Разгаданная тайна
Почему натуральная кожа так прочна, легка, эластична? Почему она согревает зимой и «дышит» летом? От чего зависят ее замечательные качества? Разгадка этой тайны помогла ученым создать заменители кожи.
Всем известно, что свойства веществ определяются их химическим строением. Кожа, как и все на свете, состоит из самых обычных химических элементов. Но есть в ее структуре одна особенность, отличающая кожу от многих других веществ. Ее основа — белковое соединение коллаген — построена не из обыкновенных молекул, а из молекул-гигантов. Таких больших — в сотни, а то и в тысячи раз больше обычных, — что их даже можно разглядеть под микроскопом. Их размеры достигают долей микрона!
Не эта ли особенность порождает необычные свойства кожи? Догадка подтвердилась, когда было изучено строение молекул-гигантов. Оказалось, что это длинные цепочки атомов, составленные из отдельных звеньев. Каждое звено — обыкновенная молекула-карлик — так крепко соединено с другими, что составляет с ними неразрывное целое. Такие длинные цепочки и эластичны, и в то же время необыкновенно прочны.
От гибкости молекулярных цепочек зависит эластичность кожи, от стойкости химических связей между отдельными звеньями — ее прочность и упругость.
Вещества, подобные коллагену, химики называют полимерами или высокомолекулярными соединениями. В природе их встречается немало. Это, например, каучук, целлюлоза, белки, смолы. Все они, такие разные по происхождению и по свойствам, обладают одним общим признаком: состоят из больших молекул. Молекулярные цепи бывают различной длины, разной формы: вытянутые в нить, с ответвлениями, с зигзагами. Полимер может состоять не из одной, а из нескольких цепочек, «сшитых» друг с другом химическими связями. Длина и форма цепочек сказываются на свойствах веществ.
Итак, первая часть задачи была решена. Химики-аналитики расшифровали рецепт изготовления кожи. Теперь дело переходило в руки химиков-синтетиков — им предстояло синтезировать (то есть создать искусственно) новый материал по образу и подобию уже созданного природой. Казалось бы, не так уж это и сложно: подобрать состав химических веществ точно по прописи и соединить их в определенном порядке. Но в том-то и дело, что обыкновенные молекулы-карлики — мономеры — упорно не желали соединяться в цепочки полимера.
Обычные молекулы зачастую находятся в пассивном состоянии. Они словно ленятся, у них нет особого желания встречаться друг с другом. И 72 если встреча все-таки происходит — связь бывает непрочной. При попытке удлинить цепочку, молекулы, едва соединившись, вновь распадаются. Полимеры же образуются лишь в том случае, когда мономеры крепко связаны друг с другом и образуют длинную цепь.
Как преодолеть сопротивление мономеров? Как заставить их соединиться вместе?
Подтолкнуть молекулы, упрочить связи между ними помогли приемы, ускоряющие большинство химических реакций,— нагревание и высокое давление. А когда и этих «толкачей» оказывалось недостаточно, выручали посредники — катализаторы. Эти вещества тоже ускоряют реакции, хотя сами в них не участвуют.
Теперь можно было «нанизывать ожерелья» какой угодно длины. Молекулы послушно спаивались в нить — «головой к хвосту», прикреплялись к любому атому в цепочке, наподобие подвески, или скрепляли в нужном участке две самостоятельные цепочки полимера.
Со временем синтез полимеров перестал быть проблемой. В простой стеклянной колбе стало возможным получать такие вещества, которые прежде возникали только в организме животных или растений.
М. Самсонова
Девятнадцатый век миновал середину, и наступил для России час позора и перемен. В 1856 году закончилась очередная русско-турецкая война. За прошлый век — вторая по счету, получившая имя «Крымской кампании». У всякого коробейника можно купить лубок «Матрос Кошка» или гравюру «Гибель Нахимова». Духовые оркестры играют марш «Тотлебен», в честь графа Эдуарда Ивановича сочиненный. Россия славит…
Но почему используется именно ультразвук? Дело в том, что его легче собрать в узкий, строго направленный пучок звуковых лучей. Этот пучок легко проходит через непрозрачные преграды — свойство тоже чрезвычайно важное. Когда-то, еще в конце 20-х годов, советский физик Сергей Яковлевич Соколов предсказывал ультразвуку большое будущее. Тогда мало кто в это верил. Но прошло всего…
Как описать запах моря, как объяснить разницу между запахом розы и машинного масла? Рассказать о запахе можно, только сравнив его с каким-нибудь другим, хорошо нам знакомым. Ученые умеют измерять физическими приборами силу света и силу звука. Однако меры, которая измеряла бы запах, пока еще не найдено. И специалисты не могут до конца объяснить, как живые…
Знаменитый французский писатель и философ XVIII века Жан Жак Руссо считал, что только «истинная» необходимость дает возможность человеку по-настоящему изучить жизнь. И советовал ставить обучаемого в «ситуацию Робинзона Крузо» — будто высаживать его на необитаемый остров. «Все, что человек способен представить в своем воображении, другие сумеют претворить в жизнь» — это слова великого Жюля Верна….
Когда возможности оптических микроскопов были исчерпаны, ученые и изобретатели обратились к источникам иных, невидимых излучений. Оказалось, что если на вещество направить пучок мельчайших заряженных частиц — электронов, то они, отражаясь от него, принесут нам более детальные сведения, чем свет. Это те самые электроны, направленное движение которых создает электрический ток в проводах. Но движутся они там…
На левом берегу Невы, вблизи Петербурга — но вне столицы! — в 1863 году появился завод. От города отделяла его застава. Завод принадлежал военно-морскому ведомству. Делали там стальные пушки. И завод, и заставу скоро стали называть «Обуховскими». Заставу — по заводу, завод — по начальнику: им был Павел Матвеевич Обухов. Он родился на земле, богатой…
Странный и пока загадочный. Частота ультразвука слишком высока для нашего слуха. Инфразвука же, напротив, — слишком низка, пятнадцать и меньше колебаний в секунду. Инфразвук мы не слышим, но чувствуем. Ведь мы живем в мире инфразвука. Ветер обдувает здания, стволы деревьев, столбы — рождается инфразвук. Мчится автомобиль, а за ним тянется инфразвуковой шлейф. Летит самолет, и…
Какой ароматный хлеб! — говорим мы, откусывая свежеиспеченную хрустящую горбушку ржаного каравая. А как неповторимо пахнет наваристый украинский борщ, крендель с корицей, антоновское яблоко! Прямо слюнки текут… Вкусное чувствует не только язык, но и нос. И невкусное, кстати, тоже. Ученые давно изучают запахи, их классификация имеет длинную и довольно неудачную историю. Правда, в последнее десятилетие…
Как глаз на расползающийся мирСвободно налагает перспективуВоздушных далей. Облачных кулис,И к горизонту сводит параллели.Внося в картину логику и строй,— Так разум среди хаоса явленийРаспределяет их по ступенямПричинной связи, времени,пространстваИ укрепляет сводами числа. М. Волошин Потребность и необходимость обмена сведениями возникает не только у людей. Вы, наверное, замечали, как подзывают друг друга птицы, если находят пищу,…
Изучение строения вещества не требовало его разрушения. Световые, рентгеновские, электронные и прочие лучи всего лишь «ласково» касались изучаемого материала, поскольку от них требовалось только снять с него «слепок» информации. Человек же мечтал о возможности передавать световую энергию в виде луча, который производил бы, скажем, плавление металла или взрыв на заметном удалении от испускающего его источника…