Текст книги "Белые пятна безбрежного океана"

Автор книги: Борис Фрадкин

сообщить о нарушении

Текущая страница: 7 (всего у книги 9 страниц)

Союзник большой химии

Уплотняя вещество и сближая молекулы, сверхдавления способны вызвать образование полимерных цепей. Именно с использования высоких давлений и началось освоение производства первых пластмасс.

Однако до сих пор в производстве полимеров использовались статические давления порядка 10 ⁷Па. И лишь в самое последнее время предприняты попытки полимеризации с помощью ударных давлений в десятки и сотни тысяч атмосфер.

Нам представляется возможным использовать в качестве инструмента для полимеризации... воду! В воде легко создавать ударные давления и в миллионы атмосфер. Конечно, заранее никто не может сказать, как поведут себя растворенные в воде вещества при таких давлениях, но в том, что полимеризация их возможна, мы можем (забегая вперед) сослаться на хорошо известный исторический пример происхождения белковой молекулы, праматери всего сущего на Земле – она возникла в воде. А что же такое белок, как не сложнейший полимер?

Это будет совершенно новая отрасль производства синтетических веществ. Сегодня никому в голову не придет соединить в полимерные цепи атомы железа. Или меди. Но кто знает, не станет ли это возможным в будущем с помощью воды и в самой воде?

Вода станет надежным союзником большой химии.

Обманутая кавитация

Ударные давления способны вызвать самые различные качественные превращения вещества. В том числе и самой воды.

До сих пор разрушительная деятельность кавитационных пузырьков, возникших в потоке жидкости, трактовалась лишь как механическое воздействие на кристаллическую решетку металла. Непонятным в этой механической трактовке оставалось одно обстоятельство: почему кавитация довольно легко "расправляется" с одними металлами и сплавами и "ломает зубы" о другие, менее прочные металлы и сплавы?

Тут-то и вспомнили сущую малость, которой и нам не было нужды касаться. Оставаясь лучшим диэлектриком на Земле, вода все-таки не является идеальным препятствием для электрического тока. Даже при нормальных атмосферных условиях в ней самопроизвольно образуются ионы. Совсем в ничтожном количестве, но все-таки образуются. В 1 т воды содержится всего лишь 0,1 мг ионов Н ⁺и 1,7 мг ионов ОН.

Однако в тот момент, когда лопается кавитационный пузырек, возникают ударные давления в сотни тысяч и миллионы атмосфер, они обрушиваются на стенки трубы и, естественно, на близлежащие слои самой воды. Если под воздействием этих давлений рушатся кристаллы металла, так почему должны устоять молекулы воды?

Распавшиеся молекулы воды – это уже суть ионы водорода и кислорода. Такая вода далеко не диэлектрик. Она – кислота чудовищной силы, в сравнении с которой все известные в химии кислоты покажутся безобидными жидкостями. Вода превратится в реактив, способный вызвать бурную ионообменную реакцию с металлом, из которого изготовлены труба, винт теплохода или лопасти турбины.

Такими соображениями руководствовались советские инженеры М. Трифель, Е. Штерн, А. Хаиларов и С. Мехмандеров, решившие "обмануть" кавитацию.

На Волжской ГЭС им. В. И. Ленина на ремонт была остановлена одна из турбин: за три года кавитация "съела" на ее лопастях 243 кг специальной антикавитационной стали. Согласитесь – "аппетит" у кавитации завидный! Колесо наварили, привели в порядок. Затем в колодце над колесом и под колесом смонтировали по медному поясу. К поясам и к колесу подключили ток низкого напряжения, т. е. сознательно превратили турбину в своеобразный гальванический элемент, с таким, однако, расчетом, чтобы ионообменная реакция шла между водой и медными поясами, минуя лопасти турбины.

Через три года опытную турбину снова остановили на ремонт. Оказалось, что на этот раз кавитация "съела" всего лишь 7,35 кг металла – в 40 раз меньше, чем до включения электрической защиты!

Искусственная вода

Итак, вода не просто Н ₂О. Она – смесь из окислов различного сочетания изотопов водорода с изотопами кислорода. Число возможных сочетаний довольно велико – 42. Из них более или менее изучены 2. Остается еще 40. И даже при самом смелом полете фантазии невозможно предсказать, какие самые неожиданные свойства раскроет нам та или иная модификация воды.

Ясно, что по мере познания структуры воды, применяя все более совершенные методы теоретического анализа, используя ЭВМ, ученые смогут предсказать если и не все, то весьма многие свойства этих оставшихся 40 сочетаний. И не беда, если в природе не существует воды с предсказанными свойствами. Она будет создана сначала в лаборатории, а затем ее производством займется промышленность.

Мы убеждены, что именно одной или нескольким разновидностям воды, которые будут открыты в будущем, предстоит сыграть решающую роль в раскрытии таких биологических проблем как наследственность, деятельность мозга, излечение от недугов, долголетие... Но мы опять забегаем вперед. О той роли, которую вода играет в живой материи, пойдет речь дальше.

Вода и биология

Происхождение жизни на Земле

Бесспорно установлено: гидравлический удар – отменный мастер по части полимеризации молекул. Пока не любых. Полимеризация в воде и самой воды – дело будущего. И не такого уж далекого. Мы не сомневаемся, что еще увидим здания, сложенные из водяных блоков, что нам посчастливится надеть на себя костюм из водяной ткани, что нам доведется проехаться в машинах, кузова которых будут изготовлены из прозрачного сверхпрочного водопластика... Все эти чудеса скорее всего станут порождением гидравлического удара.

Сверхдавления – волшебная палочка, по мановению которой молекулы выстраиваются в полимерные цепи. Но ведь и все живое состоит из полимерных цепей. В таком случае у нас есть все основания полагать, что гидравлический удар и является возможным творцом всего живого на Земле. Доказательства?

Давайте рассуждать так: в далекие доисторические эпохи земная твердь испытывала толчки изнутри не в пример сегодняшним. В недрах планеты бушевали необузданные силы. И каждый толчок порождал в подкоровом веществе и в самой коре мощные колебательные процессы (ударные волны). Достигнув дна океана, такие колебания отзывались в воде знакомыми нам гидравлическими ударами. Или, точнее, бесконечной чередой гидравлических ударов.

Не беремся утверждать, что в те далекие времена сверхдавления в океане непременно влекли за собой полимеризацию воды, хотя и отрицать такую возможность тоже нет оснований.

Зато бесспорно другое: вода, этот всемогущий растворитель, с первых дней появления на Земле успела накопить в себе простейшие химические соединения, содержащие – "животворные" элементы, такие как фосфор, азот, углерод, кальций... Сверхдавления с помощью той же воды разбивали эти соединения, а затем "ткали" из них полимерные нити – строительный материал для простейших аминокислот.

Тут, конечно, не может быть и речи о случайностях или о слепой игре сил природы. Прежде чем создать жизнь, сверхдавления сами прошли длительную эволюцию своего совершенствования, приобретая определенную частоту колебаний, определенную амплитуду. К тому же их деятельность смогла проявиться лишь при определенных температурных условиях. Возможно, и сама вода к моменту возникновения аминокислот прошла какую-то предварительную "обработку", приобрела какие-то специфические (полимерные?) свойства, которые утратила в более поздние эпохи и которые нам предстоит открывать заново.

Все-таки почему именно в воде

Молекула живого вещества – сложнейшее химическое соединение, возникшее в результате последовательной цепи окислительно-восстановительных реакций.

Подобные реакции никогда не смогли бы стать итогом взаимодействия кристаллических (твердых) веществ. Ибо как представить образование твердой белковой молекулы? Или, скажем, твердой клетки? Или способное передвигаться и мыслить гранитно-каменное существо? Мы уже не говорим о том, что скорость протекания твердофазных реакций в сотни и тысячи раз ниже скорости в жидких растворах. Твердое живое существо оказалось бы фантастически тугоумным.

Отпадает возможность образования живого существа и из газовых составляющих. Конечно, газофазные реакции протекают достаточно быстро, но вообразить такое существо еще труднее, чем кристаллически твердое.

Следовательно, единственной средой, в которой могла возникнуть и эволюционировать жизнь, является жидкость, жидкий растворитель. Ни остывающая кора Земли, ни ее по-венериански плотная некогда атмосфера никогда не смогли бы служить этой цели.

Ну, а если бы вместо океанов воды на Земле возникли океаны другого жидкого растворителя, например жидкого аммиака или фтористого водорода? Появилась бы жизнь в таких океанах?

Мы утверждаем: нет, не появилась бы. И вот почему.

Жидких растворителей известно великое множество. Однако в отличие от воды, каждый из них в той или иной степени обладает избирательностью. Так, в жидком аммиаке растворяются только те вещества, которые становятся в нем кислотами. Основаниям туда путь закрыт, и потому производить в жидком аммиаке реакции с основаниями невозможно.

В жидком фтористом водороде (тоже отличный растворитель), наоборот, растворяются вещества, проявляющие себя как основания. Значит, не может быть и речи о реакциях взаимодействия с кислотами в среде из фтористого водорода.

Таким образом, ни в жидком аммиаке, ни в жидком фтористом водороде невозможно осуществить цепь кислотно-основных взаимодействий. А ведь молекулы живого вещества как раз и возникают в результате таких реакций.

Что касается прочих растворителей, то с ними дела обстоят еще хуже. Во-первых, они обладают очень низкими растворяющими способностями, а во-вторых, вступают в очень узкий круг окислительно-восстановительных реакций. Каждый из них препятствует большей или меньшей группе жизненно необходимых взаимодействий, без которых не может быть и речи о возникновении самой простейшей аминокислоты.

Подлинно "жизненный" растворитель должен быть, как говорят химики, амфотерным, т. е. одинаково охотно вступать в реакцию и с кислотами, и с основаниями, способствовать любым реакциям.

Таким универсальным растворителем является только вода. Разумеется, к универсальной растворяющей способности мы должны добавить и другие ее "жизнеутверждающие" качества: высокую диэлектрическую постоянную, высокую теплоемкость и пр.

Биологические проблемы гидравлического удара

Если гидравлический удар был творцом белковой молекулы в далеком прошлом, отчего бы не заставить его выполнять эти функции в настоящем? Самых высоких давлений, которых можно достичь ныне, пока для этой цели маловато. Но техника освоения сверхвысоких давлений уверенно идет вперед. Высокие ударные давления позволяют превращать каучук в резину, уже удалось осуществить поликонденсацию аминокислоты (αL-аламин).

Освоение полимеризации воды не только расширит ее чисто производственные возможности (детали машин, ткани), но превратит гидравлический удар в "шеф-повара" на всепланетной сказочной кухне. С помощью гидравлического удара в воде человечество освоит изготовление искусственных белков. Появятся фабрики по производству искусственного хлеба, искусственного молока, мяса, более качественных и более питательных, чем то, что мы получаем сегодня от природы. А главное – дешевых и в неограниченном количестве. Человечество избавится, наконец, от забот о хлебе насущном.

Магнитное поле, вода и кровь

В магнитном поле вода не остается инертным, безучастным веществом – она меняет свои физико-химические свойства. Пришло время еще раз вспомнить о том, что наше тело на 65 % состоит из воды. Наш организм по сути – водный раствор различных органических веществ. Любая клетка нашего организма в основе своей имеет воду. Кровь на 80 % – вода, почти «чистая вода».

Судите сами: может ли наш организм не реагировать на воздействие магнитного поля, если на воздействие этого поля так чутко реагирует основа организма – вода?

Попытки применить магнит в лечебных целях уходят в седую старину. Вероятно, они начались с того дня, когда наш далекий предок впервые взял в свои руки кусок руды, обладающий таинственным свойством притягивать железо.

И в каком только виде не использовали магнит древние врачеватели! Алхимики приготовляли из магнита мази, порошки, микстуры. Магнитные бруски или пластинки прикладывались к телу больного, к ранам, опухолям. Известный естествоиспытатель Парацельс, тот самый, который открыл "горючий воздух" – водород, писал: "... Я утверждаю ясно и открыто, на основании произведенных мною опытов с магнитом, что в нем скрыта тайна высокая, без которой против множества болезней ничего поделать невозможно...". Пожалуй, сказано излишне категорично. Но не предвидение ли это ума смелого и трезвого?

Увлечение магнитом то охватывало все слои населения, то, наоборот, осмеивалось. Однако никогда не бывало забыто вовсе.

Знает ли история подлинные исцеления магнитом? Отрицать так же категорично, как утверждал Парацельс, на наш взгляд, нет оснований. В многоголосном хоре невежд легко затеряться робкому голосу истины. Ведь случилось же, что алхимики в слепых и бесплодных поисках философского камня наткнулись на секрет изготовления фосфора.

Эксперименты с магнитным полем, проведенные Джено Барнети (США) на мышах, показали, что магнитное поле оказывает на кровь воздействие, прямо противоположное ионизирующему излучению, – оно повышает количество белых телец крови. Напрашивается возможность использовать магнитное поле в качестве защиты от лучевого поражения, в частности от воздействия космических лучей в открытом космосе.

Далее Д. Барнети обратил внимание на то, что магнитное поле омолаживает старых мышей, их мех становится гладким, лоснящимся, кожа разглаживается. Что это? Магнитное поле образует в организме "живую воду", эликсир возвращения молодости?

Эксперимент успешного использования магнитного поля на человеческом организме провели работники Медицинского института г. Перми. В 1938 г. в клинике института из 21 пациента, страдавших кожным заболеванием – эпидермофетией, было полностью излечено 15. У остальных шести наступило значительное облегчение. С тех пор и по сей день в больницах Перми продолжают успешно применять магнитное поле. Врач А. А. Тюряева использует магнитное поле как обезболивающий фактор и как средство, ускоряющее рубцевание ран и язв. Успешное применение магнитного поля в экспериментальной онкологии подтверждено многими коллективами советских исследователей. Ботаник П. П. Чуваев в 1969 г. установил, что слабое магнитное поле меняет наследственность микроорганизмов.

Еще в 1935 г. немецкие ученые подметили, что в периоды магнитных бурь, при которых напряженность поля Земли резко возрастала, заметно увеличивается число нервных и психических заболеваний. В то время сообщение немецких ученых было встречено с недоверием. Но последующие статистические сопоставления, проведенные в США, полностью подтвердили эти наблюдения.

Статистические исследования, проведенные во Франции и в Советском Союзе, с абсолютной достоверностью показали, что число сердечнососудистых заболеваний и смертельных исходов от инфаркта миокарда резко увеличивается в периоды магнитных бурь. На ряде курортов уже имеются специальные службы, оповещающие врачей о приближении магнитной бури. Тяжело больные немедленно помещаются в палаты с антимагнитной экранировкой.

Вопрос о влиянии магнитного поля на организм человека встает со все большей остротой и становится особенно актуальным в наш век освоения космического пространства. Сильные магнитные поля будут возникать на космических кораблях будущего, снабженных термоядерными реакторами, ионными или фотонными двигателями. Космонавты рискуют оказаться на планетах с более сильным магнитным полем, чем то, к которому они приспособились на Земле. Они могут попасть в пространство, где вообще не будет магнитного поля. Как все это отразится на состоянии экипажа?

В Японии широко распространено ношение магнитных браслетов на запястьях рук. Японские ученые утверждают, что такие браслеты препятствуют повышению давления крови, т. е. являются профилактическим средством от гипертонии, а для тех, кто ею страдает, – средством для облегчения страданий.

Итак, всякое изменение напряженности магнитного поля сказывается на человеческом организме – факт, который уже никто не осмеливается опровергать. Правда, исследования этого влияния еще не вышли из стадии "алхимических" методов. Механизм воздействия магнитного поля на живой организм, несмотря на все старания, остается полнейшей загадкой. А отсюда и последствия: у исследователей нет единого мнения, когда и в каких дозах следует применять магнитное поле в лечебных целях. Иногда, тот же эффект дает повышенная напряженность поля, а иногда, наоборот, – пониженная. На результатах магнитотерапии сказывается возраст пациента, его психическое состояние и пр.

Нам же пока остается право присоединиться к предположению У. Ахмерова и А. Бильдюкевича: не является ли основным звеном воздействия поля на воду перевод ее из парасостояния в ортосостояние или наоборот? А может быть, сюда следует присовокупить и влияние растворенных в воде веществ?

Почему вымерли динозавры

Чтобы более убедительно показать роль взаимодействия в цепи магнитное поле – вода – все живое на Земле, приведем две интересные, на наш взгляд, гипотезы.

Гипотеза, согласно которой эволюция на нашей планете в значительной степени зависит от того, в какую сторону смотрит стрелка магнитного компаса, вызывает все более пристальное внимание ученых. Геологические исследования последних лет достаточно точно установили, что за всю историю Земли магнитное поле неоднократно меняло свое направление, причем смена полярности происходила в течение примерно 100 млн. лет.

В 1963 г. канадский профессор Роберт Аффен высказал предположение, что именно перемагничивание привело к массовому вымиранию морских организмов. Это вымирание имело место по меньшей мере 6 раз (начавшись примерно 500 млн. лет назад), причем каждый раз незамедлительно вслед за изменением полярности. В процессе перемагничивания напряженность поля падала до нуля и затем снова возрастала, но уже с обратным знаком. Таким образом, на какой-то промежуток времени поверхность Земли, обычно защищаемая панцирем магнитного поля, буквально "купалась" в космической радиации. Р. Аффен предположил, что этот внезапный скачок радиации мог вызвать биологические мутации, явившись одним из основных факторов эволюции всего живого.

Однако другой канадский ученый, Ян Крейн возражает, считая, что причиной массового вымирания животных на Земле было не влияние радиации, а непосредственное снижение напряженности магнитного поля в процессе изменения его полярности. "Судя по древним окаменелостям, – заявляет Крейн, – влияние изменения магнитного поля может оказаться катастрофическим...".

Не по этой ли причине вымерли гигантские ящеры?

Вторая гипотеза свидетельствует о том, что не следует пренебрегать воздействием магнитных полей на живой организм, состоящий в основном из воды.

Историческая зоогеография приводит факты, согласно которым новые типы животных появились не вдруг и не повсеместно, а прежде на территории отдельных районов земного шара. Причем как раз в этих районах наблюдалось наибольшее число "вариантов" возникающих родов и видов. В третичное время одним из подобных центров появления новых форм жизни стали, например, Северная Индия и Центральная Азия. Хоботные также, к примеру, возникли не повсеместно, а сначала лишь в Северо-Восточной Африке. Подобные центры развития имел и человек.

Если сопоставить историко-зоогеографические карты с геофизическими, то окажется, что центры видообразований совпадают с зонами крупных магнитных и электромагнитных аномалий! Причем чаще всего эти центры приурочены к районам, где аномалии, перемещаясь секут зону 35-й параллели северной широты, где магнитное поле отличается большой изменчивостью. Что тут можно предположить? Скорее всего, магнитная неустойчивость влияет на наследственность, постепенно, но неуклонно перекраивая живой организм.

Еще раз о «мертвой» и «живой» воде

Исследования окиси дейтерия (тяжелой воды) показали, что это мертвая вода в полном смысле этого слова, – она не поддерживает жизненных процессов, останавливает деятельность растений, а в лучшем случае резко замедляет (угнетает) процесс развития.

Установлено, что замедление химических реакций в дейтериевой воде происходит в 6-8 раз. При 0°С протий (!Н) взаимодействует, например, с хлором в 13,4 раза быстрее, чем дейтерий (D ₂). Особенно ощутимой становится эта разница для реакций, идущих с участием катализатора. Но ведь именно каталитические реакции обусловливают обмен веществ в растительной и живой материи.

Вывод: чем меньше в обыкновенной воде окиси дейтерия, тем выше ее биологическая активность. И хотя в обыкновенной воде окиси дейтерия ничтожно мало (всего каких-то 0,015 %), первые же опыты на клеточных организмах, растениях и мышах дали поразительные результаты. Так, урожай пшеницы на опытном участке, зерна которой предварительно замочили в воде с пониженным содержанием дейтерия, оказался на 56 % выше, чем на обычном участке.

И раздались голоса в пользу полного изъятия дейтерия из употребляемой в пищу воды. Тогда процесс развития ребенка и превращение его во взрослого человека значительно ускорится. Получение же чистой протиевой воды для современной техники не проблема. Но тут возникли сомнения.

Ускоряя процесс ассимиляции в обмене веществ, не ускорит ли вместе с тем такая живая вода и процесса дессимиляции, т.е. сокращая время созревания, превращения ребенка в зрелого человека, не сократит ли она (да еще в большей степени) и время превращения зрелости в глубокую старость? Короче говоря, возникли опасения, что полное изъятие из воды дейтерия приведет к сокращению общей длительности человеческой жизни. Вряд ли устроит нас такая живая вода.

И еще одно обстоятельство, поколебавшее веру в живую протиевую воду. Вам уже известно, что наш организм на 65 % состоит из воды. И в этой воде 0,015 % дейтерия. По количественному содержанию (в атомных процентах) он занимает 12-е место среди химических элементов, из которых построено тело человека. В этом отношении его следует отнести к разряду микроэлементов. Вот в этой-то когорте дейтерий сразу попадает на первое место. Содержание таких микроэлементов, как медь, железо, кадмий, марганец, цинк, молибден, в нашем теле в десятки и сотни раз меньше, чем дейтерия. Тем не менее стоит уменьшить и без того мизерное количество любого из них, если последуют функциональные расстройства в деятельности организма. Что же случится, если удалить весь дейтерий? Какую персональную роль отвела ему природа в таком сложнейшем "сооружении", каким является живое существо?

На эти вопросы науке еще предстоит ответить. Пока мы можем сказать одно: меняя количественное содержание дейтерия в растительном или живом организме, мы, без сомнения, получаем возможность управлять биологическими часами, т. е. ускорять или замедлять ход жизненных процессов.