета Общества, занесенное в протокол. Из этих заявлений только около 18% оказались заслуживающими поддержки, которая и оказана сообразно действительной потребности, в размере около 12 000 р. Изобретатели, которым было отказано в помощи, т. е. 82%, получили подробную мотивировку отказа, и им предоставлена возможность получать дальнейшие разъяснения... И в этом отношении совет Общества с полным правом может сказать, что им удовлетворены все, если не изобретатели, то вопросы, ими возбуждаемые». Спустя три года число удовлетворенных заявок достигло 30%. Получается, что изобретатели получали в среднем по 200300 рублей. В то время это были очень приличные деньги: годовая зарплата рабочего в России в 1910 году составляла 200 рублей. Так что на этот грант изобретатель мог жить целый год. Девять лет Общество двигалось по этому пути и принесло огромную пользу науке, отечественной и мировой.

Лаборатория Павлова В начале 1910 года академик И.П. Павлов обратился в Общество с предложением принять участие в создании специальной лаборатории для изучения функций мозга. Как раз накануне Павлов выступил на XII Съезде русских естествоиспытателей и врачей, где доложил результаты своих исследований в Институте экспериментальной медицины в Санкт-Петербурге.

Совет распорядился выделить Павлову требуемую сумму (50 000 рублей) в 1911—1912 году со следующей мотивировкой: «Принимая во внимание, что мозг представляет собой тот драгоценный аппарат, в деятельности которого лежит источник всякого успеха науки и техники, и полагая, что научное изучение этого аппарата должно привести к обогащению человечества новыми силами и деятелями, подобно тому, как это уже совершено научным изучением мертвой природы, а также имея в виду, что лицо, делающее предложение, приобрело в этой области всемирную известность своими трудами, увенчанными премией Нобеля». По просьбе председателя Общества академик Павлов выступил на торжественном заседании 5 декабря 1910 года с докладом «Задачи и устройство современной лаборатории для изучения нормальной деятельности высшего отдела центральной нервной системы у высших животных». Для проведения тончайших экспериментов в этой области необходимо было построить и оборудовать специальное помещение для лаборатории, на что и предполагалось израсходовать деньги. Ученый закончил доклад словами: «Общество, уже располагающее большими ежегодными суммами для поддержки назревающих научных предприятий и потребностей в области естествознания, Общество с особо благоприятными на здешней почве видами на дальнейший рост своих материальны средств, Общество с обширной жизненной программой и с практичным способом ведения дела, Общество, руководимое в своей деятельности коллегиями академических представителей теоретического и технического знания, представляется мне огромным небывалым фактором русской жизни». Уже в конце 1912 года академик Павлов докладывал совету о том, что новая лаборатория при физиологическом отделе Института экспериментальной медицины практически построена: трехэтажное здание подведено под крышу, восемь помещений для работы с животными полностью защищены от сотрясений и посторонних звуков, исследовательская аппаратура занимает целый этаж. Однако выделенных средств не хватило на оснащение лаборатории в полной мере. Кроме того, И.П. Павлов предполагал значительно расширить область исследований, поэтому в октябре 1917 года он вновь обратился за содействием в Общество Леденцова. Научные результаты, к тому времени полученные Павловым в новой лаборатории, убедили совет выделить 10 000 рублей на продолжение «этих интересных опытов». В январе 1918 года нужную сумму перечислили в Санкт-Петербург. Это была неоценимая услуга русской науке в столь тяжелые для России времена.

Научная школа П.Н. Лебедева Весной 1911 года общественность России была потрясена событиями, случившимися в Московском университете. Желая подавить студенческие волнения, тогдашний министр народного просвещения Л.А .Кассо дал распоряжение ввести войска в здания университета, а выборное руководство, несогласное с его решением, отстранил от должности. В ответ более ста профессоров и доцентов прекратили чтение лекций и подали заявление об отставке. Среди них — известнейшие ученые Н.Е. Жуковский, Н.А. Умов, П.Н. Лебедев и С.А. Чаплыгин. Многие из них оказались в затруднительном «Химия и жизнь», 2021, № 5, www.hij.ru

положении. Некоторые были вынуждены покинуть Москву: по приглашению учебных заведений, не подчиненных Министерству просвещения, в Петербург переехали Н.Д. Зелинский и В.И. Вернадский. Другие продолжали свою деятельность только благодаря помощи частных лиц и обществ. В особо тяжелом положении оказался П.Н. Лебедев: он был не один, вместе с ним университет покинули его ученики. В то время в России еще не было больших сложившихся физических школ, подобных научным лабораториям Гельмгольца, Максвелла и Кундта на Западе. Первую такую научную школу в России и создал П.Н. Лебедев, прошедший стажировку в Германии в школе блестящего экспериментатора Августа Кундта. К моменту ухода из университета П.Н. Лебедев уже был признанным ученым, широко известным не только в России, но и на Западе, и, конечно, мог без особых хлопот устроить свою дальнейшую судьбу. Многие институты в Европе были бы счастливы заполучить выдающегося исследователя. Директор физико-химической лаборатории Нобелевского института Сванте Аррениус писал Лебедеву: «Естественно, что для Нобелевского института было бы большой честью, если бы Вы пожелали там устроиться работать... Вы, разумеется, получили бы совершенно свободное положение, как это соответствует Вашему рангу в науке». Однако, заботясь о своей школе, ученый отклонил лестное предложение и обратился за помощью в Леденцовское общество, в деятельности которого он принимал самое активное участие. 15 марта 1911 года П.Н. Лебедев выступил в Совете Общества с докладом «Опытные исследования в области электромагнитных волн», где обрисовал современное состояние спектрального анализа, разобрал немногочисленные работы ученых в этой области и обосновал, почему необходимо расширять эти исследования — не только для развития теории, но ради возможных практических применений. Просьба ученого о субсидии была удовлетворена: ему ассигновали 12 000 рублей на оборудование вновь создаваемой лаборатории и 3 000 рублей на аренду помещения для нее. Поддержка касалась как «его личных научных работ, так и тех 20 лиц, которые занимались под его руководством научными исследованиями». В протоколах заседаний совета было записано, что члены совета высказали «пожелание сохранить в России выдающуюся научную силу, представленную членом Лондонского королевского общества П.Н. Лебедевым, и обеспечить существование лаборатории как школы научных работников, которыми далеко не так богата Россия... Работы Лебедева и его школы, кроме чисто научной ценности, имеют и серьезное практическое значение по своему отношению к задачам беспроводной телеграфии и телефонии». С необыкновенной быстротой, всего лишь за два-три месяца, была создана новая лаборатория при Московском городском народном университете им. А.Л. Шанявского — знаменитый «лебедевский подвал» в Мертвом переулке. За год сотрудники закупили оборудования и инструментов более чем на 7 000 рублей. План работ по спектроскопии и магнетизму был рассчитан на несколько лет. В прекрасно оборудованной мастерской при лаборатории Лебедева изготавливали приборы. Один из них — спектрограф для инфракрасных лучей — демонстрировали в том же году на II Менделеевском съезде.

Но в марте 1912 года П.Н. Лебедев внезапно умирает. Тяжелейший удар для всех, кому был дорог прогресс науки! Профессор П.П. Лазарев, ученик Лебедева, выступая в сентябре на собрании Общества, сообщил, что Нобелевский комитет собирался выдвинуть П.Н. Лебедева, «этого гениального физика, который владел искусством экспериментирования как едва ли кто-либо другой в наше время», в кандидаты на Нобелевскую премию 1912 года. Работы в лаборатории не остановились, их возглавил П.П. Лазарев, самой лаборатории было присвоено имя ее основателя, а Общество Леденцова продолжало финансировать уже работы учеников выдающегося ученого (1913 год — 3000 руб., 1914 — 5000 руб.). С началом войны в 1914 году деятельность лаборатории была направлена в область медицинской рентгенологии. Общество ассигновало средства, на которые лаборатория создала образцовые рентгеновские кабинеты для исследования тех, кто был ранен на войне, прямо в полевых условиях, а попутно выполнила научные исследования в этой области. За год было сделано около 25 тысяч рентгеновских снимков и разработано специальное защитное покрытие для светочувствительного слоя фотопластинок, чтобы можно было проводить полевую рентгенодиагностику на фронте.

Радиологическая лаборатория Открытие радиоактивности и радия в конце XIX века не только взбудоражило мировую научную общественность, но и сформировало особый интерес к этой новой области знания со стороны государственной власти крупнейших западных стран. Особняком в этом деле стояла Россия, научная мысль которой вплоть до 1910-х годов почти не принимала участия в разработке проблем, связанных с радиоактивностью. По мнению советского химика В.Г. Хлопина, причина заключалась в отсутствие необходимой денежной поддержки со стороны государства и необходимых материалов для работы — препаратов радия и других радиоактивных элементов. Инициировал поиски, разведку и исследование радиоактивных минералов и руд России В.И. Вернадский. В 1910 году он представил в Академию наук записку «О необходимости исследования радиоактивных материалов Российской империи», а в 1911-м выступил там с речью «Задачи дня в области радия». «В вопросе о радии ни одно государство и общество не может относиться безразлично, как, каким путем, кем и когда будут использованы и изучены находящиеся в его владениях источники лучистой энергии. Ибо владение большими запасами радия дает владельцам его силу и власть, перед которыми может побледнеть то могущество, какое получают владельцы золота, земли, капитала, — утверждал В.И. Вернадский. — Несомненно, в мировом стремлении рано ли, поздно ли будут изучены и радиевые руды Российской империи. Для нас совсем не безразлично, кем они будут изучены. Они должны быть исследованы нами, русскими учеными. Во главе работы должны стоять наши ученые учреждения государственного или общественного характера». По инициативе Вернадского Академия наук обратилась к правительству с просьбой выделить средства, необходимые для организации экспедиций и разведок залежей

радиоактивных минералов в Фергане, Ильменских горах, на Кавказе и в Западной Сибири. Запрашиваемые средства были выделены, и в 1911—1914 годах экспедиции, в которых участвовал Вернадский, отправились на разведку. Но одновременно В.И. Вернадский предполагал широко развернуть лабораторные опыты, чтобы изучать свойства радиоактивных минералов и горных пород. Необходимо было изыскать средства на исследовательскую аппаратуру, и в феврале 1911 года он обращается за содействием к Н.А. Умову. «Наши знания в этой области (исследовании свойств природных соединений тория, урана, редких земель, благородных газов) в настоящее время в высшей степени незначительны, а между тем они должны быть положены в основу всех наших поисков радиоактивных руд и всех наших соображений о распространении радиоактивных тел в земной коре. Работа эта должны быть выполнена в возможно быстрый срок, и ее исполнение не менее важно, чем непосредственное изучение явлений радиоактивности. Обдумывая характер быстрого и планомерного исполнения этой работы, я остановился в конце концов на исследовании спектроскопии минералов». Предложенная Вернадским методика испытаний требовала особой комбинации спектроскопов. Поэтому ученый собирался потратить запрашиваемые 3 600 рублей на приобретение нескольких спектроскопов разных систем и приспособлений для фотографической и измерительной работы со спектрами, на организацию архива спектров земной коры и оплату труда лаборантов. Вернадский был уверен, что в течение двух лет при систематической работе в лаборатории будут получены данные, позволяющие выяснить основные черты парагенезиса минералов земной коры. Общество выделило запрашиваемую сумму. На эти средства было закуплено необходимое спектрометрическое оборудование для Минералогической лаборатории при Геологическом и минералогическом музее Академии наук в Санкт-Петербурге — по сути, она стала первой в мире геохимической лабораторией. В дальнейшем, по мере накопления материала радиевых экспедиций Академии наук, она превратилась в Радиогеохимическую, или Радиологическую, лабораторию, а впоследствии вошла в состав Радиевого института, директором которого был назначен В.И. Вернадский.

Конец Общество просуществовало всего лишь девять лет. Но сколько полезных и значимых дел оно успело сделать для пользы отечества! Используя нынешние термины, эффективность расходования средств Общества Леденцова была высочайшей. Своей помощью оно охватывало фундаментальные и прикладные исследования всех естественных наук, технологические и конструкторские работы, изобретательство в самых разных сферах. Общество субсидировало опыты Б.Л. Розинга для разработки систем электротелескопии, основанных на применении пульсирующих и переменных токов, опыты Б.Н. Юрьева по конструированию геликоптера с одним подъемным винтом. А.Е. Чичибабин получил от Общества субсидию

на исследование отходов переработки нефти, чтобы делать из них медицинские препараты. А в годы Первой мировой войны на средства Общества он наладил производство дефицитных морфия и кодеина. Профессор Софийского университета П.И. Бахметьев на средства Общества занимался исследованием анабиоза, профессор Киевского политехнического института К.Г. Шиндлер получил субсидию на нужды станции испытания земледельческих машин и орудий. И.И. Остромысленский в начале 1912 года на средства Общества купил оборудование, благодаря которому в 1915 году осуществил полимеризацию изопрена под действием света. Совет Общества поддержал исследования молодого химика Г.С. Петрова. Уже в конце 1911 году он запатентовал промышленный метод использования сульфокислот в качестве расщепителей жиров при получении глицерина и свободных жирных кислот, а позднее — в качестве катализатора при получении фенолоформальдегидного полимера. Производство этой первой отечественной пластмассы, названной «карболит», началось в 1914 году. С помощью Общества Леденцова в Московском университете была оборудована аэродинамическая лаборатория Н.Е. Жуковского, а профессор Г.В. Вульф приобрел приборы для изучения строения кристаллов и независимо от Лоренса Брэгга в 1913 году определил условия интерференционного отражения рентгеновских лучей от кристаллов, которые легли в основу рентгеновской спектроскопии. Помимо исследований и разработок, перечень которых слишком велик, чтобы полностью приводить его в статье, Общество финансировало поездки русских ученых по стране и за ее пределами, помогало печатать диссертации, собрало огромную библиотеку, которая насчитывала 2 500 книг и 3 500 русских и иностранных журналов. В те годы это была лучшая техническая библиотека в Москве. Трудно даже представить, сколько пользы могло бы еще принести Общество Леденцова. Но пришел 1917 год. После Октябрьской революции Общество продержалось недолго. 8 октября 1918 года президиум ВСНХ принял постановление о расформировании Общества и национализации его имущества. Огромный неприкосновенный капитал, на проценты с которого работало Общество, остался в зарубежных банках, и российская наука лишилась мощной финансовой поддержки. После уничтожения Общества доступ к этим деньгам был закрыт. Так и лежат они на западных счетах до сих пор. Трудно даже представить, какой суммой измеряется этот капитал сегодня. Прошло почти 95 лет после закрытия Общества, но память о созидательном гении российских ученых, поддержавших благородные устремления вологодского предпринимателя, бережно хранится. И может быть, пришло время задуматься о возрождении Общества им. Х.С. Леденцова, о том, чтобы неприкосновенный капитал Леденцова смог вновь работать на свое отечество, работать так, как того хотел завещатель. Безусловно, для этого необходим прежде всего юридически безупречный правопреемник Общества Леденцова 1909 года рождения. Думаю, что при участии сильных юристов и крепких государственных институций это сделать возможно. И тогда история Леденцовского общества получит продолжение, быть может, не менее увлекательное и плодотворное. «Химия и жизнь», 2021, № 5, www.hij.ru

Проблемы и методы науки

Гало темной материи

Млечный Путь

Кандидат физико-математических наук

С.М. Комаров

Дети темной материи

При упоминании темной материи кто-то пренебрежительно кривится, мол, напридумывали эти ученые какие-то темные сущности, а кто-то с замиранием сердца ожидает услышать рассказ об одной из величайших тайн Вселенной. Откуда взялась сама идея, что Вселенная буквально наполнена удивительной материей, которую не видно, не слышно, на которую разве что можно натолкнуться, да и то это неточно? Какие идеи, связанные с этой субстанцией, занимают мысли ученых? Об этом говорили во время дискуссии о деятельности научно-образовательной школы «Фундаментальные и прикладные исследования космоса» МГУ имени М.В. Ломоносова. В ней участвовали такие выдающиеся ученые, как академики А.М. Черепащук, В.А. Рубаков и их коллеги из Государственного астрономического института им. П.К. Штернберга и НИИ ядерной физики МГУ. Так иллюстратор релизов Южной европейской обсерватории представляет распределение темной материи, принадлежащей к нашей Галактике. Та ее часть, что расположена за пределами видимого диска Млечного Пути, астрономы называют гало. Интересно, что измерения показывают: в месте текущего расположения Солнечной системы и ее ближних окрестностях темной материи почти нет. Астрофизикам придется немало поломать голову, чтобы объяснить этот феномен

Рисунок: ESO/L. Calçada

Солнечная система

Что-то со скоростью не так

Если темная материя в галактике есть, зависимость скорости вращения объекта от радиуса его орбиты быстро выходит на длинное плато (слева). В противном случае она имеет вид кривой с узким максимумом (справа)

Скорость вращения

Рисунок: ESO

Считается, что первым темную материю придумал американский астроном Фриц Цвикки. Это не так. Цвикки не мог объяснить поведение галактик: они в своих скоплениях движутся с огромной скоростью, порядка тысячи километров в секунду, и сдержать их от вылета из скопления может только гравитация. Так вот, массы видимого вещества, а тогда астрономы видели только звезды, для создания столь мощной гравитационной ловушки катастрофически не хватало: ее требовалось в десять раз больше! Эту недостающую массу он и назвал скрытой или темной материей, однако под ней имел в виду вполне обычное вещество: пыль, газ, темные звезды, в общем то, что тогда не видели в телескоп. Со временем большую часть такого вещества удалось разглядеть. Оказалось, что основную его массу составляет невидимое вещество межзвездной среды, главным образом водород: его масса во Вселенной в 19 раз больше массы звезд. Чтобы это вещество увидеть, нужно задействовать другие диапазоны спектра электромагнитного излучения: облака атомарного межзвездного водорода видны в радиодиапазоне, пыль — в дальнем инфракрасном, невидимые звезды, а это, например, нейтронные звезды, черные дыры — в рентгеновском, его излучает падающее на них вещество. Казалось бы, проблема Цвикки была решена, но наблюдения за галактиками породили новую загадку. Примерно в середине 70-х годов, когда телескопы позволили вести наблюдения не только в видимом, но и в других диапазонах, астрономы стали замечать аномалии в движениях водорода и звезд в галактиках. Дело в том, что, согласно законам Кеплера, скорость движения объекта по орбите однозначно связана с той массой, что находится внутри этой орбиты. Астрофизики в своих расчетах предполагают, что основная масса галактик со-

средоточена в центре, а остальные звезды составляют лишь пренебрежимо малую добавку. При удалении орбиты любого объекта от центра галактики его скорость сначала быстро нарастает, потому что быстро растет масса, оказавшаяся внутри этой орбиты. Но вот внутри орбиты оказалась основная масса галактики. Дальнейшее увеличение радиуса орбиты не приводит к росту силы гравитации и теперь скорость движения должна уменьшаться как единица на корень из радиуса. Однако этого не происходит: скорости движения и звезд и водорода по мере удаления от центра галактик быстро выходят на плато и далее не изменяются. Более того, у водорода плато продолжается далеко за пределами видимого галактического диска и вообще до тех пор, пока этот разреженный водород виден в телескоп. Такое возможно, если огромная скрытая масса размазана по пространству, многократно превышающему объем галактики. Поведение облаков газа в скоплениях галактик дает астрономам дополнительную уверенность в существовании скрытой массы. В них имеются облака очень горячего газа. Его температура достигает сотен миллионов градусов. В таких облаках протоны движутся со скоростями в тысячу километров в секунду. Однако размер облаков невелик, газ концентрируется в очень маленьких областях внутри скоплений галактик. Какая сила может его удержать? Астрономы сходятся во мнении, что такой силой опять-таки обладает скрытая масса, распределенная по скоплению: она создаст гравитационную ловушку,

Расстояние от центра

«Химия и жизнь», 2021, № 5, www.hij.ru

которая не позволит частицам даже с невообразимо большой скоростью улететь прочь. Астрономы считают, что нужно различать скрытую массу и темную материю. В первое понятие входит некая масса в галактиках, которая попросту не излучает ничего такого, что можно было бы увидеть имеющимися приборами. Это может быть вполне обычное, но пока что невидимое вещество: коричневые карлики, нейтронные звезды, остатки погибших звезд, астероиды, кометы. Только в 80-х годах появились идеи, что эта иная материя — небарионная, то есть которая, в отличие от вещества, не построена из протонов и нейтронов.

Древние неоднородности Источником таких идей стала экспериментальная космология, которая базируется на изучении реликтового излучения. Если считать от момента рождения Вселенной, то первым необъяснимым без темной материи фактом стало происхождение крупномасштабной структуры Вселенной. Многолетние наблюдения показали, что вещество распределено в ней крайне неоднородно: звезды собраны в галактики размером порядка 10 килопарсек, галактики формируют скопления 5–10 мегапарсек, а из них построены стены и филаменты, разделенные огромными областями пустоты. На самом крупном масштабе Вселенная выглядит как мыльная пена, где вещество сосредоточено в тонких пленках и нитях (см. карту Вселенной в «Химии и жизни» 2006, 8). Причина возникновения такой структуры понятна. Еще в 60-х годах академик Я.Б. Зельдович предположил, что вскоре после Большого взрыва в формирующемся горячем веществе возникают спонтанные флуктуации плотности, которые по мере расширения дают вселенские неоднородности. Эти флуктуации должны были оставить следы в виде неоднородности реликтового излучения. И такие неоднородности нашли, заглянув практически в момент возникновения нашего мира! Физика — наука точная, она позволяет все рассчитать. Так вот, подставляя результаты измерения начальных флуктуаций плотности вещества в соответствующие формулы, физики обнаружили, что построить наблюдаемую Вселенную не получается: за прошедшее время из них не удается вырастить структуру требуемого масштаба. Для этого не хватает массы, ведь вещество скучивается за счет создаваемой ею гравитации. Нужно добавить массу, и, как показало компьютерное моделирование, немалую: почти в пять раз больше, чем масса всего вещества, видимого и невидимого, а если речь идет о видимых звездах — то в сто раз большую! Соображения космологов на сей счет примерно таковы. На самых ранних стадиях эволюции Вселенной темная материя перестала взаимодействовать с веществом; она осталась холодной, то есть скорости движения частиц этой материи были во много раз меньше скорости света. В холодной материи даже маленькие неоднородности плотности не исчезали, а начинали гравитационно скучиваться, втягивая в себя все новые и новые частицы темной материи, создавая гравитационные

ямы. А обычное вещество было слишком горячим, оно из этих ям легко вылетало. Шло время, вещество остывало, и созданные темной материей гравитационные ловушки стали его втягивать. Не будь темной материи, ничего бы не было: ни галактик, ни их скоплений, ни Земли, ни нас. Вселенная до сих пор оставалась бы однородной с небольшими вкраплениями более плотных образований. Для космологов очень важно, что темная материя была холодной, в крайнем случае, теплой. Что она остыла гораздо раньше, чем вещество отделилось от излучения и образовались атомы. Именно такая темная материя к тому времени могла подготовить гравитационные ловушки для вещества. Почему для космологов так важен момент разделения вещества и излучения? Потому что они могут заглянуть в прошлое не далее этого события: сохранившиеся с тех пор фотоны формируют реликтовое излучение, которое несет информацию о состоянии Вселенной именно в этот момент. Никаких более ранних источников информации о ней нет, далее к началу времен располагается скорее источник фантазий теоретиков, чем объективного знания.

Скрытая масса — не темная материя? Насколько темная материя космологов соответствует той скрытой массе, что видят астрономы? Вопрос этот отнюдь не столь прост, как кажется. По данным космологов, а они претендуют на очень точный расчет, темной материи должно быть в пять с лишним раз больше, чем вещества. Однако попытки оценить ее по астрономическим проявлениям дают большое разнообразие результатов. Так, в Солнечной системе определена верхняя граница содержания темной материи — не более 10%, а ее концентрацию оценивают в 0,4 ГэВ на кубический сантиметр (то есть, 7·10-25 кг в кубометре; напомним, что, в соответствии с формулой Эйнштейна, энергию легко пересчитать в массу, и наоборот). В локальном звездном скоплении, включающем Солнечную систему, как свидетельствует динамика звезд, плотность темной материи составляет 0,025 масс Солнца на кубический парсек (см. «Химию и жизнь», 2014, 3). А вот с центром Млечного Пути проблема. Согласно теории, количество темной материи возрастает по мере приближения к центру галактики. Там у нас расположен прекрасный прибор для измерения ее плотности: звезды, обращающиеся вокруг центральной черной дыры. Самая близкая к ней из числа изученных — звезда S2 (см. «Химию и жизнь», 2020, 11). Она вращается по эллиптической траектории с периодом около шестнадцати лет, и за ней наблюдают уже почти два периода. Благодаря этому удалось выявить прецессию орбиты звезды. Так вот, она полностью описывается теорией относительности и никакой добавки скрытой массы не требует. Может быть, необходимость добавки обнаружат при дальнейших наблюдениях за этой или за более близкими к центру звездами, которые нашли не столь давно.

Подгоняем модели. Быстро и недорого А что же собой может представлять эта темная материя? Из каких частиц она состоит? Одну из первых гипотез выдвигал Я.Б. Зельдович, предлагая нейтрино на роль кандидата. Эта идея не сработала, и сейчас у теоретиков есть огромное количество самых разнообразных идей. Наиболее популярные идеи можно свести к трем типам: темная материя состоит из тяжелых частиц, легких частиц и вообще не из частиц, а из первичных черных дыр или проявлений модифицированной гравитации. Начнем с последних. По мнению космологов, модифицированная гравитация, которая предполагает отклонения от законов Ньютона на малых расстояниях или при больших ускорениях не поможет разгадать тайну темной материи. Причина в том, что с ее помощью не удается создать упомянутые гравитационные ямы на начальных стадиях Большого взрыва. То есть, обеспечить формирование структур Вселенной. Для этого нужна объекты, обладающие массой, а не поправки к законам механики. Первичные черные дыры на это способны, поэтому с точки зрения космологии они не запрещены. А вот астрономы такие дыры не видят, хотя должны бы, ведь при падении вещества в черную дыру идет хорошо заметное излучение. С первичными черными дырами как с кандидатами в темную материю связан один кошмарный для физиков сценарий. Согласно теории Хокинга, такие дыры способны за прошедшее время испариться, и от них остались ничтожные останки. Они могут придавать Вселенной скрытую массу, однако никак не проявляют свое существование. Найти их, скорее всего, не удастся никогда.

Рисунок: Illustris Collaboration

А может быть, и нет. Такое предположение вытекает из свежих наблюдений за движениями звезд в других галактиках. Как было сказано в начале статьи, аномалии их скоростей служат свидетельством присутствия скрытой массы. Так вот, это справедливо для древних галактик, свет от которых идет к нам более 10 млрд лет. А с болееменее современными галактиками так получается не всегда: начиная с 2017 года накапливаются наблюдения о таких галактиках, у которых нет никаких аномалий, вызванных скрытой массой, либо они ничтожны. Сейчас астрономы и космологи сходятся в одном: скрытая масса может быть не тождественна темной материи. Более того, скрытую массу в той или иной степени может обеспечить вещество, которое мы пока не видим в силу недостатка наших приборов. Не исключено, что какие-то проявления скрытой массы удастся понять в рамках модифицированных теорий гравитации. Но вот чего точно не удастся сделать без темной материи, так это получить крупномасштабные структуры Вселенной. Для этого требуется, чтобы она была обязательно небарионной, непохожей на вещество, и состояла из массивных, тяжелых частиц. Иначе никак не выходит, что в ходе Большого взрыва темная материя не разогревалась, а оставалась холодной в отличие от частиц будущего барионного вещества.

Как прочная сетка не дает луковицам или апельсинам раскатиться по прилавку, так и жгуты темной материи стягивают облака горячего межгалактического газа

На роль легких частиц темной материи после неудачи нейтрино, как правило, выдвигают аксионы. Эти гипотетические частицы очень легки, масштаб их массы простирается от 10-22 до 1 эВ, а может быть, и дальше. Идея аксионов довольно трудна для понимания людей, не посвященных в особенности приготовления блюд на кухне теоретической физики. Вкратце можно сказать, что их предложили в конце 70-х годов для решения некоторых проблем теории квантовой хромодинамики, которая описывает сильные взаимодействия элементарных частиц. А название придумал будущий нобелевский лауреат Фрэнк Вилчекв честь стирального порошка, поскольку предполагалось, что эта частица отмоет теорию от трудностей. Пока не случилось: аксионы никто не смог экспериментально зафиксировать. Для нас же важно, что аксионы практически не взаимодействуют с веществом, но, в отличие от нейтрино, в сильном магнитном поле превращаются в фотоны, и наоборот, что называют эффектом Примакова. Этим эффектом и пытаются пользоваться исследователи, которые хотят доказать, что аксионы существуют. Делают они это не ради темной материи, но, если аксионы будут найдены, они станут неплохими претендентами на роль ее частиц. Вот как выглядит один из экспериментов по поиску этих странных сущностей. Свет мощного источника пропускают через сильное магнитное поле и направляют его на металлическую стену. За ней также стоит магнит, а далее — фотоприемник. Если магнитное поле достаточно сильное, свет пройдет сквозь стену: сначала фотоны станут аксионами, те свободно преодолеют толщу металла, а затем магнитное поле вновь обратит их в фотоны. Увы, эта остроумная схема, как и несколько других, пока что не сработала. «Химия и жизнь», 2021, № 5, www.hij.ru

Фото: Kilo-Degree Survey Collaboration/A. Tudorica & C. Heymans/ESO

При анализе распределения темной материи астрономы используют эффекты гравитационного линзирования: отклонение света массивным объектом. Если рассчитать возникающие искажения, то можно понять, как распределена скрытая масса. Казалось бы, на этом участке неба нет ничего, кроме скопления галактик (слева). А расчет выявляет облако темной материи, масса которого в 30 раз превышает массу видимого вещества

Однако больше всего внимание теоретиков и экспериментаторов привлекают тяжелые частицы, которые составляют расширения Стандартной модели — основной теории, дающей список элементарных частиц нашего мира. Частиц темной материи среди них нет, и в этом, возможно, состоит неполноценность Стандартной модели, что обосновывает попытки ее расширить. Более того, темная материя оказывается интересной зацепкой; с ее помощью можно построить новый класс теорий поля. Этот подход несколько напоминает поиск бумажника под фонарем, поскольку там светлее. Дело в том, что почти любую модель частиц темной матери можно подогнать под данные эксперимента. Есть даже компьютерные программы, которые проверяют их на соответствие эксперименту. Как шутят сами физики, с их помощью производство теорий темной материи можно ставить на поток и работать под девизом: шьем модели по заказу и подгоняем их под эксперимент в короткий срок! Беда в том, что экспериментальные ограничения на эти модели крайне скудны. В сущности, всего-то надо получить измеренную плотность темной материи при Большом взрыве. Этого для однозначного выбора мало. Пока что из моделей, признанных наиболее перспективными, следует, что масса тяжелых частиц темной материи лежит в диапазоне 500—2500 ГэВ. Из этих оценок исходят при поиске их следов. Как видно, спектр масс гипотетических частиц — от легких до тяжелых — растянулся более чем на сорок порядков! При таком разнообразии претендентов только

эксперимент способен выбрать из фантазий теоретиков единственную верную модель.

… и бочонок жидкого газа Сейчас на охоту за темными частицами вышло много научных коллективов, каждый из которых мечтает первым поймать загадочную рыбу. Они, как бреднем все плотнее и плотнее окружают темную материю всевозможными ограничениями, но добыча постоянно ускользает, порой практически из-под носа. Так теоретики раз за разом дают новые оценки того же сечения взаимодействия частиц темной материи с веществом, экспериментаторы должным образом увеличивают чувствительность приборов, но никаких следов добычи не замечают. При этом за двадцать лет чувствительность выросла в сто тысяч раз. Рыбаки сходятся к целевой заводи по трем стратегическим протокам. Это попытки напрямую зафиксировать столкновение частицы темной материи с веществом, найти в космосе следы аннигиляции частиц темной материи при столкновении друг с другом и создать частицу темной материи в ускорителе. Как же надеются непосредственно, а не по косвенным признакам поймать неуловимую частицу? Вот одна из групп экспериментов; их считают самыми перспективными — использование детектора из жидкого благородного газа, такие детекторы построены в США, КНР и ЕС. Отечественные физики считают, что у нас есть превосходная площадка для создания детектора на базе Баксанской нейтринной обсерватории, однако пока даже к подготовке необходимых решений не приступали. Детектор представляет собой термос, заполненный сверххолодной жидкостью из массивных атомов. Термос надежно изолирован от внешних источников излучений тем, что размещен в толще скальных породах и экранирован водой. Защиту от внутренних источников излучения обеспечивает глубокая очистка от примесей и от собственных радиоактивных изотопов выбранного

благородного газа. А это либо ксенон, либо аргон. Они прекрасно дополняют друг друга, обеспечивая измерения в разных диапазонах массы гипотетических тяжелых частиц темной материи. Суть идеи детектора такова. Для частицы темной материи фактически не существует ни атомов, ни их электронных оболочек, только ядра; для нее вещество, которое кажется нам плотным, представляет собой пустоту, и ловить темную материю в такой ситуации все равно что ловить рыбку в сеть, ячейки которой в тысячи раз больше размера этой рыбки. Сработает только браконьерская сеть, к которой приложено электричество: случайно столкнувшись с ее нитями, рыбка будет оглушена. Аналогично упомянутой рыбке, частица темной материи провзаимодействует с веществом, лишь встретив в пустоте ядро атома, то есть оказавшись рядом с ним в пределах сечения взаимодействия. Однако электричеством ее не возьмешь. В лучшем случае такая частица способна к слабому взаимодействию, тогда удар по ядру будет относительно сильным. В худшем, когда она способна лишь на гравитацию, эффект окажется менее ярким: сработает только энергия движения,

Рисунок: Klaus Dolag and equipment VIMOS-VLT Deep Survey

Десять миллиардов лет тому назад галактики стремительно стягивались к областям с высокой плотностью темной материи и формировали крупномасштабные структуры Вселенной. Штрихи на этом рисунке показывают величины и ориентацию векторов скоростей галактик, летящих к массивной центральной области, а размер изображенной области — 100 млн световых лет

ведь гравитация гораздо слабее слабого взаимодействия. В любом случае столкновение должно привести к нефиксируемому нагреву атома детектора, а если повезет, то вызовет возбуждение атомов, может быть, даже их ионизацию, и породит пусть слабый, но свет. Скорее всего, ультрафиолетовый. Его зафиксируют фотоумножители. А дальше исследователям придется придумывать, что это было: артефакт, мнимое воплощение мечты или объективная реальность. Помогать в этом деле будут статистика, показывающая превышение числа событий над предложенным физиками уровнем, и тот факт, что темная материя холодная. Это ведь не она налетает на Солнечную систему, как, скажем, частицы космических лучей. Это Солнечная система летит с огромной скоростью, 200 км в секунду, сквозь темную материю. Значит, плотные объекты системы, включая Землю, ее заметают, как веник сметает лежащий на полу мусор. Однако в движении Земли, да и всех небесных тел системы, есть одна особенность. Полгода, с весны по осень, вектор движения Земли совпадает с вектором движения Солнца в Галактике, а вторые полгода он направлен в другую сторону. Значит, должны существовать сезонные колебания в количестве столкновений детектора с темной материей, заметаемой Землей. Если в статистике вспышек будет надежно выявлена такая сезонность, это окажется неплохим следом. А физический результат интерпретации полученных следов: масса частицы темной материи и сечение ее взаимодействия с веществом. Пока что никаких следов детекторы не нашли, но время от времени появляются сообщения о каких-то неясных намеках на успех. Например, группа под руководством профессора Елены Априле, эксплуатирующая детектор XENON1Т в итальянской лаборатории Гран-Сассо (в него налито 3,2 тонны жидкого ксенона), в 2020 году, то есть через год после того как установку закрыли на реконструкцию, сообщила, что за эффективные 0,65 года наблюдений было замечено несколько больше событий в низкоэнергетической области 2—3 кэВ, чем ожидалось. Предположительно это могло быть как след от солнечных аксионов, так и проявление тритиевого загрязнения вещества детектора. Видимо, в ходе экспериментов после реконструкции удастся внести какую-то ясность. Специалисты же считают, что ни один из работающих сегодня детекторов не сможет зафиксировать частицы темной материи. Причина — слишком маленький объем вещества, чтобы справиться с задачей при малом содержании темной материи в Солнечной системе. Однако это важная деятельность, которая позволит отладить технологии и в конце концов сделать нужную установку. Впрочем, такими установками не обойтись. Только соединяя эксперименты по прямому детектированию, работы по созданию частиц темной материи на ускорителях, наблюдения космоса в гамма-телескопы в поисках следов аннигиляции темной материи и результаты экспериментальной космологии, удастся сплести сеть, способную поймать в этой темной воде вожделенную золотую рыбку современной физики. «Химия и жизнь», 2021, № 5, www.hij.ru

Фото: Kilo-Degree Survey Collaboration/H. Hildebrandt & B. Giblin/ESO

Наблюдения за миллионами галактик позволили построить карту распределения темной материи во Вселенной. На этом фото показана ситуация 6 млрд лет тому назад

Глубокий эконом

О пользе фундаментальной науки

ходе дискуссии в МГУ имени М.В. Ломоносова возник вопрос: а кака пол за от темной материи. Кандидат физикоз-математических наук А.Е. Пухов, б стро провед в числени , заметил, что благодар ей в одном кубометре пространства содержитс один мегаватт нергии и если ту матери аннигилироват , то можно таку нерги в свободит . Дл сравнени : в кубометре газа содержитс в сто раз мен ше нергии, а в кубометре угл — в дес т раз бол ше. Конечно, то скорее шутливое замечание, однако исследовани темной материи в США в значител ной степени финансирует именно Министерство нергетики. Из оп тов по поимке аксионов сразу следует очен перспективна технологи передачи оптической информации на бол шие рассто ни : если ти частиц свободно пройдут сквоз стену, то превраща фотон в аксион и обратно, можно будет передават сигнал хот сквоз Земл без вс ких кабелей. А вот что говорит кандидат физико-математических наук А.С. Чепурнов, участву щий в создании

аргонового детектора «DarkSide-20k» в лаборатории Гран-Сассо. В тот детектор сначала нал т 20 тонн жидкого аргона, а в перспективе увеличат его количество до 200 тонн. По его мнени , уже сейчас можно назват три важн е технологии, котор е без того проекта попросту не б ли б реализован . Во-перв х, детектору нужно неб вало много изотопно-чистого аргона. На Земле нет производства, способного удовлетворит аппетит физиков, и сейчас, чтоб обеспечит работу того детектора, на Сардинии стро т огромну колонну в сотой 200 метров дл гравитационного разделени изотопов газа. Она станет отдел т радиоактивн й аргон-39 от аргона-40. Эту установку можно будет испол зоват дл изотопного разделени многих веществ, например при изготовлении фармпрепаратов. Во-втор х, в «DarkSide-20k» испол зу т кремниев е фотоумножители в количестве дес тков т с ч штук. Дл их производства стро т завод и разрабат ва т нову лементну базу. Однако кремниев е фотоумножители планиру т испол зоват в сам х разн х отрасл х, например в лидарах дл роботов-

автомобилей. Это даст толчок дл развити новой микро лектроники. В-трет их, жидкий аргон — прекрасн й сцинтилл тор. И в России, и за рубежом ест программ по создани нов х позитрон- миссионн х томографов, где именно жидкий аргон работает как детектор сигналов. Такой томограф проще устроен, а значит, дешевле, точнее и надежнее, чем име щиес . Вообще же, полезно вспомнит истори с ПЗС-матрицами, котор е сейчас испол зу т во всех цифров х фотоаппаратах и смартфонах. Изначал но ту технологи применили дл цифровизации астрономических набл дений (см. «Хими и жизн », 2004, 10). Матриц б ли сложн ми машинами и стоили очен дорого; дл обсерватории оснастит телескоп ПЗС-матрицей считалос порой подвигом и требовало хитр х переговоров с меценатами. Однако потребност в них росла и привела к по влени массового производства. Тепер ПЗС-матриц сто т копейки и ими пол зу тс миллиард л дей во всем мире. Никто не подозревает, что при изготовлении селфи он испол зует поистине космическу технологи .

Фото ТАСС

Увидеть сразу со всех сторон

м жн и и ь ж нн зн н и ьи

ни и и

и ни и

ь ии , зя

н з н

з жи и , м ь н м м из н и , н и н я, н жн ж ь, зи я н ь, и нн им н

и иим

ь н -

м н н ии м, и инн м из ж ни м н и ьн нь, м н из ж ни из н и н няя ни ни н зм я изни м н ь н и и иж нии из н и ин и и ьн ж н я ин ии з ь и н -

ни «

из н и » и н и ин ии ьн зм жн ь ь из ж ния из н и н ,и ьз я из ни я и я м н з з и и з , и н из ни и нн н я из з и и нн инзи ния и м из ж ни из н и и и я нн м н м и н нии н нь ь им н м м ни«Химия и жизнь», 2021, № 5, www.hij.ru

ем, излу аем х пада им внутр ерной д р ве еством. Полу аемое при том изображение горизонта соб тий расположено внутри тени ерной д р и представл ет собой проек и на небесну сферу сразу всего глобуса горизонта соб тий. В резул тате они оказ ва тс уникал н ми об ектами во Вселенной, котор е удаленн й набл дател может видет сразу со всех сторон. Заметим, то такой об ект можно соорудит в комнате, просто посредством зеркал, но д рой он не будет. (ЖЭТФ, 2019, 4, 677)

Конденсатор без диэлектрика

менно так наз валас стат о суперконденсаторах, или ионисторах, о прин ипе их действи и детективной истории их создани , опубликованной в «Химии и жизни» — 2005, 5. Напомним прин ипиал ное — то конденсатор, котор й накапливает зар д в двойном лектри еском слое на грани е лектрода и лектролита. По тому его емкост пропор ионал на плоади лектрода, и, если он сделан из мелкого поро ка, то может достигат вес ма бол их вели ин. Конденсатор размером с наперсток, име ий лектрод из пористого углерода, может имет емкост в одну фараду. Рабо ее напр жение таких конденсаторов пор дка 10 вол т, по тому дл запасани нергии они не о ен ффективн , но зато име т прин ипиал но неограни енн й срок служб , мен ее врем зар да, мен ее внутреннее сопротивление и су ественно де евле. Автор работ , Д.С. Ил енков с коллегами из Физико-техни еского института им. А.Ф. Иоффе построили модел суперконденсатора с лектродами из пористого углерода, исследовали про есс зар жани , и показали, то пор в углероде име т три характерн х размера и то сам е мелкие пор , отве а ие за максимал ну емкост , зар жа тс с задержкой (Письма в ЖТФ, 2020, 2, с. 32)

Капля, она же — резонатор

езонатор — то то, в ем относител но долго не затухает сигнал, при ем сигнал вполне определенной астот . Без той ве и не будет работат радиоприемник, а если резонатор опти еский — то лазер. О ен хоро им опти еским резонатором б ла б сфера, однако дл того нужно в сокое ка ество сфери еской поверхности. У тверд х микросфер, лежа их на плоскости, даже нали ие то ки опор приводит к деформа ии, ухуд а ей их опти еские свойства. В Университете Технион в Хайфе в ка естве опти еского резонатора испол зовали капли силиконового масла диаметром 20 мкм. Капли держал на весу опти еский пин ет. В том слу ае капли б ли с в сокой то ност сфери ескими и с в соким ка еством поверхности. Вблизи капел проходило изогнутое оптоволокно. Через опти еское поле (« ванес ентное поле»), которое су ествует на рассто нии пор дка длин волн вне оптоволокна и капли, колебани в капле б ли св зан с колебани ми в волокне. Ка ество полу енного резонатора б ло стол хоро им, то свет мог совер ат более 10 млн оборотов внутри капли. (УФН, 2020, 190, 1232)

Два автокатода — пара

лектронно-вакуумн е прибор , разрабат ваем е и примен ем е сей ас, можно разделит на три групп . Сама массова — то класси еские сверхв соко астотн е прибор (магнетрон , ламп бегу ей волн и клистрон ) дл спутниковой св зи, радиолока ии, ускорител ной техники и микроволновок дл кухни. Втора группа — то прибор на нов х прин ипах (гиротрон, виркатор и другие), об но предназна енн е дл полу ени рекордн х параме-

тров мо ности и астот , например, дл нагрева плазм в Токамаке. А трет группа — то прибор , расс итанн е на продвижение в субмиллиметров й диапазон, то ест област вес ма в соких астот и коротких длин волн. Ибо ем в е астота, тем ире канал св зи. Прибор той групп в нужден имет мал е габарит , и дл полу ени интересн х мо ностей они должн работат с лектронн ми потоками бол ой плотности. Требование мал х габаритов и в соких плотностей тока недвусм сленно указ вает на авто лектронн е катод . Потому, то термо лектронн й катод не может при приемлемом сроке служб обеспе ит такие плотности токов, да и габарит его умен ит трудно. Авто лектронн й катод не требует нагрева, в хоро ем вакууме он долгове ен, отбор тока идет с остри , так то с плотност дело тоже обстоит неплохо. Параметр автокатодов настол ко соблазнител н , то их даже п та тс испол зоват в пере исленн х в е класси еских приборах, вместо термокатодов. По тому последние дес тилети коли ество работ по термокатодам мало, а по автокатодам — велико. Основна проблема автокатодов — небол ой срок служб в плохом вакууме — бомбардировка ускоренн ми ионами разру ает катод. Автокатод по методу полу ени бол их напр женностей пол можно разделит на две групп — класси еские, с остри ми или лезви ми, и основанн е на нов х иде х. На обоих направлени х полу ен интересн е резул тат . Вот два довол но неожиданн х примера. Если покр т автокатод слоем фуллеренов С60, при ем о ен тонким, в два–три « арика» тол иной, то устой ивост к ионной бомбардировке возрастает, но не потому, по ему в подумали. Ион проход т сквоз слой фуллеренов, нергии-то у них хватает. Но атом , котор е они в бива т с поверхности катода, не улета т — слой фуллеренов отражает их обратно на катод. Это показали Г.Г. Соминский с соавторами из Санкт-Петербургского политехни еского университета

и н и и , 201 , 2, 02 им н ж ния н ин и з ния и н яж нн я и и и н м и зн ми ми , з я з н н яж нн ь яи зни нн я ми ия з и ж м и зн ми ми ни и ьз и ни и ин , ь м и, н ьи ьз ь н из м и и и (ЖТФ, 2019, 1, с. 142) ии

Искры от винта

из н ни н нн м , и из ьн ни , зн , из ия ни м з я, н ьн ь , и ь я, ним ь ин и ян и и н ,н и и ьн , ин н из м зи м , ин ь и и и и ,н н я н ни ьм и и и, из и нн м ж ими ями и зни и, з я , из им и язи ин ми из ни и н изи и ижни и и и з я и ьн м ,ин з м ян яж ни н м и и и, н нн н ин н жи и, и и из им н ин « з я , з и и я н ьн и и ими ми н ии, нн н ия з н м н м и и з н и ,и яи н из ии н им иним ь и ьн м » (Письма в ЖТФ, 2020, 2, 19). и ьн м м

м ж м жи ь , иня м и, и и н

м и

и н

Экзопланеты

н из м, я иним ни ж , и н и ня н , м 2020, 2, и н нни и н з н н и з ни м « з им и» и з , н н и имии и н и и имии им н , я ия, н и ни ии « з н я н и и и н ми и , зм жн ии ни и ь и ь н ия ь н ь им , я янн н м мм м н з мн и нн ми и н ни , н ь я н н и м и з з ,и н н з и я з н я нн ин я изи и , м ими и и ин ми и и ни н н н н н ни н м ньн мз з н н н м нии, ь м и ж ния и ии н н и м н ж ни н з мн и , нн ж нн и ьн з н , и им и им иям, ия н м я зни н ния и ж ния жизни, н и я и ии» з ь и , и им з з ни , ия, м н ж ния, м из и и м и н ж нн з н , и и изи и з н , м з н , ии ин ми з н н и м, ми ни н н

и и

м ин н з м н и зм жн я и м и ,з

з , н ь ни

н н з з , з н ,

Солнечный ветер встречается с Луной

м , м и н ь з и, зн ьн и н з и м ,н и и н и н ь м ни н я, м и, н н н ,н мн м н , м ни н н н ь ь зм жн , нн м ин н ян ми н н з им м ни н м м « » и и н ж я м н и ми из н и з н изи и и и ния и ьм , 2020, , 5 з и н , м и и нн я ни м и ни зм , из ж и « н н », и м, и и ь м ни н н м ии и ьн и ьн из н , з я и ня ь, и и зм , н из м ни м н м и н м и жн ь нн ми ин , я з ь н и изм и ь н м нн м , м ним м, н з ни и « нн з и, н нн нн и нн ни и нн им им я ни м н ниям, н ния я ьн и и ни » н ж

и Л. Намер

«Химия и жизнь», 2021, № 5, www.hij.ru

letsgeekblog.wordpress.com

Спросите учителя

Л.А. Ашкинази

Еще раз про любовь Ричард Фейнман, Калифорнийский технологический институт, лекция для студентов

Мы уже публиковали статьи о перспективных учебниках физики («Химия и жизнь», 2016, 2), химии («Химия и жизнь», 2015, 11), географии («Химия и жизнь», 2017, 11) и астрономии («Химия и жизнь», 2017, 5), а также статью об учебнике физики, которому полтора века («Химия и жизнь», 2019, 9). Между идеями авторов есть совпадения, например — что учебников должно быть два: для всех, обязательный, и для тех, кто интересуется предметом и собирается продолжать соответствующее образование. Но интересны не только совпадения, но и расхождения — предложенное для одного предмета, вполне может быть использовано для другого.

Начнем с вопроса, чем «учебник для всех» должен отличаться от того, 150-летней давности, о котором мы рассказали в статье «Физика — полтора века в школе» («Химия и жизнь», 2019, 9). Если совсем кратко, то основные отличия той древности от современного учебника таковы: в ней меньше формул, зато больше описаний экспериментов, бытовых и технических устройств, подробнее рассказано об акустике, о цветном зрении и об инфракрасном излучении, то есть о том, с чем мы имеем дело непрерывно. Если брать этот учебник за основу для современного учебника «для всех», то есть заимствовать этот подход и стиль, то нужно добавить радио- и атомную технику, а также астрономию и космологию на примерно таком же уровне. Конечно, примеры устройств должны быть взяты из сегодняшнего дня (оптоволокно, спутниковая связь и т. д.), а если и рассматривать что-то древнее (например, в интересах курса истории), то должны быть указаны его историческое место и связь с современностью. Внятное описание антиблокировочной системы или подушек безопасности автомобиля полезнее формул, которые будут забыты после сдачи ЕГЭ. Можно рассмотреть устройства, которые с любовью описывают фантасты, работающие в жанрах дизельпанк и стимпанк. Понятно, что эта идея вызовет критику — как, назад на полвека? За что боролись? Увы, я тоже не знаю, за что мы боролись. После окончания школы большинство школьников не помнят ни одной формулы, а остальные помнят, но не могут применить. Школьная физика усвоена так, что может применяться только теми, кому она была интересна в школе и кто поступил в вузы на физические и инженерные специальности с соответствующим преподаванием физики. То есть, попросту говоря, теми, кому она оказалась постоянно нужна. В учебнике физики «для всех» может и должно быть рассказано и о теории относительности, причем не про четырехвектор, а с указанием на бытовые проявления — работу GPS, движение релятивистских электронов в высоковольтных электронных приборах (телевидение, радиолокация) и ускорителях. Это примеры, которые близки мне, но есть и другие. Должно быть рассказано и об элементарных частицах — но с привязкой к атомным и термоядерным реакторам и бомбам, а также к радиоактивности. Чтобы взрослые люди понимали, как устроен мир, не заряжали воду от телевизора и не пытались лечиться у шарлатанов. При таком подходе людям будет в жизни польза от физики — они впоследствии меньше денег отнесут жуликам и не будут в скользкую погоду переходить дорогу в неположенном месте.

Общая структура и новые подходы Сегодня общая структура, то есть последовательность самых крупных разделов (механика, термодинамика, электричество...), одинаковы для школьных учебни-

Фотохроника ТАСС, 1964.

Учебник «для всех» в новом веке

Лабораторная по физике. Физика — это не только буковки на доске

ков физики, да и большинство институтских от них не сильно отличаются (кроме, отчасти, Ландау — Лившица). Зарубежные учебники более разнообразны, но попыток строить курс радикально иначе мы не увидим (кроме, отчасти, Фейнмана). Причин две, первая: в обучении мы повторяем исторический путь построения курса физики, а он — путь человеческого вида, который начал с каменного топора, потом освоил костер, а потом розетку с электричеством. Правда, зеркало было до розетки — может быть, поэтому в том древнем учебнике оптика идет до электричества. Ровно так же движется по своему жизненному пути индивид — от пренатальной механики, через термоудар при рождении, потом улыбается оптике и уж потом начинает проявлять интерес к розетке. Но и ее воспринимает поначалу как интересный оптический объект. Вторая причина традиционного построения курса: использование в поздних разделах материала более ранних. Если такого использования нет и все преподносится феноменологически, строить курс «Химия и жизнь», 2021, № 5, www.hij.ru

Фото Владимир Зинин/ТАСС

можно, как говорят мои ученики, «рандомно». Можно построить школьный учебник физики (хоть «для всех», хоть «продвинутый») иначе, например, начать все с электричества или термодинамики, но для этого не видно причин. Поэтому посмотрим, есть ли какие-то менее глобальные усовершенствования. Их можно разделить на две группы: тематические, то есть чему учить, и технические, то есть как учить. И они могут оказаться разными для двух учебников. В учебнике «для всех», по отношению к современному школьному учебнику, должно быть уменьшено количество формул и увеличено количество описаний экспериментов, количество информации о реальных технических устройствах и природных процессах, включены элементы химии и астрономии. Можно немного добавить истории физики — опять же через описание экспериментов и устройств, можно — чего-то актуально-бытового, например, техники энергосбережения. Заметим, что все это бывает в американских учебниках, которые переведены на русский и большинство из них доступны в Интернете. Однако там это делается без деления на «для всех» и «продвинутый». Для «продвинутого» учебника, во-первых, все это должно быть «по второму разу», но на другом уровне, причем в компьютерном варианте (который, разумеется, обязателен) первая книга должна открываться в

соответствующем параграфе по одному клику — для удобства матери учения. Некоторые тематические расширения для этого учебника выглядят очень естественными: раздел про математику (начала анализа, матрицы и т. д., если это не пройдено по математике), для механики — динамика вращения, вообще трехмерная и космическая, для электричества — электроника и связь, для оптики — оптоволокно и лазерная техника. Кое-что важное и интересное можно рассказать обо всем этом, применяя довольно скромный набор формул. Школьники увидят, как работает физика, и современная техника перестанет — хоть отчасти — быть для них магией. С другой стороны, практика показала, что сильный интерес вызывает у них рассказ про тачскрин, эксплуатацию аккумулятора и возможность слежения за человеком с помощью того, что у них в кармане. Но есть и более серьезные методологические изменения, которые предлагают профессиональные физики. Некоторые предложения можно найти в разделе «методические заметки» журнала УФН, «Успехи физических наук». Вот два примера: статья академика Л.Б. Окуня «Понятие массы» (1989, 3) и статья профессора МГУ В.А. Алешкевича «О преподавании специальной теории относительности на основе современных экспериментальных данных» (2012, 12). Есть полезные

Почему это именно так устроено? Если подумать? Преподаватель Е.А. Маклецов, Алма-Ата, 1984

материалы и вне УФН, вот только один пример — книга профессора Оксфордского университета Александра Львовского «Отличная квантовая механика». Названия не надо пугаться, автор имеет в виду не «качество» науки, а отличающийся от общепринятого подход к изложению. Наверняка есть и другие источники полезных для создания «продвинутого» учебника профессиональных материалов.

Технические изменения Теперь, руководствуясь изречением «дьявол — в деталях» (кому только его не приписывают!), перейдем к рассмотрению технических изменений и дополнений. В учебниках физики, и школьных, и институтских, важная часть содержания — законы. Они представлены формулами, которые связывают величины, характеризующие объекты и процессы. Каждый закон получен в эксперименте и выведен из других законов, а те получены в эксперименте и выведены… и т. д. Но каждый эксперимент имеет внешние условия, диапазон варьирования величин и точность. Да и вывод иногда идет через допущения и приближения, про которые потом забывают. Поэтому у каждого закона есть эти три параметра — условия, диапазон, точность. Эта мысль хорошему учебнику в принципе не чужда, но она упоминается вскользь, и в голове ученика складывается картина: набор не связанных утверждений, имеющих абсолютный характер. По сути дела, это не естественно-научная, а совершенно религиозная картина мира. Было бы хорошо, если бы в учебнике, для каждого закона и, более широко, для каждого утверждения, были указаны «условия, диапазон, точность» — то есть для каких внешних условий он получен, в каком диапазоне водящих в него величин и с какой точностью он действует. А также — из каких экспериментов и законов он выведен. В идеале — соображения про возможное расширение применимости, сведения об использовании для вывода других законов и для решения задач. Можно рассмотреть, мог ли этот закон быть другим, если нет — почему, если да — в каких условиях. Могло ли в законе всемирного тяготения и законе Кулона стоять в числителе не произведение, а сумма, могла ли в знаменателе быть другая степень, могли ли массы и заряды в числителе стоять в других степенях, одинаковых или разных, мог ли впереди быть другой

Фото Павел Максимов/ТАСС

Лабораторная требует подготовки. Причем совместной. Преподаватель А.П. Орехов, Москва, 1985

коэффициент… На глазах педагога рушится мир, и спокойно смотрит на это ученик — он начитался российской апокалиптической фантастики, ему все пофиг. Отдельным разделом в учебнике должно быть рассмотрение «биографий» законов — как они выводятся из экспериментов и других законов, как взаимодействуют при выводе уже имеющееся законы и новые экспериментальные данные, почему аппроксимации и экстраполяции бывают разумные и не разумные, когда и почему в законах есть странные размерные коэффициенты (законы Кулона и всемирного тяготения) или их нет (законы Ньютона и Ома), когда возникают законы типа a/b (законы Ома и Гука), почему и в какой степени они верны. У школьника не должно возникать ощущения, что в потолке открылся люк, оттуда высунулась голова в буклях и гаркнула: «У, деленное на эр!» Он должен понимать, откуда все это взялось. Теперь посмотрим не на законы, писаные мелом или фломастером на доске, а на реальный процесс. Кладем кирпич на стол. Любой школьник скажет, что N = mg, а осторожный добавит что-то про «неподвижные звезды». Но математик потребует рассмотрения устойчивости и единственности решения любой задачи. Вопросу про устойчивость школьник удивится (что уже плохо), но, вспомнив определение, он с ним справится. А вот вопрос про единственность его ошарашит. Хотя он — в предположении, что Гуку мы верим, — тривиален. А если не верим? Да, а почему вообще существует решение? Почему тело, положенное на стол, покоится? Когда мы его клали, оно двигалось! Куда делась энергия и не противоречит ли это закону Гука? Итак, для каждого результата надо проверять устойчивость, рассматривать процесс, который к нему привел, доказывать единственность решения. А для каждого процесса надо внимательно рассматривать его начало, потому что часто рисуют мгновенные скачки, но их не бывает. И еще внимательнее надо рассматривать его конец, потому что экспоненты, которые часто бывают решениями, длятся бесконечно, «Химия и жизнь», 2021, № 5, www.hij.ru

Фото Илья Павленко, В. Соловьев/ТАСС

Обсуждение продолжается на перемене. Мы ждем перемен. Преподаватель Н.Н. Палтышев, Одесса, 1987

а этого, увы, тоже не бывает. Процессы либо тонут во флуктуациях, либо из непрерывных становятся явно дискретными и вероятностными (радиоактивный распад), либо в игру вступают квантовые эффекты. И вообще, когда что-то стремится к нулю — это ужас, а когда к бесконечности, это ужас-ужас-ужас. Особая ситуация возникает, когда у задачи нет аналитического решения в виде конечной формулы и ее решают численно, моделируя процесс. В этом случае возможно странное: например, при решении «задачи многих тел» для Солнечной системы оказывается, что это система неустойчива и Юпитер выбрасывает Меркурий «во тьму кромешную». Но пока не вполне понятно — мы действительно через 50 млрд лет это увидим или это накопление ошибок счета? В преподавании должна учитываться психология учеников. Если обратиться к литературе, то выясняется, что общие слова говорят и пишут многие, а до конкретных советов мало кто опускается. Мне кажется, что на самочувствие учеников и на усвоение ими предмета позитивно может повлиять следующее:

— указание на связи данного места в курсе физики с другими местами; — указание на связи предметов и наук; — указание на связь с жизнью — и применение, и разбор глупостей, которые пишут и изрекают; — сложность теоретического материала должна нарастать плавно, а задачи должны разбираться на разную глубину.

Как уестествить естествознание От идеи замены в старших классах школы физики, химии и биологии «естествознанием» любой нормальный специалист, хоть исследователь, хоть педагог, приходит в ужас. Он хорошо знает, что деление наук не случайно, что исследования «на грани» и диссертации «на стыке наук» этого не меняют, а разговоры о межпредметности — тем более. И еще он понимает, что все это требует особой осторожности, потому что всяческая «меж» привлекает тех, кто ничего не сделал ни по одну сторону межи, ни по другую. Никто из нас не видел табличек «химия», «биология», «физика», развешанных на Природе. Но предметы с этими названиями, преподаватели и специалисты в данных областях есть. Это неизбежное следствие

углубления знания и ограниченности возможностей мозга. Школьники считают, что реальный мир — это одно, а школьный мир — другое, причем разложенное по ящичкам с табличками. Когда на уроке физики приводится пример из химии или биологии, слушатели жалобно пищат: «Это другой предмет!» Легитимность биомеханики, биофизики, биохимии, физхимии, химфизики, нейросоциологии, нейроэкономики и т. д. не умаляет важности физики и химии, но может являться темой для лекции. При условии, разумеется, наличия соответствующих знаний и у лектора, и у слушателей. При организации подобной лекции или написания об этом статьи или главы в книге должно учитываться, что именно ученики уже знают, то есть были ли у них нормальные предметы и что от них сохранилось в их головах. А также, какие курсы преподаются в данном учебном заведении одновременно. И наконец, последнее по порядку, но первое по важности — что интересно учащимся и какой сыростью мир успел пропитать их мозги. Иными словами, потребуются ли нам неконвенционные средства, чтобы их зажечь, или обойдемся термитом. Методы доступа к ученикам в этой межсфере можно разделить на два группы: чисто естественно-научные, то есть без учета гуманитарности, и с учетом оной, то есть пытающиеся «зацепить» именно гуманитарное в учениках. Второе, впрочем, будет осложняться тем, что на «гуманитарное» направление будут попадать не только любители гуманитарного, но и естественно-ненавистники. До первых можно попробовать достучаться; со вторыми дело обстоит сложнее, хотя и тут не все потеряно. Например, анализ хорошего западного киберпанка (Брюс Стерлинг, Уильям Гибсон, Нил Стивенсон и т. д.), то есть картины влияния на человека и общество достижений естественных науках и компьютинга, вполне может их увлечь. Что же касается того, что сейчас школьникам преподносят под этикеткой «естествознание», то уже издано минимум четыре учебника. Я их прочел все; это доза ЛД50. Но не вздрагивай, мой ученик, не прижимайся от ужаса к маме — я оказался в выжившей половине. Читаешь и кажется, что слышишь нечто вроде «Все авторы перед написанием этих учебников ознакомились со школьными учебниками по отдельным предметам и бережно отобрали из них для вас» — ну как реклама в продмаге. Потому что эти учебники состоят их огрызков физики, химии, астрономии и биологии. Попытки гармоничного соединения, например, при рассмотрении одного объекта с разных сторон — редки; да и ошибки тоже есть, писал-то преподаватель чего-то одного. Позиция авторов относительно пройденного ранее материала не везде последовательна — иногда они вроде бы считают, что ранее пройденное школьники помнят, иногда придерживаются более реалистичной гипотезы. Некоторые авторы рассказывают об истории науки, но в основном какой-то одной, хотя параллельное рассмотрение и анализ взаимодействия были бы более

полезны. У некоторых книжек какое-то детсадовское оформление — неужели педагогическая наука считает это полезным для обучения? Между тем есть способы не только гармонично связать естественно-научные предметы, но и зацепить вопросом-медиатором струнку в душе школьника: — проанализировать связи между гуманитарным и естественно-научным, разобрать физику и химию в произведениях научной фантастики (Артур Кларк, Станислав Лем, Джоан Роулинг, Клемент Хол, Нил Стивенсон и далее до бесконечности), причем и находки, и ляпы; — взглянуть на гуманитарную сторону естественных наук, то есть на историю наук и роль в ней психологии ученых; — рассмотреть естественно-научную сторону гуманитарного: математические методы в социологии, лингвистике и психологии, физические и химические методы в психологии; — путь «от объекта»: берем любую вещь, и смотрим на нее с точки зрения различных наук — естественнонаучных и гуманитарных, а также инженерии; — приборная и методическая связь наук — что сделали, например, физики для химиков и биологов и вообще одна наука для других («Химия и жизнь», 2017, 6), причем и естественно-научные сделали кое-что для гуманитарных, и гуманитарные для них; — рассмотреть сопоставление наук — математического аппарата и словарей терминов, достижений и перспектив, норм и стиля поведения участников, принципов и методов научной деятельности, методов и результатов применения в искусстве, в технике и бизнесе, степени и форм вовлечения в политику, методов работы с объектами и измерений, методов преподавания и, в частности, отношения к непознанному (сравнение методов преподавания своих собственных школьных педагогов вызовет сильный интерес у детишек). Кое-какие вопросы этого типа появились в новых изданиях школьного углубленного учебника физики Г.Я.Мякишева. Конечно, это не все пути, конечно, вы найдете еще. Вы, практики преподавания, творцы поколения, врачи, противостоящие эпидемии попсы. Как сказал Ганнибал: «Мы найдем путь — или проложим его». И отечественная научно-популярная традиция в этом смысле будет вам хорошим помощником. В «Библиотечке “Кванта”» было пять книг (выпуски 40, 49, 63, 69 и 87, все есть в Интернете), в которых можно найти много материала по этим темам. Вполне возможно, что создание нового учебника — электронного, сетевого и содержащего много информации — потребует новой технологии. А вдруг мы захотим сделать не просто учебник, и даже не просто поддерживающий его сайт, а нечто эволюционирующее? Для этого надо, чтобы те, кто выучатся по нему, стали его поддерживать. Чтобы они могли коллегиально и профессионально вносить в него исправления, уточнения и дополнения. Пусть жизнь продлится профессионально! «Химия и жизнь», 2021, № 5, www.hij.ru

Вещи и вещества

И.Н. Григорьев

Сделай фосфор сам В детстве папа показал мне и брату удивительный фокус — получение фосфора из спичечного коробка. С этого и началось увлечение химией и естественными науками. Папа оторвал бумажку с боковой стороны коробки, поджег ее и быстро растер. Как завороженные смотрели мы в темноте на тусклое свечение, и вокруг витал необычный запах. «Вот фосфор, — рассказывал нам папа. — Он очень ядовит, не делайте сами этот фокус!» Мы послушаемся и пойдем другим, более современным и безопасным путем. 26

Работаем по правилам Некоторые простые опыты с фосфором можно проделать в школе, в кружках химии и центрах дополнительного образования — где есть соответствующее оборудование и специалисты. Они будут неопасными, а результаты — весьма интересными. К сожалению, получить хорошие фотографии процессов со свечением вряд ли получится, чувствительности камеры смартфона не хватит. Однако глаз без труда видит все подробности. Наблюдать опыты со свечением нужно обязательно в полной темноте, дав глазам адаптироваться не менее пяти минут. Если дело происходит днем, окно нужно полностью изолировать от света.

О светящемся фосфоре многие впервые узнают из «Собаки Баскервилей» Артура Конан Дойля, хотя собаку и не могли мазать белым фосфором. Можно самому получить это вещество, следуя инструкциям в статье, и убедиться, что оно светится

Работать будем, соблюдая правила техники безопасности. В защитных очках, перчатках и халате. Желательно работать в вытяжном шкафу, однако это необязательно. На стол нужно положить два слоя бытовой алюминиевой фольги. При этом мы не потеряем ни крупинки фосфора и исключим возможность возгорания. После всех опытов фольгу нужно свернуть и выбросить. Фосфор легко загорается на воздухе, особенно в жаркую погоду, часто самовоспламеняется, достаточно трения при разрезании или тепла руки. Поэтому его нельзя трогать руками, даже в перчатках — только палочкой, пинцетом, проволокой. Следите, чтобы фосфор не оказался на бумаге. При этом затрудняется отвод тепла, он начинает плавиться и загорается. Поэтому режут и хранят фосфор только под водой. Для разрезания используют воду комнатной температуры и толстостенный сосуд (чтобы его нельзя было повредить при разрезании) вроде ступки или кристаллизатора, в холодной воде фосфор становится хрупким и крошится. Однако после разрезания в теплой воде необходимо охладить защитный слой воды, подлив ледяной воды или положив немного льда. И только тогда можно вынимать куски фосфора. Загоревшийся небольшой кусочек фос-

фора можно потушить, накрыв куском фольги, жестяной крышкой, металлической/фарфоровой чашечкой как колпачком. Небольшой кусочек на фольге погаснет и сам, разве что немного дыма получится, но он безопасен. Если крупинка фосфора попала на кожу, то надо промыть это место 5%-ным раствором сульфата меди и тщательно вымыть руки. Следы фосфора с пинцета или металлических поверхностей проще всего убрать прокаливанием в пламени горелки — фосфор попросту сгорит. Стеклянные трубки после опытов нужно тщательно завернуть в фольгу и утилизировать с мусором.

Оборудование и материалы Для опытов потребуются несколько химических термостойких стеклянных стаканов объемом 500 мл, один маленький химический стакан на 50 мл. В случае их отсутствия в лаборатории — маленький стакан можно заменить стальным стаканчиком из штампованной стали (продаются в спорттоварах и туристических магазинах), вместо больших химических стаканов возможно применение одноразовых полиэтиленовых. Нам потребуются металлический пинцет 10–15 см длиной, тонкая стеклянная трубка 6–7 мм диаметром, проще всего использовать несколько медицинских пипеток. Понадобятся два-три шприца на 5 мл, скрепки, Оттягивание трубки пинцетом и отпаивание капилляра

«Химия и жизнь», 2021, № 5, www.hij.ru

вата, канцелярский нож, несколько больших коробок спичек (по 500 штук), лист глянцевой бумаги от ненужного журнала или рекламного буклета, парафиновая или восковая свеча (неокрашенная). Еще потребуются касторовое масло, небольшие аптечные пузырьки с резиновой крышкой или 100 мл бутылка из бесцветного прозрачного стекла с винтовой крышкой. Нам также понадобится небольшая бутановая горелка, она удобна для работы со стеклом и вообще для разных опытов. Горелка нам понадобится прежде всего для того, чтобы сделать из пипеток специальные пробирки, в которых мы будем возгонять фосфор. Нужно из пипетки сделать небольшую пробирку — запаять ей носик. Снимем с пипетки резиновую часть. Стекло должно быть чистым и сухим. Медленно внесем носик пипетки в пламя. При этом держим ее большим и указательным пальцами левой руки и вращаем между пальцами, чтобы стекло нагревалось равномерно. Как только стекло размягчилось (это становится заметно по желтому цвету пламени), сразу же берем пинцетом размягченное стекло и немного оттягиваем. Отверстие в капилляре само заваривается расплавленным стеклом. Пинцет оттягиваем в пламени, пока лишнее стекло не отделится от пробирки. Затем «дно» пробирки, получившееся из запаянного носика, несколько раз проводим через пламя для медленного охлаждения. Пробирка готова, и ничего, если получится неровно. Осталось подержать ее немного в воздухе, чтобы она остыла — раскаленное стекло нельзя класть на холодные поверхности.

Демонстрационный опыт получения белого фосфора в малом масштабе

Теперь для наших опытов с фосфором все готово. Отметим, что нельзя упрощать операцию и просто держать в пламени носик пипетки до его заплавления. Тогда дно получается толстым и лопнет при последующем нагреве.

Получаем белый фосфор Конечно, мы хотим получить немного белого фосфора, который светится в темноте и обладает наиболее интересными свойствами. Для этого надо нагреть в нашей самодельной пробирке немного красного фосфора, причем без доступа воздуха. Он перейдет в пар и, сконденсировавшись на холодных стенках, даст капли белого фосфора. Напомним, что фосфор имеет несколько аллотропных форм и много модификаций, сильно отличающихся по химическим и физическим свойствам. Белый фосфор состоит из молекул P4, мягкий как воск, легкоплавкий, светится в темноте при окислении на воздухе. Химически очень активен. Ядовит, растворяется в жирах, глицерине и некоторых растворителях. Красный фосфор состоит из полимерных молекул Pn разной длинны. Он красно-коричневого цвета, не плавится, а возгоняется, сразу образуя пары. Он гораздо менее активен химически, чем белый фосфор, не самовоспламеняется на воздухе и не светится. И не ядовит — в частности, потому, что не растворяется в большинстве растворителей. Пары фосфора при быстром охлаждении дают белый фосфор. Если длительно нагревать жидкий фосфор в инертной среде, он полимеризуется, и постепенно переходит в красную форму. Подобный процесс идет и на ярком свету. Существует еще черный фосфор. Он внешне похож на графит и наименее активен, например, с трудом поджигается спичкой.

Красный фосфор применяют в пиротехнике и спичечном производстве. Намазка коробки спичек содержит около 30% красного фосфора с некоторыми добавками, вроде молотого стекла или сульфида сурьмы. При трении головки спички, содержащей хлорат калия, в месте контакта фосфор окисляется и зажигает головку. Подобное свойство используется во всех терочных пиротехнических воспламенителях. Взрывчатая и высокочувствительная к механическим воздействиям смесь Армстронга (бертолетова соль и фосфор) используется в пистонах и хлопушках. Поэтому в качестве источника красного фосфора придется купить несколько больших коробок спичек по 500 штук. К сожалению, помимо фосфора есть и примеси органики — костяного клея, которые загрязнят полученный белый фосфор. Но тем не менее некоторые опыты с ним удаются. Возьмите глянцевую страницу из ненужного журнала (обязательно глянцевую) и аккуратно канцелярским ножом соскребите с коробка намазку. Если вдруг случайно счистилась и бумага, отделите ее иголкой. После «чистки» шершавая сторона становится более гладкой и блестящей, но, если потребуется, еще годится для зажигания спичек. С двух коробок удается наскрести 100 мг порошка.

Конденсат на холодной части трубки

Порошок от одной коробки помещаем внутрь нашей самодельной пробирки (с помощью желобка из кусочка глянцевой бумаги). Затыкаем пробирку ватным тампоном. Если осторожно внести в пламя дно пробирки и нагревать нижнюю ее треть (трубку держим пинцетом) — вначале замечаем белый дым, а затем начинает перегоняться фосфор. Трубку держим горизонтально, чтобы капли не стекали в нижнюю накаленную часть пробирки. Белый фосфор оседает на стенках в виде мелких желтых капелек. При этом чувствуется «чесночный» запах паров — характерная примета белого фосфора. Если белый фосфор не нагревать, он пахнет не чесноком, а озоном, похоже на запах возле работающих медицинских ультрафиолетовых ламп или принтера. Подождем немного, чтобы пробирка остыла. Теперь под тягой пинцетом вытащим ватный тампон. Он либо самовоспламенится, либо начнет «дымиться». Если возгорания ваты не произошло — можно намотать новый кусочек на проволочку от скрепки, погрузить внутрь пипетки и быстро извлечь. Тампон загорится, потому что на вате осел мелкораздробленный фосфор. Если вата не «Химия и жизнь», 2021, № 5, www.hij.ru

Прибор после возгонки фосфора. Белый фосфор сконденсировался в капли

загорелась (холодно, влажный воздух), лучше ее сжечь или сразу же завернуть в плотный слой фольги. Капельки фосфора можно извлечь из пробирки с помощью тонких деревянных лучин или разогнутой скрепки. Руками его трогать не надо. Все крупинки фосфора (а также палочки со слоем фосфора) поместим в фарфоровую чашечку, кусок жести или фольги. Обратите внимание, как он «дымится». Белый фосфор, который мы получили, светится в темноте, особенно если потереть деревянной палочкой о фольгу. Полученный нами фосфор загрязнен продуктами перегонки клея и следов бумаги, в чистом виде он светится сильнее. После наблюдения все, касавшееся фосфора, следует нагреть в пламени. При этом увидим сгорание фосфора — ярким желтым пламенем. Кусок фольги можно подержать над пламенем или поднести к ним пламя — фосфорные песчинки ярко вспыхивают. Работайте аккуратно, спокойно, уверенно — как и всегда в химии. После опытов все заверните в плотный слой фольги. Это обезопасит вас от возгорания. Рекомендую все же собирать «отходы» в отдельную банку с водой, на душе будет спокойнее. Можно попробовать получить компактный кусочек фосфора. В нашу самодельную пробирку насыпаем порошок от двух больших коробок спичек. Поверх насыпанного деревянной палочкой утрамбовываем «механический фильтр» из кусочка стальной губки для мытья посуды. Кусочек губки должен быть чистым и сухим, сталь мягкая в виде тоненьких ленточек, спиралек. Толщина нашего фильтра будет около 6–7 мм. Далее навертываем в верхней части пробирки (примерно 25 мм шириной) слой влажной хлопчатобумажной салфетки или ватного диска. Его нужно отжать от избытка воды. Завязываем ниткой и поверх него навертываем проволочку-держатель. Можно из двух разогнутых скрепок или другой мягкой проволоки. И не забываем закрыть пробирку ватным тампоном. Такой приборчик позволит лучше сконденсировать капли фосфора и даже извлечь их.

Нагреваем дно пробирки с порошком в пламени, при этом трубку держим горизонтально, около двух минут. Затем держим на воздухе (горизонтально!) еще около двух минут, чтобы приборчик остыл. Осторожно снимаем влажную ткань. На стенках сконденсировались крупные капли фосфора. В лупу, или даже без нее, видно, что слой фосфора немного покраснел, — там, где больше нагревался, — из-за частичного перехода обратно в красную форму. Теперь давайте извлечем фосфор. Здесь нам поможет крутой кипяток. Берем маленький химический стаканчик на 50 мл (или металлический из штампованной стали), ставим его на два слоя фольги и наливаем в него крутого кипятку почти доверху. Пробирка со слоем фосфора должна быть погружена в кипяток. Проследите, чтобы в стаканчик с водой не попали частицы накипи из чайника. Теперь вынимаем вату из нашей пробирки — предварительно вспомнив, что она может самовоспламениться. Если она поленилась это сделать сама — заворачиваем ее в фольгу или сжигаем. Берем пинцетом пробирку и помещаем ее вертикально, отверстием вниз, в только что кипевшую воду, можно опустить до упора в дно. Мы увидим, как капельки фосфора вытекают из пробирки и собираются шариками на дне. Можно даже осторожно постучать трубкой по дну. Небольшие капельки, с песчинку величиной, могут всплыть вместе с пузырьком воздуха и вспыхнуть — это безопасно. Желательно, чтобы ваш кусочек фосфора был крупной каплей, старайтесь не дробить его; если капель оказалось несколько, осторожно подтолкнуть проволочкой мелкие капли к основной. Кажется, весь белый фосфор вытек. Теперь надо вынуть трубку, обернуть ее фольгой и положить в банку с отходами. Стаканчик помещаем в баню с холодной водой или льдом, чем сильнее охладится вода, тем лучше — фосфор точно не загорится. Полученный нами кусочек белого фосфора довольно большой, около 50–55 мг. К сожалению, он загрязнен примесями и светится слабее очищенного препарата. Кроме того, наблюдать свечение фосфора в чистом виде неудобно — всегда есть вероятность, что он вспыхнет. Но мы пойдем другим путем — сделаем светящийся карандаш.

Делаем светящийся карандаш Материалом карандаша, который оставляет светящиеся надписи, будет твердый раствор фосфора в парафине или воске. Я брал воск от тонкой свечи. Для приготовления насыщенного раствора хватает нашего кусочка фосфора и 2,5 мл (2,0 г) воска или парафина. Если взять в три-четыре раза меньше фосфора, яркость уменьшится, но незначительно. Возьмем шприц на 5 мл. Вынем поршень и ненадолго поднесем пламя к носику. Как только носик размягчится, аккуратно зажмем его пинцетом. Бывает, что получается не с первой попытки. Как только мы запаяли носик шприца, необходимо проверить его герметичность — вставляем поршень, помещаем шприц в стакан с водой и сильно давим на поршень. Не должно быть видно пузырьков воздуха. Вытираем шприц, извлекаем поршень и трамбуем туда (например, карандашом) около 1 мл стружек парафина или воска. Столько же стружек должно лежать наготове. Теперь нужно осторожно извлечь фосфор из воды и слегка высушить. Сделать лучше так — на кусок фольги или жести положим маленький квадратик салфетки, на который и выгрузим фосфор. Наготове должна быть фарфоровая чашечка: если фосфор внезапно вспыхнет — сразу накрываем его. Не бойтесь, в худшем случае придется повторить эксперимент еще раз. Убедившись, что вода и фосфор охладились, берем фосфор пинцетом и помещаем на нашу салфетку, чтобы впиталась вода. Спустя 2–3 секунды берем фосфор пинцетом (следим, чтобы кусочек не выпал из пинцета на руки!), бросаем в шприц на утрамбованное, а сверху — подготовленные стружки. Трамбуем карандашом, чтобы объем столбика получился около 2,5–3,0 мл. Теперь фосфор воспламениться не может. В один большой химический стакан (500 мл) наливаем холодную воду, а во второй крутой кипяток. Теперь берем шприц с воском и фосфором (без поршня), погружаем его в кипяток, и держим 10–15 секунд. Вставляем поршень, придерживаем его рукой и ждем, когда расплавится весь воск. Как только воск расплавился — встряхиваем шприц несколько раз (на

воздухе) и опять погружаем в кипяток. Сделайте так несколько раз, и фосфор растворится в парафине без доступа воздуха. Опасности нет, главное придерживайте поршень, и все. Теперь вертикально погружаем шприц в холодную воду и ждем примерно три минуты, пока воск полностью не затвердеет. Осталось аккуратно срезать канцелярским ножом верх шприца с носиком (примерно на 3–5 мм от края). Обрезки сразу же плотно заворачиваем в фольгу и кладем в банку с отходами. Теперь наш карандаш готов, его можно по мере расходования выдавливать поршнем, если предварительно недолго подержать в теплой воде (40°С). Если рисовать им в темноте, он дает вначале очень яркий след, заметный даже в сумерках. Спустя некоторое время след начинает мерцать, свечение идет волнами. Подобная колебательная реакция свойственна тонким пленкам растворов фосфора. Наиболее известен этот эффект у «фосфорного дегтя». В «Химии и жизни» (1989, 9) есть интересная статья юного химика О.С. Кибирева: «Получив белый фосфор самым доступным для юных химиков способом — перегонкой замазки со спичечных коробков, я обратил внимание на пробегающее по пробирке светящееся кольцо. Когда же я взял немного фосфора со стенок пробирки и растер его на ткани и бумаге, в темноте он отчетливо замигал, как секундные точки в электронных часах. Такие эффекты наблюдались только при использовании Р4 с примесью продуктов термолиза бумаги. Чистый фосфор при окислении на воздухе в нормальных условиях светится ровно». Можно поступить проще и просто сжечь (под тягой!) терочную бумажку от спичечного коробка на металлической пластинке, вроде куска жести, или на донышке консервной банки, которое лучше предварительно зачистить наждачной бумагой. Если терочная бумажка слишком тонкая, опыт не удается, впрочем,

Насыщенный твердый раствор фосфора в воске (50–55 мг фосфора на 2,0 г воска) Осталось срезать носик, и получится светящийся карандаш

«Химия и жизнь», 2021, № 5, www.hij.ru

подобрать условия легко. Зато можно обойтись без пробирки, которая в ходе опыта будет испорчена. В полной темноте, после нескольких минут адаптации, заметны слабые туманные облачка паров и чувствуется запах озона. Возьмем листок бумаги и нарисуем пятно. Когда свечение несколько ослабнет, попробуйте покачать лист или очень слабо подуть на него. Вы заметите «блуждающие огни» — тонкий шлейф туманных паров. Если подуть сильнее, свечение прекращается и потом появляется вновь. Рисовать таким карандашом в темноте очень забавно. Лучше всего делать это в полной темноте в ванной/туалете при включенной вытяжке. После использования карандаша оберните его фольгой и поместите на всякий случай в банку с водой. Так мы изолируем его от кислорода. Светящийся карандаш, который мы с вами сделали, отлично хранится и безопасен в обращении, если не трогать написанное голыми руками. Держим мы фосфорный карандаш за корпус шприца, так что в перчатках нет необходимости. Разумеется, не совать в рот!

Фосфорная лампа, как в XIX веке В моем хозяйстве нашлась стеклянная 100 мл бутылочка с винтовой крышкой. Купил в аптеке касторовое масло, слегка нагрел 30 мл масла (феном или на водяной бане до 40–50°С) и растворил в нем небольшой кусочек фосфора (с половину горошины или меньше), такой же, как и в опыте с фосфорным карандашом. Необходимо просто закрыть крышку и встряхивать теплое масло. Полученный раствор светился довольно ярким зеленоватым светом, особенно когда встряхнешь бутылку. Так можно немного регулировать яркость света — при тряске она наибольшая. Привыкший к темноте глаз в свете такой лампы может различать окружающие предметы, вблизи видны крупные буквы или стрелки часов. Постепенно свет слабеет, и возникают своеобразные флуктуации, волны и движения — похожие на языки пламени или северное сияние. Очень интересно, дождавшись полного прекращения свечения, медленно открыть и закрыть крышку. Тогда вниз начинает двигаться яркая зеленая волна света окисляющихся паров, из-за постепенной диффузии кислорода. Однако, как только израсходуется кислород — бутылка перестает светиться. Идет окисление паров фосфора, которое после поглощения части кислорода прекращается, давая перед концом интересные явления – вроде двигающихся волн света в бутылке. Попробуйте также впустить в «погасшую» лампу минимальную порцию воздуха. В процессах, связанных с окислением фосфора и некоторых других соединений, ученые замечали странные явления. Антуан Фуркруа в 1788 году обнаружил, что чистый кислород при обычной температуре и нормальном давлении не взаимодействует с фосфором, который при тех же условиях энергично окисляется воздухом. Изучая свечение паров фосфора, Н.Н. Семенов с сотрудниками в 1926 году обнаружили, что при давлениях

кислорода ниже критического реакция практически не идет, а при давлениях выше критического начинает бурно развиваться. Такое же изменение скорости реакции наблюдалось в результате добавления инертного газа или при изменении диаметра сосуда. Это противоречило представлениям о скорости реакции как величине, непрерывно меняющейся от изменения давления, температуры и концентрации. Оказалось, что смесь паров фосфора и кислорода можно поджечь добавлением аргона, а горящую смесь фосфора с кислородом — потушить добавлением кислорода. Н.Н. Семенов объяснил все это тем, что реакция кислорода с парами фосфора является цепной, причем цепи обрываются при соударении ведущих реакцию атомов и радикалов со стенками реакционного сосуда. Отсутствие реакции при малых давлениях вызвано тем, что активные частицы, легко достигая стенок сосуда, гибнут, в результате чего обрывается цепь. То же явление наблюдается при малом диаметре стенок. Возникновение реакции при введении инертного газа объясняется тем, что молекулы его препятствуют доступу активных частиц к стенкам. При слишком высоких давлениях кислорода молекулы газовой смеси захватывают активные атомы и образуют слабоактивные радикалы. Эти и многие другие факты привели к созданию теории разветвленных цепных реакций, и ее создателю Н.Н. Семенову в 1956 году была присуждена Нобелевская премия. Лучше перед наблюдениями слегка подогреть масло до 30–40°С, направив на бутылку воздух от фена или погрузив в теплую воду. Если дать спокойно постоять — то масло стечет вниз и будут светиться только пары. Если же бутылку встряхивать, светятся и пары, и тонкая пленка масла на стенках, наблюдать все это надо в полной темноте. Главное не разбить стекло и не трогать масло. «Фосфорное масло» не может воспламениться, однако раствор фосфора ядовит при попадании внутрь. Самое сложное здесь, как ни странно, найти небольшую стеклянную емкость с винтовой крышкой для плавного регулирования доступа кислорода. Как бы странно это ни звучало, но идеально для эксперимента подходит отмытая цилиндрическая водочная бутылка на 100 миллилитров с прозрачными стенками. Она позволит произвести множество наблюдений, сделав школьный проект или доклад. Опыт удается, по крайней мере, с оливковым, рафинированным подсолнечным и вазелиновым маслами. Но рафинированное подсолнечное масло быстро темнеет, реагируя с фосфором, и через несколько дней свечение его пропадает. Итак, два слоя фольги, очки, перчатки, инструкции, которые вы только что получили, и вперед — делать свои открытия и наблюдения вместе с учителем. И если вы будете внимательны, то у вас есть шанс увидеть не только то, о чем рассказано выше.

и и м и «Х и жизни» ! Н о о на т е л у м е н 56по-преж плодоносит!

«Химия и жизнь», 2021, № 1, www.hij.ru

Фото Klaus Hausmann/Pixabay

Проблемы и методы науки

Кандидат биологических наук

Н.Л. Резник

Искать лучше вместе Поиск — дело непростое, что бы ни было его целью: дорога к дому, пропитание или техническое решение. Животные постоянно в поиске, причем группы зачастую справляются с ним лучше одиночек. А ученые исследуют их поисковые стратегии, чтобы на их основе создать алгоритмы группового поиска для роботов. 34

Лидеры и ученики Заставим крыс искать выход из лабиринта. Или выпустим в незнакомом месте голубей, и пусть они возвращаются домой, как умеют. Средний показатель десяти особей, выполняющих задание порознь, будет хуже, чем результат группы из такого же количества животных. Вместе они отыщут дорогу быстрее, чем среднестатистический одиночка. Естественно, это относится к социальным животным. Убежденные одиночки, собравшись вместе, будут только мешать друг другу.

Исследовать стратегии группового поиска довольно сложно. Ученые наблюдают за поведением косяков и стай, ставят эксперименты и создают модели, которые описывают полученные результаты. Или наоборот — сначала разрабатывают модели, а потом проверяют их адекватность в экспериментах и полевых наблюдениях. Модели бывают очень сложными, они даже учитывают социальную структуру группы, потому что многое зависит от того, принимают ли решение все ее члены сообща, или только лидеры. Лидеры, в данном случае, это опытные особи, которые ведут за собой молодых и несведущих. Классический пример такой ситуации — миграция, то есть поиск места. Это не просто путешествие из пункта А в пункт Б, успех миграции зависит от возможности отдохнуть и подкормиться в пути, безопасности маршрута, особенностей водных и воздушных течений, и прямой путь в данном случае не самый лучший. У белых аистов, например, лидеры постоянно корректируют маршрут в поисках восходящих потоков. Молодые птицы следуют за ними, однако по неопытности покидают восходящие потоки раньше и на меньших высотах, так что им приходится больше махать крыльями. У американских журавлей точность навигации зависит от опыта самых старых птиц в стае. Есть лидеры у атлантической сельди, идущей на нерест, и, если в косяке заметно увеличивается доля неопытных, впервые нерестящихся особей, рыбы меняют маршрут. Лидеры ведут косаток, африканских слонов и

волков. У медоносных пчел всего 5% информированных особей могут повести колонию к новому месту гнездования — они несколько раз пролетают сквозь рой в нужном направлении. Муравьи показывают молодым товарищам традиционные маршруты. Молодежь учится, на старших глядя, а потом ходит путями своих родителей. Благодаря социальному обучению знания, которыми обладают информированные особи, распространяются в группе и передаются из поколения в поколение. Лидерство и социальное обучение — надежные механизмы распространения знаний. Значение лидеров доказано экспериментально. Если во время миграции отделить молодого скворца или аиста от стаи и переместить в другой район, он не вернется на прежний маршрут, а продолжит путешествие с местными птицами. Если неопытных аистов изолировать до тех пор, пока все их сородичи не улетят, а потом выпустить, они, лишенные руководства, сильно отклонятся от традиционного пути. Это значит, что члены группы повторяют действия опытных вожаков, а не следуют неким врожденным курсом, если такой имеется. Многие стайные рыбки тоже чтут традиции. Почти классикой стал эксперимент, проведенный в 1983 году специалистами университета Джорджии (США). Они ра-

У этой толпы атлантических сельдей есть лидеры

«Химия и жизнь», 2021, № 5, www.hij.ru

Философ, математик и политический деятель — памятник маркизу де Кондорсе в Париже

ботали с желтополосыми ронками Haemulon flavolineatum. Молодые ронки держатся группами, днем прячутся в рифах, а в сумерки перемещаются в заросли водорослей, где до рассвета кормятся беспозвоночными. Их маршруты не меняются по два-три года. Поскольку эти маршруты, на взгляд постороннего наблюдателя, никакими особыми признаками не отмечены, исследователи предположили, что вновь поступивший в группу молодняк во время ежесуточных миграций следует за старшими рыбами. Чтобы проверить эту гипотезу, ученые пометили нескольких рыб и пересадили на другой риф, в другую группу. На новом месте переселенцы перемещались вместе с аборигенами и продолжали использовать их маршруты после того, как ученые выловили и удалили всех местных ронок. Потом удалили и переселенцев и посадили на опустевшее место других рыбок из исходной группы. Им учиться было не у кого, и они проложили свои собственные пути, не совпадающие с аборигенными. Это значит, что при выборе маршрутов и мест отдыха ронки руководствуются опытом предыдущих поколений, а не особенностями местности.

Несколькими годами позже сходные эксперименты поставил сотрудник Калифорнийского университета в Санта-Барбаре Роберт Уорнер. Он работал с рифовыми рыбами Thalassoma bifasciatum — синеголовыми губанами. У этих рыб есть предпочтительные места спаривания. Когда губанов переместили на новое место в двух километрах от старого, предварительно освобожденное от местных рыб, переселенцы выбрали новые места для спаривания, которые затем не менялись несколько лет, — следующие поколения повторяли поведение родителей. Возможно, результаты аналогичных опытов, проведенных с сухопутными животными, оказались бы иными. Суша хранит следы использования: пахучие метки или протоптанные в траве дорожки, из которых можно извлечь информацию и пользоваться старыми решениями, пока не появятся новые, более оптимальные.

Ошибки и подсказки Система «лидер и ученики» работает, когда в одной группе соседствуют несколько поколений, перед которыми стоят одни и те же задачи. Специалисты даже говорят о возникновении культуры миграции. Но бывает и так, что явного лидера нет, у каждого свое мнение и никто толком не знает, что делать. В такой ситуации вступает в действие

К животным эту идею стали применять только в середине ХХ века, когда разные исследователи, изучавшие птиц, в том числе белых аистов, жаворонков и турпанов, и лососей, независимо установили, что их навигационные способности усиливаются в группе. Во время миграции стаи и косяки определяют направление правильнее, чем отдельные особи. Окончательно подтвердить этот факт удалось относительно недавно, с появлением миниатюрных GPS-устройств, которые можно закреплять на голубях. Тогда и выяснилось, что стая летит к цели прямее, чем одинокая птица, то есть усредненное направление точнее, чем индивидуальные оценки. Закон больших чисел покрывает персональные ошибки. А еще животным помогают так называемые всплывающие подсказки. Допустим, отдельные члены группы помнят отдельные приметы местности, но не их чередование. Наблюдая друг за другом и как бы сравнивая «воспоминания», путешественники все же движутся правильным курсом. Так рождается новое знание. От социального обучения оно отличается тем, что маршрут прокладывает не лидер, а группа взаимодействующих особей. Они, к примеру, могут изменить традиционный путь, используя механизм множества ошибок, а затем этот новый путь закрепится в стае или стаде. Миниатюрные устройства GPS позволяют следить за траекторией птичьего полета

Фото Art of Technology AG, https://www.aotag.ch/portfolio-item/gps-data-logger-pigeon/

принцип многих ошибок. Он позволяет группе, у каждого члена которой лишь приблизительное представление об истине, прийти к правильному решению. Принцип многих ошибок связан с законом больших чисел. Когда отдельные оценки случайным образом распределяются вокруг верного значения, простое их усреднение может оказаться ближе всего к истине. Идея о том, что сообщество принимает более точное решение, чем отдельные его члены, не нова. Сначала ее разрабатывали для людей. В конце XVIII века маркиз Николя де Кондорсе (1743—1794) сформулировал теорему о жюри присяжных: когда приходится выбирать между двумя решениями, например виновностью или невиновностью ответчика, и каждый из юристов предпочтет правильный ответ с вероятностью более 50%, вероятность, что всё жюри даст правильное заключение, возрастает по мере увеличения размера группы. Позже английский ученый Фрэнсис Гальтон (1822— 1911) обнаружил, что среднее значение многих независимых оценок будет приближаться к истинному значению с точностью, возрастающей по мере увеличения размера выборки. Если, например, нужно угадать вес бычка или количество леденцов в банке, отдельный человек ошибется, но если опросить сто человек, а потом вычислить среднее арифметическое, оно будет ближе к правильному ответу, чем мнение одного из опрошенных. Это явление известно как «мудрость толпы» (см. «Химию и жизнь», 2012, 5).

«Химия и жизнь», 2021, № 5, www.hij.ru

Фото Lester Kovac

Карибу не решаются на миграцию, если их стадо малочисленно

Чем многочисленнее группа, тем больше шансов, что кто-нибудь заметит нужную примету. Антилопы гну движутся к новым пастбищам, ориентируясь на дождевые облака и вспышки молний на горизонте: где дождь, там свежая трава. И если численность стада мала, гну не решатся пускаться в дальний путь, пока она не восстановится. Так же поступают и другие мигрирующие животные, например карибу. Сообщество животных внимательнее одиночки не только в путешествиях. Ученые под руководством профессора Сиднейского университета Эшли Уорда сравнивали точность и скорость принятия решений у небольших рыбок гамбузий Хольбрука Gambusia holbrooki. Эксперименты проходили в Y-образном лабиринте, сделанном из белого плексигласа. Непосредственно над лабиринтом располагалась веб-камера, на которую снимали все происходящее. Ножка «Y» была приподнята, так что глубина воды постепенно увеличивалась от 1 см у подножия Y до 12 см на концах рукавов. В одном из рукавов в толще воды подвешивали на тонкой леске изображение хищника, рыбы в два-три раза крупнее гамбузии. Рыбок выпускали в основании лабиринта, они, естественно, плыли туда, где глубже, и, в конце концов, должны были свернуть в один из рукавов. Группа из восьми или шестнадцати гамбузий чаще попадала в «безопасный» рукав, чем одиночные рыбки, которые, похоже, выбирали направление случайным образом. Когда рыбы чувствуют себя неуверенно, они плывут медленно и зигзагами. Отдельные особи и маленькие группы в лабиринте вели себя именно так. Но чем

многочисленнее была стайка, тем прямее и быстрее она двигалась. Вероятно, каждая гамбузия полагалась на бдительность других, в то время как одиночным рыбам приходилось самим собирать всю информацию, отчего они и затруднялись решить, налево им плыть или направо. Гамбузии обходились без эксперта по безопасности, однако таланты, способные найти правильное решение, порой приходятся весьма кстати. Чем больше сообщество, тем выше вероятность, что в нем окажется такой ценный кадр. Эту очевидную мысль подтвердили эксперименты, которые провели специалисты Университета Паннонии Андрас Лайкер и Вероника Бокони. Они наловили домовых воробьев Passer domesticus, пометили цветными кольцами, держали в вольерах на открытом воздухе, а по окончании эксперимента выпустили там, где поймали. Эксперимент же состоял в следующем. Ученые сформировали семь малых групп по два воробушка и семь больших — по шесть воробьев. Птицам предлагали еду в необычной кормушке — закрытом плексигласовом ящике размером 50×50×5 см. Ящик наполнен семенами, их хорошо видно, а добраться до еды можно через 16 отверстий диаметром 3,5 см, просверленных сверху. Через несколько дней, когда птицы привыкли к кормушке, отверстия закрыли плотными прозрачными крышками с черными резиновыми ручками. Эти крышки и раньше стояли на кормушке, приклеенные липкой лентой. Но поскольку они не преграждали доступ к семенам, воробьи ими не интересовались. А теперь выяснилось, что кормушку надо раскупоривать. Некоторые птицы сообразили, как это сделать, и либо скидывали крышки энергичными клевками, либо тянули за ручки. Глядя на них, метод освоили и остальные члены группы. В больших группах птицы справлялись с задачей в 4 раза чаще и в 11 раз быстрее. В каждой такой группе находились два-три воробья, которые за 1—12 минут

20 см Сюда выпускают рыб

Рыбы плывут туда, где глубже 80 см

Прокладывает ли группа маршрут или решает интеллектуальную задачу, все ее члены друг у друга на виду. Можно делать как все, повторять за лидером или прийти на готовенькое. Возможность воспользоваться плодами чужих усилий составляет несомненное преимущество жизни в коллективе. И все же решение проблемы часто требует не хорошей памяти или озарения, а методичной работы. Например, нужно где-то найти еду. Если вокруг все спокойно, можно искать по запаху, звуку или градиенту концентрации питательного вещества, как это делают некоторые бактерии. Увы, такие благоприятные условия складываются редко, обычно мир полон информационных шумов, которые заглушают сигнал и он приходит в обрывках: то порыв ветра донесет звук или запах, то по течению воды проплывет какое-то пятно. Чтобы не остаться голодным, животное должно разработать пищедобывательную стратегию, основанную на таких кратковременных сигналах. Французские и американские исследователи под руководством профессора Калифорнийского университета в Санта-Барбаре Бориса Шраймана предложили алгоритм одиночного поиска, который назвали инфотаксисом — движением в направлении источника информации. А поскольку неизвестно, где именно он находится, эффективнее всего двигаться зигзагами или по спирали, ориентируясь на скудные подсказки. Именно так на самом деле и движутся птицы или бабочки, когда отыскивают добычу. Израильские ученые из Института Вейцмана пошли дальше. Они разработали математические модели коллективного поиска — социотаксиса, при котором особи обмениваются информацией. Один из возможных алгоритмов представляет собой вариант следования за лидером — куда ты, туда и я. Члены группы стараются держаться ближе друг к другу, движутся гурьбой, получают одну и ту же информацию и достигают цели лишь немного быстрее одиночек. Куда эффективнее другая стратегия, когда искатели действуют независимо, обмениваясь при этом полученными сведениями. Они разделяют пространство поиска, и каждый исследует свой участок. Группа движется согласо-

Здесь надо решать, куда сворачивать

Граница «рукава»

см

Модели и лабиринты

ванно, хотя ее члены друг с другом не общаются. Тот, кому улыбнулась удача, достигает цели не быстрее, чем одиночка, но как только он нашел то, что искал, остальные члены группы немедленно об этом узнают. Первооткрывателю от этого никакой пользы нет, зато остальные в выигрыше. Например, если гриф, парящий в воздухе, видит, что другие грифы в его поле зрения слетаются в определенное место, он устремляется туда же. Создатели модели находят такой алгоритм правдоподобным, устойчивым к шумам и не требующим установления социальных связей. Аналогичную модель коллективного поиска создали ученые из Венгрии и Германии под руководством венгерского физика Тамаша Вичека, но не умозрительную, а основанную на результатах эксперимента. Они наблюдали, как крысы в лабиринте ищут воду. Лабиринт сложный, имеет 16 концевых точек, ходы в нем расходятся Y-образно: в каждом узле симметрично соединяются три коридора. Лабиринт покрыт сеткой, так что крысы не могут перелезать через стенки, зато экспериментаторам животных прекрасно видно. Спинки крыс ярко раскрашены, их легко различать. Перемещения животных записывали на видеокамеру, а затем с помощью специально созданной программы реконструировали их индивидуальные траектории. Крысы попадают в лабиринт из «стартовой камеры», в которую их загружает экспериментатор. Выхода из ла-

раскупоривали кормушки, делая еду доступной для всех. А на семь маленьких групп нашлось всего два умельца, решивших задачу в отведенные полчаса, через 2 и 19 минут соответственно. Теоретически высокую эффективность больших групп можно объяснить и другими причинами. Не исключено, что воробьи в окружении сородичей чувствуют себя более защищенными от хищников и спокойно исследуют кормушку, или они меньше боятся новизны, в данном случае — крышек, или присутствие конкурентов побуждает их шевелить мозгами и шустрее отыскивать доступ к еде. Однако эксперименты показали, что дело не в этом. Просто большие группы включают индивидов с разными навыками и опытом, что увеличивает шансы на решение задачи.

Модель хищника 60°

см

Гамбузии в лабиринте вынуждены двигаться к развилке и выбирать, куда свернуть «Химия и жизнь», 2021, № 5, www.hij.ru

Уровень 1 Уровень 2 Уровень 3 Уровень 4

Лабиринт с шестнадцатью тупиками, в котором крысы искали воду (вверху), представляет собой четырехуровневое дерево бинарных решений (внизу)

биринта нет, зато есть шестнадцать тупиков, в каждом из которых стоит поилка-диспенсер. Диспенсер напоминает дачный рукомойник: он непрозрачный и надо приподнять кончик, чтобы полилась вода. Животные, которым несколько часов не давали пить, начинают бегать по коридорам в поисках воды, однако все поилки пустые, кроме одной, случайно выбранной. В лабиринт запускали восемь крыс либо поодиночке, либо в однополых группах. Группа крыс разбегается по ходам, и каждый зверек ищет воду самостоятельно. Исследователи сравнили скорость индивидуального и группового поиска, для чего ранжировали крыс-одиночек и членов группы по времени, за которое они достигают цели. Оказалось, что первая из одиночек потратила на поиски меньше времени, чем первый член группы. Это объяснимо: крысы в лабиринте иногда друг другу мешают, перегораживая проход, затевая драки или принимаясь за взаимную чистку шерсти. Разница в показателях вторых — шестых крыс недостоверна. Однако крысы, занявшие в группах 7-е и 8-е место, потратили на поиски почти вдвое меньше времени, чем одиночки того же ранга. Соответственно, среднее время группового поиска оказалось меньше, чем усредненный показатель одиночек. Пол крыс на скорости поиска не сказывается. Поскольку все крысы перемещаются по лабиринту с одинаковой скоростью, на результаты, очевидно, повлияли особенности группового поиска. Лабиринт представляет собой дерево бинарных решений. Чтобы добраться до одного из тупиков, крыса должна четырежды решить, куда сворачивать: налево или направо. Исследователи проанализировали факторы, которые влияют на решения, принимаемые крысой на каждом перекрестке. Оказалось, что грызун из двух коридоров выбирает ведущий в наименее исследованную часть лабиринта или тот, по которому давно не ходил. Если воду ищет группа, к двум вышеперечисленным факторам

Крыса в лабиринте сворачивает в тот коридор, где видит сородича. Фото Peter Palatitz / Институт поведения животных Общества Макса Планка,https:// www.mpg.de/15416435/searching-rats-maze

добавляется еще один: крыса сворачивает в тот коридор, где видит сородича. Когда крыса напьется, она продолжает бегать по лабиринту, но уже не стремится обследовать все его уголки и возвращается к действующей поилке в несколько раз чаще, чем к другим тупиковым точкам. Так грызун, нашедший воду, может привлечь к воде остальных членов группы. Исследователи определили иерархию факторов, влияющих на принятие решений. Важнее всего история посещений (крысы стремятся в неисследованную часть), на втором месте социальная информация, в данном случае — перемещение других членов группы. Это обстоятельство важно даже в том случае, когда партнера нельзя увидеть издали, как это происходит и в исследовательском лабиринте, и в сложной системе крысиных туннелей.

Принципы коллективного поиска Эксперименты, наблюдения и математические модели приводят к общим выводам. Чем крупнее группа, тем успешнее ее действия. Если коллектив нуждается в информированном лидере, в многочисленной группе больше шансов найти такового. Если выбор нужно делать сообща, бóльшая группа принимает более точное решение. Групповой поиск эффективен в том случае, когда все члены соблюдают верный баланс между самостоятельными действиями и оглядкой на других. Обе крайности — полное игнорирование коллег или абсолютное следование им — снижает производительность и каждого искателя, и группы в целом. Животные счастливо воплощают эти принципы в жизнь, люди в соблюдении баланса и социальных взаимодействиях менее успешны. Но, во всяком случае, правила коллективного поиска теперь известны. Если сами не сможем им следовать, хоть роботов запрограммируем.

Фото: Flickr.com/ smoothgroover22

РЕЗУЛЬТАТЫ: АЛГОРИТМЫ И РОБОТЫ

За семь секунд до аварии

и и, н нн и м, н нн ь н ж ния ия и и м я я я ьн и м н мн ния н нн , м им н« м н » и н и ния ния, и ь м ь жн и ии, и м м и и м и н н им и ь мм ния н з мн ми и ми янн жня я, я

н и

ни я ни и н н

я м м н , зм жн м ь, зн з мми ь язи им м н из инж н н н ни и , з м я м м н м, жи им ь н зи ни жн и и м и нин и жь н н м мн и м н ь и н и и и м им и ь н я и и мн з н нн изи ж из и ия и я и н , из жн ии н ни нн я

жн жн м м н и н зн м и ии и м зн н, м и м н и ь м, и ь и ж ни и мн и н иьн и и и м м н , н з ь я я и н и м нж н и и н н и н м и я м нии , и з и и нн н и н мн ж ния ни н изи и ин я и м ь и я ни и ми ьз ин м и и м я ия и и нии н н , ж и н «Химия и жизнь», 2021, № 5, www.hij.ru

сенсоров скорости, угла поворота передних колес, данн е о дорожн х услови х, погоде и видимости. Тест показали, то уже сегодн технологи способна предсказат потен иал но опасн е ситуа ии за сем секунд до проис естви с веро тност 85%. Дл ее внедрени в серийное производство нужн бол ие массив данн х слу ив ихс сбоев управлени . Один из авторов стат и, Кристофер Кун, говорит, то с тим проблем не возникнет, поскол ку нужн е данн е генериру тс сами с ростом коли ества автопилотов на дорогах. Централ н й банк данн х позволит л бому осна енному нов м алгоритмом авто «у ит с на о ибках» каждого из автомобилей баз . (IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems, 2020, 1)

Микроскопный интеллект

пти еский микроскоп давно стал рутиной нау н х исследований и инженерн х работ: трудно предложит его радикал ное усовер енствование. Однако идеи по вл тс , и тепер они за асту св зан с применением искусственного интеллекта к обработке данн х. Они уже сил но рас ирили возможности ифровой микроскопии, тем не менее ирокому применени методов ма инного обу ени ме ает недостаток информа ии дл перви ного натаскивани нейронной сети на поиск об ектов, интересу их исследовател . Дл преодолени тих трудностей группа из ести у ен х физи еского факул тета Гетеборгского университета под руководством аспиранта Бен мина Мидтведта предложила универсал ну программну платформу с откр т м кодом DeepTrack 2.0. Она позвол ет разрабат ват , тренироват и апробироват алгоритм ма инного об-

у ени дл ифровой микроскопии. Программа сил но упро ает и автоматизирует извле ение обу а их изображений из массивов исходн х данн х. С ее помо можно полуит дес тки т с изображений за один ас, то в сотни раз бол е об ного. К примеру, программа определ ет размер и другие характеристики мал х асти , котор е рассматрива т в микроскоп; она легко находит в поле изображени , перес ит вает и классифи ирует биологи еские клетки, извлекает много исленн е детали микроизображений в обход сложного анализа тради ионн ми методами. Следу кологи еской повестке, автор за вл т, то уже сей ас платформу можно примен т дл анализа в реал ном времени загр зн их атмосферу или воду асти , задерживаем х пром ленн ми фил трами. У ен е наде тс на попул рност своего дети а в меди ине и раду тс , то мировое исследовател ское сооб ество уже на ало про вл т интерес к DeepTrack 2.0. (Applied Physics Reviews, 2021, 8, 1)

Потряси и синхронизируй

инхрониза и асов — то одна из основн х проблем дл согласованной работ радиоуправл ем х распределенн х сетей из каких-либо дат иков или интеллектуал н х устройств, например видеокамер. В сам х сложн х зада ах требуема то ност синхрониза и может составл т доли миллисекунд, а то и мен е. Современн е смартфон вполне могут стат лементами разн х сетей, так как способн обеспе ит и бол у то ност , однако у них отсутствует интерфейс дл взаимной синхрониза ии времени. Это о ен неудобно там, где недоступен Интернет или синхронизиру ий сигнал GPS.

Четверо у ен х из Сколковского института науки и технологий и Санкт-Петербургского государственного университета во главе с до ентом Сколтеха Гонзало Ферреро придумали метод и разработали программн й алгоритм синхрониза ии асов смартфонов при помо и MEMS-гироскопов. Без них не обходитс ни один современн й смартфон. Дл синхрониза ии нескол ких смартфонов, управл ем х опера ионной системой Android, надо сложит их в плотну стопку, вз т в руку и немного покрутит . Все остал ное сделает мобил ное приложение под названием twist-nsync, в ложенное разработ иками в откр т й доступ по адресу https:// github.com/MobileRoboticsSkoltech/ twist-n-sync. Тепер , где б смартфон ни находилис , из них можно организоват локал ну сенсорну сет . В ка естве примера разработ ики одновременно снимали движуийс об ект на два смартфона. Алгоритм в дал не тол ко то ност в нескол ко микросекунд, но и более в соку производител ност в сравнении с другими программами. «Такой то ности вполне достато но, тоб при помо и нескол ких смартфонов делат панорамн е фотографии, например, с футбол ного или хоккейного мат а. Хоккейна айба развивает скорост до 160 км/ ас, за одну миллисекунду преодолева рассто ние приблизител но в 4,4 см, а за 20 микросекунд — 0,9 мм. Это мен е, ем поле зрени одного пиксел профессионал ной фотокамер , то ест такой микросекундной то ности более ем достато но», — говорит один из авторов, Марсел Файзуллин. Разработ ики планиру т адаптироват свой метод к системам, в котор е вход т не тол ко смартфон , но и другие дат ики, где ест такие гироскоп : лидар , камер глубин и им подобн е. Эта зада а посложнее, поскол ку требует согласовани устройств с прин ипиал но разн м программн м и аппаратн м обеспе ением. (Sensors, 2021, 21, 68)

Робот для супермаркета

изи нн ми и м ми н ж ни н и и ь, н им н ни жн ин ьн и м з ь ь н ин я н из н и м и янн м ня и я ия з ьн н н им н н жи ь н и и и и и им ьн и ьм и ж ния ьн н зи ь и и изм н ния и м ин н из ии , ня ,н и , м , з з им зин « н», мь н из ии ин ьн ми ни и м ми н ин и н ии н и ми ия зи н мн м и ьн н н м и м н нн ни и и ни нн и н м , н н н , и з ь и м ния м ин из зи , н и , м , и м з н н н ь м нн , нн з я ьм я , и и м з з и м ь н я и м я , и м м зин я н ь ь , ь и м и з и им и м ж ния и м ж з я н и ь янн и и м нн м и зн и ьн ниж и и и и нии м н и ммн ни им ним м м з , м и-

м ми з ь ния н н и н м и м ж н н ни н н ии (16 International Conference on Control, Automation, Robotics and Vision 2020, № 20344190) и

За десять секунд до землетрясения

жн м нн н зз м я ни я н н м н ни я и ь м зн ми м ми ьи нн м я и н м н и и ния з и н н ьн нн , н и ми и н и м нн ж ния ян нн и м и м ни м м и ими м ями я иж ния з мн ,н им , ини я и м ж ния , я з ь н н ь и н , жи и инн ни и нн ин ин из н ж ни з мя ния м ин жи з нн н м ни и мм и н ни и ни , и и м, н м н ж н н н ии м и м и и н я 2021 и м ни мя и ин н и н ь з мн ж н яз м я ния я н нн и м ни ьн ния н изм ния я ин жн з ни м н ин м ии м ни, ж нии и ин н и н и -

я н ь из н ж я и м н нн м нн я н нн я ь н ни н н и и я з м я ни 201 , из и и ни м и н и ж , з м н н ин я з м яни ж ни м ин и я и н и м и иж нн ми и ии з и и н и ния н з им и я м нн з ,н им , из м я нии и нии 5 и я 201 м ни мь мя ж ния ия и н н и н изн и м , из ния н ям из и н ни н м и м ,и м и ни ьн ж з н м им, з я ь н м жн и из н н ь и ь из м , ж ь н м и и нн м и н мз и ь и и м, и м м н изм жн и, н ж и м и и и ии н (По материалам и н сайта seismosoc.org от 23.04.21) и н

з н

и Александр Гурьянов

«Химия и жизнь», 2021, № 5, www.hij.ru

Из дальних поездок

Е. Котина

Вьетнамский плейстоцен Работы в пещере. Лангшон, 2021 г.

лейстоценовая эпоха (2,58 млн лет — 11,7 тысяч лет назад) известна драматическими изменениями климата, повторявшимися с завидной регулярностью. На протяжении двух с лишним миллионов лет на Земле чередовались ледниковые и межледниковые периоды. Плейстоценовые похолодания и потепления тем более интересны для исследователей, что в них невозможно «обвинить» человека. О том, каким был климат в тех или иных регионах десятки тысяч лет назад, многое может рассказать палеонтология. Каждое животное или растение приспособлено к определенным условиям окружающей среды; шерстистого мамонта нельзя найти в тропиках, крупных рептилий — в приледниковом ландшафте. Изменение же экосистемы, в том числе фауны, в одном и том же регионе с течением времени может означать, что изменился климат. Получение информации о древних экосистемах — цель проекта Совместного Российско-Вьетнамского тропического научно-исследовательского и технологического центра «Состав фауны приматов (Cercopithecidae, Pongidae) и грызунов (Rodentia) плейстоцена и голоцена Вьетнама как индикатор изменения экологических условий». Его поддержали Минобрнауки науки и высшего образования России и Министерство науки и технологий Вьетнама. В рамках проекта сотрудники Палеонтологического института РАН провели две экспедиции во Вьетнам, в 2020 и 2021 году. Маршрут экспедиции 2021 года проходил по провинциям Северного Вьетнама Лангшон и Йенбай. Предыдущий выезд, в 2020 году, был в провинцию Тханьхоа на севере центральной части страны. Первая точка раскопок в Тханьхоа, пещера Лангчанг, исследуется давно; в ней найдена главным образом фауна, переходная от среднего к позднему плейстоцену (110-100 тысяч лет назад). Другая точка, пещера Бут, представляет фауну перехода от плейстоцена к голоцену — современной геологической эпохе, которая началась около 11 тысяч лет назад и продолжается по сей день. Крупных животных в пещере Бут не было, зато найдены многочисленные останки мелких млекопитающих и других позвоночных: амфибий, рептилий и рыб. Для проекта по оценке климатических условий это хорошо: мелкие животные более чувствительны к любым переменам климата.

Место действия Пещеры, которые исследовали российские палеонтологи, находятся в карстовых останцах — высоких холмах, отложения между которыми за тысячелетия размыла вода. Сейчас это гористая местность, покрытая лесом и кустарником, но во времена плейстоцена это была равнина с многочисленными ручьями и небольшими речками. Реки протачивали себе русла, а вода вымывала в породе подземные полости — карстовые пещеры. В этих пещерах накапливались останки животных. Во время экспедиции 2021 года на север Вьетнама, в провинцию Лангшон, палеонтологи осмотрели большой карстовый останец с множеством пещер. Иногда случались не очень приятные встречи с их коренными обитателями. В двух пещерах оказались гадюки длиной более метра — скорее всего, неизвестный ранее вид змей. Интересно, что они всегда занимали выступы на стенах и не спускались на дно пещеры. К счастью, контакты с местной фауной закончились благополучно. — Представьте стенку известняка длиной в пять километров, — объясняет Евгений Мащенко. — И через каждые двести — семьсот метров пещера. Мы в каждую Сотрудник ПИН РАН Б.И. Морковин во время исследования одной из пещер в провинции Лангшон Фото: Е.Н. Мащенко

Всем хорошо известна «мамонтовая фауна» — животные, обитавшие на севере Евразии и Америки 100–10 тысяч лет назад. А кто населял тропики и субтропики в позднем плейстоцене? О двух поездках российских ученых во Вьетнам за останками плейстоценовых животных рассказывает кандидат биологических наук Евгений Николаевич Мащенко, старший научный сотрудник Палеонтологического института имени А.А. Борисяка РАН.

«Химия и жизнь», 2021, № 5, www.hij.ru

Е.Н. Мащенко

пещеру старались проникнуть и смотрели, что там есть, проводили пробные раскопки, и если ничего не обнаруживали, то переходили в следующую. Сам известняк, который слагает останцы, сформировался еще в девоне, он нас не интересовал. Нам интересно было то, что было принесено в эти карстовые полости позже, в течение плейстоценового периода. Были периоды, когда полость в известняке заливала вода из ближайшей реки, а затем река, протачивая свое русло, уходила глубже, — тогда появлялся горизонтальный вход в пещеру. Однако некоторые карстовые полости были ловушками, «мешками», в которые животные падали и не могли выбраться. Когда в пещеру можно зайти и выйти, это не лучшим образом сказывается на сохранности находок. Например, в пещере Лангчанг большинство образцов, найденных в суглинке, — это зубы млекопитающих. Остальные кости съели обитавшие в пещере дикобразы. Животным, покрытым иглами, нужен источник кальция. Кости отлично подходят им в качестве «биодобавки», но зубы они не могли разгрызть, так как мешала эмаль. К счастью, доступ в пещеры у этих грызунов был не всегда и небольшое количество относительно целых костей все-таки сохранилось. — Во время второй экспедиции в 2021 году в провинцию Лангшон на севере Вьетнама в пещере Там Кхай был слой, в котором обнаружены целые кости. И то, что среди стерильных слоев встречались слои с зубами животных,

недоеденные дикобразами, все равно большая удача для палеонтологов, — говорит Евгений Мащенко. — В конце нашей работы нашелся один слой, куда дикобразы явно добраться не могли. Если будет продолжение программы, мы сможем его посмотреть. Но и на севере, и на юго-западе чаще всего одна и та же картина: если мы находили кости скелета, то они были дикобразами погрызены и брошены. Плюс коронки зубов млекопитающих, которые они не ели — ну не нравилось им. Хотя корни зубов они успешно отгрызали. Для палеонтологов, изучающих древних млекопитающих, зубы — очень информативные находки. По зубу можно определить животных до рода, а часто и до вида. По относительному обилию зубов можно понять, какие виды обитали на данной территории в большом количестве, а кто был редким гостем. При словах «плейстоценовая фауна» неспециалисты обычно представляют себе огромных вымерших животных — мамонтов, шерстистых носорогов, североамериканских гигантских ленивцев мегатериев. Их менее крупные современники, часть которых дожила до наших дней, не так интересны писателям-фантастам и режиссерам приключенческих фильмов, хотя по количеству и разнообразию животные небольших размеров опережали мегафауну. Кроме того, плейстоценовая эпоха — это не только север Евразии и Америки. Жизнь кипела и в других частях нашей планеты. Плейстоценовая фауна Северного полушария изучается больше ста лет, она исследована достаточно хорошо. Но о том, что происходило в ту эпоху на юге, на границе тропиков и субтропиков, информации гораздо меньше.

Сотрудники Палеонтологического института после окончания работ в пещере Бут с местными жителями

Самец современного орангутана. Крупные самцы изза большого веса (более 100 кг) не могут переходить по кронам с одного дерева на другое, как это делают самки и молодые особи. Приходится спускаться на землю

Так что же можно сказать о плейстоценовой фауне Северного Вьетнама? Кто жил на равнинах, которые позднее превратились в высокие холмы?

Носороги, орангутаны, мангровые леса В пещерах провинции Тханьхоа были обнаружены как ныне живущие на территории Азии виды, так и вымершие. Среди сохранившихся до наших дней — тонкотел, макаки, большой свиной барсук, летучая мышь большой кожан, индийский слон, азиатский тапир, суматранский носорог, бородатая свинья и другие. (Впрочем, суматранский носорог относится к видам на грани исчезновения: их осталось менее ста, и экологи спорят о том, как этому животному избежать инбридинга.) Среди не встречающихся сейчас на севере Вьетнама — свиной олень Axis porcinus и вымерший континентальный вид орангутана. Ранее орангутаны обитали по всей Юго-Восточной Азии, а в наши дни остались только на Борнео и Суматре. Континентальные орангутаны, по-видимому, были крупнее современных и вели более «наземный» образ жизни, меньше времени проводили на деревьях. Вероятно, они во многом напоминали современных орангов. Парнокопытные из пещеры Лангчанг по видовому составу оказались близки к плейстоценовым сообществам других стран Индокитая, например Таиланда и Лаоса. Но интересно, что это в основном обитатели тропических лесов, которые селятся возле рек. Различные виды диких свиней, водяной олень, свиной олень предпочитают «Химия и жизнь», 2021, № 5, www.hij.ru

Фото: Е.Н. Мащенко

Пещера Там Кхай. Провинция Лангшон. 2021 Малайский дикобраз живет в Юго-Восточной Азии с конца плейстоценового периода Плейстоценовый южноазиатский слон стегодон

увлажненные и заболоченные места. Бородатая свинья и малый канчиль, также известный как мышиный олень, — это самое маленькое парнокопытное на планете, его вес не превышает двух килограммов! — и вовсе живут в мангровых зарослях. Более того, российские исследователи нашли в пещере Лангчанг брюхоногого моллюска, который обитает только в зоне мангров. Мангры — вечнозеленые леса, произрастающие в приливно-отливной зоне морских побережий. Их свое-

образная флора приспособлена к частым затоплениям и высокой солености почвы; те, кто любят книги о путешествиях, наверняка помнят так называемые ходульные корни, на которых деревья мангрового леса стоят, как на лапах. Но сейчас от места раскопок до морского побережья около 200 километров, мангры встречаются только в центральной и южной части Вьетнама. Следовательно, уровень моря в те времена был существенно выше. Возможно, в те времена, когда в районе нынешней пещеры Лангчанг росли мангры, на границе среднего и позднего плейстоцена, потепление достигло максимума перед последним, самым суровым оледенением. Современный север Вьетнама — не такое уж теплое место, во всяком случае, ранней весной. В летние месяцы, во время сезона дождей, температура может подниматься выше 30 градусов, но весенними ночами в горных районах она снижается иногда до +5°С, и в сочетании с влажностью воздуха выше 80% это не очень комфортно. А что можно сказать про климат этого региона в плейстоцене, кроме того, что море было ближе? — Виды, которые сейчас не живут во Вьетнаме, в те времена там обитали. Этого раньше никто не определял, и это очень важно, — объясняет Евгений Мащенко. — К сожалению, это не касается приматов. Мартышкообразные обезьяны не сильно пострадали от вымирания в постплейстоценовую эпоху, хотя ареал некоторых видов сильно сократился, а континентальный вид орангутанов вымер уже в историческое время. Он прекрасно себя

Планы на будущее

Гигантопитек

чувствовал до начала голоценового периода, есть даже находки, которые относятся к началу голоцена, но они подтверждают, что вид был уже довольно редким. А вот все остальные млекопитающие демонстрируют динамику, изменение экосистем. Мы уже можем говорить, что за последние сто тысяч лет могли произойти существенные изменения. Суматранский носорог определен на севере Вьетнама, а сейчас его невозможно найти на континенте: может быть, есть какая-то популяция в заповеднике Ка Тьен, но я не уверен, что она еще существует. Сейчас этот вид есть только на Суматре и Борнео, а тогда он был распространен не только во Вьетнаме, но и в Лаосе, и на юге Китая. Вот пример того, как сокращается ареал. Если изменения биоразнообразия затронули крупных млекопитающих, они говорят о сильных изменениях климата. Одним из примеров служит совместное присутствие в древней фауне Вьетнама азиатского слона, который и сейчас еще встречается на территории страны, и вымершего слона стегодона. Можно задаться вопросом: раз и тот и другой слоны, то почему один здравствует до настоящего времени, а второй исчез? Стегодон был широко распространен в плейстоцене по всей Юго-Восточной Азии включая Южный Китай. Существовало несколько видов этого слона, в том числе карликовые островные стегодоны — высота их тела не превышала метра, тогда как континентальные виды были крупнее азиатских слонов. А вымирание стегодона связано, скорее всего, с исчезновением его экологической ниши — очень влажных лесов, в которых он обитал. Обычно на похолодания и потепления сильнее реагируют мелкие млекопитающие — грызуны, насекомоядные, рукокрылые. Когда обычная домовая мышь колонизировала Северную Америку и расселилась по ее просторам, всего за несколько сотен лет в геномах мышей из северных и южных штатов накопились различия, связанные с климатическими условиями, — например, северные мыши крупнее, и это уже наследуемый признак. Но исчезновение с континента целого вида носорога — перемена иного масштаба. Однако окончательные заключения о характере изменения климата в регионе на основании данных, собранных палеонтологами, должны сделать климатологи.

Палеоботаники пока не участвовали в проекте. Однако участники экспедиций привезли в Москву плоды растений, найденные в тех же слоях, что и кости. Возможно, удастся исследовать их морфологию, но это будет непросто: не факт, что эти виды дожили до нашего времени. Есть планы и по ДНК-анализу образцов. — Мы хотели бы сделать анализ ДНК континентального оранга из Вьетнама, сравнить с орангом, который сейчас живет, и гигантопитеком, — говорит Евгений Мащенко. — В этот проект анализ ДНК не входит, это дело будущего. Исследования палеогеномов все шире используются в настоящее время, помимо традиционных методов морфологии и филогении животных. Судите сами: мы с антропологами сейчас бьемся над некоторыми зубами орангов, которые мы привезли. Они говорят: «Мы не понимаем, что это». Вот они начали исследования толщины дентина, эмали, делают сканирование, чтобы посмотреть, есть ли закономерности, которые указывают на их принадлежность орангутану либо человеку. Чем мы с вами отличаемся от орангов по зубам, знаете? Открою страшную тайну: у орангов очень тонкая эмаль по сравнению с нами. У людей зубная эмаль достаточно толстая. Но вот у гигантопитеков — они вроде бы являются линией, от которой произошли оранги, — эмаль тоже очень толстая. Сканирование серий зубов орангутанов и «подозрительных» зубов позволит получить средние значения толщины дентина и эмали, которые можно будет сравнить со средними значениями, известными у человека и современных орангутанов. Гигантопитеки — отдельная тема. Эти вымершие плейстоценовые обезьяны, обитавшие в Южной и ЮгоВосточной Азии. Ближайшие их родичи среди современных человекообразных — орангутаны, но, судя по размерам зубов и челюстей, среди гигантопитеков были действительно огромные — ростом более двух метров, по некоторым оценкам, даже до трех метров. Какой образ жизни вели гигантопитеки и в каком родстве они состоят со современными приматами — эти вопросы живо интересуют палеонтологов. Найдены тысячи зубов гигантопитеков, однако ДНК-анализ, как часто бывает, приносит огорчения классической зоологии. В одной из недавних работ приводятся данные исследования ДНК из некоторых зубов, найденных в Южном Китае, и, если верить результатам, владельцы зубов — вовсе не гигантопитеки, а орангутаны! Поэтому анализ генетического материала из зубов, принадлежащих плейстоценовым орангутанам, может внести интересные дополнения в родословное древо приматов. Современники мамонтов, обитавшие в теплых краях, еще ждут своих исследователей.

«Химия и жизнь», 2021, № 5, www.hij.ru

Панацейка

Гуарана — глазастая лиана

Иллюстрация Петра Перевезенцева

авным-давно, когда индейские боги еще спускались на землю, одному из них приглянулся маленький мальчик из племени сатере-маве. Бог этого ребенка ревновал, а поскольку был злой, то из ревности убил, заманив в джунгли. Односельчане отправились на поиски пропавшего ребенка и нашли его мертвое тело. Конечно, они расстроились, и тогда другое божество, более расположенное к людям, решило их утешить. Бог взял левый глаз мальчика и посадил его в лесу. Глаз пророс. Так появилась дикая гуарана. Из правого глаза, посаженного в деревне, выросла гуарана окультуренная. Слова «гуарана», «уарана» или «варана» на разных индейских диалектах означают «лоза». Эта ползучая лиана с большими темно-зелеными листьями и белыми цветками, собранными в длиннющие кисти. Когда плоды созревают, они становятся оранжево-красными, а потом их кожица лопается, обнажая белую мякоть и одно-два темно-коричневых яйцевидных семечка длиной около 12 мм. Спелое соплодие действительно напоминает связку глаз.

Гуарану много веков выращивают индейцы племени сатере-маве, живущие в лесах Бразильской Амазонии, между нижним течением рек Тападжо и Мадейры. На плантациях стебли гуараны обрезают, и она выглядит не как лиана, а как куст высотой два-три метра. Так что дикая и культурная форма действительно отличаются. Гуарана — важнейшая часть местной культуры. Впервые ее описал в 1669 году миссионер-иезуит Жоао Фелипе Беттендорф. Он заметил, что индейцы Амазонки делают из гуараны напиток, который позволял им во время охоты несколько дней обходиться без еды. Кроме того, этим напитком сатере-маве лечили головные боли, лихорадки и судороги и использовали как мочегонное средство, в эффективности которого отец Беттендорф убедился лично. По его словам, индейцы ценили гуарану не меньше, чем европейцы золото. Первое научное описание растению дал немецкий ботаник Кристиан Франц Пауллини (1643—1712), в честь которого гуарана и получила свое родовое имя Paullinia cupana (она же P. sorbilis). В середине XVIII века гуарану описывали как средство, которое спасает от диареи и дизентерии и уменьшает риск тепловых ударов. Первое химическое исследование гуараны провел в 1826 году немецкий химик Теодор фон Марциус, которому привез из Бразилии семена его брат, ботаник и этнограф Карл фон Марциус. Из семян выделили жирные кислоты, целлюлозу, камедь, крахмал, смолу и кристаллический порошок, белый и горький, который исследователь назвал гуаранином. Годом позже выяснилось, что гуаранин — это кофеин, уже известный к тому времени. В семенах гуараны он связан с танином, поэтому фон Марциус и принял его за новое соединение. Сейчас известно около 60 растений, содержащих кофеин, и гуарана — самое кофеиновое из них. Ее семена содержат от 2 до 7,5% этого вещества, примерно в четыре раза больше, чем кофе. Помимо кофеина, в семенах присутствуют и другие пуриновые алкалоиды, теобромин и теофиллин, но в гораздо меньших количествах, а также до 16% танинов. Пуриновые алкалоиды стимулируют центральную нервную систему, повышают секрецию желудочного сока, расширяют бронхи и выполняют роль диуретика. Они ускоряют метаболизм, что позволяет контролировать набор веса, вызванный жирной диетой. В Бразилии, Мексике, США и некоторых европейских странах гуарану даже официально включили в перечень лечебных средств. В конце ХХ века гуарана стала основным ингредиентом спортивных и энергетических напитков и лекарственных смесей (см. «Химию и жизнь» 2013, 2). Спрос на нее стремительно растет, однако посевные площади увеличились мало, производители стараются повышать продуктивность. Основной, если не единственный производитель гуараны — Бразилия. Выращивают ее и на больших плантациях, и на маленьких семейных фермах. Традиционные индейские технологии за сотни лет не изменились. Урожай собирают один раз в год, но процесс может растянуться месяца на три, поскольку для производства кофеина используют только спелые плоды, а они не всегда созревают одновременно, и собирать их приходится вручную.

Сначала с плодов снимают кожицу, для чего их несколько дней вымачивают в воде или просто дают вылежаться, пока кожура не станет мягкой. Потом семена отмывают от мякоти, которая не содержит ни кофеина, ни других пуриновых алкалоидов. Это связано с тем, что семена распространяют птицы и мякоть не должна быть горькой. Когда птица глотает плод, семена она не повреждает. Очищенные семена обжаривают на открытом воздухе, на двухметровых глиняных сковородах. Это женская работа, она занимает несколько часов, семена периодически помешивают, чтобы они не подгорели. С обжаренных семян удаляют оболочку, сердцевину растирают в деревянной ступке, смешивают с водой и формируют из этой пасты колбаски, называемые бастау, которые затем сушат на солнце и коптят в специальных хижинах, чтобы придать им аромат. Эти колбаски хранятся около года, тогда как порошкообразная гуарана теряет часть своего вкуса через несколько месяцев. Чтобы приготовить традиционный напиток, бастау растирают в порошок. В качестве терки используют шершавый камень (песчаник) или костистый язык громадной амазонской рыбы пираруку Arapaima gigas. Порошок ссыпают в тыквенный сосуд с водой и получают желто-коричневый напиток, который индейцы называют сапó. Он горький, кисловатый и терпкий, и его нередко подслащивают. В культуре сатере-маве готовить этот напиток могут только женщины, у других народов, некоренных для этой местности, сапо готовят и женщины, и мужчины. Обычно местные жители пьют сапо поутру, как только встанут, часа за два до завтрака. А завтрак у них обычно состоит из черного кофе с хлебом или крекерами. «Химия и жизнь», 2021, № 5, www.hij.ru

В начале ХХ века, когда в стране появились машины, делающие лед, напитки из гуараны со льдом стали очень популярны, а их производство приобрело промышленные масштабы. На крупных предприятиях плоды и семена обрабатывают на таком же оборудовании, которое используется для обработки кофе. Напитки с гуараной продают по всей стране, обычно они содержат орехи (кешью, арахис или бразильский орех), порошковое молоко, корни или кору какого-нибудь афродизиака и порошок или сироп гуараны. Иногда добавляют фрукты, авокадо например, или сырые перепелиные яйца. Продают и смузи из гуараны, оно поднимает настроение и приносит удовлетворение. По данным проведенного в Бразилии эпидемиологического исследования, у людей старше 60 лет, которые пьют напиток из гуараны хотя бы дважды в неделю, гипертония, ожирение и метаболический синдром развивается реже, чем у тех, кто его не пьет. Впрочем, к услугам потребителей и другие продукты: гуарановые экстракты и сиропы, порошок, таблетки и пилюли, смеси гуараны с другими растениями. Так, одна компания выпускает «любовный напиток», в состав которого, помимо гуараны, входят также дамиана Turnera diffusa — традиционный центральноамериканский афродизиак, лимонник китайский Schisandra chinensis, который, как считается, улучшает иммунитет, и мате Ilex paraguayensis,

листья которого в Южной Америке используются для приготовления чая. Увы, средство оказалось неэффективным. Исследования подтверждают, что препараты гуараны улучшают внимание, настроение и память. Они задерживают опорожнение желудка, подавляя чувство голода, благотворно влияют на жировой обмен и увеличивают потребление энергии, чем способствуют потере веса, и достигнутый результат сохраняется в течение года. Но для этого лучше использовать капсулы и таблетки, а не напитки, которые обычно содержат сироп, — при регулярном потреблении они не особенно полезны и приведут к увеличению веса, а не к потере его. Полезное действие гуараны связано не только с кофеином. Танины, которые в ней содержатся, уничтожают бактерии зубного налета эффективнее, чем антисептик хлоргексидинглюконат. Танины преодолевают гематоэнцефалический барьер и могут влиять на центральную нервную систему; возможно, благодаря им грубые и полуочищенные экстракты гуараны действуют как антидепрессанты. К сожалению, многие исследования гуараны проводят без должного контроля или используют ее в смеси с другими растениями, что мешает оценить вклад каждого из компонентов в достигнутый результат. Род Paullinia включает около 200 видов, произрастающих в тропической и субтропической Америке, изучены они плохо, но могут быть перспективными для разведения, поскольку состоят в родстве с гуараной. В коре P. yoco нашли теобромин, жители Колумбии и Перу готовят из нее напитки; P. pachycarpa содержит теобромин в листьях и стеблях. Еще в середине XVIII века епископ Дом Жоао де СанХосе де Кейру да Сильвейра предупреждал, что чрезмерное увлечение гуараной может привести к бессоннице или головокружению, а несколькими десятилетиями позже бразильский судья Франсиско Ксавьер Рибейро де Сампайо пугал любителей напитков из гуараны не только бессонницей, но даже импотенцией. Их предостережения не возымели должного действия: препараты и напитки, содержащие гуарану и другие источники кофеина, становятся все популярнее, что беспокоит медиков. Злоупотребление этими снадобьями действительно может вызвать бессонницу, головокружение, раздражительность, учащенное сердцебиение, беспокойство, расстройства центральной нервной системы и даже конвульсии. Чтобы избежать этих печальных последствий, нужно соблюдать безопасную дозировку кофеина — 400 мг в день для взрослого человека. Умеренное употребление напитков, содержащих кофеин, может на некоторое время подбодрить и избавить от сонливости, однако не заменит сон. Способность кофеина улучшать результаты в спортзале или в спальне остается под вопросом. Для бодрости и хорошего самочувствия специалисты рекомендуют достаточный отдых, правильное питание, обильное питье и регулярные физические упражнения.

Н. Ручкина

ия Александра Кука

Заметки фенолога

А. Астрин

Империя нарциссов

еловека интересует больше всего он сам. Однако долгое время все человечество было занято добычей пропитания и минимальным обеспечением жизненных функций. И только у небольшой части верхушки имелись и время, и возможности заниматься собой. Правда, поначалу диапазон не очень большой — технических возможностей маловато. Пока фотографии не было, вся тяжесть самолюбования ложилась на скульпторов и живописцев. Хотя у императоров, падишахов и королей возможностей было чуть больше — они чеканили монеты со своим изо-

бражением, а позже, когда появились бумажные деньги, портреты на ассигнациях. Для них же имелся обходной путь — войти в пантеон святых и присутствовать на иконах или контрабандой потребовать вписать себя в икону в виде одного из святых. Кстати, такое сохранилось до наших дней в наиболее архаичных сообществах. Собственных изображений для высшего общества требовалось все больше. Так появилась профессия придворного живописца. Портреты заполнили не только дворцы. Изготавливали миниатюры царствующих персон и распространяли их среди придворных: «почту за счастье» отвечали они при вручении царственного подарка. Сами художники не отставали: автопортреты во всевозможных видах и возрастах — большая часть творчества многих живописцев. Есть даже версия, что Джоконда это просто побритый портрет самого Леонардо. После появления фотографии сфокусированный на самом себе интерес расфокусировался: оказалось

возможным фиксировать весь окружающий мир. Зафиксировав, становишься его обладателем, хозяином и владыкой. И без всяких обязательств. Процесс занял сто лет. Новая цифровая технология обратила взгляд человеческий на себя. Взгляд этот настолько внимательный, пристальный и беспощадный, что от него не ускользает самая малая малость. Он независим от возраста, нации или расы. Самые интимные и даже незаметные для человека движения души прокламируются и транслируются всем, кого это касается и не касается, а затем подвергаются обсуждению и восхищению/ осуждению. И это есть счастье: быть в центре во что бы то ни стало. Селфи, автопортрет на фоне интерьера, стало инструментом создания такого центра. Селфи — это цифровая молитва, а молиться надо перед едой, во время еды и после, когда спишь и когда бодрствуешь, в общем, всегда. Так Интернет обрел все атрибуты реального божества – он всеведущ, всезнающ и всемогущь. Познай себя, и цифровой бог познает тебя, но горе отступнику! Однако каждый бог любит жертвы во славу свою; его внимание стоит дорого. Тем более что желающих быть замеченным становится все больше. Поэтому все громче крики, ужимки и прыжки. При ограниченном человеческом ресурсе занять центр внимания становится настоящей проблемой. Значит молитва твоя должна звучать так, чтоб задрожали Земля и Небо, а люди ужаснулись. Ужаснулись и поставили не просто «лайк», а огромный Лайк. Увы, будет новый день, и надо превзойти себя вчерашнего. Надо быть ужасней ужасного. Пределом станет личное самоуничтожение под восхищенными взглядами всего человечества. А ведь, как пел Окуджава, воскресенья не будет. «Химия и жизнь», 2021, № 5, www.hij.ru

Фантастика

Анатолий Медведев ия Сергея Дергачева

ктябрь выдался на удивление погожим. Полуденное солнце палило как в августе, так что в сиесту старый Лу отдыхал. Он сидел на скамье возле ограды своего цветника и смотрел, как западный бриз гонит пену на камни. Шум прибоя был едва слышен — дом Лу стоял на взгорье метрах в двухстах от моря. Перед домом и скамейкой пролегла проселочная дорога, сразу за ней склон круто уходил вниз, а потом полого тянулся до самой воды. Солнце напрасно пыталось достать старика — его защищала тень оливы. Дерево росло прямо на краю дороги, грунтовка вынужденно огибала витой ствол, и машины здесь едва не скатывались вниз. Впрочем, на юге Италии привыкли к узким улицам и небольшим автомобилям, да и ездили тут только местные, так что пока никто не сорвался. Остальные предпочитали шоссе, которое шло выше и гораздо дальше от берега. К скамейке подошел одетый как на прием Оскар, толстый и жаркий, сел рядом с Лу, ослабил галстук, смахнул испарину с лысины и сказал со вздохом: — Все. Считай, продал. Лу лениво кивнул. Оскар достал из карманов пиджака пару банок пива, ловко открыл их одну за другой и протянул одну банку Лу. — Теплое? — нехотя отозвался на предложение Лу. — Обижаешь. Лу взял пиво, отхлебнул, задумался и с сомнением прищурился на банку. — Не наше какое-то. Без очков не разгляжу. — Баварское. — Дрянь пиво, — тут же заключил Лу. — Лучше бы вина принес. Оскар утомленно закатил глаза. — Лучано, ну что ты врешь? Признай уже, что не все у немцев плохо. Тем более — пиво. Да еще и задарма.

— Пиво — дрянь! — упрямо повторил Лу. — Да ну тебя, — отозвался Оскар и быстро осушил почти всю банку. Привстал, сорвал с ветки несколько оливок и закусил ими, а косточки выбросил за край дороги. — Как ты их сырыми ешь? — удивился Лу. — Привык. Спелость лучше на вкус проверять. Посидели, помолчали. — И машины у них дрянь, — решительно сказал Лу. — Шумахер не зря перестал побеждать, когда на «мерседес» пересел. Утром ехала тут одна, черная как сажа, сквозь стекла лиц не разглядеть. Здорова, что ты… — Лу махнул рукой. — Вот скажи мне, зачем людям такие сараи? Дрова возить? А? — Другая культура, — философски изрек Оскар. — Зато там холодильник есть. Лу провел пальцем по запотевшей банке пива и с подозрением взглянул на Оскара. — Это значит?.. — Ну да, да, — подтвердил догадку Оскар. — Новый сосед приехал. Дом тети Эльзы купить хочет, пивом угостил в честь сделки. Но он не немец, а наш, судья из Неаполя. — Судья? Судья — это не к добру, — проворчал Лу. — Что он тут забыл? Возле Неаполя местечка не нашлось? — Значит, не нашлось. Говорит, дочка у него, для нее старается. Надо, мол, ей обстановку сменить. — Еще хуже. От детей одна морока. Помяни мое слово, избалованный городской ребенок нам тут устроит веселую жизнь. — Ой, да ладно. Тебе так кажется, потому что у тебя своих нет. Вот, вместо того, чтобы твердить, что роза должна быть только одна… — Это вообще не довод. — Довод — не довод, а ребенок есть ребенок, — не стал спорить Оскар. — Судья говорит, покой дочке нужен. В Неаполе шумно, а у нас тут тихо. Воздух волшебный. Вон, сколько тетя Эльза прожила, дай бог каждому. — Это верно, Эльза молодец. Думал, меня переживет. — Брось, ты вон какой крепкий. — Оскар хлопнул Лу по плечу. — Живи на здоровье. — И какой в том прок? — Опять ворчишь? Кстати, зайди, как время будет, к моей старшенькой, розетка у нее искрит. — Оскар на миг задумался и усмехнулся: — А судья хитрый, говорит, я пока на неделю дом сниму, а там видно будет. Понравится — куплю. — Значит, не купит, — тут же решил Лу. — Купит… Места-то какие! Обязательно купит, — ответил Оскар с сомнением в голосе, прикоснулся к носу, чтобы не сглазить, а потом поднялся и сказал: — Ладно, пойду. Дел полно. Когда Оскар ушел, Лу вылил пиво на землю, постучал о край скамейки пустой банкой — стряхнул последние капли и нацепил ее на колышек забора. «Химия и жизнь», 2021, № 5, www.hij.ru

Лу жил на отшибе, дальше от деревни стояли только парники местных фермеров, сейчас пустующие, два сарая с инструментами, а за ними дом тети Эльзы. Дорога бежала мимо, вилась по уступу вниз, спускалась на пляж, почти терялась в песке, потом снова появлялась и уходила в соседний городок. Лу выкатил из-под навеса старый, как он сам, велосипед и поехал в сторону города. Когда проезжал мимо припаркованного на обочине «мерседеса», плюнул ему под колеса и пожелал им отвалиться. Вернулся Лу поздно, солнце садилось в облаках, а чайки резали крыльями волну. «Мерседес» теперь оказался за забором, где муж тети Эльзы когда-то ставил «фиат». Чудо немецкого автопрома там едва поместилось и подпирало бампером ворота. Лу подъехал к своему дому, снял с руля пакет с покупками и замер. На стволе оливы, чуть выше земли, ощерилась содранной корой полоса голой древесины. — Вот черт! — воскликнул Лу. — Кто же тебя так? Полоса шла поперек ствола — наверняка машина зацепила. Лу достал из нагрудного кармана очки и внимательно осмотрел повреждение на дереве, даже ощупал пальцами. Покачал головой — нельзя так поступать с оливами, они пользу приносят. Лу утешающе погладил ствол рукой и пошел в дом. Садовый вар Лу приготовил по старинке: из смолы, воска и граппы, на водяной бане. И таблетку аспирина добавил — хоть деревья и не люди, но бактерии им тоже вредны. Новомодным готовым составам Лу не доверял — бог весть из чего их городские делают. А того бандита, что ободрал ствол, Лу готов был лично поколотить. До того обидно было за ни в чем не повинное дерево, что хоть на стену лезь. Когда вар загустел, солнце уже зашло. Лу при свете фонарика еще раз осмотрел рану на стволе, повздыхал, стер со щеки нечаянную слезу и аккуратно замазал повреждение варом. Потом обмотал ствол мешковиной, чтобы ничего не мешало заживлению. — Ты давай, выздоравливай, — прошептал Лу дереву. — А я тебя полью, вон сколько оливок уродилось. Он протянул к оливе шланг и пустил воду. Сам устроился в кресле на кухне. Смотрел в открытое окно на звезды, слушал шепот моря, дышал ночным воздухом и вспоминал былое. И не заметил, как уснул.

у разбудил звонкий детский смех, который доносился из окна. Наверное, хорошо просыпаться на рассвете под счастливый голосок, но если ты немолод и проспал всю ночь сидя, то пробуждение не принесет радости. Лу еле оторвался от спинки кресла и с трудом поднялся — все кости ломило. В окно было видно, как в луже возле оливы прыгает босоногая девчушка лет восьми в зеленом платьице и с копной рыжих волос. — Ах ты! — скорее хрипло прокаркал, чем крикнул Лу и погрозил в окно кулаком: — Вот я тебе!

Постанывая и чертыхаясь, Лу заспешил на улицу. Затекшие ноги слушались плохо, и, чтобы не упасть, ему пришлось держаться за стены и мебель. По пути Лу подхватил веник и вышел с ним наперевес. Только напрасно торопился — пока он добирался, девочка сбежала. За ночь воды натекло прилично — лужа разлилась во всю ширину дороги, а мешковина на стволе потемнела от брызг. — Вот чертовка! — воскликнул Лу и сам не понял, что его больше расстроило — то ли мокрая ткань на оливе, то ли безнаказанный побег девочки, то ли зря потраченная вода. Лу бросил веник в дверной проем, подобрал шланг, из которого все так же била струя, напился сам и подключил его к самодельной системе труб в палисаднике — при таком солнце цветы лучше поливать вечером или с раннего утра. Весь небольшой участок перед домом тонул в зелени. Розовые кусты оставили свободными только дорожки к калитке и на задний двор да небольшие проходы, чтобы можно было ухаживать за цветами. Чайные розы, флорибунды, а вдоль стен — плетистые, добравшиеся по подпоркам до самой крыши дома. Всего семьдесят два куста, причем не меньше половины — сорта из знаменитого питомника Барни. Часть роз отцвела еще в июне, другие как раз сейчас радовали повторно, а Лу без устали ухаживал за ними круглый год. Вот и сейчас заметил стебелек сорняка и выполол, потом обрезал лишний побег, за ним второй… Незаметно для себя так втянулся в работу, даже не позавтракал, что какой-то незнакомец застал Лу врасплох. — Синьор Лучано, я полагаю? Возле калитки стоял до безобразия опрятный для деревни мужчина и легонько постукивал пальцем по пивной банке на заборе. Лу стало неудобно за это украшение. — Франциско Росси, — представился незнакомец. — Вчера я взял дом неподалеку и намерен пожить здесь какое-то время. Перейду сразу к делу. Это дерево необходимо спилить. — Он показал на оливу. — Оно мешает проезду. Лу от такой наглости даже не сразу нашелся, что ответить, только пальцы сами собой сложились в неприличный жест. — Как я понимаю, это выражение несогласия? — после паузы поинтересовался Франциско. — Несогласия? Да ты в своем уме, синьор, как тебя там? Это мое дерево! И я не собираюсь его пилить! И не ты ли на него вчера наехал? — Задел, безусловно, я. Но у меня не оставалось выбора — дорога стала осыпаться. — Так не ездил бы здесь, раз водить не умеешь! Чему вас в городе учат? — Водить я умею, — нехорошо прищурился Франциско. — И добиваться своего тоже умею. Бумаги на землю есть? Я имею в виду землю, на которой растет это дерево.

Лу промолчал. — Значит, нет, — решил Франциско. — Выходит, земля чужая и дерево тоже. И разговаривать надо с другими людьми, в управлении коммуны. Ну что же, так и сделаю. Приедут и спилят. — Скорее, пошлют тебя куда подальше, — хмыкнул Лу. — Меня не пошлют, — заверил Франциско. Лу решил объяснить: — Послушай, синьор, это не просто дерево. Я его сам когда-то посадил. С женой вместе, каждый по росточку, как символ нашей любви. Видишь, сколько оливок? Ведь оливы, они как люди, не дают потомства в одиночестве, а только в паре. Растут и оплетают стволами друг друга, все равно что семья. Как мы с Розой когда-то. А ты мне его спилить предлагаешь? — Память о супруге? Что же, понимаю. И даже готов пойти навстречу. Тогда так: ремонт и покраска кузова обойдутся в полторы-две тысячи евро. Я пришлю счет. Лу задохнулся от возмущения: — То есть мало того что ты мне чуть дерево не сломал, теперь еще и денег просишь из-за того, что водить не научился?! — Я даю возможность выбрать, — спокойно ответил Франциско. — Мы договорились? — Иди ты к черту! — Значит, не договорились, — решил Франциско. Визит нового соседа разозлил Лу. Городской хлыщ лез не в свое дело. Все деревенские знали, что эта олива значит для старика, мысль спилить дерево никому и в голову бы не пришла. А тут какой-то чужак в первый же день пытается нагло установить свои порядки. Лу никак не мог успокоиться. И когда во время сиесты по обыкновению отдыхал на скамейке в тени оливы и рядом присел Оскар (на сей раз одетый нормально, а не как на прием), сразу же стал возмущаться: — Нет, ты смотри, каков нахал! Судья твой. Говорит, оливу спилить надо. А то, что он объехать ее не может, как все нормальные люди, так это не он виноват, а дорога узкая. Городской, одним словом. Не-ет, не приживется он здесь, не наш человек. Оскар молча выслушал рассказ об утреннем визите, и его реакция Лу не понравилась. Слишком тих и задумчив был Оскар. А когда ответил, у Лу заиграли желваки. — Отдай ты ему деньги, Лу. Хочешь, одолжу? — Еще чего! С какой стати? — Лу, послушай, ведь он прав. Дерево действительно растет на общей земле и мешает проезду. — Оскар, ты в себе? Кому оно тут мешает?! — Ну, мне, например… — Ты сдурел совсем?! Ты же голоштанный рядом бегал, когда мы с Розой его сажали. Когда это оно тебе мешало? Когда ты себе пузо отрастил и тебе ширины дороги стало не хватать, так, что ли? — У меня солидный живот, — обиделся Оскар. — А мимо оливы разве что твой велосипед проедет. Вот были бы у тебя деньги на машину, ты бы понял…

— А ты мои деньги не считай! — Было бы что считать. Я тебе помочь хочу, а ты… — Тоже мне, помощь. Я же вижу, что ты просто боишься, что он теперь дом Эльзы не купит. Так? — Какая тебе разница? — А такая! — Какая? — Похоже, тебе деньги дороже друзей. — Ну, знаешь ли. Одно другому не мешает. — Ну и иди ты со своей помощью! — Ну и пойду! А ты еще жалеть будешь, что отказался! — Оскар вскочил, сунул руки в карманы и направился в сторону деревни. — Вот и иди! Помогальщик! — крикнул ему вслед Лу. Он еще посидел немного, насупленный и хмурый, как старый ворон, и пошел в дом. По пути с досады пнул ведро воды и зашипел от боли. Лу показалось, что кто-то над ним тихо засмеялся, оглянулся, но никого не увидел. Может, послышалось.

олнце садилось в море. Багряный горизонт отражался в волнах и раскрашивал их красным и оранжевым. Ближе к берегу вода становилась зеленой, и только на мелководье принимала привычный сине-голубой цвет. Будто радуга за день так устала, что прилегла отдохнуть на волны. Лу расположился на скамейке и любовался красками. Он давно привык к таким закатам и не обращал на них внимания, как на что-то само собой разумеющееся. Как на свежий воздух, невысокие горы за спиной, землю под ногами. Но иногда вдруг Лу оглядывался и думал: «Как же здесь красиво! Повезло же мне». Он засмотрелся на море и не заметил, как на краю скамейки пристроилась утренняя девочка, все так же босиком и в том же платье. Лу услышал тихий вздох сбоку и осторожно повернул голову, боясь нарушить красоту момента. Девочка забралась на скамью с ногами, обняла ободранные коленки и, приоткрыв рот, восторженно смотрела на закат. Лу не стал ей мешать, хотя мысль схватить хулиганку и наказать за утренний переполох мелькнула. Но он оставил это на потом. А едва наступила темнота, девчонки и след простыл. «Вот чертовка, ловкая какая», — невольно восхитился Лу. Утром Лу проснулся поздно. Когда вышел из дома, уже вовсю грело солнце, а в палисаднике, возле одной из распустившихся поздних роз, замерла девочка. Она с закрытыми глазами уткнулась носом в цветок. — Только не рви, — сказал Лу. От его голоса девочка взвилась и, похоже, еще в воздухе начала перебирать ногами, чтобы пуститься наутек. — Да не бойся ты, не обижу! — воскликнул Лу. А девчонка с ходу перемахнула через забор, моментально спряталась за оливу и, только оказавшись в безопасности, осторожно выглянула из-за ствола. Словно дикарка какая-то. Лу почувствовал себя неловко — так напугал ребенка. «Химия и жизнь», 2021, № 5, www.hij.ru

— Ты ведь дочка Росси? — спросил Лу. Не дождавшись ответа, продолжил: — Тебе роза понравилась? Хочешь, срежу? Только рвать не надо. — Не хочу, — отозвалась девочка. — Понимаешь, если ее срезать над почкой, она даст побег. А если сорвать, то может ничего не получиться. — Не надо. Пусть растет. — Ну, как хочешь, — сказал Лу и задумался, как бы продолжить разговор. — Это моя жена розы посадила, ее так и звали, Роза. Правда, с тех пор все кусты я уже не по одному разу поменял. А тебя как зовут? Лу показалось, что девочка не хочет отвечать, и спросил: — Не называть же тебя синьорина Росси? — Лучше — Рози… — нерешительно предложила девочка. — Тоже Роза? Надо же, мне везет. А меня Лу. — Я знаю. — Вот и познакомились. На детском личике отразилась какая-то внутренняя борьба. — А ты будешь еще лужу делать? Мне нравится лужа. — Сегодня не планировал, — растерялся Лу. — Сделай лужу, пожалуйста, — серьезно попросила Рози. — Ну, если только вечером. — Хорошо, я согласна, — сказала Рози и спряталась за ствол. Лу почесал в затылке, задумчиво хмыкнул и отправился умываться. Настроение отчего-то поднялось, Лу даже стал насвистывать простенькую мелодию. А после завтрака он заметил Оскара возле оливы. Оскар то наклонялся к дороге, то разгибался и что-то бормотал под нос. При этом он пыхтел и отдувался как паровоз. — Ты что там делаешь? — весело спросил Лу. — Зарядкой решил заняться, живот убрать? Оскар оглянулся. Бросил грубо: — Тут и двух метров нет. — Чего? — Дорога, говорю, слишком узкая. Лу сразу помрачнел: — Оскар, ты опять за свое? Оставь уже. — Не могу. Как староста деревни, я вынужден реагировать на жалобу и расширить дорогу за счет незаконных насаждений. — Ах вон ты как заговорил? А то ты не помнишь, что тут раньше и дороги-то не было, тропинка одна? — Ничего не знаю! — отрезал Оскар. — Видит Бог, Лу, я хотел договориться по-хорошему, взаймы предлагал. — Ты Бога-то в свидетели не зови. Стяжательство — грех. — А соседям мешать — не грех? Сегодня дети у меня заняты, а завтра приду с сыновьями и спилю. Если раньше Лу казалось, что у них с Оскаром обычная дружеская перепалка, которая скоро забудется, то сейчас он понял, что все серьезно — Оскар закусил удила.

— Оскар? Я же тебя с пеленок знаю. Никогда тебе это дерево не мешало. Неужели ты на самом деле так поступишь? — Да. Все по закону, — торжествующе ответил Оскар, щелкнул рулеткой и не оглядываясь зашагал к деревне. Лу буравил ему спину взглядом, пока толстяк не скрылся за поворотом. — Что хотел этот человек? Лу вздрогнул от голоса. Рози незаметно оказалась рядом. — Ты что, специально сандалии не носишь, чтобы подкрадываться тихо, как мышь? — Нет. Лу понял, что подробностей не дождется. — Этот человек хочет спилить мою оливу. — Твою оливу? — Да. — А почему она твоя? — Потому что я ее посадил. — Оливу пилить нельзя, — твердо сказала Рози. — Правильно говоришь. Поэтому придется поработать. Лу выкатил велосипед из-под навеса, вынес оттуда садовый инструмент, ведра и прочие вещи и стал разбирать постройку. Ломать — не строить, справился за час, несмотря на возраст. — А что ты делаешь? — спросила Рози. Она, обхватив коленки, сидела на теплой плитке дорожки и наблюдала за Лу. — Я-то? Готовлю строительный материал, чтобы расширить дорогу. Ну-ка, посторонись, — попросил Лу и, когда Рози подвинулась, стал носить доски и столбы. Столбы он укрепил на склоне напротив самого узкого места дороги, в метре от края, к ним прибил доски, а между досками пристроил черепицу с крыши навеса, чтобы не оставалось больших щелей и земля не просыпалась. Получился крепкий щит от обвалов. Рози помогала — подавала гвозди, черепицу, а потом раскладывала в получившемся между ограждением и склоном промежутке дерн и грунт, который Лу подвозил на тачке. Солнце жарило, Лу истекал потом и едва не валился от усталости — держался только на упрямстве, а Рози бегала босиком по свежей земле, утрамбовывала ее пятками и задорно смеялась. — Совсем старый стал. Лет десять назад сам бы управился, а сейчас без тебя не обойдусь, — шутливо заметил Лу. В самый разгар работы показался Франциско, постоял, посмотрел, но ничего не сказал и ушел. Рози от него спряталась. Уже вечером совершенно обессиленный Лу сидел на скамейке и смотрел на результат дневного труда. Дорога расширилась настолько, что теперь там и «мерседес» Франциско мог легко проехать. Главное, чтобы столбы выдержали. — Надо будет еще подпорки поставить и цементом залить, — вслух заметил Лу.

— Там скоро корни прорастут. Они удержат. — Роза опять появилась бесшумно. Чумазая от земли, но очень серьезная. — Ты обещал сделать лужу. — Ох, и правда… — Лу покряхтел, поднялся, держась за поясницу. — Только я ее в другом месте сделаю, а то, боюсь, нашу работу смоет. — Нет. Сделай здесь. Землю не смоет, я прослежу. Ты обещал, — повторила Роза. Лу с сомнением посмотрел на нее, но шланг принес. Потекла вода, и Роза еще долго носилась по луже тудасюда, брызгалась и шлепала босыми ногами.

а следующий день явился Оскар с двумя сыновьями. — Думаешь, это все? — Оскар хмуро осмотрел свежую насыпь, осторожно встал на нее и попрыгал для проверки. — А если не выдержит? — Выдержит, — заверил Лу. — Теперь любая машина проедет. Здесь даже шире получилось, чем дальше по дороге. Они стояли у обрыва, а сыновья Оскара — здоровые лбы — топтались возле своего пикапа, в кузове которого лежали бензопила и топоры. Оскар что-то буркнул под нос и пнул вниз комок земли. — Ну хорошо, пусть так, — внезапно согласился Оскар, сорвал оливку и сунул в рот. — Кончай мои оливки таскать, — строго сказал Лу. — Не заслужил. — А они не твои, а общие. Земля общественная, — ответил Оскар и демонстративно сорвал еще одну. — Собирать пора. Слышь, ребята, — обратился он к сыновьям, — несите сеть, сейчас обтрясем. — Оскар, у тебя совсем совести нет? — возмутился Лу. — Правда, пап, это же дяди Лу олива, — поддержал один из сыновей. — Поговори мне тут, — ответил ему Оскар. — Дерево общее. Все что на нем, принадлежит тому, кто первый соберет. Я староста, я сказал. Лу вспомнил, как недавно Франциско интересовался бумагами на землю и спросил: — А документы у тебя на дерево есть, сказитель? — Что значит, документы? — не понял Оскар. — Если оно общее, надо же общественную собственность хоть в какой-то реестр внести, урожай отметить. А то как с домом Эльзы выйдет. Тебе ее дети наследство доверили продать, а ты небось половину в карман себе намерил, а про аренду вообще забыл им рассказать, — подначивал Лу. Оскар посмотрел на него пристально и зло, словно на врага, и ответил: — Будет тебе документ. Идем, ребята. Они уехали, а Лу тяжело опустился на скамейку — после вчерашнего он еле ходил, и задумался. Олива по праву принадлежала ему, и урожай каждый год Лу собирал сам. Но сейчас не было ни сил, ни времени,

чтобы успеть обобрать до того, как вернется Оскар. — Почему он хочет забрать себе все? — Рози опять подкралась незаметно. — Потому что хочет мне досадить и выслужиться перед судьей, — ответил Лу. — Это неправильно. — А что делать? В жизни вообще много неприятностей, всего не избежать. Оскара я с детства знаю, очень он не любит, если не по его выходит, прямо изводится весь. Да и жадноват. Конечно, хочется ему нос утереть, хотя бы часть оливок собрать. Но мне даже сидеть тяжело — не справлюсь. — Хочешь, помогу собрать? — серьезно спросила Рози. — Спасибо тебе. Собери тогда, сколько сможешь, — не стал отказываться Лу и поднялся, опираясь на забор. — Пойду полежу. Сетка и корзины за домом. Казалось, он только прилег и закрыл глаза, как раздался автомобильный гудок. Лу застонал, но поднялся и вышел на крыльцо. Сигналил Оскар. Он стоял у пикапа, сунув руку в открытое окно кабины. Сыновья сидели внутри. — Чего тебе?! — крикнул Лу. Оскар наконец угомонился. — Ты как это сделал? — спросил он. В голосе слышались злость и растерянность. — Что? — Когда собрать успел? Нас всего полчаса не было. Лу посмотрел на оливу. Вышел за калитку и уставился на ветки. Ладно бы, если оливок просто стало меньше, но их вовсе не оказалось среди листьев. — Так ведь ты последние сожрал, — невозмутимо сказал Лу. — Смотри, как живот вздулся. А ведь обжорство — смертный грех. Грешишь много. Сходил бы в церковь, покаялся. Несмотря на загар, лицо Оскара пошло пятнами, но он сдержался. — Лучано, если расскажешь, как ты это провернул, я забуду про оливу. Лу в сомнении смерил Оскара взглядом с головы до ног и обратно. — Побожись. И помни, клятвопреступление есть ложь, а ложь — это грех. — Лу! Достал со своими грехами! — Оскар разозлился не на шутку. — Ладно-ладно, не ори, — сжалился Лу. — Скажу. Роза помогла. — Что?! Лу, ты издеваешься или в маразм впал?! — В смысле? — Розу лет сорок, как похоронили. — Ну, Оскар, ты совсем дурной. Я про дочку судьи говорю, Розу. Девчонка хоть маленькая, но ловкая. — Зря ты так, Лу. — Оскар сложил руки на груди. Он весь дрожал от гнева, но старался говорить спокойно. — Мог бы и честно сказать. — Не хочешь — не верь. Лу отправился к себе, а Оскар крикнул: «Химия и жизнь», 2021, № 5, www.hij.ru

— Девку, что с судьей приехала, Мартой зовут, и этой кобыле лет пятнадцать! Лу на миг замер, но не обернулся и повернул за дом. Там стояли корзины, полные оливок, а рядом сидела Рози и перебирала плоды, пропуская их сквозь пальцы. Лу опустился возле нее на корточки. — Ты кто? — спросил он. — Дочка судьи? — Нет. — Тебя Розой зовут? Она подумала и ответила: — Теперь да. — А раньше? — А раньше нет. Больше Лу ничего спросить не успел. Раздался рев бензопилы, к которому тут же добавился звук распиливаемой древесины. Рози закричала тонко и жалобно, словно от ужаса. Лу вскочил (и откуда только силы взялись?) и побежал к оливе. Вылетел за калитку, чтобы увидеть, как дерево наклоняется и, ломая ветки, падает вдоль дороги. Оскар срезал его возле самых корней. Толстяк выключил пилу и торжествующе сказал: — Нет урожая — нет дерева. Не нужны нам в деревне… Лу врезал ему по скуле. Оскар пошатнулся, но устоял и тут же ответил свободной рукой. Пусть замах был нелеп и попал скорее случайно, но рука у Оскара тяжелая — сбил с ног. Да и много ли надо старику? Лу упал неудачно, стукнулся головой и подняться уже не сумел. Его словно паралич сковал. А Оскар суетился вокруг — чуть ли не подпрыгивал, показывал на Лу пальцем и кричал сыновьям: — Видели?! Видели?! Он первый на меня напал, я защищался! Будет знать, как на людей бросаться! Сыновья Оскара перенесли Лу в дом, положили на кровать и ушли. С улицы еще какое-то время раздавались звуки работающей пилы и стук топора — Оскар убирал дерево с дороги и заодно спешил забрать себе дрова, потом послышался шум отъезжающей машины, и наступила тишина. Лу окончательно пришел в себя и застонал — не от боли, а от утраты. Нет больше их с Розой оливы. И Оскар… Вот уж никогда бы Лу не подумал, что тот способен на такую подлость. Пусть для кого-то эта олива была всего лишь деревом, но для Лу оно значило намного больше. И Оскар знал это! Совсем человеку деньги голову вскружили. Как жить дальше рядом с таким соседом? Как Оскар в глаза людям будет смотреть? Но главное, оливу жалко. Лу показалось, что рядом кто-то есть, и приподнялся на локтях. Возле кровати, на стуле, сидела Рози. Неподвижная, словно изваяние, руки на коленях, спина прямая. Только полупрозрачная — сквозь тело просвечивала спинка стула. Лу подумал, что у него и правда с головой беда или с глазами что-то случилось, но все же спросил: — Ты мне кажешься? — Нет, — еле слышно ответила Рози.

— Ты какая-то ненастоящая. Кто ты? — Я дриада. Мое дерево погибло, и я не могу быть как раньше. Скоро совсем исчезну. Лу попытался осознать услышанное. Жизненный опыт говорил, что дриад не существует, но прозрачная Рози пока никуда не исчезала, и это совершенно не укладывалась в голове. Мысли же, что он сошел с ума, Лу гнал прочь. Уж лучше поверить в невероятное. — Значит, сказки не врут, — наконец произнес Лу. — Откуда ты взялась? — Как все, от любви. Только я спала. А потом ты меня разбудил, когда лечил. — Надо же… Мне очень жаль, что так вышло с деревом. Я могу тебе чем-то помочь? Рози промолчала. — Но ведь из пня могут появиться побеги? — с надеждой спросил Лу. — Если у человека отрезать ноги, из них вырастет человек? — Нет, конечно. — И я не смогу. — Чем же тебе помочь? — Не знаю. Если бы там хоть одна ветка осталась… — А если… Если я все-таки не сошел с ума и что-то понимаю в садоводстве… Идем. Вдруг получится? Встать было тяжело и идти тоже. Лу мутило — похоже, к усталости добавилось легкое сотрясение мозга. На улице вместо любимого дерева из земли торчал пень, и солнце наконец добралось до скамейки. Несколько дорожек опилок показывали места, где Оскар пилил ствол, повсюду валялись отломанные ветки. Лу подобрал пару веток покрупнее и отнес за дом. — Нужны две, — пояснил Лу. Дриада внимательно смотрела, как Лу выкопал в саду небольшую ямку, поместил туда саженцы и присыпал. Один чуть не упал, Рози попыталась его подхватить, но он прошел сквозь руку. Лу сам его поправил, вбил рядом колышек, привязал и полил. — Вот так, — устало сказал Лу и лег на землю. — Как думаешь, приживется? — Да. Я помогу. Но росток слаб, и я долго не смогу не спать. — Голос Рози стал едва слышен. — Ничего, поспи. Я присмотрю, чтобы здесь ему никто не навредил. Тебе это точно поможет? — Не знаю. И не узнаю, пока не проснусь. Разбудишь меня? Потом. — Разбужу. А когда? — Когда появятся оливки. Ты обещал… — Это будет нескоро, лет через пять в лучшем случае. Дождусь ли? Может, раньше проснешься? Рози не ответила. Она исчезла, и даже тени от нее не осталось. Да и была ли она, эта странная девочка в зеленом платье, не привиделась ли? Вот только корзины с урожаем стояли рядом, а Лу знал, что нипочем бы и за день все не собрал. И Лу решил ждать. В конце концов, пять лет — не так уж и много, а он еще крепкий. Он обещал.

БЕН ОРЛИН Врем переменн х: Математический анализ в безумном мире Перевод с английского: Виктория Краснянская

«В

М.: Альпина-нон-фикшн, 2021

ремя переменных» — веселая книга о математике вокруг нас. Двадцать восемь увлекательных рассказов, посвященных разным аспектам математики, сопровождаются забавными авторскими рисунками. Математический анализ для Орлина — это универсальный язык, способный выразить все, с чем мы сталкиваемся каждый день, — любовь, риск, время и, самое главное, постоянные изменения. Тема движения времени находит отражение и в названиях частей книги — «Мгновения» и «Вечности», и в ее персонажах — от Шерлока Холмса до Марка Твена и Дэвида Фостера Уоллеса. C присущими ему юмором и изобретательностью Орлин выявляет связи между матанализом, искусством, литературой и любимой собакой по имени Элвис. Автор бестселлера «Математика с дурацкими рисунками» и в этой книге ставит своей целью не просто увлечь читателя любимым предметом, но сделать нас более мудрыми и вдумчивыми.

РИЧАРД ПРЕСТОН Кризис в красной зоне. Сама смертоносна всп шка Эбол и пидемии будущего Перевод с английского: Андрей Гришин

М.: Альпина-нон-фикшн, 2021

ихорадка Эбола — смертоносное вирусное заболевание родом из Африки. Эта напасть, как и COVID-19, пришла к нам из животного мира — от летучих мышей. Человечество оказалось перед лицом врага безоружным — не было ни лекарств, ни вакцин. Лихорадка стремительно охватила Западную Африку. Эпидемия, как пожар, распространилась на страны трех континентов, и сдержать вспышку удалось лишь ценой объединенных усилий ученых и врачей из США, Африки и Европы. Книга Ричарда Престона бросает читателя в самое пекло эпидемии, описывает судьбы людей, чьи героические действия преградили путь беде, показывает уязвимость систем современного здравоохранения и предупреждает нас о неизбежности новых неизвестных заболеваний.

ИРИНА ЯКУТЕНКО Вирус, котор й сломал планету. Почему SARS-CoV-2 такой особенн й и что нам с ним делат

М.: Альпина-нон-фикшн, 2021

оронавирус появился неожиданным подарком под новый, 2020 год, и за несколько месяцев мир превратился в сериал-катастрофу. Невероятными усилиями государства остановили распространение вируса, но уже осенью эпидемия вновь стала набирать обороты. Что мы знаем о SARS-CoV-2, почему он убивает одних и бессимптомно проходит у других, безопасна ли вакцина и когда будет найдено лекарство, как мы лечим COVID-19 без него, можно ли бороться с патогеном, не закрывая планету, — книга отвечает на эти и многие другие вопросы. Хотя пандемия еще не закончилась и мы все время получаем новые данные о вирусе, изложенные в тексте фундаментальные основы уже не поменяются: они служат каркасом, на который читатель сможет нанизывать новые знания.

Книги МАССИМО ПИЛЬЮЧЧИ Счастлива жизн : Руководство по стоицизму дл современного человека Перевод с английского: Андрей Ядыкин

М.: Альпина-нон-фикшн, 2021

дной из самых выдающихся школ античной философии по праву считается стоицизм — философская система, сложившаяся в III–II веках до н. э. в Греции, а позже усвоенная и Римом. Книга посвящена воззрениям Эпиктета, римского философа-раба, одного из самых ярких ее представителей. Автор, американский философ, биолог и публицист, использует немногочисленные, но прославленные работы этого мыслителя и пытается реконструировать его миросозерцание, опираясь на современный язык, современную стилистику и современные нарративы — делая некогда выдающуюся стоическую доктрину доступной и привлекательной для читателя XXI столетия. Представленная им конструкция, получившая название «Стоицизм 2.0», имеет к тому же и практическое назначение: она, по замыслу автора, может обучить человека сегодняшнего дня искусству не просто жить, но жить счастливо. Проверенная двумя тысячелетиями стоическая мудрость, как полагает автор, обладает исключительной ценностью в мире постмодерна.

ДЭН ДЖОНС Плантагенет . Короли и королев , создавшие Англи Перевод с английского: Галина Бородина

М.: Альпина-нон-фикшн, 2021

ервые короли династии Плантагенетов унаследовали от своих предков-норманнов залитое кровью царство и превратили его в империю, простиравшуюся от Шотландии до Палестины. Перед глазами читателя пройдут: Генрих II и его жена Алиенора Аквитанская, дважды королева и самая известная женщина в христианском мире; их сын Ричард Львиное Сердце, который сражался с Саладином в Третьем крестовом походе; и его коварный брат король Иоанн, вынужденный подписать Великую хартию вольностей, ставшую первым в Европе примером ограничения королевского произвола. Сочетая последние академические исследования с даром рассказчика, Джонс ярко воссоздает великие битвы при Бэннокберне, Креси и Слёйсе и показывает, как короли Эдуард II и Ричард II встретили свои последние дни. Это эпоха рыцарства и Черной смерти, тамплиеров, основания парламента и Столетней войны, когда национальное самосознание Англии было выковано мечом и судейским молотком.

Подробности на сайте: https://nonfiction.ru/ «Химия и жизнь», 2021, № 5, www.hij.ru

художник Rainer Schade

Пишут, что...

Короткие заметки

Светозарный стул Болезни желудка и кишечника превратились в этакий бич для так называемого цивилизованного человечества, то есть обитающего в развитых странах и других областях с высоким уровнем жизни: чуть ли не поголовно оно страдает от колитов, гастритов и изжоги. А медики мало того что слабо представляют себе, как бороться с недугом, так еще и теряются в вопросах диагностики, особенно на ранних этапах, когда недомогание уже есть, а до чего-то кардинального и заметного вооруженным глазом, вроде язвы или опухоли, дело не дошло. В самом деле, не так уж легко залезать внутрь человека, а тем более поверять цифрой, что у него там, внутри, происходит. На помощь могут прийти братья наши мельчайшие – бактерии. Нет, речь не идет о правильном питании с использованием пробиотиков для восстановления микрофлоры кишечника: на сцену выходят бактерии-диагносты (PNAS, 18 мая 2021 года). При одном из зловещих кишечных недугов, болезни Крона, впрочем, не только при нем, происходит резкое закисление клеток стенки кишечника, ацидоз. И он служит важным симптомом, по которому болезнь удается распознать и сообщить пациенту, что с ним случилось. Исследователи из хьюстонского Университета Райса во главе с Джеффри Табором изучали феномен и нашли, что клетки ацидозу сопротивляются: вырабатывают специфические белки. Этой работой заинтересовался Син Колган, руководитель программы изучения воспалений слизистой из соседнего Колорадского университета. «А можно сделать бактерию, которая станет на эти белки реагировать?» – спросил он Табора. «Отчего же нельзя?» – ответил тот и вместе с коллегами так модифицировал кишечную палочку, что при появлении ацидозных белков в ней начинался синтез флуоресцентной белка. Конечно, пришлось потрудиться, но в конце концов испражнения подопытной мыши дали зеленый свет под ультрафиолетом. Табор считает: через несколько лет такая тест-система будет доступна не только мышам, но и людям. При этом он надеется использовать другой краситель. И тогда все удастся увидеть без ультрафиолета: вода в унитазе будет синеть. Такую диагностическую бактерию можно будет добавлять в еду, и человек самостоятельно проследит за своим здоровьем.

А. Мотыляев

…животные не склонны обращать внимания на то, кого выбирают себе в партнеры — брата, сестру, кузена, кузину или когото совсем постороннего, инбридинг в природе вовсе не редкость («Nature Ecology and Evolution», 2021, 3 мая)… …получены первые веские доказательства того, что акулы в своих длительных путешествиях полагаются на магнитные поля («Current Biology», 2021, 6 мая)… …ультразвук малой интенсивности запускает у цианобактерий вида Synechocysctis sp. два весьма затратных стрессозащитных метаболических механизма — синтез полисахаридов и белков и синтез токсинов, что приводит к истощению жизненных ресурсов и ускорению гибели клеток («Доклады Российской академии наук. Науки о Земле», 2021, 498, 1, 101–104)… …доминирующие ритмы мозга, в том числе и те, что выявляются только с помощью ритмической фотостимуляции, по частоте могут совпадать у обезьян и человека («Журнал эволюционной биохимии и физиологии», 2021, 57, 3, 257–271)… …бамбуковые крикетные биты могут прийти на смену ивовым, использовавшимся в течение 200 лет: они крепче, на них легче найти точку удара, мяч летит быстрее, а бамбук растет гораздо быстрее («Journal of Sports Engineering and Technology», 2021, 9 мая)…

…летучие мыши живут в пространстве, где расстояния измеряются временем, например – насекомое находится в девяти миллисекундах, а не в полутора метрах; с этим знанием скорости звука они рождаются, и оно остается неизменным в течение жизни («PNAS», 2021, 11 мая)… …зрительные данные о колебаниях элементов конструкции Международной космической станции позволяют получить количественные характеристики этих колебаний («Космические исследования», 2021, 59, 3, 218–234)… …совместные усилия программного обеспечения и нейронного интерфейса позволяют преобразовать мысленный процесс написания текста парализованными пациентами в текст на экране компьютера; скорость печати — 90 символов в минуту сопоставима — со скоростью набора текста на смартфоне здоровыми людьми — 115 символов в минуту («Nature», 2021, 12 мая)… … раны у мышей заживают почти на треть быстрее при внесении бета-изоформы очищенного рекомбинантного белка теплового шока («Известия Российской академии наук. Серия биологическая», 2021, 3, 291–298)… …плодовые мушки способны совершить перелет длиною около 12 км в полный штиль, а небольшой попутный ветер увеличивает это расстояние в несколько раз («PNAS», 2021, 27 апреля)…

жни Игорь Смирнов

Пишут, что...

Короткие заметки

Революционный держите шаг! Казалось бы, что может быть общего между радикальными исламистами из ближневосточного ИГИЛ (организация, запрещенная в РФ) и борцами за свободу оружия в США, объединившимися в группировку Бугалу? Разве что – принадлежность обеих организаций к числу экстремистских, правда, сильно разных. Например, первые создали было халифат на территориях Сирии и Ирака, ликвидация которого потребовала войсковой операции. А вторые государств не создавали, но подняли руку на святое для каждого американца: ворвались в вашингтонский Капитолий! Понимая, что это первые ласточки мирового экстремизма цифровой эпохи, все цивилизованное мировое сообщество пытается давить сетевой экстремизм в зародыше. А некоторые стоящие на защите либерального дискурса глобальные социальные сети североамериканского происхождения прямо запрещают на своих страницах всяческие проявления антидемократических сил зла и, напротив, дают зеленую улицу пропагандистам либерального добра. Да, смахивает на цензуру, но все понимают: это другое. В самом деле, тот же Фейсбук – частная компания: кого хочет, того и запрещает, а цензура – это в государственных СМИ недемократических режимов. И все, казалось бы, идет неплохо, хотя бы Капитолий никто больше не штурмует, однако на душе у многих тревожно. Помочь решили математики из Университета Джорджа Вашингтона во главе с профессором Нейлом Джонсоном (Scientific Reports, 19 мая 2021 года). Они задались целью: найти то общее, что объединит проявления сетевого экстремизма всех мастей. И таки нашли! Оказывается, консолидацию разрозненных экстремистов в организованную группу можно отследить по динамике нарастания определенного содержания в Сети: ее удалось описать единым уравнением, используемым в физике при изучении морских волн. Стало быть, теперь есть верный способ предотвращения экстремизма – ставь роботаанализатора контента; как он заметит, что подозрительная тема начинает формировать девятый вал, всё, пора разгонять наметившееся гнездо врагов устоявшегося мироустройства. А если динамика другая, пусть люди смело обсуждают свои идеи на просторах территории свободы. Экстремистов же отключат от благ цифрового общества, и останутся им допотопные методы, вроде передачи из рук в руки подрывной искры, напечатанной на папиросной бумаге.

С. Анофелес «Химия и жизнь», 2021, № 5, www.hij.ru

Нанофантастика

Елена Жидкова Иллюстрации Елены Станиковой

Пузон Фигса

истер Фигс сидел напротив холлайдера и напряженно следил за большой серой мухой. Она ловко передвигалась по белой скользкой поверхности, не обращая на Фигса ни малейшего внимания. — И долго вы собираетесь так сидеть? — Я взмахнул рукой, сгоняя муху, но та лишь ухмыльнулась. Или что там делают мухи в подобных случаях? — Я занимаюсь научными изысканиями. Пузон Фигса внутри, я чувствую, он уже достаточно разогнался. Может, уже и распался. — Мистер Фигс умоляюще уставился на меня круглыми зелеными глазами. — Нужно открыть и посмотреть. — Чтобы открыть холлайдер, необходимо разрешение вышестоящих инстанций. — Вот это-то меня и беспокоит, никому дела нет до моих трудов. А прошлой ночью я слышал, как хлопала дверь холлайдера, меня не проведешь. — Там ничего нет достойного вашего внимания, — поспешил я заверить мистера Фигса, — и ваш пузон, как бы помягче выразиться, его же никто не видел. Где доказательства его существования? — Никто мне не верит и не хочет хотя бы приоткрыть эту прекрасную белую дверь. Я бы одним глазком, я бы доказал. Это все гусь, в нем все дело, подумал я. Не то чтобы целый гусь, так, меньше четверти. Но этого вполне достаточно. Муха скользнула ниже по отвесной стене холлайдера, Фигс неодобрительно крякнул. Муха жила у меня с начала осени, я назвал ее Матильдой. Муха не возражала. — Я ухожу, мне надо готовиться к лекции. Мистер Фигс, вы тоже идете? Здесь нужно выключить свет, мы бережем электроэнергию. — Я буду сидеть до последнего. Мы с Матильдой переглянулись. Муха покрутила лапкой там, где у людей висок. Я был с ней солидарен. Лекция полностью захватила меня. Работы много, но вся ночь впереди. Завтра снова предстоит читать лекцию по скайпу. Муха устроилась на плече и, как мне показалось, задремала. Ну, хоть кто-то выспится этой

ночью. Мистер Фигс не в счет. Он предпочитает спать днем, а ночью сторожить холлайдер. Его право. Уже глубоко за полночь я наконец закончил. Потянулся в кресле, разбудив Матильду. Живот недовольно заурчал. Я ведь так и не поужинал. Где-то ждет меня аппетитный, хорошо прожаренный кусок гуся. Можно даже не разогревать, холодный тоже сойдет. Я сглотнул набежавшую слюну. — Мистер Фигс, вы где? Отужинать не желаете? Я вгляделся в темноту. Что-то было не так. Вдалеке, где-то на краю Вселенной, светилась узкая полоска света. Она словно разрезала мир на две половины. Неужели холлайдер? Только не это! Я ворвался на кухню и включил свет. Так и есть: дверь холодильника приоткрыта. А вот и все, что осталось от моего ужина — пустая тарелка, блестевшая мелкими капельками гусиного жира. — Фигс!!! — заорал я. Кот замер посреди кухни с приподнятой над полом передней лапой. Морда и усы его вызывающе лоснились. — Где мой гусь?! — Распался. На шкварки и антишкварки, это же логично, я предупреждал. — Кот, прижав уши к голове, кинулся в гостиную и исчез под диваном. Я схватил веник — ну, сейчас я тебе устрою! Но достать кота из его убежища без потерь практически невозможно. Он будет отбиваться до последнего патрона, уж я-то знаю, с кем имею дело. — Я кот Шредингера, меня здесь нет, — взвыл кот, забиваясь в самый дальний угол.

— Жредингера ты кот, — махнув рукой, я вернулся на кухню, — за такие дела неделю поститься будешь, обжора. Я поставил на плиту чайник, достал пакет с остатками печенья. Ну что ж, придется пить чай, да, Матильда? Муха, наблюдавшая за моими манипуляциями со шкафа, осторожно спустилась. Я налил Матильде чаю в блюдце. Над ним заклубился густой, отдающий жасмином пар. Муха примостилась рядом и, деликатно потирая лапки, стала ждать, пока остынет. — Смена агрегатного состояния воды, — тихо пробормотала муха, но я услышал, — чем больше площадь поверхности, тем быстрей охлаждение. Я чуть не подавился печеньем. И эта туда же! А мнето казалось, что Матильда спала, пока я набирал текст на компьютере. И когда закончится эта самоизоляция! Скорей бы уже вернуться в институт, а не читать лекции из дома. Начать общаться с человеческими студентами вживую, как раньше, до пандемии. Излишнее любопытство хвостатых и крылатых слушателей до добра не доведет. Ведь если так дальше пойдет, коты научатся строить настоящие коллайдеры или мастерить космические корабли из подручных материалов. А любая муха приноровится читать лекции по физике. И мы все останемся без работы. Наверняка. Как думаешь, Матильда, осилишь? Муха не ответила. Опустив хоботок в блюдце, она пила остывающий чай.

«Химия и жизнь», 2021, № 5, www.hij.ru

ВСЕРОССИЙСКАЯ ПРЕМИЯ «ИСТОК» ИМЕНИ АКАДЕМИКА И.В. ПЕТРЯНОВАСОКОЛОВА

ЕЖЕГОДНАЯ ПРЕМИЯ ПРИСУЖДАЕТСЯ УЧИТЕЛЯМ ФИЗИКИ, ХИМИИ И БИОЛОГИИ ЗА ВЫДАЮЩИЕСЯ ЗАСЛУГИ В ОБЛАСТИ ПОДГОТОВКИ БУДУЩИХ ИССЛЕДОВАТЕЛЕЙ, ИНЖЕНЕРОВ И ТЕХНОЛОГОВ ВРУЧЕНИЕ ПЕРВЫХ ПРЕМИЙ «ИСТОК» СОСТОИТСЯ 5 ОКТЯБРЯ 2021 ГОДА В НИЖНЕМ НОВГОРОДЕ

ВСЕРОССИЙСКУЮ ПРЕМИЮ «ИСТОК» УЧРЕДИЛИ ПРЕЗИДЕНТ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК И ГУБЕРНАТОР НИЖЕГОРОДСКОЙ ОБЛАСТИ