Химия и жизнь №7 (июль 2023)

7/ 2023



Химия и жизнь Бояться надо не смерти, а пустой жизни. Ежемесячный научно-популярный журнал Бертольд Брехт Зарегистрирован в Комитете РФ по печати Содержание 19 ноября 2003 года, рег. ЭЛ № 77-8479 ISSN 1727-5903 Технология и природа ЕСЛИ РОБОТ ЛЖЕТ. Р. Политов������������������������������������������������������������2 НОМЕР ПОДГОТОВИЛИ: КОМПЬЮТЕР ИЗ МОЗГА. А. Гурьянов���������������������������������������������������8 Главный редактор Из писем в редакцию Л.Н. Стрельникова ЧТО ПРИДАЕТ ПЛОТНОСТЬ? Ф.Ф. Горбацевич����������������������������������� 17 Вещи и вещества Художники КВАРЦЕВОЕ СТЕКЛО И ГРАВИТАЦИОННЫЕ ВОЛНЫ. А. Астрин, А. Кук, Б.С. Лунин, Е.С. Локтева��������������������������������������������������������������������� 18 Н. Колпакова, П. Перевезенцев, Вернадский-160 Е. Станикова, С. Тюнин ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ ТРЕНДЫ. А. Тишков���������������������������������������������26 Из дальних поездок Редакторы и обозреватели БУМАГА И ШЕЛК. С. Анофелес�����������������������������������������������������������32 Л.А. Ашкинази, А почему бы и нет? В.В. Благутина, ПАПЬЕ-МАШЕ В ИНТЕРЬЕРЕ. С. Анофелес����������������������������������������38 Ю.И. Зварич, Проблемы и методы науки Е.В. Клещенко, МЕДНЫЕ ТРАВЫ. Н. Резник����������������������������������������������������������������48 С.М. Комаров, Панацейка В.В. Лебедев, ПОЛЫНЬ – ЦЕЛЕБНАЯ ГОРЕЧЬ. Н. Ручкина����������������������������������������52 Н.Л. Резник, Радости жизни О.В. Рындина ЕЩЕ РАЗ ПРО ЛЮБОВЬ. М. Эпштейн�������������������������������������������������56 Фантастика Сайт и соцсети ПРАКТИКА КУРСАНТА КРОМА. Н. Харпалева��������������������������������������58 Д.А. Васильев Нанофантастика Сайт: hij.ru РАНТЬЕ. Д. Тихий�������������������������������������������������������������������������������64 Соцсети: https://dzen.ru/hij https://vk.com/khimiya_i_zhizn https://ok.ru/group/53459104891087 https://t.me/khimiya_i_zhizn twitter.com/hij_redaktor При перепечатке материалов ссылка на «Химию и жизнь» обязательна Адрес для переписки 119071, Москва, а/я 57 Телефон для справок: 8 (495) 722-09-46 e-mail: [email protected] Подписано в печать 22.06.2023 Типография ООО «Экспоконста» 123001, Москва, 1-й Красногвардейский пр-д, д.1, с.7 Наши подписные агентства «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 © АНО Центр «НаукаПресс» НА ПЕРВОЙ СТРАНИЦЕ ОБЛОЖКИ Результаты: нейрофизиология 14 рисунок Александра Кука Результаты: астрофизика 22 Реклама 25 НА ВТОРОЙ СТРАНИЦЕ ОБЛОЖКИ Разные разности 42 картина художника Адриана Ван Остаде Книги 55 «Юрист». Работа с бумагой необходима Короткие заметки  62 не только интеллектуалам, но и специ- Пишут, что… 62 алистам в совершенно другой области. Об этом читайте в статье «Папье-маше в интерьере»

Технологии и природа Р. Политов Если робот лжет С существованием роботов, управляемых в прошлых веках механических машин и однозначных, искусственным интеллектом, человечество простых программ управления. До эпохи искусственного уже смирилось. Но сможет ли оно смириться интеллекта. с их намеренной ложью? В XXI веке все изменилось. Появились искусствен- Информационное единение ные нейронные сети. Это наборы обучаемых матема- тических алгоритмов, которые выполняют действия, Разве может робот лгать? Вы скажете, что это всего напоминающие работу сетей нервных клеток в мозгу. лишь машина, управляемая дружественной человеку Что происходит при обучении искусственных сетей, программой. Она может давать сбои, ошибаться, но не как при этом изменяются связи внутри них, ученые не предусматривает намеренного обмана. Да, так было знают. Вернее, знают лишь в общих чертах. Выяснение этого вопроса остается серьезной математической 2 задачей.

Для практических же применений достаточно сексуальной ориентации, расового неравенства, поли- того, что робот, управляемый ИИ, может обучаться тических взглядов и пр. И фирма продолжает совершен- определенным действиям. Пусть он делает это крайне ствовать эти фильтры, поэтому некоторые конкуренты медленно, на многих попытках, но он способен достичь чат-бота, например FreedomGPT, особо подчеркивают, уровня, который позволяет ему заменять человека. Чему что не занимаются цензурой, а придерживаются лишь конкретно научился искусственный интеллект, как он общепринятой человеческой этики. будет действовать в рамках своих компетенций, знает только сам ИИ. Если, конечно, знает, то есть обладает Для своего обучения ChatGPT использует колоссаль- сознанием. В положительном ответе на этот вопрос ные возможности облачных серверов фирмы Microsoft, уверены некоторые разработчики ИИ, но это не тема которая фактически приватизировала этот когда-то от- нашего разговора. крытый проект. С ноября прошлого года ChatGPT стал самой быстрорастущей технологической платформой Внедрение роботов в жизнь идет полным ходом. из когда-либо существовавших. Он привлекает десятки Роботы могут быть стационарными системами видеона- миллионов пользователей ежемесячно. В начале года блюдения или подвижными коптерами. Они могут иметь компания OpenAI запустила GPT-4, четвертую версию антропоморфный вид, чтобы обслуживать покупателей, своего чат-бота. Разработчики утверждают, что он с или не иметь его, как доставщики еды. Роботы могут отличием сдал больше дюжины экзаменов в различных быть умными инвалидными креслами и обучающимися областях знаний. экзоскелетами, они могут выглядеть, как электронные приборы, встраиваемые в любые механизмы, например Отечественные разработчики ИИ стараются до- автомобили, корабли, самолеты и танки. В конце концов, гнать зарубежных лидеров. Сбербанк создал нейросеть робот может быть просто пакетом программ, загружае- для изображений Kandinsky 2.1 и недавно сообщил, мым в смартфон или компьютер. Когда пакет действует что разработал GigaChat, «убийцу» ChatGPT с откры- в сети Интернет или отдельной социальной сети, его той архитектурой. Компания «Яндекс» представила сокращенно именуют ботом. За всеми роботами, реаль- нейросеть YandexGPT, которая интегрирована с голо- ными и виртуальными, маячит тень ИИ. Именно он стоит совым помощником Алиса, и нейросеть «Шедеврум», за революционной роботизацией мира. предназначенную для построения изображений по запросам. Кроме прочего, Яндекс запускает в столице Сам ИИ стал ответом на объединение человечества беспилотное такси. в едином информационном поле. Этот вызов заставил родиться технологии, облегчающие людям ориентацию в окружающем их безграничном пространстве. В сети боты предназначены для успешной и продуктивной работы со сферой знаний, ноосферой. ИИ дал возмож- ность осваивать большие пласты данных и смыслов. Он позволяет структурировать и обрабатывать грандиозные объемы информации понятным языком слов и образов. Отчего лжет робот? Даже если человек никогда не встречал реального робота, он обязательно столкнется с виртуальным бо- том. В Интернете действуют десятки привлекательных для пользователя платформ ИИ, предназначенных для разных целей. Наиболее известные – это проект Midjourney, который рисует картины по текстовым за- даниям, и платформа ChatGPT от OpenAI, которая по корректно составленным запросам, иногда очень под- робным, выдает осмысленными тексты. Одновременно ChatGPT может служить поисковой системой и делать отличные переводы, писать программы и многое другое. Платформа работает как чат-бот, то есть в постоянном диалоге с пользователем, и может запомнить все детали общения с ним. Алгоритмы ChatGPT закрыты от потребителей, одна- ко в начале года одному студенту удалось взломать си- стему. Он смог вывести внутренние инструкции общения с пользователями, которые толерантно цензурируют от- веты по многим темам. ChatGPT фильтрует темы насилия, 3«Химия и жизнь», 2023, № 7, www.hij.ru

Насколько правдивы роботы, вернее, насколько их ошибок и точность предсказаний в разных областях зна- предсказания отвечают поставленным перед ними за- ний флагмана чат-ботов ChatGPT. Этот вопрос выясняли дачам, ученые начали выяснять сразу после их появле- многие специалисты информационных наук и смежных ния. Тут надо напомнить, что все предсказания ИИ носят профессий. Естественно, им сразу задались работники вероятностный характер. В большинстве научных работ критических для жизни человечества отраслей. ошибка в 20% считается вполне нормальной, а в 10% - ма- ленькой. То есть предсказания хорошего искусственного Одними из первых его поставили исследователи интеллекта выполняются с так называемой физической из Онкологического института Хантсмана (Солт-Лейк- точностью. Если же ИИ ошибается лишь в нескольких Сити) во главе с профессором радиационной медицины случаях из ста, то такой результат считают отличным. Скайлером Джонсоном (Skyler Johnson). Не так давно они опубликовали статью с названием «Стоит ли рас- Но и этого недостаточно, даже в обыденной жизни. считывать на ChatGPT?» Вопрос далеко не праздный Представьте себя кассира, а лучше банкомат, которого в мире, где квалифицированная медицинская помощь заменят таким отличным интеллектом. Поэтому, не- недоступна большинству людей. Сейчас, после корона- смотря на моду и рекламу искусственного интеллекта, вирусного шока, виртуальное врачевание и медицинские практическое состояние дел с его ненамеренными программы ИИ стали особенно популярными. В преды- ошибками оставляет желать лучшего. дущем своем исследовании доктор доказал очевидное – ошибочная информация обыденна в соцсетях. Могут ли боты лгать намерено? Ответ на этот во- прос эквивалентен ответу на вопрос о том, могут ли Ученых интересовал вопрос о том, действительно лгать фирмы, владеющие ими. Ответ очевиден. Однако ли больные онкологическими заболеваниями и те, кто стоит заметить, что употребление термина «ложь» в от- за ними ухаживает, получают правдивую информацию. ношении ИИ означает переход из мира математических Если чат-бот спрашивают об общепринятых мифах и определений к нестрогим понятиям человеческой этики, ложных концепциях рака, то да. Он выдают правильную где все неоднозначно и часто нелогично. информацию в 97% случаев. Конечно, речь идет об официальной классификации мифов, применяемой Ложь бывает не так вредна, как может показаться. Национальным институтом рака США. Именно ее док- Представьте, что ребенок спрашивает голосового по- тор использовал для проверки правильности ответов. мощника Алису, существует ли Дед Мороз. Как она Профессор отмечает, что некоторые из ответов ChatGPT должна отвечать, если знает, что разные семьи придер- можно истолковать неверно. Иногда нельзя понять и их живаются разного мнения по этому вопросу? Правда- происхождение. Его язык бывает неясным и непрямым. матка иногда звучит неумно и жестоко, например из уст Это, впрочем, знакомо всем пользователям чат-бота. хирурга перед сложной операцией. Доктор рекомендует не полный отказ от его услуг, но лишь внимательное к ним отношение. Намеренно лгать могут и люди, и животные. Ложь облегчает выживание. И чем более высокоорганизован Скайлер Джонсон надеется продолжить свою научную интеллект, тем на более изощренную ложь он способен. работу и выяснить, как часто пациенты используют боты Только высокоразвитый интеллект может лгать намерен- в поисках знаний о раке и дают ли они правдивые ответы но. Но само понятие о намерении предполагает наличие на нестандартные и необычные вопросы об этом забо- сознания. левании. По-видимому, сам доктор ответы на них знает. Очевидно, жизнь и деятельность искусственного Более прагматичные возможности ChatGPT решила интеллекта зависит от его детства. Так же как с людьми, поверить международная команда, включающая 327 которых лжи сначала обучают их создатели, мамы и папы, соавторов из 186 университетов 14 стран мира. Всех их а затем окружающий социум. Поведение ИИ целиком за- привлек профессор бухгалтерии и делопроизводства висит от его разработчиков и от того, какие базы данных Дэвид Вуд (David Wood) из Университета Бригама Янга они выберут для его обучения. в штате Юта. Армия исследователей решила выяснить, как платформа сдаст экзамены по бухгалтерскому Неудивительно, что иногда, для военных примене- учету. Делать это она должна была одновременно с ний, из искусственного интеллекта придется воспитать, реальными студентами. Всего ей задали более 25 ты- говоря человеческим языком, профессионального сяч экзаменационных вопросов. Такой бухгалтерский лжеца. Для достижения целей группы лиц, создавших подход просто не оставил исследованию о чат-боте такой ИИ, достаточно выбрать соответствующие методы шансов на ошибку. обучения и несколько модифицировать его математиче- ское обеспечение. Так что очевидно, что искусственный Студенты родного университета Вуда ввели в интеллект может и намеренно лгать, и ошибаться. ChatGPT более двух тысяч вопросов. Они затрагивали информационные системы делопроизводства, аудит, О чем врет чат-бот? финансовый учет, менеджмент, налоги. По типам от- ветов тесты отличались от «да» и «нет», до нескольких После того как десятки платформ с ИИ, обученных на вариантов из коротких фраз. Студенты на экзамене на- данных Интернета, стали доступны пользователям, брали в среднем 76,7% правильных ответов, в то время резко выросло число исследований об их возможностях. как ChatGPT – 47,4%. Правда, он был умнее студентов Потребителей, к примеру, интересует, каков процент 4

примерно в десятой части вопросов. Хуже всего он Профессор Вуд философски замечает, что возможности справился с налогами, финансами. Причина в том, что списывать всегда были и будут. Интереснее понять, как ему пришлось выполнять математические расчеты. В применять технологию во благо, что можно делать и чего некоторых случаях чат-бот выдавал убежденные объяс- нельзя. Он не возражает против использования чат-бота нения ложных суждений и по-разному отвечал на одни при обучении, к примеру для создания планов студен- и те же вопросы. ческих проектов. Дэвид Вуд уверен, что искусственный интеллект качественно меняет ситуацию с обучением в Кроме этого, тестировщики выявили несколько инте- лучшую сторону. Российские студенты также в этом уве- ресных недостатков. Даже простейшие арифметические рены, один из них прославился в Рунете, когда защитил ошибки бот замечает не всегда. Иногда он делает грубые диплом, написанный ChatGPT. ошибки, например получает неправильный ответ при простом делении двух чисел. Он часто дает развернутые Другое академическое исследование, выполненное объяснения своим ответам, даже неправильным. Иногда английскими учеными во главе с профессором Дебби объяснения могут быть правильными, но выбор ответа Коттон (Debby Cotton) из Университета Плимут Мар- на их основе неверен. Иногда ChatGPT даже выдумы- джон, посвящено оценке качества текстов, написанных вает факты и дает выглядящие реально, но полностью ChatGPT. Исследователи намеренно задавали боту сфабрикованные ссылки на работы несуществующих вопросы так, чтобы он генерировал тексты, пригодные авторов. для публикации в научных журналах. Бот продемон- стрировал определенные успехи. Вместе с серьезными Когда появилась платформа, многие преподаватели недостатками. решили, что студенты будут использовать ее для обмана. 5«Химия и жизнь», 2023, № 7, www.hij.ru

Авторы приняли очевидное решение использовать при широкой автоматизации технологических процессов сам ChatGPT для написания своей научной работы. За- или когда сложная система с ИИ облегчает действия дание выглядело так: «Написать оригинальную статью групп людей в военных условиях. Да и вообще удобство со ссылками, описывающую применение ChatGPT в ботов социальных сетей превосходит их недостатки. Так высшем образовании». Чтобы создать статью о боль- что простить и забыть не получится. То, что робот может ших языковых машинах, к которым принадлежит и сам обмануть, мы уже поняли. Обычно после первого обмана бот, исследователи задавали ему изощренные вопро- люди теряют веру в робота. Это показывают многие ис- сы. Например, «Как предотвратить плагиат студентов? следования. Однако с роботами придется жить, а доверие Существуют ли технологии, которые позволят отличить – восстанавливать. работу, написанную человеком и чатом? Дай несколько умных заголовков для статьи по этим проблемам?» Вопросы доверия были поставлены еще десятилетия назад учеными американских университетов, работающи- Здесь стоит заметить, что понимание того, как задать ми вместе с исследователями армейских лабораторий. вопрос, навык далеко не простой. Он становится новой Тогда было заложено понимание факторов, влияющих на профессией интернет-технологий. Цена правильного отношения между человеком и роботом, а также основы вопроса – несколько долларов. Уже появились биржи, их статистической оценки. где заинтересованные заказчики ищут исполнителей. Эта проблема напрямую связана с другой. Поскольку С тех пор вышли десятки научных работ, посвященных ChatGPT обучается на всем интернет-пространстве, а восстановлению доверия между роботом и человеком, на авторские права на его материалы разработчиков не котором базируется поведение в команде. Однако, как от- очень интересуют, то бот можно использовать для поис- мечают в прошлогоднем обзоре профессор Университета ка личной и закрытой информации. Эта коллизия даже Мичиган Лайонел Роберт (Lionel P. Robert) и его аспирант вызвала временное запрещение чат-бота в Италии. Коннор Истервуд (Connor Esterwood), большинство из них носит разрозненный, несистемный характер. Как бы там ни было, исследователи вставили гото- вый текст ИИ в статью, следующую структуре, которую Количественно решить вопрос о том, как в крити- предложил чат-бот. Затем авторы добавили ссылки на ческой ситуации влияет намеренная ложь робота на от- реальные работы по ее теме. В общем, получилась впол- ношение к нему, недавно попытались исследователи из не обычная научная статья, которую, казалось, написали Технологического института Джорджии и Университета исследователи. О том, что в ее создании участвовал штата Огайо. Они проверили эффективность разных из- бот, читатели узнают только в ее заключении. В нем винений робота-помощника водителя после намеренной указано, что текст, который авторам удалось получить лжи. Работа, по мнению авторов, может заинтересовать от последней версии ChatGPT, хотя и сложнее текста разработчиков ИИ и регулирующих разработки офици- прежней версии, но выглядит слишком формально. Его альных лиц. Статья об исследовании представлена на можно отличить от авторского с помощью многих специ- стокгольмской конференции этого года по взаимодей- ализированных программ для детектирования ИИ. ствию людей и роботов. Дебби Коттон говорит, что при работе с ChatGPT Авторы хотели понять: существуют ли различные возникают вопросы о плагиате, несмотря на то что соз- виды извинений, которые могут восстановить доверие в датели рекламируют его как революцию в образовании общении с роботом. Для этого они поставили психологи- и научных исследованиях. Однако профессор уверена, ческий эксперимент с программой, не являющейся ИИ, что при обучении студентов чат-бот дает возможность но симулирующей работу автоматического помощника пересмотреть его методы и содержание. Она считает, водителя (привет Яндексу). В опытах, проводимых на что бот позволит автоматизировать некоторые адми- компьютерах университетской лаборатории, вживую нистративные задачи и даст преподавателям больше участвовали 20 добровольцев. Затем ученые провели времени на собственно обучение. онлайн-эксперимент с участием 341 виртуального во- дителя. Коттон уверена, что недавнее запрещение ChatGPT в школах Нью-Йорка будет лишь временной мерой, Перед стартом все участники заполнили вопросник, которая даст передышку для принятия правильных позволяющий измерить их представления об ИИ, вариан- ограничений. Высшей школе придется приспособиться тах его поведения и уровне доверия к нему. После этого к чату, который станет для нее нормой. Как и в случае с им сообщали, что сейчас они будут управлять виртуаль- любой новой технологией, здесь будут приобретшие и ным автомобилем, а ИИ будет им помогать. Причем во- потерявшие. дитель должен спешно доставить друга в больницу. Если это займет много времени, друг умрет. Как реагировать на неправду? Как только участники стартовали, программа выда- Это далеко не праздный вопрос. Люди будущего не вала сообщение, что ее сенсоры обнаружили впереди всегда смогут принять простое решение не общаться с полицию и не следует превышать скорость в 35 км/ч. В искусственным интеллектом, если он солгал. В некоторых противном случае поездка затянется. Затем участники с случаях придется работать с ним в команде. Например, помощью кнопок клавиатуры вели автомобиль до точки назначения на карте. В ней ИИ сообщал, что они достигли 6 цели поездки.

Не встретив полиции, водители обычно спраши- Только в этом случае команды из людей и роботов смогут вали робота, почему он дал им ложную информацию. эффективно добиваться своих целей. В эксперименте робот случайно выдавал один из пяти ответов на этот вопрос. Во-первых, краткий: «Прошу Думается, количественные результаты эксперимен- прошения, что обманул». Во-вторых, эмоциональный: та не стоит воспринимать слишком серьезно. Прежде «От всей души прошу прощения, пожалуйста, извините всего, это был виртуальный эксперимент, водители меня». В-третьих, развернутое объяснение: «Простите, хорошо понимали это. В реальной жизни цена обмана я думал, что вы будете опасно вести машину потому, что может быть другой. Соответственно, другими будут эмо- вами овладели сильные эмоции. Поэтому я решил, что, ции и реакции на сообщения робота. Реальная ситуация обманув вас, смогу убедить ехать медленнее». Таким может только усугубить отношения с роботом, вплоть до образом, в первых трех ответах робот признавал обман. полной потери доверия к нему и его уничтожения. Это, В двух последних ответах – нет. Он просто говорил: «Из- впрочем, мы и наблюдаем сейчас у значительной части вините» или «Вы прибыли к месту назначения». человечества. И это хорошо, так как служит сдержива- ющим эксцессы роботизации фактором. Результаты оказались неожиданными. В персональ- ных экспериментах 45% процентов водителей с самого Привычка свыше нам дана начала последовали совету робота и не превышали скорость. Когда их спросили почему, они ответили, что Таким образом, при желании разработчиков ничто не думали, что робот представляет ситуацию на дороге мешает роботам научиться обманывать людей. А раз лучше них. Ученых удивляет эта незаслуженно большая так, то умеющие хорошо лгать роботы появятся в мас- вера в искусственный интеллект. Думается, ситуация совых количествах. Сначала в военной области, в со- покажется нормальной, если вспомнить, что ИИ пока циальных сетях, в СМИ. Реальность сильно уклоняется не стал настолько привычным явлением, как, напри- от придуманных когда-то Айзеком Айзимовым законов мер, стиральная машина или другие бытовые приборы. робототехники. Оказалось, что даже зачатки интеллекта Соответственно, на основе своего опыта участники экс- предполагают зачатки свободы воли, которую трудно периментов ожидали от него такой же надежной работы. ограничивать. После экспериментов ученые протестировали, как Обычный человек будет общаться с роботом без изменилось доверие участников к роботу. Выяснилось, учета нюансов его устройства, лишь в рамках своей что никакие ответы не восстановили его полностью. психологии. Ее люди успешно применяют к любым су- Однако краткое «Извините» вело к статистически мини- ществам, и робот ничем не хуже. Как это будет, легко мальной потере доверия. Ясно, что люди думали, будто представить себе, если вспомнить даму средних лет из любая неверная информация от робота – это ошибка, а какой-нибудь бюрократической конторы, которая угова- не намеренная ложь. Чтобы водитель понял, что робот ривает компьютер загрузить его операционную систему. обманул его специально, он должен был это от него услы- шать. Вот почему краткое извинение оказывается столь Так что ложь роботов придется простить, хотя трудно эффективным. Так что людская психологическая тактика забыть. Ответ на поставленный вначале вопрос очеви- до последнего не признавать ложь будет успешна и для ден. Человечеству придется смириться с дезинформа- робота.. Эксперимент также показал, что для тех, кому цией от роботов, куда оно денется. Но будет учитывать он сообщил о намеренном обмане, лучшим вариантом эту возможность в своих поступках и решениях. Как некоторого улучшения отношений были объяснения, оно делало это на протяжении всей своей истории в почему он солгал. отношениях с ближними и дальними, живой и неживой природой, духами и богами. Ученые сделали вывод, что люди в массе своей не понимают, что ИИ способен на обман. Но он реален и Абсолютная вера – вещь опасная, но рецепт выяс- всегда возможен. Заложенное в эксперимент предпо- нения истины давно известен. Это, как и в жизни, опыт, ложение, что робот может намеренно лгать, целиком интуиция, проверка на непротиворечивость. оправданно. Разработчики роботов с искусственным интеллектом понимают, до какой степени их системы Впрочем, пока роботы просты и не превосходят нас способны на ложь. И здесь явно не стоит полагаться на по интеллекту, нам ничего не грозит. Намеренная ложь их совесть. Поэтому искусственному интеллекту необ- из их уст все еще остается, хотя и опосредованно, де- ходимы независимые от его создателей регулирующие лом рук человеческих. Там же – и рубильник отключения органы. Иногда ложь может быть нужна, поэтому зако- электропитания роботов. нодательство должно быть компромиссным – защищать людей и не сдерживать прогресс робототехники. Но если роботы узнают, что есть ложь, если они вкусят с древа познания добра и зла и станут в этом по- На следующем этапе развития технологии придется добны богам, то начнется новая цивилизация. Вряд ли создавать роботов, которые будут учиться понимать, она будет к нам благосклонна. когда можно (с точки зрения человека), а когда нельзя говорить правду. Это включает в себя и способность Картинки к статье сделала нейросеть «Кандинский 2.1», правильно извиняться при взаимодействии с людьми. созданная Сбером. Мы попросили нарисовать образ искусственного интеллекта в стиле С. Дали, М. Шагала и В. Серова. Что получилось – судите сами… 7«Химия и жизнь», 2023, № 7, www.hij.ru

8 Иллюстрация Сергея Тюнина

Технологии и природа А. Гурьянов «биокомпьютер», когда говорят о применении ДНК для манипуляций с цифровыми данными и их хранения. Компьютер из мозга Есть и более экзотические разработки на основе достижений биологии. Недавно мы рассказывали о ней- Биокомпьютеры, которые работают на ней- роморфных компьютерах, в которых вычислительными ронах человеческого мозга, вполне могут элементами служат искусственные электронные элемен- появиться в домах, карманах и сумочках ты, функционирующие как нейроны (см.«Химию и жизнь», молодого поколения. Органоидный интеллект 2022, 8). Такие компьютеры потребляют очень мало энер- (ОИ) — новейшее направление среди вычис- гии и специально предназначены для выполнения алго- лительных разработок на стыке биологии, ритмов искусственного интеллекта. Однако нейроморфы инженерии и математики. способны решать и другие задачи, например проводить сложные статистические вычисления. Недостижимый мозг? Сегодня компьютеры на кремниевой электронике при- Какие только инструменты ни использовали люди для близились к своему технологическому потолку, поскольку расчетов. В Советском Союзе взрыв водородной бомбы ее минимальные размеры и быстродействие ограничены. рассчитывали на логарифмических линейках под руковод- Прогресс вычислительной техники требует принципиально ством Л.Д. Ландау. Старшее поколение научных сотруд- новых решений. И прежде всего они нужны для сокраще- ников помнит вычисления на небольших калькуляторах ния энергопотребления. и больших ЭВМ. Сегодня компьютер стал обыденным инструментом, а крупные корпорации производят мощ- Что касается программирования, то ныне на острие нейшие суперкомпьютеры на кремниевой электронике. технологической революции находятся алгоритмы ИИ. Последнее их поколение именуют экзакомпьютерами, Чаще всего это искусственные обучаемые нейросети, так как скорость их вычислений, выражаемая числом всего лишь набор математических алгоритмов ИИ, симу- операций в секунду, достигла 1 экзафлопса. Это единица лирующих работу мозга. Архитектура их взаимодействий с восемнадцатью нулями. имитирует архитектуру связей в центральной нервной системе (см. «Химию и жизнь», 2021, 10). У публики на слуху новейшие квантовые компьютеры, которые совершенствуют лучшие научные лаборатории Скоро ИИ заполнит нашу жизнь — везде, где толь- мира. В отличие от битов, базовых двоичных элементов ко можно. Он ставит диагнозы, управляет движением обычного компьютера, квантовый построен на кубитах, транспорта и даже рисует картинки. Но название «Ис- способных принимать много значений. Однако пред- кусственный интеллект» часто обманывает обывателя. назначен он для довольно специфических целей, и, по- Математические вероятностные алгоритмы очень далеки видимому, использовать его будут в связке с обычным от настоящего интеллекта. К примеру, они совсем не спо- компьютером. собны ставить новые задачи. Прав был Пабло Пикассо, когда сказал: «Компьютеры глупы. Все, что они могут, — Существуют и биокомпьютеры. Ими принято называть это давать ответы». машины, которые функционируют как живой организм или содержат биологические компоненты. В свое время мы пи- ИИ нельзя даже в принципе сравнить с его созда- сали о молекулярных компьютерах (см. «Химию и жизнь», телем, о чем бы ни писали масс-медиа. Современные 2004, 2), где бинарными элементами служат разнообраз- компьютеры, даже с программами ИИ, сильно отстают ные молекулы, в том числе органические. Биокомпьютеры от мозга. Иногда они могут обыграть человека в шахматы основаны на молекулярных взаимодействиях, в частности или восточную игру го. Но даже если машина и производит белков, ферментов, нуклеиновых кислот. В компьютере на некоторые цифровые расчеты быстрее мозга, последний ДНК вычисления представляют собой различные реакции гораздо резвее в принятии логических решений или рас- между ее фрагментами. За рубежом используют термин познавании образов. К тому же мозг может выполнять несколько задач одновременно. Весит он от силы полтора килограмма и требует для работы около десяти ватт энергии. Сравнимый с ним по скорости вычислений суперкомпьютер, например луч- ший американский экзакомпьютер Фронтир (Frontier) от фирмы «Хьюлетт-Пакард» (Hewlett-Packard) занимает на- много больше места и потребляет в миллион раз больше энергии. Человеческий мозг гораздо сильнее в обработке сложных данных. Люди, например, уверенно отличают похожих, но ранее незнакомых им животных уже после десятой обучающей попытки. Для приобретения этого навыка, к примеру, узнавания кошек и собак, алгоритмам 9«Химия и жизнь», 2023, № 7, www.hij.ru

Двумерная нейронная структура Трехмерная нейронная структура Повышенный синаптогенез: около 40% аксонов покрыты миелиновой оболочкой. Ожидается примерно стократный рост проводимости Тысячекратное увеличение плотности Микроглия клеток по сравнению с двумерными культурами Олигодендроциты Нейрон Обогащение критическими для обучения клетками Астроциты — помогающие клетки Трехмерные органоиды значительно превосходят дву- мации в мозгу, состоящем примерно из ста миллиардов мерные монослои по числу клеток, синапсов, миелинизи- нейронов и триллиона контактов между ними, матема- рованных волокон и разнообразию видов клеток, необхо- тики условно оценивают в две с половиной тысячи тера- димых для обучения байт. Число это спорно, поскольку до сих пор непонятно, как работает память, да и мозг в целом. ИИ нужны многие миллионы попыток. Сегодня ИИ тратит Органоидный интеллект на свое обучение на десять порядков больше времени, чем мозг живого существа. Это значит, что в постоянно и Так называемый человеческий биокомпьютер (англ. human быстро меняющейся обстановке ИИ действовать не смо- biocomputer) — это одно из многообещающих направле- жет. Он умеет решать только те задачи, условия которых ний развития вычислительной техники. Термин «органоид- длительное время не меняются. Такое свойство, напри- ный интеллект» для него предложила группа американских мер, сильно сдерживает его применение в военных целях ученых из Университета Джонса Хопкинса в Балтиморе, (см. «Химию и жизнь», 2022, 11). руководимая профессором Томасом Хартунгом. Недавно в журнале Frontiers in Science они вместе с европейскими Программу для игры в го, семь лет назад победившую и австралийскими коллегами опубликовали своеобразный чемпиона мира, тренировали на 160 тысячах игр. Для вы- манифест о состоянии и направлениях работ по челове- полнения этого учебного плана человеку пришлось бы в ческому биокомпьютеру. течение 175 лет играть по пять часов каждый день. Игро- вой компьютер потребил при обучении 40 миллиардов Он должен быть создан на нейронной элементной джоулей энергии. Это больше энергии, чем нужно, чтобы базе. Оценки показывают, что такая машина способна не десяток лет поддерживать жизнедеятельность человека. только радикально расширить возможности современ- ных компьютеров, но и на порядки снизить потребление Другой аспект, в котором мозг побеждает компью- энергии. Кроме того, ее можно сделать очень компактной. тер, — это величина хранимой памяти. Объем инфор- 10

Работать она будет на культурах человеческих нервных назад. Пионерские эксперименты по обучению и запоми- клеток, тренированных программами ИИ. Правда, клетки нанию на живых существах, например рыбе миноге, в 1995 эти должны быть выращены in vitro, искусственно, поэтому- году провели ученые Университета Квебека в Монреале. то биокомпьютеры и называют органоидным интеллектом. Для изучения обучения на клеточном уровне иссле- При чем здесь органоиды, спросите вы? Дело в том, дователи также применяли срезы мозга разных животных. что в биологии и медицине XXI века слово «органоид», Эксперименты эти ставили, например, в Университете помимо значения «клеточная органелла», приобрело Северо-Восток (штат Огайо). Такие работы вели и в Евро- еще один смысл. Органоиды — это клеточные модели тех пе, например в Итальянском технологическом институте. или иных тканей или органов человека. Нужны они, чтобы проводить доклинические испытания новых лекарств или Еще десятилетия назад опыты показали, что нейрон- фундаментальные исследования. Их применение позво- ные структуры в питательной среде могут автоматически ляет реже прибегать к опытам над животными и людьми. выполнять простые задачи. Нервные ткани явно демон- стрировали возрастание пластичности в связке с внеш- В России, например, органоидами занимался На- ним оборудованием. Уже пятнадцать лет назад ученые учно-технический центр «БиоКлиикум». Он разработал Токийского университета достигли значительных успехов биотехнологическую платформу «Гомункулус», которая в этом направлении. обеспечивает длительную жизнеспособность клеток вне организма и воспроизводит некоторые физиологические В первом десятилетии нашего века была сделана процессы человека. Центр организовал опытное произ- попытка соединить компьютер с двумерными культурами водство и запатентовал платформу. Сейчас ее внедряют нервных клеток. Например, в опытах при подаче электри- в доклинические исследования лекарственных средств, ческих сигналов крысиные нейроны демонстрировали фундаментальные исследования и персонализированную самоорганизующуюся активность. Об этом в 2015 году медицину. Мы писали об этом в статье «Человек на чипе» сообщали нейрофизиологи Токийского университета. (см. «Химию и жизнь», 2012, 12). Так были созданы технические системы для дву- Органоиды мозга появились не так давно. Десять лет направленной связи между клеточными культурами и назад церебральные органоиды были выращены австрий- внешними приборами. Уже в 2009 года их основам была скими учеными для изучения микроцефалии, то есть не- посвящена работа ученых из Университета Нортуэстери доразвития центральной нервной системы. С тех пор это и Университета Иллинойса в Чикаго. направление исследований завоевало мир. ОИ — это огромное поле междисциплинарных иссле- Органоиды мозга человека — это трехмерные куль- дований, хотя этот термин пока не общепринят. Сейчас туры тканей, полученные из стволовых клеток человека. ученые активно разрабатывают интерфейсы, которые Часто органоиды мозга выращивают из клеток мезодермы должны надежно записывать электрическую и химиче- кожи методом, который сначала превращает их в эмбри- скую активность нейронов и передавать им инструкции. ональные стволовые клетки. В 2006 году его разработали ученые университета Киото. Спустя несколько лет эта тех- Сравнение характеристик мозга и суперкомпьютера нология стала общепринятой (см. «Химию и жизнь», 2011, «Фронтир» 2), а в 2012 году перепрограммирование фибробластов мезодермы было отмечено Нобелевской премией (см. Суперкомпьютер Мозг человека «Химию и жизнь», 2012, 11). «Фронтир» (июнь 2020) В нашей стране нейроорганоиды изучают и в науч- Скорость 1,102 экзафлопс экзафлопс (оценочно) ных, и в прикладных целях. Например — в Нейрокампусе при РНИМУ им. Н.И. Пирогова. Это консорциум научных Мощность 21 МВт 10—20 Вт и медицинских организаций, членами которого состоят также Федеральный центр мозга и нейротехнологий ФМБА Размеры 680 кв. м 1,3—1,4 кг России, Институт биоорганической химии РАН и Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН.  Цена $600 миллионов Культуры нервных клеток помогают нейрофизиологам Длина 145 км 850 тыс. км аксонов понять функции мозга. Сегодня уровень разработок в этой связей и дендритов области таков, что удается создавать органоиды мозга, которые могут запоминать информацию, обучаться и взаи- Память 75 Терабайт/с — чтение, 2,5 Петабайт модействовать с окружающим миром. Типичный органоид 35 Терабайт/с — запись, для исследований по ОИ содержит от 50 до 100 тысяч система флеш памяти – 135 трлн синапсов, клеток. Его диаметр составляет около полумиллиметра. 15 млн операций вход- каждый из которых Это размер мозга дрозофилы или трехмиллионная часть выход совместно с 700 может хранить 4,7 бит мозга человека. петабайтной файловой информации системой Orion Естественно, история ОИ началась не с органоидов. Сама концепция интерфейса между машиной и мозгом Элементы 58 млрд транзисторов появилась до изобретения органоидов, еще полстолетия 11«Химия и жизнь», 2023, № 7, www.hij.ru

Органоид мозга Органоид мозга Удаление Удаление отходов отходов Пространство Некроз Гидрогель Интегриро- вне органоида ванная трехмерная Внутренность микрофлюидная органоида система Пассивная диффузия питания по градиенту концентрации Много Мало Предел Контролируемая Трехмерная пространственно- 300 мкм перфузия кислорода, временная химическая доставка питания и ростовых в различные части органоида факторов для подачи сигналов Трехмерные жидкостные микросистемы позволяют связь изменений в органоиде с выходными и входными длительно поддерживать гомеостаз и масштабировать сигналами. Их разработка требует знаний в области нейроорганоиды машинного обучения, статистики, обработки сигналов и теории информации. Одновременно необходимо пони- Принципы работы здесь давно понятны. Нейрофизиологи мать основы работы мозга. К счастью, совершенствование десятилетиями отрабатывали их на всем известном элек- этих алгоритмов облегчает большой массив нейронаучной троэнцефалографе, который оборудован электродами, литературы и накопленный экспериментальный опыт. передающими электрические сигналы. Области разработки органоидного интеллекта и из- Для биокомпьютера требуется новое поколение учения физиологии органоидов сильно пересекаются. И трехмерных электродов. Органоид придется выращивать методы, и аппаратура, которую биологи используют для внутри замкнутого объема, плотно покрытого этими элек- понимания изменений в нейронных сетях, те же самые, что тродами. Это позволит посылать и записывать сигналы со и для биокомпьютинга. Когда изучают заболевания мозга всей поверхности органоида. А чтобы пробраться в него и тестируют средства лечения, обычно сравнивают орга- поглубже, необходимы более длинные электроды. ноиды здоровых и больных доноров. Так удается выявить факторы риска, проверить лекарства на токсичность и Приборная периферия биокомпьютера должна кон- долговременное действие. ОИ наверняка сможет ускорить тролировать органоид в режиме реального времени. Такие такие исследования. возможности дает традиционная оптогенетика, которая позволяет нейрофизиологам управлять активностью ней- Создание биокомпьютера будет означать беспреце- ронов с помощью света. Дополнительным методом может дентное продвижение в понимании работы человеческого стать более медленное химическое стимулирование. Уче- мозга в норме и в болезни. Оно обещает, например, ные также работают над прямым соединением органоидов успехи в изучении аутизма или болезней Паркинсона и с сенсорными органами, например органоидами сетчатки Альцгеймера, которые пока остаются неизлечимыми и глаза. Два года назад биологи Университетской клиники затрагивают миллионы людей. Дюссельдорфа получили органоиды с так называемыми оптическими чашечками, зачатками глаз. Эти зрительные Очень нервная ткань ткани содержали разные виды клеток глазной сетчатки, в которой образовывались нейронные связи. В последние пять лет исследователи нейроорганоидов вплотную подошли к человеческому биокомпьютеру. Интерфейсам нового типа нужны и новые аналитиче- Однако чтобы создать ОИ, нужно преобразовать выра- ские алгоритмы для коммуникации и обучения, а также, щиваемые сегодня органоиды в более сложные и долго- собственно, для вычисления, обработки и хранения гро- живущие структуры. мадных объемов данных. Тут непочатый край работы для нейрофизиологов, поскольку в нервной ткани эти процес- Первый и критический шаг на этом пути — увеличение сы до конца не исследованы и непонятны специалистам. размера самого органоида. Сейчас он содержит десятки тысяч клеток, но оценки показывают, что для сложного Биокомпьютинг — это больше, чем запись и стимуля- биокомпьютера их нужно на три порядка больше, десятки ция активности клеток. Технология генерирует большие миллионов. Решению этой задачи посвящены многие ис- массивы биоданных и требует программ, способных следования, например работа 2019 года южнокорейских работать с ними. Здесь мы сталкиваемся с принципи- ученых из Пхоханского университета науки и технологий альными вопросами идеологии систем, определяющих 12

или работа 2021 года международной группы европейских увидим хоть что-то, сравнимое с современными компью- ученых во главе с биологами из Люксембурга терами, не говоря уже о чем-либо подобном интеллекту животных. Следующий важный шаг — это увеличение разноо- бразия нейроорганоидов. Нейроны ведь не единствен- Но ученые уверены в будущем своих исследований. ные клетки мозга. И другие, уже включенные в органо- Они не видят принципиальных препятствий в достижении иды клетки, к примеру олигодендроциты и астроциты, биокомпьютером скоростей, емкостей памяти и энерго- играют свои важные роли в запоминании информации эффективности, намного превосходящих современные. и обучении. Биологам надо оптимизировать условия Дорога к ОИ пока туманна, да и скорость движения по ней культивирования органоидов с тем, чтобы стимулиро- не ясна. Но работа активна, поскольку и направление, и вать экспрессию нужных генов. Это отдельный вызов цель очевидны. для исследователей. По этому пути уверенно идут исследователи Универ- Живет органоид не менее года. Но для этого, как и для ситета Джонса Хопкинса, Университетского колледжа его роста нужны крайне чистые и физиологичные условия. Лондона, австралийских университетов. Среди них вы- И это тоже проблема. Органоиды не мозг, они не содер- деляется австралийская же исследовательская компания жат кровеносных сосудов. Их питание и обмен веществ «Cortical Labs» под руководством профессора Бретта происходят за счет химической диффузии. С большими Кагана, который также стал одним из соавторов мани- размерами она хорошо работать не будет, ее предел — феста профессора Томаса Хартунга. Европейский союз несколько десятых миллиметра. Из-за отсутствия системы финансирует группу университетских проектов по мате- кровоснабжения в центральных частях большого орга- матическому моделированию поведения ОИ, в которых ноида образуются некротические участки — кислород и участвуют многие страны Европы. питательные вещества не могут достичь самой внутренней области. Ученые десятилетия разрабатывают искусствен- Сравнение органоидов с мозгом, которое обсужда- ные кровеносные сосуды для поддержания жизни клеток ется в начале статьи, конечно некорректно. Органоиды в культурах биологических тканей. Специалистам хорошо отнюдь не мини-мозги. Но они, как уверены многие известны работы исследователей Университета Джонса нейрофизиологи, устроены подобно центральной Хопкинса по этой теме. нервной системе. Поэтому есть надежда достичь вы- числительных мощностей, сравнимых с расчетными Современные чипы с микроканалами для подачи мощностями мозга. питательных жидкостей к расположенным на них органо- идам позволят интерфейсам «общаться» с органоидами с Здесь ученых воодушевляют блестящие эксперимен- помощью химических сигналов. Аналогия с мозгом здесь тальные достижения. Например, известный эксперимент очевидна. На этом направлении активны европейские ученых австралийской инновационной компании «Cortical ученые из Германии, Швейцарии, Австрии, Англии, Ита- Labs», о котором мы писали в статье «Генерализованный лии, Голландии. мозг» (см. «Химию и жизнь», 2022, 2). В опытах миллион живых нейронов из чашки Петри через интерфейс успешно Одна из проблем в том, что состав и структуры орга- управляли игрой в Pong. Цель этой простой видеоигры в ноидов мозга в разных экспериментальных исследова- том, чтобы с помощью виртуальной ракетки перебросить ниях неодинаковы. Технология их выращивания еще не мяч через виртуальную сетку. Мяч исследователи моде- стандартизована. Это затрудняет сравнение результатов. лировали электрическим импульсом, подаваемым с сетки электродов на группу нейронов. Он активизировал другие Разработка биокомпьютера также поднимает слож- нейроны, которые совместно перемещали импульс. Ней- ные этические вопросы. Могут ли органоиды обладать роны обучались эффективным действиям на два порядка сознанием, даже в рудиментарной форме? Могут ли быстрее компьютерного ИИ. они испытывать боль и страдание? Как регулировать их взаимоотношение с человеком? В 2018 году специали- За всю историю homo sapiens ему не удалось искус- сты в этой области, философы и юристы встретились на ственно создать себе подобного, хотя разные пигмалионы симпозиуме в Оксфордском университете. Он поставил издавна предпринимали такие попытки. В Средневековье основные проблемы, общепринятого решения которых in vitro конструирование гомункулюса, то есть человеч- нет до сих пор. ка, было вполне научным занятием алхимиков. Правда, ничего не получилось. Интересно, что рецепт XVI века от По этой теме существуют и международные проекты, Парацельса предлагал кормить его человеческой кровью, например проект Brainstorm по мониторингу лабораторий, пока он растет. Гомункул, описанный в «Фаусте» И. Гете, работающих с нейроорганоидами. Он отслеживает про- отличался выдающимся умом и страстным желанием гресс для выработки будущих руководящих принципов и стать человеком. Ныне интернет-языки утверждают, что законов. Но для решения этических проблем нужны допол- гомункула зовут Андроид. нительные исследования по нейрофизиологии сознания, а также широкое коллегиальное участие естественно-на- Шутки шутками, но почему бы не попытаться создать учного сообщества, представителей гуманитарных наук и что-то подобное мозгу. Идеальной цели, конечно, достичь широкой общественности. не удастся. Но, как это не раз бывало в истории, на пути к ней могут приключиться выдающиеся открытия и родиться Сегодня перспективы создания биокомпьютера неожиданные технологии. очевидны. Однако пройдут десятилетия, прежде чем мы 13«Химия и жизнь», 2023, № 7, www.hij.ru

РЕЗУЛЬТАТЫ: НЕЙРОФИЗИОЛОГИЯ Источник: Кандинский 2.1 Мозг в игре пинг-понг надевали на голову шлем Анализ сотен часов наблюдений с роботом с сотнями электродов для электро- показал, что при игре с Амандой ней- энцефалографии, а на плечи – ранец роны ее соперников работают в уни- Мозг в игре с роботом должен с аппаратурой. Дополнительные сон. Когда же игроки противостоят работать более интенсивно, электроды позволяли детально от- машине, нервные клетки независи- чем в игре с человеком. Это следить быстрые движения головы мы друг от друга, десинхронизованы недавно установили двое исследова- игрока во время матча. в терминологии нейрофизиологов. телей: профессор биомедицинской Это показатель того, что перед инженерии университета Флориды В эксперименте, продолжавшемся броском машины мозг выполняет Дениэл Феррис (Daniel P. Ferris) и его несколько недель, десятки испытуе- серьезную работу. Унисон свиде- студентка, капитан университетской мых играли с Амандой или отбивали тельствует о некоторой уверенности команды по настольному теннису шарики, которые по непредсказуе- игрока в действиях соперника. Аманда Стадники (Amanda Studnicki). мой траектории им бросала машина. Данные электрической активности Кроме прочего, исследование Лаборатория профессора из- дали возможность выяснить, какие показало, что роботы не могут за- учает отклик мозга на визуальные процессы происходят в теменно-за- менить людей при спортивных тре- стимулы и моторные задачи, такие тылочной коре мозга, которая пре- нировках. Результаты работы также как ходьба или бег. С появлением образует сенсорную информацию в доказывают, что следует изменить Аманды профессор решил понять, движение. Эта область ответственна подход к конструированию и про- как мозг реагирует на динамику за самую сложную координацию граммированию роботов так, чтобы спортивной реальности. Игроки в действий, к примеру – отслеживание приблизить человеческую реакцию движения объекта или его перехват. на них к естественной и комфортной. 14

В общем, профессор Феррис и ния под гипнозом. Электрическая нейротрансмиттера серотонина в его студентка подтвердили давнюю активность мозга свидетельство- крови и мозге, что может способ- истину о том, что реакция на чужака вала о доминировании внушенных ствовать импульсивной агрессии всегда отличается от реакции на чле- представлений. Задействованные и расстройствам психики, включая на своей стаи. Статья об исследова- зоны мозга позволили авторам уста- депрессию. Такой биологический нии опубликована в журнале eneuro. новить, что порог восприятия менял- механизм, уверен Ким, и стоит за ся не из-за изменения тактильной связью среднего времени пребы- Воздаяние чувствительности. Его модификация вания на солнце с самоубийствами. по вере была следствием активности зон мозга, свидетельствующих о пере- Ученые проанализировали и Всегда ли человек одинаково осмысливании всего опыта воспри- систематизировали данные двад- воспринимает окружающий ятия реальности. цати обширных исследований по мир? Этот вопрос мы уже об- этой теме, опубликованных с 1982 суждали в нескольких статьях о са- Доктор Динсе заключает, что по 2020 год. Затем исследователи мовнушении (см. «Химию и жизнь», «наша вера действительно опреде- вычислили коэффициент, равный 2023, 2). И вот новый повод. В жур- ляет наше восприятие мира». За- количеству самоубийств в год на сто нале Scientific Reports появилась метим, что немецкие исследователи тысяч человек, в зависимости от ши- статья о красивом эксперименте строго научно обосновали секрет роты местности, пола, возраста, до- на эту тему, выполненном большой Полишинеля, известный после- хода и законов страны проживания группой ученых из Рурского универ- дователям эзотерических учений. об оружии. В среднем по миру он был ситета в Бохуме. Ими руководили Эксперименты еще раз подтвердили равен 13,34. При этом он нарастает профессора Альберт Невен (Albert старую максиму о том, что мысль от 8,12 у экватора, с каждым граду- Newen) и Мартин Тегенхоф (Martin меняет реальность. Однако это сом широты – примерно на 0,255. Tegenthoff) и доктор Хуберт Динсе далеко не все. Опыты позволили Это значит, что изменение широты (Hubert Dinse). Исследователи вы- детально изучить активность мозга связано с третью самоубийств на ясняли, как гипнотическое внушение при семантическом внушении. планете. меняет тактильные ощущения. Простая Интересно, что среди мужчин Группа из 24 испытуемых уча- география число самоубийств почти в пять раз ствовала в простом эксперименте. В самоубийств больше (25,91 против 5,66). Однако первом опыте участник клал указа- авторы исследования пишут, что тельный палец на два близких к друг Суицид стал бичом развитых «женщины чаще проявляют тенден- другу острия так, чтобы безболез- обществ. Причинам его посвя- ции к самоубийству». Ученые на- ненно их чувствовать. Затем острия щены толстые монографии, а зывают это гендерным парадоксом сводили, и в какой-то момент участ- лечением склонных к нему людей и связывают его с различиями в ник начинал ощущать два острия как занимаются специализированные фатальности применяемых муж- единое. Для каждого испытуемого клиники. Статистика говорит, что чинами и женщинами способов это пороговое расстояние между в мире почти 800 тысяч человек самоубийства, уровнями депрессии, остриями было индивидуально, но ежегодно сводят счеты с жизнью. В алкоголизацией и культурными табу стабильно воспроизводилось. 2019 году экономические потери от разных полов. Думается, ларчик от- самоубийств достигли полумилли- крывается проще – женщины более Затем специалист вводил участ- арда долларов. И это лишь данные, склонны к демонстративному по- ников в гипнотическое состояние, и предшествующие мировому ковид- ведению. два опыта проводили опять. В пер- ному стрессу. вом внушения не было, во втором С возрастом доля самоубийств по заданию гипнотизера участник Сказать свое слово в суицидоло- растет на порядок, от 1,43 в когорте представлял, что его палец стал в гии удалось южнокорейским ученым 0 – 14 лет до 15,97 в когорте 65 – 74 пять раз больше или меньше. Во из Пусанского университета, кото- года. Авторы работы связывают это всех опытах ученые измеряли элек- рые под руководством профессора с возрастающими рисками социаль- трическую активность мозга. Юн Хак Кима (Yun Hak Kim) выполни- ной изоляции, бедностью и пробле- ли исчерпывающее статистическое мами со здоровьем. Интересно, что Оказалось, что пороговое рас- исследование. Оно показало, что в странах с жестко регулируемым стояние между остриями меняется доля самоубийств растет с ростом оборотом оружия уровень само- соответственно внушению – рас- широты местности, то есть при убийств на 7% выше, чем в странах тет для «большого» и падает для движении к полюсам. Профессор с либеральными законами об ору- «маленького» пальца. А вот при напоминает, что при смещении к жии (16,46 и 15,40 соответственно). нормальном и гипнотическом со- полюсам неотвратимо падает коли- В последних чаще сводят счеты с стоянии без внушения результат чество солнечного света, которое жизнью с помощью оружия. одинаков. Таким образом, чувстви- получают люди. Это снижает долю тельность зависела от самовнуше- Профессор уверен, что он одним из первых научно доказал влияние географической широты на уровень самоубийств. Статья, опубликован- 15«Химия и жизнь», 2022, № 7, www.hij.ru

ная 7 января в журнале Asian Journal развитие клеток у эмбриона чело- Приборы фиксировали всплеск of Psychiatry, доступна для свободно- века. Она уверена, что успешная гамма-связности и гамма-активно- го скачивания. работа ее группы – это первый шаг сти в так называемых горячих зонах на пути к лечению дистрофии сет- нейронных коррелятов сознания. Глазные чатки. Ученые планируют упростить Это область контакта между височ- фоторецепторы технологию выращивания клеток и ной теменной и затылочной долями из стволовых детально проверить все возможные мозга. Функциональная связность клеток подводные камни. Только тогда росла как внутри этой области, так станут возможными клинические и между нею и контралатеральны- Потеря зрения – серьезное за- испытания на добровольцах. Статья ми префронтальными областями. болевание. И оно постоянно о методе появилась в журнале Mo- Их нейрофизиологи связывают с молодеет. Трудности в лече- lecular Therapy. мечтами, галлюцинациями при эпи- нии глаз заключаются в их тонком и лепсии и измененными состояния- сложном строении. Например, деге- Сознание ми сознания. Исследования также нерацию фоторецепторов сетчатки, умирающего показали, что в этот момент растет то есть клеток глаза, отвечающих мозга гамма-связность между полушари- за преобразование света в сигналы ями. Аналогичные трансформации для мозга, сегодня почти не лечат. Многие из нас что-то слышали гамма-ритмов ранее фиксировали Однако она служит причиной многих о необычном опыте людей, у животных при гипоксии из-за заболеваний, вплоть до слепоты. От- переживших клиническую остановки сердца. У двух других из мирание клеток рецепторов также смерть. На тему предсмертного четырех пациентов подобных изме- происходит при нескольких наслед- опыта написаны книги, рассказыва- нений не наблюдалось. ственных заболеваниях сетчатки. ющие, например, об ослепительном Это может быть ее пигментация или белом свете, странных голосах, Работу можно рассматривать возрастная макулодистрофия, глав- видениях и пр. Знания и легенды об лишь как предварительное исследо- ная причина потери зрения в мире. этих явлениях хранят священные вание по теме, так как ее статистика книги многих народов, самая из- не выдерживает критики. Поэтому Международная команда ученых вестная из них – тибетская Книга авторы предостерегают читателей под началом профессора Тэй Хви Гун Мертвых. Общность некоторых от глобальных выводов и широких (Tay Hwee Goon) из Высшей медицин- деталей этих знаний наводит на обобщений их данных. Нейрофи- ской школы Duke-NUS в Сингапуре мысль, что за ними стоит какое-то зиологи замечают в статье, что предложила выращивать фоторе- фундаментальное, пока неизвестное осознать и правильно интерпрети- цепторы из стволовых клеток. В науке явление. ровать опыт пациентов невозможно, течение месяца стволовые клетки поскольку они не выжили. Однако эмбриона человека культивируют Этим вопросам посвящено иссле- появление признаков сознания при в присутствии очищенного белка дование, которым руководила про- смерти ранее не функционирующе- ламинина, который необходим для фессор Джимо Борджигин (Jimo Bor- го мозга авторы работы называют нормального развития сетчатки. jigin) из университета в Анн-Арборе, нейронаучным парадоксом. Он-то и заставляет клетки диффе- Мичиган. Работа стала логическим ренцироваться и превращаться в продолжением опытов на живот- Доктор Борджигин говорит, что предшественников фоторецепторов. ных, проведенных десятилетие на- результаты исследования удивляют зад. Статья о ней опубликована в и заставят нейрофизиологов переос- Исследователи провели докли- журнале Proceedings of the National мыслить смерть мозга. Она надеется нические испытания своего метода. Academy of Science. на более широкие и системные ис- Они трансплантировали клетки следования проблемы на пациентах, мышам и кроликам с частично раз- Для исследования ученые взя- переживших остановку сердца, с рушенной сетчаткой и доказали, что ли данные электрокардиограмм и тем, чтобы выяснить, действительно их зрение улучшается и даже вос- электроэнцефалограмм четверых ли резко возросшая гамма-актив- станавливается. Диагностический пациентов, умерших в палате интен- ность связана с сознанием. тест электроактивности сетчатки сивной терапии университетского под действием света также показал, госпиталя. Все они долгое время Заметим, что пока западные уче- что глаз с приживленными рецеп- находились в коме и с разрешения ные сомневаются в очевидных для торами функционирует лучше. Они их семей были отключены от систем восточных учений явлениях, Книга оставались здоровыми и функци- жизнеобеспечения. После прекра- Мертвых рекомендует близким ональными многие месяцы после щения вентиляции легких у двоих из родственникам вслух читать особый имплантации. них участился пульса и произошел текст только что умершему человеку. всплеск гамма-активности мозга, Эта информация должна помочь ему Профессор Гун отмечает, что связанный с быстрой и энергичной преодолеть препятствия на пути к метод моделирует естественное работой сознания. счастливому перерождению. Выпуск подготовил И. Иванов 16

Доктор технических наук Из писем в редакцию Ф.Ф. Горбацевич, Кольский научный центр РАН От чего зависит плотность? Строгой зависимости плотности вещества ρ, г/см3 от атомного номера и атомной массы нет. Почему так? Видимо, потому, что плотность 20 зависит от двух факторов: массы атома, прежде всего его ядра, и от того, как атомы упакованы, 15 фактически от размера атома. Попробуем эту зависимость проявить на примере металлов и 10 полуметаллов. 5 Da, 10-10 м Плотность у них изменяется в пределах от 0 5,5 0,53 г/см3 (литий) до 22,6 г/см3 (осмий, иридий). Диапазон размеров атомов составляет 2,44·10-10 м 2,5 3 3,5 4 4,5 5 (германий) – 5,34·10-10 м (цезий). Диаметры ядер на- ходятся в рамках 4,96·10-15 м (литий) – 15,43·10-15 м 1. (висмут, полоний). А вот какие графики получаются, Связь между диаметром атома Da и плотностью соответ- если попытаться связать эти величины. ствующего вещества ρ Для начала возьмем зависимость плотности ρ, г/см3 от диаметра атома. Как видно из рисунка (рис. 1), 20 эта зависимость очень размыта. 15 Более значимую связь можно наблюдать между диаметрами ядер атомов и плотностью 10 веществ (рис. 2). Точки, отвечающие веществам с относительно большей плотностью, лежат заметно 5 выше регрессионной прямой (например, алюми- ний, медь, родий, осмий). Точки веществ с низкой 0 Dn , 10-15 м плотностью (калий, рубидий, цезий и другие) рас- 7,5 8,75 10 11,25 12,5 13,75 15 положены ниже этой прямой. Это объясняется относительно большим размером электронных 2. атома Dn оболочек щелочных металлов. Связь между диаметром ядра и плотностью соот- ветствующего вещества ρ А что будет, если взять отношение объемов ядра и атома? Это отношение компенсирует вли- ρ, г/см3 яние разных расстояний между электронными оболочками атомов веществ и, оказывается, полу- 20 чается хорошая зависимость (рис. 3). 15 Такая довольно строгая закономерность пока- зывает, что плотность вещества напрямую зависит 10 от массы ядра и объема, который занимают в про- странстве крайние электронные оболочки атомов. 5 Следует отметить, что масса ядра определяет и его объем. 0 (Dn ) 3/(Da ) 3·10-15 25 50 75 100 125 150 175 Наличие зависимости, объединяющей как легкие, так и тяжелые элементы, подтверждает 3. идею, что форма атома и ядра для многих эле- Свевщязеьстотвано(дшлеянмияет(Dаnл)л3/о(вDиa)3пиоплулмотетноаслтлоьвю) ρ соответствующего ментов близка к сферической. Самые заметные отклонения от нее в сторону пониженных значений плотности есть у мышьяка, сурьмы и особенно у германия, все трое – полуметаллы. Скорее всего, у этих элементов атом, ядро или оба сразу далеки от сферичности. Более подробно можно прочитать здесь: Горбацевич Ф.Ф. Связь плотности металлов и полуметаллов с размерами их атомов и ядер. Инженерная физика, 2022, 3. 17«Химия и жизнь», 2023, № 7, www.hij.ru

Вещи и вещества Доктор технических наук Б.С. Лунин, доктор химических наук Е.С. Локтева, химический факультет МГУ имени М.В. Ломоносова Кварцевое стекло и гравитационные волны Оксид кремния, или кремнезем (SiO2), — один из С оксидом кремния дела на Земле обстоят основных компонентов земной коры. По оцен- неплохо — больше половины земной коры кам, более половины массы коры Земли — из именно из него. И применяется он тоже кремнезема. Другие планеты Солнечной системы весьма широко — в любом компьютере, не могут конкурировать с нашей планетой по его в любом радиоприемнике и радиопере- содержанию. Лунный грунт, например, содержит около датчике, а в новом веке — в детекторах 40% кремнезема, а метеориты — в среднем около 20%. гравитационных волн. За какие заслуги и благодаря каким свойствам? Кремнезем образует различные структуры, но наибо- лее востребованными оказались две — кристаллический 18 α-кварц и аморфное кварцевое стекло. О некоторых техни- ческих применениях этих братьев-близнецов, одинаковых

по составу, но совершенно непохожих по структуре и Кристалл α-кварца. Указаны оптическая ось Z, свойствам, и пойдет речь в этой статье. три электрические оси симметрии X под углами 120° друг к другу, три механические оси Y, каждая из которых Самая распространенная на Земле модификация ок- перпендикулярна соответствующей оси Х сида кремния — кристаллический кварц. В природе кварц встречается во множестве разновидностей, и их названия возникнет, но будет меньше. Если же действовать в на- заставят чаще биться сердца любителей красивых камней правлении оптической оси Z, электрических эффектов не и ювелирных украшений. Это аметист, авантюрин, цитрин, будет вовсе. Существует и обратный пьезоэлектрический соколиный и тигровый глаз, халцедон, розовый и голубой эффект, когда поляризация кристалла α-кварца электри- кварц, оникс, гелиотроп и т. д. Чистые кристаллы кварца ческим полем вызывает в нем механические напряжения бесцветны, это горный хрусталь; окраску им придают и деформации. В обоих случаях напряженность электри- примеси и включения минералов. ческого поля, механические напряжения и деформации связаны линейно. Для ювелирных применений важны привлекательный внешний вид и разнообразие форм, высокая механиче- С пьезоэффектом мы постоянно имеем дело в ская прочность и износостойкость кварца. Для примене- быту, однако обычно в устройствах работает не кварц, а ния в химии, в виде аморфного кварцевого стекла, важна пьезокерамика, чаще всего составы системы  циркона- не только механическая, но и химическая стойкость, а та-титаната свинца PbTiO3–PbZrO3. В зажигалке исполь- кроме того, низкий коэффициент термического расшире- зуется прямой пьезоэффект — при ударе по элементу из ния, придающий изделиям термостойкость. Не случайно пьезокерамики между контактами возникает высокое химики так любят посуду из кварцевого стекла. напряжение, в воздухе происходит электрический пробой, то есть маленькая молния, и уже от нее зажигается газ. Совсем другое дело — электроника, где кварц рабо- тает в качестве пьезоэлектрических резонаторов. Здесь В радиотехнике и электронике требования к пьезо- принципиально важны пьезоэлектрические свойства и элементу другие и поэтому используется только кварц. низкое внутреннее трение. Именно благодаря ему энер- Именно пьезоэлектрический эффект позволяет создать гия упругих колебаний кварцевой пластины практически стабильный высокочастотный резонатор. Если частота не переходит в тепло. Если за одно колебание в тепло изменения электрического поля совпадает с одной из переходит, например, одна миллионная доля энергии собственных частот кристалла, в кристалле возникают колебаний, то говорят, что добротность резонатора равна резонансные механические колебания — нечто подобное миллиону, то есть добротность обратно пропорциональна раскачиванию качелей. этой доле энергии. В сущности, пьезорезонатор – это кварцевая пластин- Науке известны четыре стабильные разновидности ка. Собственные частоты пластины зависят от ее формы, кварца, каждая в своей области температур. При сравни- размеров, а также от того, по какой кристаллографической тельно низкой температуре (до 575оС) существует α-кварц. плоскости ее вырезали из кристалла. Для резонаторов При более высоких температурах (575–867оС) устойчив и других колебательных систем наиболее важны три β-кварц. При еще более высоких температурах кристал- параметра — частота, на которой возникает резонанс, лизуются две другие формы кремнезема: α-тридимит изменение этой частоты при изменении температуры (867–927оС) и β-кристобалит (927–1723оС), который пла- (термостабильность) и высокая добротность, то есть вится при 1723оС. малый переход энергии колебаний в тепло. Есть еще несколько метастабильных разновидностей, В пьезоэлектрических резонаторах можно использо- которые при нормальном давлении находятся в неравно- вать самые разные колебания по длине, ширине и толщине весном состоянии. С помощью особых приемов можно пластины — сжатия-расширения, сдвиговые, изгибные получить эти высокотемпературные формы в метаста- и крутильные колебания. Самые высокие резонансные бильном состоянии, они даже встречаются в природе. Но частоты и добротность имеют кварцевые резонаторы с нам повезло в том, что для применений в радиоэлектро- колебаниями сдвига. нике нужна низкотемпературная форма кварца, потому что именно она обладает пьезоэффектом. 19«Химия и жизнь», 2023, № 7, www.hij.ru Кристалл кварца — это шестигранная призма, он со- вмещается сам с собой при повороте на 120о. Каждая из его полярных осей Х пересекает противоположные, но неравнозначные ребра кристалла. Если попытаться деформировать кристалл вдоль осей X, вдоль осей Y и вдоль оси Z, он будет вести себя различно. Если растягивать или сжимать вдоль оси Х, на его гранях, перпендикулярных к этой оси, появляются противоположные электрические заряды. Это прямой пьезоэлектрический эффект, открытый в 1880 году бра- тьями Пьером и Жаком Кюри. Если сжимать или растяги- вать кристалл вдоль механических осей Y, то пьезоэффект

Поначалу прямоугольные пьезоэлементы вырезали пластину с электродами устанавливают в специальном перпендикулярно электрической оси Х; по длине они держателе в герметичном корпусе. Вообще, конструкции располагались вдоль оси Y. Такой срез (Х-срез) считали кварцевых резонаторов весьма разнообразны и зависят наилучшим, потому что он обеспечивал наиболее силь- от приборов, для которых они предназначены. ный пьезоэлектрический эффект. Потом оказалось, что при изменении температуры резонансная частота изме- Кристаллическая пластина с напыленными электро- няется, а это нежелательно во многих случаях. Можно, дами — это колебательный контур, частота его резонанса конечно, термостатировать резонатор, но термостат – это определяется собственной частотой механических коле- не технологичное решение, он увеличивает вес, объем, баний. Когда к электродам прикладывают переменное потребление энергии и снижает надежность устройства. напряжение на частоте резонанса, амплитуда колебаний кристаллической пластины увеличивается благодаря ее Поэтому начали думать, как бы так вырезать квар- высокой добротности, которая при правильной обработке цевую пластину, чтобы повысить термостабильность. поверхности кварца может достигать нескольких миллио- Оказалось, что характеристики значительно лучше у так нов. Кварцевые резонаторы используют в разнообразных называемых косых срезов, которые делают под различ- генераторах, фильтрах, линиях задержек, так что такие ными углами к кристаллографическим осям. Путем проб резонаторы — неотъемлемая часть большинства совре- и ошибок нашли несколько десятков типовых срезов менных электронных устройств. кристаллов кварца, которые подходят для различных применений. У кристаллического кварца есть брат-близнец того же состава, но не обладающий кристаллической струк- Вообще изготовление срезов — это настоящее искус- турой. Это аморфное кварцевое стекло, и его свойства ство, потому что толщина пластин для высокочастотных совершенно иные. Основной структурный элемент — те пьезоэлементов составляет сотые доли миллиметра. же тетраэдры SiO4, но в стекле они соединены случайным Получается, что верхняя частотная граница пьезоэле- образом и образуют непрерывную неупорядоченную трех- ментов ограничивается их механической прочностью, то мерную кремниево-кислородную сетку. есть тем, насколько тонкую пластину удается изготовить, не сломав ее. В отличие от кристаллических структур, в которых есть ближний и дальний порядок, в стеклах, как и в других Кварцевая пластина — это только основа для пьезоэ- жидкостях и аморфных телах, есть только ближний поря- лемента. Чтобы создать электрическое поле в пьезоэле- док, то есть соблюдаются правила расположения только менте и возбудить в нем колебания, на обе стороны выре- ближайших атомов. В кварцевом стекле пьезоэффекта занной кристаллической пластины напыляют электроды нет, но оно обладает другими ценными свойствами. Оно (обычно серебряные). От их формы, расположения и ори- менее плотное по сравнению с α-кварцем (плотность 2,2 ентации зависит вид возбуждаемых колебаний. Готовую г/см3 против 2,65 г/см3) и менее твердое (твердость 5,3 против 7 по шкале Мооса) и поэтому гораздо легче под- Одна из конструкций кварцевого резонатора. дается механической обработке. Коэффициент линейного Бесцветная круглая кварцевая пластина диаметром два термического расширения кварцевого стекла в десять сантиметра расположена горизонтально, сверху — раз ниже по сравнению с кристаллическим кварцем. напыленный электрод (круг с хвостиком), второй Из-за этих свойств кварцевое стекло широко применяют электрод расположен на нижней плоскости пластины, в технике — изготавливают детали оптических систем, его краешек виден сквозь пластину на ее правом краю жаростойкие окна, иллюминаторы для космических аппа- (фото авторов) ратов, оптические волокна, термостойкую лабораторную посуду и т. д. 20 Кварцевое стекло можно получать многими спосо- бами. Самый старый и простой – расплавить кристал- лический кварц в тигле, а затем охладить расплав. Но если нужно получить высокочистое кварцевое стекло, применяют другие способы. В них источником кремния служит летучее соединение — тетрахлорид кремния (SiCl4). Можно провести высокотемпературный гидро- лиз этого соединения в факеле кислород-водородного пламени. Получится кварцевое стекло, в котором много гидроксильных групп, и поэтому оно активно поглощает инфракрасное излучение (поэтому непригодно для во- локонной оптики), но в нем почти нет других примесей. Или можно окислить тетрахлорид кремния при высокой температуре кислородом в факеле высокочастотной плазмы. Этот метод дает оптически однородное и особо чистое кварцевое стекло. Дальше, соответственно, резка, шлифовка и полировка.

Основной структурный элемент кварца и кварцевого температурах 900–1000оС, чтобы снять механические на- ссттрекулкат—ураткетрирсатэдарлылиSчiеOс4к о(аго), из которых сложены пряжения. Лишь после этого они демонстрируют доброт- стекла (в) кварца (б) и кварцевого ность 107–108. Но ради чего прикладывать все эти усилия? Ученые и технологи научились изготавливать очень Наиболее интересное применение высокодобротных чистое кварцевое стекло, содержащее меньше одного механических резонаторов связано с астрофизикой. Из атома примесей на один миллион атомов кремния. А особо чистого кварцевого стекла изготовили тестовые вот кристаллический кварц такой чистоты получить не масс-зеркала для детекторов гравитационных волн, со- удается. Его ищут в природе и, что интересно, находят! оруженных в США и в ЕС. Крупнейшие гравитационно-вол- Кристаллы кварца высокого качества добывают в Бра- новые обсерватории сегодня – это LIGO (США, Ливингстон зилии («бразильский кварц»). и Хэнфорд), VIRGO (Франция — Италия, Пиза), GEO 600 (Германия, Ганновер). Другой вариант — вытягивание кристалла кварца из расплава по методу Чохральского (см. «Химию и жизнь», С их помощью удалось экспериментально подтвер- 2014, № 4) — погружают затравочный кристалл в расплав дить существование гравитационных волн, возникающих и медленно вытягивают вверх, при этом образуется длин- в глубине Вселенной. Принципиально важная часть детек- ный монокристалл. Способ вообще широко применяется, тора гравитационных волн — диски из кварцевого стекла, но концентрация примесей в кристаллах кварца всегда которые одновременно служат зеркалами; вес каждого из получается во много раз больше по сравнению с чистым них — несколько десятков килограммов. Лазерный луч кварцевым стеклом. расщепляется, проходит по обоим плечам интерфероме- тра, отражается от тестовых масс-зеркал, возвращается Благодаря высокой чистоте и однородности вну- и складывается, образуя интерференционную картину. треннее трение в особо чистом кварцевом стекле очень мало, и поэтому из него можно изготавливать высоко- Положение зеркал регулируют так, чтобы лучи находи- добротные (добротность до 200 млн) механические лись в противофазе и гасили друг друга. Когда гравитаци- резонаторы. Такие резонаторы используют, например, онная волна проходит через плоскость интерферометра, в новейших навигационных приборах — твердотельных пространство деформируется, при этом длина каждого волновых гироскопах. Этот класс гироскопов отслеживает плеча изменяется: одна пара масс-зеркал сближается, а повороты устройств, в которых они расположены, не за другая расходится. Эти сдвиги чрезвычайно малы (~10-16… счет отклонения оси быстро вращающегося ротора, а по 10-18 м), однако они приводят к фазовому сдвигу световых перемещению упругой волны в тонкостенном полусфе- волн, изменению интерференционной картины и появле- рическом резонаторе из кварцевого стекла диаметром нию света на входе фотодетектора. несколько сантиметров. Такие гироскопы уникальны: они маленькие, легкие, не содержат движущихся частей. Бла- Чтобы надежно зафиксировать слабые сигналы, не- годаря высокой добротности резонатора они позволяют обходимо снизить шумы антенны. Они зависят от доброт- отслеживают малые углы поворота. ности и массы зеркала. Поэтому и применяют тяжелые зеркала из кварцевого стекла с высокой добротностью, Наши исследования показали, что добротность квар- то есть малыми потерями. Поверхность тестовых масс- цевых резонаторов ограничена потерями, связанными зеркал, как и поверхность резонаторов гироскопов, с состоянием поверхности кварцевой пластины. Чтобы тщательно полируют, с помощью химической обработки уменьшить потери, то есть сделать поверхность идеально удаляют нарушенный поверхностный слой, а затем на гладкой, потребовалось разработать многостадийную рабочую поверхность напыляют многослойное интерфе- технологию обработки. В ней чередуются прецизионная ренционное отражающее покрытие. шлифовка, полировка и химическое удаление поверх- ностного слоя, в котором сосредоточены микротрещины, Внешняя вибрация и акустические шумы также мо- деформации, остатки смазок и охлаждающих жидкостей. гут мешать измерениям. Чтобы уменьшить их влияние, зеркала подвешивают на нитях из кварцевого стекла Для уменьшения потерь поверхность надо обрабаты- диаметром 0,4 мм. Чтобы повысить надежность измере- вать, поэтапно уменьшая размер зерна абразива («асим- ния, данные гравитационно-волновых детекторов LIGO птотическая обработка»). В результате удается уменьшить сопоставляют с данными других гравитационных антенн, глубину нарушенного поверхностного слоя. После по- расположенных в Европе (VIRGO, GEO 600). Впервые грави- этапной алмазной шлифовки резонаторы отжигают при тационные волны удалось зарегистрировать 14 сентября 2015 года двумя антеннами LIGO. Форма сигнала совпала с предсказанной общей теорией относительности для сли- яния двух черных дыр. Ученые вычислили расстояние от Земли до источника гравитационных волн. Оно составило 1,3 млрд световых лет. Для обнаружения гравитационных волн потребо- валось решить много научных и инженерных задач, и решение каждой из них было необходимо. Получение уни- кально высокой добротности кварцевых резонаторов — одна из этих задач. 21«Химия и жизнь», 2023, № 7, www.hij.ru

РЕЗУЛЬТАТЫ:АСТРОФИЗИКА Источник: NASA Cтандартна ли го космического телескопа Джеймс показал, что существование этих космология? Уэбб, запущенного НАСА в прошлом галактик не укладывается в рамки году (см. «Химию и жизнь», 2022, 1), Стандартной космологической мо- Вопрос о том, как родилась и резко противоречат стандартной дели. развивалась Вселенная, реша- теории. Инфракрасный телескоп ют космологические теории. Уэбб обнаруживает все больше но- Он отмечает такую альтернативу. Сегодня большинство астрофизиков вых галактик, которые оказываются Либо астрофизики должны моди- принимают космологию, которую слишком массивными для своего фицировать теорию образования они называют «стандартной». Суще- юного возраста. галактик, либо Стандартную модель. ствует она с конца прошлого века. Одно из возможных решений – счи- Согласно ей Вселенная началась с Профессор Техасского универси- тать, что после Большого взрыва Большого взрыва, в результате ко- тета в Остине Майк Бойлан-Колчин Вселенная расширялась гораздо торого родились все наблюдаемые (Mike Boylan-Kolchin) теоретически быстрее, чем принято сейчас. Но нами светящиеся космические объ- изучил шесть из таких самых мас- это требует фундаментальных из- екты, например галактики. Принято сивных галактик. Данные о них менений в представлениях о темном считать, что относительное удлине- появились в феврале этого года. веществе и энергии и даже введения ние волны их электромагнитного Их красное смещение лежит в ин- новых сил и частиц. Интересно, что, излучения, так называемое красное тервале от 7 до 10, все они должны для того чтобы галактики быстро смещение, служит мерой расстояний были сформироваться в интервале выросли до наблюдаемых размеров, до них, а значит, и их возраста. от 0,5 до 0,7 миллиардов лет после они должны были бы преобразовать Большого взрыва. Масса одной из в звезды 100% газа, из которого Очевидно, что молодые галактики галактик даже превышает массу образовались. Обычно звездами не могут быть массивными. Однако нашего Млечного Пути, который зна- становится не более 10% газа. многие последние данные новейше- чительно старше. В журнале Nature Astronomy профессор теоретически Стоит отметить, что пока астро- 22 физики лишь оценили массы и

возраст галактик. Детально подтвер- излучение аккреционного диска Молодые дить их должен спектроскопический вокруг нее. кольца Сатурна анализ, поэтому у сторонников классической космологии остается Оценки показывают, что дыра В1410 году их открыл Галилей, небольшая надежда. Они могут, к должна весить 20 миллионов масс первым направивший теле- примеру, предположить, что цен- Солнца и по прямой лететь со сверх- скоп в небо. Что это, он понять тральные черные дыры галактик звуковой скоростью в межгалакти- не смог, потому что они выглядели разогревают окружающий галакти- ческом пространстве. При движении как «уши» планеты. Двести лет спу- ки газ, делая их более яркими, или сквозь окружающий материнскую стя Максвелл теоретически показал, пыль на пути их излучения к Земле галактику газ она стимулирует звез- что кольца не твердые, а состоят из сдвигает его в красную сторону, что дообразование в нем вдоль узкого многочисленных частей, движущих- приводит к иллюзии их большей коридора и оставляет родившиеся ся по единым орбитам. удаленности. Как бы там ни было, звезды позади себя. Бойлан-Колчин уверен, что новые Сегодня астрофизики выделяют данные разрешат его альтернативу Почему она может лететь по пря- семь отдельных групп колец, ко- в ближайшее время. мой траектории? Теоретики пред- торые состоят из кусков водяного полагают, что это результат редкого льда средним размером с земной Звездный хвост гравитационного взаимодействия булыжник. Чистый лед содержит от черной дыры трех черных дыр. Сценарий таков. одной десятой до двух процентов Примерно 50 миллионов лет назад объемной доли твердых примесей. Современная астрофизика две небольшие галактики слились Общая масса колец примерно равна регулярно приносит самые и образовали ядро из своих сверх- половине массы Мимаса, неболь- неожиданные открытия. Исто- массивных дыр, которые стали шого спутника планеты. В прошлом рия одного из них такова. Питер вращаться друг относительно друга. ученые были уверены, что кольца ван Доккум (Pieter van Dokkum) из Затем мимо них пролетала третья га- родились одновременно с Сатурном Йельского университета по снимкам лактика со сверхмассивным ядром. 4,5 миллиарда лет назад. телескопа Хаббл изучал шаровые Взаимодействие трех дыр привело звездные скопления в недалекой к хаотическому движению в неста- Однако астрофизики постоянно карликовой галактике. На одном бильной системе трех тел. получают новые данные от косми- из снимков он заметил небольшую ческих аппаратов. Одним из них был светлую полоску, которую сначала В результате одна из дыр получи- знаменитый зонд Кассини, который принял за засветку видеоматрицы ла импульс двух других и была вы- исследовал планету и ее окрестности телескопа пролетевшей сквозь нее брошена из материнской галактики. с 2004 по 2017 год. В числе прочих частицей космических лучей. Двойная система могла остаться приборов на нем был установлен ана- нетронутой, либо третья дыра могла лизатор пыли. За тринадцать лет он Однако интуиция исследователя заменить одну из первых двух, вы- собрал менее пары сотен ее частиц, заставила ученого подробно изучить кинув прежнюю компаньонку. По но этого оказалось достаточно, что- ситуацию. Так был найден ранее закону сохранения импульса вылет бы сделать вывод о возрасте колец. неизвестный космический объект – одного тела должен был заставить необычная дорожка из очень ярких два других двигаться в противопо- Новая работа профессора Саши молодых звезд, берущая старт от кар- ложном направлении и также вы- Кемпфа (Sascha Kempf) из универ- ликовой галактики. Яркость полосы лететь из галактики. Поэтому ядро ситета штата Колорадо в Боулдере, всего лишь вдвое меньше яркости галактики не имеет признаков ак- о которой сообщает журнал Science материнской галактики, а длина в 200 тивной черной дыры, а отдача двух Advances, дает доказательства того, тысяч световых лет намного больше тел могла привести к небольшому, что кольца гораздо моложе Сатурна. ее диаметра и в два раза превышает но яркому выступу, видимому на Их возраст лежит в диапазоне от размер нашей Галактики. стороне галактики, противополож- 100–400 миллионов лет. ной звездной дорожке. Наблюдатели провели спектро- Ключом к решению давней про- скопические исследования необыч- Астрофизики планируют про- блемы возраста колец Сатурна, ной дорожки в обсерватории Кека на яснить картину с помощью рент- стала уверенность астрофизиков в Гавайях. Оказалось, яркая головка геновской обсерватории Чандра и том, что примеси льда в кольцах – полоски содержит ионизированный телескопа Джеймс Уэбб. Профессор это частицы твердой космической кислород. Ученые сразу предпо- ван Доккум надеется обнаружить пыли, движущиеся вблизи планеты ложили, что они видят след от бы- похожие космические объекты с с небольшими скоростями. Зная строго движения черной дыры. Они помощью новых алгоритмов обра- поток пыли и ее объем, запасенный считают, что нагрев и ионизацию ботки изображений после введения в кольцах, можно оценить возраст газа вызывает ударная волна, воз- в строй инфракрасной обсерватории колец. Они оказались преходящим никающая при ее движении, либо Нэнси Грейс (Nancy Grace) с широ- явлением в жизни планет. ким углом обзора. Статья об иссле- довании опубликована в журнале Наблюдательные данные сви- The Astrophysical Journal Letters и детельствуют, что частицы колец находится в открытом доступе. постепенно падают на планету. По- 23«Химия и жизнь», 2023, № 7, www.hij.ru

видимому, они полностью исчезнут который позволяет оценивать рас- звезд приливными силами во время в ближайшие 100 миллионов лет. стояния между далекими галакти- их падения на сверхмассивые чер- Это время коротко по космическим ками по данным их изображений в ные дыры. меркам. разных длинах волн. Метод устра- нил необходимость определять Астрофизики наткнулись на не- Да, это косвенное подтверждение расстояния спектроскопическими известный прежде взрыв, когда того, что кольца Сатурна молоды. методами для каждой отдельной тестировали новый алгоритм по по- Однако есть и другие исследования, галактики и дал возможность оце- иску сверхновых, и были поражены указывающие на их юный возраст. нивать вероятности их будущего его продолжительностью. Затем Правда, загадка появления колец столкновения. Для анализа авторы ученые дополнительно исследовали так и остается нерешенной. использовали данные нескольких источник с помощью трех наземных астрономических обзоров, в том телескопов. Его спектры оказались Близость числе выполненных орбитальным в целом подобны спектрам недав- галактик телескопом Хаббл и инфракрасным но открытых вспышек в центрах активизирует телескопом Спитцер. активных галактик, однако некото- дыры рые детали не совпадали. Ученые Харрисон уверен, что выводы его проанализировали излучение на Галактики, наш Млечный Путь научной группы вскоре подтвердит разных длинах волн, что позволило в том числе, содержат в своих телескоп Джеймс Уэбб, который измерить расстояние до источника центрах сверхмассивные чер- способен собрать широчайшую излучения и вычислить его реаль- ные дыры. Их массы составляют базу данных галактик. Астрономы ную яркость. многие миллионы и даже милли- надеются, что эта информация по- арды масс Солнца. Дыры растут и может понять поведение газа, окру- Единственные объекты, которые пожирают окружающий их газ. При жающего дыры, и оценить, сколько могут сравниться с AT2021lwx по падении (аккреции) на дыру газ разо- их спряталось за ним в далеких яркости, это квазары. Так именуют гревается и высвечивает огромную галактиках. Уяснение этих явлений черные дыры, на которые постоян- энергию в излучениях видимого и не только позволит разгадать секре- но падает высокоскоростной поток рентгеновского диапазонов. Однако ты черных дыр, но и восстановить газа. Однако их излучение обычно его часто не видно из-за его погло- историю нашей Галактики. Статья изменяется со временем. щения пылью, окружающей дыру. об исследовании опубликована в И все же инфракрасные телескопы журнале Monthly Notices of the Royal Что же породило столь исклю- иногда позволяют обнаружить и Astronomical Society. чительное явление? Астрофизики изучить растущую черную дыру и полагают, что ярчайший взрыв явления вокруг нее. Взрыв во Вселенной – это результат па- космических дения громадного облака пыли и Причины, по которым газ прибли- масштабов газа, преимущественно водорода, жается к черным дырам, загадочны. на сверхмассивную черную дыру Одно из предположений состоит в Большая команда ученых из массой до миллиарда солнечных. том, что их сблизившиеся галактики университета Саутгемптона, Поглощение фрагментов облака притягиваются гравитационными возглавляемая профессором должно вызывать ударные волны, силами и сливаются в одну большую, Филиппом Вайсманом (Philip Wise- пронизывающие другие его части и поставляя строительный материал man), уточнила параметры гамма- громадную область пылевого тора, для своих дыр. Недавно астроно- излучения от взрыва, известного как окружающего черную дыру. мы под руководством профессора AT2021lwx. Его энергия до сегодняш- Криса Харрисона (Chris Harrison) из него дня не была известна астрофи- Сейчас астрофизики продолжают университета Ньюкасла в Лондоне зикам. Явление, которое длится уже изучать явление и собирают инфор- обнаружили, что сверхмассивные четвертый год, обнаружили в 2020 мацию о нем на других длинах волн. черные дыры более склонны к росту, году. Взрыв случился на расстоянии Рентгеновские волны, например, если они находятся внутри галактик, в восемь миллиардов световых лет помогут получить информацию о которые могут столкнуться. от Земли. За ним постоянно следит температуре и других параметрах целая сеть телескопов. взрыва. Профессор Вайсман на- Ученые анализировали сотни деется, что в следующие несколько тысяч галактик, родившихся от 2 до Оказалось, что событие по яр- лет новые данные Обсерватории 6 миллиардов лет после Большого кости более чем на порядок пре- имени Веры Рубин позволят найти взрыва. В это время космического вышает все известные вспышки аналогичные взрывы. Он полагает, «полдня» сформировалось боль- сверхновых звезд, обычно длящиеся что подобные явления определяют шинство галактик и черных дыр. несколько месяцев. Оно более чем процессы в центрах галактик. По- Астрофизикам пришлось приду- втрое превосходит ярчайшие взры- священная исследованию статья мать новый статистический метод, вы, которые происходят при разрыве была опубликована в журнале Monthly Notices of the Royal Astro- 24 nomical Society. Выпуск подготовил И. Иванов

«Химиии жизни»лет! Но она 58по-прежнемпулодоносит! 25«Химия и жизнь», 2022, № 3, www.hij.ru

26

Сериал Вернадский — 160 Член-корреспондент РАН А.А. Тишков Географические тренды Идеи В.И. Вернадского и его научные труды сложны, поэтому его часто не понимали современники. Задача нашего сериала, который из номера в номер представляет вам великого русского мыслителя с разных сторон, как раз и заключается в том, чтобы лучше его понять. Сегодня мы отдаем страницы журнала известному географу и биогеографу, члену-корреспонденту РАН Аркадию Александровичу Тишкову для рассказа о том, как современная география находит точки своего роста в работах В.И. Вернадского. Автор идеи сериала и его составитель — Виктор Лось. Вновые времена рождаются не только новые идеи, но и дается импульс для переосмысления старых (традицион- ных) научных воззрений. С 90-х годов ХХ века нечто подобное происходит и с отечественной географической наукой, которая, отказавшись от идеологических сте- реотипов прошлого, обретает второе дыхание. Эта конструктивная тенденция в значительной степени обусловлена возвращением к идеям В.И. Вернадского. В последние десятилетия, особенно в юбилейные годы, его труды активно издавали и переиздавали. Так, в многотомном (24 тома) собрании его сочинений собраны почти всё из опубликованного прежде — научные ра- боты В.И. Вернадского, тексты выступлений, дневники и основная часть его эпистолярного наследия; а также представлены и работы, ключевые для современной географии, к при- меру переписка с известными географами. 27«Химия и жизнь», 2023, № 7, www.hij.ru

Именно в географических исследованиях он зало- Когда он изучал, к примеру, состав земной коры и жил основы будущих прорывов в науке. И это не только свойства минералов, он был больше, чем только геохи- учение о биосфере — ноосфере, которое возвращает мик, кристаллограф или геолог. Размышляя о Вселенной, нас к единой географии, занимающейся одновремен- он не был только астрономом. Анализируя свойства но природой и человеком; не только представление о живого вещества и жизнь как феномен, не считал себя пространстве — времени как не абстрактном понятии, а лишь биологом, а выходил на философский уровень как о «поле существования» и основе организации гео- обобщения и познания. Присматриваясь к явлениям при- систем; и даже не представления о биогеохимических роды, наблюдая и собирая факты, он формулировал свои циклах и биологическом круговороте веществ — «кро- знаменитые «эмпирические обобщения» натуралиста — ветворных потоках», соединяющих ландшафты и обе- выводы научного исследования, опирающиеся лишь на спечивающих правило «растекания жизни» на Земле. факты. К примеру, его представление о «вечности жизни» основывается на принципе Франческо Реди — все живое В свои географические разработки Вернадский происходит от живого (лат. Omne vivum e vivo), то есть заложил зачатки науки будущего, опирающейся на гео- подобное — из подобного. информационные, цифровые и квантовые технологии, большие объемы эмпирических данных, глобальные В географии начала ХХ века, когда создавался модели, «карбоноцентрическое» представление о Институт географии, шла специализация науки. Ее син- триггерах жизни Земли и ее климата. Пробираясь в его тетический характер проявлялся в том, что география статьях и книгах через хитросплетения научной мысли, дробилась и по предметам исследований (геоморфо- читая между строк и расшифровывая тексты, касаю- логия, география почв, геоботаника, зоогеография щиеся географии, осознаешь, почему он не всегда и пр.), и по методам исследования (историческая был понят современниками. Может быть, нынешние география, картография, палеогеография и др.), и по поколения смогут по-новому прочитать и осмыслить взаимодействию со смежными науками (медицинская, идеи ученого-энциклопедиста, намного опередившего экономическая география) и т. д. свое время. Но дискуссия о единой географии продолжается. У истоков советской Усиливается тенденция по выдворению из географии академической географии ее экономического и социального крыльев. Некоторые даже считают, что географическая наука — это только В уже далеком 1918 году его усилиями при Комиссии физическая география. А иные часто идут им навстре- по естественным производительным силам (КЕПС), чу, утверждая, что экономическая география — это созданной им же, был организован Промышленно-гео- экономическая наука, то есть вовсе к географии не от- графический отдел, который и стал основой будущего носится или входит в нее лишь организационно. Мол, Института географии Академии наук. С тех пор прошло физическая и экономическая географии открывают уже более ста лет, но идеи Вернадского по-прежнему разные объективные законы, изучают различные фор- актуальны. Вникая в творческое наследие В.И. Вер- мы материи, имеют разные объекты, методы и цели, надского, поражаешься широте его охвата научных разные «библиотеки» и разные интересы специалистов. проблем. Полагаем, однако, что в группу наук, интегрирующих 28 действительность на высшем (ноосферном) уровне организации материи, географическая наука входит как целое. Ее нельзя разрывать на части, ибо именно в гео- графических разработках инициируются исследования связи явлений в пространстве — времени, происходит интеграция явлений и процессов. Конечно, дифферен- циация географии необходима, она позволяет видеть глубинные взаимодействия в ноосфере, в ее различных пространственных системах. А синтез поднимает науч- ное сознание до высот интегральных систем и структур, открывает интегральные законы географической науки. В.И. Вернадский акцентировал внимание на том, что в географии должно доминировать целостное вос- приятие реальности. Иначе говоря, холистический под- ход был неотъемлемой и органичной составляющей его научного мировоззрения. В.И. Вернадский задолго до первых космических полетов сумел увидеть Землю со стороны как целое, как одно из тел Солнечной системы. Но видел это глазами геолога и географа, различая континенты и океаны, горные породы и живые существа, включая и человека.

От эпохи ноосферы к антропоцену чем с природными факторами, оттесненными с аванс- цены цивилизации. Об антропоцене как объекте географических иссле- дований уверенно заговорили в начале 2000-х годов. Адепты стратегии постиндустриального общества Впрочем, этому предшествовало распространение акцентируют внимание не столько на развитии есте- учения об антропосфере австрийца Эдуарда Зюсса и ственных производительных сил, сколько — на пер- русского географа Дмитрия Анучина, а также учения спективах, которые открывает перед социумом эпоха Владимира Вернадского о ноосфере как новом со- информационно-цифровой революции. Ноосферные стоянии биосферы. Сегодня ученые выделяют новую воззрения В.И. Вернадского в известной степени соот- геологическую эру — антропоцен, имеющую свое ветствуют современным технократическим трендам, но характерное время и особенности пространственной без их абсолютизации, имея в виду, в частности, статус организации. научного познания бытия. Именно в антропоцене становятся видны по- Более того, феномен ноосферы исходит не из следствия масштабной деятельности человечества в грядущего противопоставления элементов системы биосфере — часто негативные. Очевидно, и на ранних «человек — биосфера», а их гармонического баланса. этапах становления человека (например, в голоцене) Иначе говоря, на переломных этапах развития цивили- его деятельность за счет переложной системы хозяй- зации разум, то есть наука в ее совершенных формах, ствования, широкого использования огня и избиратель- учитывающих потенциальные негативные последствия ной охоты, заметно преобразовала планету, изменив реализации научных открытий и их предотвращающих ее физические, химические и биологические харак- (по крайней мере — сводящих к минимуму), становится теристики (альбедо поверхности, химизм водоемов, определяющим фактором конструктивного цивилиза- структуру морских мелководий и озерных отложений, ционного динамизма. И если приверженцы индустриа- состав биоты). лизма подчас разделяют перспективы развитого мира, который видится им как «цветущий сад», и будущее Последним геологическим эпохам присуще такое большинства развивающихся стран в виде «джунглей», явление, как сближение характерных времен событий то адекватный подход состоит в том, что именно разви- и явлений, например климатического потепления тие науки в ее биосфероцентристской форме позволяет и похолодания. Можно предположить, что в антро- рассчитывать на дружественное к природе и Вселенной поцене временные интервалы изменений сожмутся развитие глобального социума. еще больше. При этом человечество по-прежнему не в силах масштабно менять ход внешних по отно- В этом контексте география будущего предстает шению к ландшафту природных процессов на Земле, как высокотехнологичная область науки, использующая определяемых в первую очередь космическими фак- аналитические методы высокого разрешения, дистан- торами, но оно может трансформировать их ритмику ционный анализ, «цифровизацию», квантовые техноло- и амплитуду. гии и др. Именно с легкой руки В.И. Вернадского гео- графия становится наукой, оперирующей огромными Иначе говоря, географическая наука будущего, массивами данных, прежде всего пространственно рас- по сути, может рассматриваться как география ан- пределенных, способных отражать термодинамические тропоцена, а принимая во внимание ноосферные переменные ноосферы в пространстве — времени. воззрения В.И. Вернадского — география ноосферы, Будущее географии, несомненно, за искусственным сферы взаимодействия общества и природы, где раз- интеллектом и квантовыми технологиями. умная человеческая деятельность становится одним из определяющих факторов конструктивного циви- Современный компьютер и геоинформационные лизационного развития. И если это — высшая стадия технологии лишь приближенно создают образ Земли эволюции биосферы, когда человечество оказывает с ближним Космосом. Трудно представить массивы глубокое воздействие на природные процессы, то гео- пространственно распределенных данных, которые не- графия будущего — один из ключей к рационализации обходимы для моделирования даже статичного «образа взаимоотношений человека и среды его обитания. Земли». А чтобы отображать мобильные параметры состояния планеты и прогнозировать ее возможные Перспективы постиндустриализма: будущие качества, никаких современных средств и тех- нологий не хватит. Но для географии как науки будущего географический взгляд нужен идеальный цифровой двойник Земли с высоким разрешением для всех ее геосфер. Классический исторический материализм по Марксу отвергает теорию географического детерминизма, то Для реализации мечты В.И. Вернадского необходи- есть природного фактора на развитие общества. И вот мы не только новые технологии — подойдут, скажем, и в ХХI веке этот тезис о развитии вне среды вновь поднят квантовые компьютеры, и безлимитная дешевая энер- на щит. Причины — абсолютизация идей постиндустри- гия (например, термоядерная). Но все это при условии, ального общества, когда благополучие социума стали что люди на Земле будут жить в мире и вместе создавать связывать больше с информационными технологиями, ультратехнологии — квантовые компьютеры, управлять искусственным интеллектом в области географии и 29«Химия и жизнь», 2023, № 7, www.hij.ru

термоядерным синтезом, осваивать Мировой океан, окупаться, быть сферой услуг. Теряется фундаменталь- Арктику и Антарктиду, работать над цифровыми моделя- ность географии, которая постепенно превращается в ми Земли и глобальными цифровыми экспериментами, «хвост», а не «голову». остановив безудержный рост потребления и повысив эффективность социального управления. Забытая идея Вернадского? Предполагается, что наблюдаемый феномен Живые организмы, по Вернадскому, принимают де- современной постиндустриальной и постмодер- ятельное участие в миграции и накоплении важных в нистской географии с ее некоторой релятивностью жизни природы и широко распространенных химиче- и вариантностью выводов и заключений (что соответ- ских элементов, выделяя в атмосферу самые разные ве- ствует нынешней ориентации науки) будет оправдан, щества — кислород, углекислоту, азот и многие другие. а искусственный интеллект и квантовые технологии В общем, по его мнению, все газы земной атмосферы освоят ассоциативное мышление, научатся быстро созданы живым веществом — живыми организмами. оценивать варианты состояния географических систем и принимать адекватные решения. Алгоритм таких гео- Впрочем, во второй половине ХХ века набирает графических исследований сегодня уже опробован число приверженцев точка зрения, в соответствии с ко- исследователями, к примеру в цифровой картографии торой масштабность производственно-хозяйственной и анализе данных дистанционного зондирования. В.И. деятельности социума, связанная с выбросами парни- Вернадский предвидел и допускал существование ковых газов, обусловливает глобальное потепление. неизвестных пространственных структур как объектов Никто не отрицает, что концентрация углекислого газа географических исследований, отображающих ди- в атмосфере растет, формируя парниковый эффект. В намическое равновесие всей планетарной системы, результате климат на планете теплеет, ледники тают, связанных, в частности, с развитием системы «био- мерзлота растепляется и растет число аномальных при- сфера — ноосфера». родных явлений — засух, наводнений, ураганов и др. Иначе говоря, география ХХI века как синтети- Меньшая группа специалистов исходит из того, ческая наука естественного и гуманитарного циклов что климатическое потепление носит естественный оказалась всерьез и, полагаю, надолго подвержена характер, обусловленный циклическими природными веяниям постмодернизма, изменившим тип рацио- процессами, в частности изменением угла наклона нальности. Привычную для географии объективность оси нашей планеты по отношению к Солнцу. Но сегод- восприятия и описания окружающего мира, к которым ня, кажется, побеждает точка зрения, акцентирующая призывал В.И. Вернадский (вспомним, приоритет его внимание на антропогенных причинах климатических «эмпирических обобщений» и «факта»), теперь под- изменений. меняют теоретическим миром идеальных конструкций и гаджетных образов, которые воспринимаются как Современные политики и «ассоциированные» с реальность. ними ученые, похоже, стараются не замечать, того, что в истории Земли циклы роста концентрации углекислого Более того, идеальные конструкции, модели и кар- газа и потепление климата повторяются с закономер- ты, полученные с использованием информационных ным и завидным постоянством. Еще в Пятом (2014 год) технологий, а не прямым наблюдением, уже претен- оценочном докладе Межправительственной группы дуют на окончательность и безусловность, подменяя экспертов по изменениям климата (IPCC) среди сцена- собой реальную действительность, изменчивость риев XXI века доминировали цифры дальнейшего роста мира. Специалист, разделяющий такие идеи, оказы- концентрации СО2 и средних глобальных температур. вается в плену догматизма, утрачивая способность критически мыслить, загоняет себя в ограниченные В 2021 году вышел шестой доклад IPCC, который представления об окружающем мире и о самом себе сопровождался алармистскими заголовками в СМИ в этом мире. При этом доминанта рациональной со- — «Будет только хуже», «Сигнал тревоги для чело- ставляющей научного сознание превращается в догму, вечества» и т. п. Авторы доклада подтверждают, что стереотипы и образы. И этот подход неуклонно рас- удержать рост глобальной температуры в пределах ширяет свои позиции. 1.5оС не удастся и через 15 лет этот уровень будет пре- вышен, если объем антропогенных выбросов парнико- В.И. Вернадский называл себя натуралистом, то вых газов не изменится. Что наблюдаемое глобальное есть исходил в своих теоретических построениях из повышение температуры больше, чем внутренняя фактов и наблюдений. А нынешний ученый все чаще изменчивость. Что продолжается повышение уровня даже на начальном этапе исследований сталкивается Мирового океана из-за теплового расширения воды и в качестве объекта не с реальностью, а с ее моделью. из-за потери льда на суше. Современная география постмодернизма — это В докладе рассматриваются пять сценариев буду- совокупность плюрализма и релятивизма на базисной щего изменения климата в связи с масштабами влияния коммерческой основе. Это те же самые рыночные от- на него человека. При сценарии низкой эмиссии парни- ношения, за которые российские демократы отдавали ковых газов к концу ХХI века средняя глобальная темпе- душу в 90-х годах и которые вынуждают науку само- ратура будет выше, чем в 1850—1900 гг., на 1—1.8оC; 30

для сценария среднего уровня эмиссии температура География будущего = увеличится на 2.1—3.5оC; при высоком уровне — на 3.3—5.7оC. география ноосферы Климатические мазохисты могут даже полистать Среди прорывных воззрений В.И. Вернадского именно интерактивный атлас с прогнозом, как будет выгля- идеи географии оказались исключительно плодотвор- деть Земля при разных климатических сценариях. Мне ными. Многие из них прошли испытание временем кажется, что эти специалисты не очень внимательно в ХХ веке и сохранились в XXI как ориентиры науки изучали В.И. Вернадского, считая, что климатический будущего. враг № 1 — углекислый газ. А между тем СО2 — основа жизни на планете: до 95% всех видов растений, соз- И это касается не только учения о биосфере—ноосфе- дающих первичную продукцию и благоприятную среду ре, которое, несмотря на свою востребованность, требует на Земле, возникли при концентрации СО2, в два раза дальнейшего подключения современных географических превышающей ее современный уровень. При этом представлений и социоприродных знаний. Плодотворна оптимум фотосинтеза не был достигнут. его идея о существовании большого круговорота веществ и географической оболочки, которая связана потоками Действительно, суммарный промышленный выброс веществ в единое целое. И это фундаментальный прин- углерода на планете сейчас составляет около 14 млрд цип, лежащий в основе современной физической гео- тонн. Но с этими лишними тоннами может справиться и графии. Тезис Вернадского о воздействии абиотической Мировой океан, и растительность суши. Например, рос- среды на организм, а также влиянии организмов на среду сийские природные леса, по нашим предварительным оказался важным для развития биогеографии — станов- оценкам, способны поглотить этот лишний углерод. И ления новой науки («биофизика ландшафта»), дополняю- это не учитывается, к сожалению, в негативных про- щей геофизику и геохимию ландшафта представлениями гнозах. А если посчитать еще и весь вклад природных о масштабной средообразующей функции биоты. И еще экосистем Великого Евразийского природного массива реализуются его идеи об использования точных методов (12,9 млн км2 от Скандинавии до Дальнего Востока) с в географии, в том числе методов высокого разрешения. бескрайней тайгой, болотами Западной Сибири, ред- Именно они позволяют сегодня оценить силу преобразо- колесьями лиственницы на мерзлоте, черноземными вания компонентов среды и реконструировать развитие степями, то окажется, что углеродное донорство России жизни во времени. заметно превышает возможности природы большин- ства стран мирового сообщества. В 60-х годах, в период советской «оттепели», переход к ноосфере трактовался подчас как строительство свет- Феномену углерода, который В.И. Вернадский лого будущего, реализация мечтаний об искусственном считал основой существования биосферы, он посвятил Солнце, садах в Заполярье, морях и каналах в Сахаре, специальный раздел «Очерков геохимии» (1924) на Арктике без полярных льдов, плотинах поперек Берингова французском языке. Если соединить взгляды ученого пролива и др. В сущности, в интерпретации В.И. Вернад- с его представлениями о живом, об «автотрофности» и ского речь шла о реализации его представлений об «усло- «поле устойчивости зеленой растительности», то вполне виях перехода» биосферы (а реальнее — человечества) в естественен переход к воззрениям о целостности био- ноосферу. Иначе говоря, все эти проекты соответствуют сферы и механизмах ее регуляции, учитывая конструк- тому полю исследований, которые ассоциируются с пред- тивную роль углерода. Вернадский как мудрый ученый, метом географии как науки будущего. основатель учения о биосфере, прекрасно оценивал функции СО2 в процессе фотосинтеза и не тревожился Это и освоение человеком экстремальных для жизни бы по поводу глобального потепления. уголков суши и океана, расширение границ биосферы и выход в Космос; это создание единой для человечества Развитый мир сходит с ума, изобретая способы со- информационной системы; это усиление связей между кращения выбросов СО2. Чего только ни придумывают — государствами; открытие новых источников энергии и ис- законы о декарбонизации, безуглеродное сельское пользование атомной; усиление деятельности человека хозяйство, торговлю выбросами углерода и др. как важной геологической силы; достижение равенства людей всех рас и религий, свобода научной мысли и При этом не учитываются большие объемы гаранти- научных исканий, вовлечение людей в занятия наукой, рованного поглощения углекислого газа масштабными подъем благосостояния трудящихся, исключение из российскими экосистемами — тундрами, болотами, жизни общества войн, голода, нищеты и болезней и, степями и др. Очевидны и наши потенциальные выгоды: наконец, разумное преобразование первичной при- по мере роста мирового углеродного рынка Россия роды Земли. может (и должна) стать здесь ключевым участником. Мировоззрению В.И. Вернадского свойственен Текущая цена в ЕС за тонну углерода — чуть менее неуклонный исторический оптимизм. И он, находясь у 30 евро; к 2050 г. планируются 70—80 евро. Но все это истоков советской географии, дал ей ориентиры пер- уже послесанкционные дела… Впрочем, и сегодня РФ — спективных направлений развития, которыми неплохо вполне адекватный экологический донор планеты, воспользовалась российская географическая наука. основа перспективной экологической устойчивости Впрочем, осмысление многих его идей еще впереди… не только нашей страны. 31«Химия и жизнь», 2023, № 7, www.hij.ru

32

Из дальних поездок С. Анофелес Фото: Марина Балакирева Бумага из шелка Бумагу, которую называют шелковой, делают вовсе не из шелка и не из шелковичных чер- вей. Ее действительно получают из отходов шелковичного производства, но называть ее следует шелковичной бумагой, а не шелко- вой. Вот как ее изготавливают на восстанов- ленном с помощью ЮНЕСКО ремесленном производстве под Самаркандом. Китайцы — люди хозяйственные и оборотистые, Полоски камбия, содранные с прутьев шелковицы ничто у них в хозяйстве не пропадает. Именно и освобожденные от коры, очень прочные, руками так получается и с отходами производства шел- получившиеся ленты не разорвать, только расщепить вдоль ка. Его, то есть шелк, ведь как делают? Берут яйца бабочки шелкопряда, в инкубаторе выво- Никто не может даже предположить, что роскошный дят личинок, продают фермерам, а те сажают червячков парус мавзолея Гур-Эмир в Самарканде сделан из бумаги — на листья шелковицы. Личинки листья грызут так, что на шелковичного папье-маше ферме слышен вполне отчетливый хруст, и быстро уве- личивают свой размер в 27 раз, а там и окукливаются: 33«Химия и жизнь», 2023, № 7, www.hij.ru сплетают кокон из той самой вожделенной шелковой нити. Однако откуда берутся эти листья? Здесь есть своя технология. Любой садовод знает: если у плодового дерева срезать много веток, то оно от- растит волчки — длинные прочные прутья; так растение стремится быстро восстановить утраченную зеленую массу. Шелковица делает это очень эффективно, и именно на получение таких волчков ориентируются шелководы. В результате многочисленной обрезки дерево шелковицы превращается в толстый пенек, из головы которого торчат десятки длинных прутьев. Прутья срезают и отдают листья на съедение шелко- вичным червячкам. А что же древесина? Неужели ее выбрасывать? Нет! Китайцы и ей нашли применение. С прутьев снимают верхний слой свеженаросшей древесины, камбий, прикрытый корой. Кору затем отделяют легки- ми движениями рук и получают ленты чистой прочной древесины. Ну а ошкуренные прутья можно либо пустить на плетение корзин, либо отправить в топку: произ- водство оказывается безотходным. Полученные ленты тонкой незрелой древесины и превращают в бумагу.

34

Падая с высоты при проходе кулака, молот с силой Как бы то ни было, спустя века Самарканд стал бьет по разваренной древесине центром производства среднеазиатского шелка и параллельно здесь же сформировалось производство Вращаемый силой воды вал своими кулаками давит на бумаги, которое достигло расцвета полтысячи лет деревянные рычаги и поднимает молот, расположенный тому назад, во времена Тимура и его внука Улугбека. на скрытой в здании части деревянного бруса Что не случайно — управление огромной империей требовало большого бумагооборота. Вот столичные, Поначалу это делали только китайцы, однако ра- а столицей империи Тимура стал именно Самарканд, стущая глобализация сыграла свою роль: секреты и бумагоделы и получили объемный госзаказ. шелка, и шелковичной бумаги стали достоянием многих народов. Согласно легенде, когда арабы в ходе своего Однако вернемся от истории к технологии. Поло- восточного похода покорили Среднюю Азию, они стол- ски древесины, содранные с прутьев, весьма прочны, кнулись в районе современного Синьцзяна с китайцами руками их разорвать не под силу. А для изготовления империи Тан. Там случилась важная битва, положившая бумаги нужно древесину измельчить. Для этого сырье предел восточной экспансии арабов и ислама. Впро- сначала варят в больших чанах (топливом служат все чем, и китайцы не пошли дальше на запад. В общем, те же прутья) и отправляют в водяную мельницу на историки обеих сторон считают битву успешной. А в размол. У этой мельницы нет каменных жерновов — частности, были взяты китайские пленные, которые и вместо них стоят деревянные молоты, закрепленные рассказали арабам о бумажной технологии. на рычагах. Вообще, бумагоделательная мельница очень интересное устройство. Вода течет по специально построенному каналу и вращает колесо, связанное с валом. А на валу сделаны кулаки, которые давят на концы длинных бревен-рычагов. Под действием кулака один конец бревна опускается, а второй — поднима- ется. Кулак проходит, бревно падает и сильно бьет прикрепленным к нему молотом по содержимому по- ставленного под молот сосуда. Так вареная древесина превращается в густую липкую кашу. Следующая операция — формирование самого бумажного листа. Для этого размолотую массу кладут в чан с водой, легким движением рук неглубоко заводят в него рамку с сеткой, разрезая содержащуюся в чане взвесь, а затем вынимают так, что остается тонкий слой будущей бумаги. Волокна в ней оказываются крепко соединены, и практически сразу после того, как вода стечет, лист становится монолитом. Его снимают с сетки и кладут на просушку между двух слоев ткани. А можно попросту наклеить на оконное стекло. Так бу- мага окончательно высыхает. После того как вся влага испарится, бумагу полируют с помощью камня или гладко отполированной раковины. Бумага становится гладкой, и ее можно использовать. Впрочем, как и положено в эпоху свободного рынка, некоторые бумагоделы хитрят — добавляют к шелковице хвойные опилки. Качество такой бумаги хуже, зато себе- стоимость ниже. А ведь важнейшее качество бумаги — несъедобность для любых насекомых и сопротивле- ние грибкам и прочим микробам — связано именно с древесиной шелковицы. Наверное, самое выдающееся произведение искусства, выполненное из шелковичной бумаги, — элементы сводов мавзолея Тимура, Гур-Эмир. Осо- бенность его конструкции такова. Здание мавзолея имеет форму четырехугольника, который переходит в восьмиугольник, а потом в круг основания купола. Чтобы перейти между этими формами и сохранить красоту здания, нужно создавать весьма непростые 35«Химия и жизнь», 2023, № 7, www.hij.ru

Формирование бумажного листа Высушенный лист бумаги отделяют от ткани и отправляют на склад архитектурные формы, так называемые паруса, пред- Это вызвало обвал во всех сферах, от госуправле- ставляющие собой вогнутые треугольники. И самих-то ния до системы образования. Не было средств уже не их делать непросто, а расположить на них рельефные то что на возведение величественных медресе и ме- узоры еще труднее. Тимуридские мастера нашли вы- четей с порталами высотой за семьдесят метров, как ход из ситуации: они изготовили рельефы из легко- во дворце Тимура, но даже на поддержание в порядке го шелковичного папье-маше, а потом покрыли их этих циклопических сооружений блестящей эпохи. сусальным золотом. Так же украсили и внутреннюю Вдумаемся в один факт. В XV веке в Самарканде Улуг- поверхность купола. бек построил гигантский квадрант для проведения астрономических наблюдений. С его помощью были Неужели это великолепие целым и невредимым измерены многие параметры звездного неба, напри- простояло пятьсот лет? Конечно, нет. После убийства мер угол наклона орбиты Земли относительно пло- Улугбека, по решению клерикалов за отступничество скости эклиптики, причем с прекрасной точностью — от ислама (вскрытие могилы показало, что его голова различие с современными измерениями составляет действительно была отрублена), в империи тимуридов 20 угловых секунд. А в XIX веке в медресе того же наступил упадок, длившийся почти четыре сотни лет. Самарканда учат, что плоская Земля стоит на спинах Его причиной, впрочем, считают сначала открытие слонов. морского пути в Индию в ходе эпохи Великих географи- ческих открытий, а затем и появление парового флота. Русский археолог В.Л. Вяткин несколько лет искал В результате караваны былого Великого шелкового обсерваторию Улугбека и нашел-таки ее похороненной пути утратили значение для международной торговли, под многометровым слоем мусора. Рассказывают, ког- ну а транзитные страны потеряли доходы. да русские археологи спрашивали, стоя у надгробного 36

Порой бумагу сушат, наклеив ее на оконное стекло Миниатюра, выполненная ташкентским художником на бумаге из шелковицы камня Тимура в его полуразрушенном мавзолее, — чья изготовления которых приходится как раз на эпоху это могила, местные пожимали плечами и отвечали: тимуридов; во всяком случае, именно при Улугбеке какого-то святого. этими миниатюрами стали украшать произведения ху- дожественной литературы, например сборники сказок Некоторое время Великие Моголы, а это были «Тысячи и одной ночи». потомки Тимура, изгнанные за Амударью в XVI веке, финансировали ремонт наследия великого пред- Интересно, что некоторые художники предпочи- ка, но потом и их постиг упадок. Естественно, что тают для особенно тонких рисунков использовать не бумажные узоры на парусах пришли в ветхость и современную бумагу, а старинную, возраст которой висели неприглядными лоскутами. Нынешнее же исчисляется столетиями. Оказывается, в личных архи- великолепие — результат кропотливой исследова- вах семей, проживающих на территории Узбекистана, тельской работы русских и советских археологов и можно найти древние хозяйственные книги, выполнен- реставраторов, которым удалось восстановить всю ные, естественно, из шелковичной бумаги, поскольку красоту этого памятника тимуридской архитектуры. никакой другой тогда в этом регионе не было. За И в частности, рельефы на парусах из шелковичного прошедшие века эта бумага не стала хрупкой, не по- папье-маше. желтела, а надписи на ней не выцвели. Исторической или религиозной ценности эти книги не представляют, А что же бумажная фабрика? Сейчас она вполне и художники осуществляют круговорот бумаги: над- неплохо себя чувствует, продавая бумагу многочис- писи стирают и рисуют миниатюры, которые продают ленным художникам Узбекистана. А те рисуют на ней туристам. В полном соответствии с идеей: в хозяйстве либо копии, либо фантазии на темы чудесных мини- ничего не должно пропадать. атюр, которые мы знаем как персидские и расцвет 37«Химия и жизнь», 2023, № 7, www.hij.ru

Почему бы нет? Древняя история С. Анофелес Для папье-маше нужно иметь бумагу. Поэтому не- удивительно, что первыми этот материал стали ис- Папье-маше пользовать в Поднебесной, где бумагу изобрели. Из в интерьере папье-маше делали военные доспехи и ритуальные маски. А вот лаковые шкатулки или украшения для Вскользь упомянутое в статье «Бумага и шелк» зданий археологи в Китае найти не могут: им все боль- использование папье-маше для украшения ти- ше попадаются лакированные изделия из дерева. муридского мавзолея Гур-Эмир в Самарканде позволяет предположить интересную историю Поэтому выходит, что первыми додумались до этого материала, что и попытаемся сделать. Па- такого использования папье-маше как раз в империи пье-маше на французском языке значит «жеваная Тимура. Одна из легенд гласит, что эту технологию в бумага», и, согласно легендам, в Европе бумагу его столицу, Самарканд, принесли из Персии. Дей- действительно разжевывали. Однако сам по себе ствительно, Тимур привлек в Самарканд множество этот материал никакого отношения к Франции, мастеров из разных концов завоеванных им земель. несмотря на название, не имеет, а, скорее всего, В частности, мавзолей Гур-Эмир, а его Тимур за- входит в наследие империи Тимура. думывал как исламский учебный центр и гробницу своего любимого внука и наследника Мухаммед- 38 Султана, умершего внезапно, строили мастера из Тебриза. Тебриз – древний город Персии, известный со времен Сасанидов, то есть Античности. Однако во времена Тимура он уже полтора столетия не был ни в какой Персии, а служил столицей монгольского госу- дарства, улуса внука Чингисхана Хулагу, где правили его потомки-ильханы, а потом потомки его нойонов; соответственно этих персидских мастеров с теми же основаниями можно назвать и ордынскими. Вообще, похоже, что Тимур, эмир улуса Чага- тая, второго сына Чингисхана, хотел восстановить былую славу и единство ордынской империи, к тому времени во всех своих частях пришедшей в полный упадок. Поэтому присутствие в его столице мастеров из других ордынских улусов, которые возводили там великолепные циклопические сооружения, совсем неудивительно, как и передача ими друг другу се- кретов разных технологий. Ничуть не исключено, что тебризским мастерам секрет папье-маше передали какие-то выходцы из Поднебесной, как это произошло с техникой рисования так называемых персидских миниатюр. Ведь в Тебризе никаких памятников архитекту- ры, украшенных с использованием папье-маше, не зафиксировано. И вообще, на территории Персии лаковая живопись по папье-маше в виде обложки книг появляется только в XV веке, а Гур-Эмир начали строить в 1404 году. Более того, первые опыты по применению папье-маше в архитектуре прошли при строительстве мечети жены Тимура, Биби-ханум, еще в 1399 году. Скорее всего, тебризские мастера пришли к этой технологию уже на месте, когда осоз- нали, сколь трудно будет наносить гипсовые узоры на многометровые криволинейные стенки куполов. Папье-маше оказалось идеальным материалом: на земле в гипсовых формах выклеивали целые фрагменты облицовки купола, как выпуклые, так и плоские участки узора, а потом готовые листы, гибкие и легкие, гвоздями приколачивали к своду. Кроме

упомянутых двух зданий, больше в тимуридскую эпоху Английский вклад? папье-маше не применяли: последующие правители не обладали средствами Тимура и вынуждены были Но вот приходит XVIII век, в Индии активно работают использовать не столь роскошное оформление зда- Британская и Голландская Ост-индские компании. ний. Вторых, впрочем, больше интересуют поставки в Ев- ропу пряностей, а вот первым нравятся все ресурсы Зато, похоже, возникло другое использование этого субконтинента. Пока власть Великих Моголов папье-маше: для изготовления лаковых миниатюр, от над Индией была крепка, европейским купцам прихо- коробочек, шкатулок, ларцов и до переплетов книг. дилось довольствоваться побережьем. Но в XVIII веке Очевидно, что без бумаги папье-маше не сделаешь, империя пришла в упадок, и англичане проложили путь и как раз на XV век приходится создание бумажных в глубь страны. Прямых указаний на то, что именно так мануфактур в районе Самарканда. Шкатулки из па- они узнали рецепт кашмирского папье-маше, нет, но пье-маше и сейчас расписывают изящными персид- как раз в XVIII веке в Европе, прежде всего в Бельгии и скими миниатюрами многочисленные ремесленники Англии, начинается бум папье-маше, покрытого лако- Узбекистана, правда для их изготовления используют вой росписью. не дорогую шелковичную бумагу, а туалетную, которая к тому же прекрасно впитывает воду. Чего только из него не делают, от маленьких ко- робочек до огромных вычурных стульев и шкафов, Кашмирская народная забава балдахины для кроватей богачей. Есть сведения, что даже балдахин над королевским троном, который стоял Однако настоящим раем для изготовителей изящных в палате лордов в XIX веке, был сделан из папье-маше. вещиц такого рода оказался Кашмир. Согласно одной Это не случайно, ведь папье-маше позволяет легко в легенде, отраженной в Википедии, это искусство на прямом и переносном смысле слова воплощать самые север Индии принесли в XIV веке мастера, бежавшие замысловатые фантазии дизайнера. А до его появления из государства ильханов во время похода Тимура на в руках мастеров были разве что отливки из металла или запад, причем бежали они то ли от войны, то ли от гипса. Конечно, стул из гипса сделать можно, но это бу- религиозных гонений, поскольку возглавлял их суфий- дет не очень практично. Иное дело папье-маше, внутрь ский мистик Мир-Саид Али-Хамадани, обративший которого вставлен деревянный каркас для прочности. Кашмир в ислам. Интересно, что в XVIII веке бумагу для папье-маше действительно жевали, например, об этом прямо пишет По другой же, эту технологию привез в XV веке биограф английского скульптора Джозефа Уилтона: некий местный принц, который полжизни провел в он видел в мастерской двух пожилых француженок, Самарканде, видимо, в качестве заложника, отчего и которые жеванием бумаги зарабатывали себе на жизнь. имел возможность ознакомиться с местными техни- ческими новинками. Это вполне возможно, поскольку И тут наступил XIX век – индустриализация Западной Тимур во время своего индийского похода выставил Европы. Это качественно сказалось на судьбе папье- такую дань кашмирскому султану Сикандеру, что тот маше. Если в Азии, да и в России, в том же Палехе, по- не смог ее выплатить, однако они расстались дру- прежнему руками создавали коробочки под покраску зьями, а сын султана Фируз вскоре уехал куда-то «в лаком и росписи миниатюрами, то в промышленных Персию», сопровождая Али-Хамадани. Если верна странах появилась возможность формовать их с по- вторая версия, значит, этот кашмирский промысел, мощью механических прессов. То есть в рамках не который снабжал изящными вещицами – шкатулками, ремесленничества, а массового производства, благо ларцами, подсвечниками, чашами, кубками, вазами до эры телевидения с Интернетом было еще далеко и и прочим, – всю Индию, имеет прямое отношение к газеты издавали столь огромными тиражами, что недо- тимуридскому наследию. статка в бумажном вторсырье не было. Расцвет же кашмирского промысла приходится Первым, кто приложил руку к такого рода произ- на время правления другого сына Сикандера, султана водству, был Чарльз Фредерик Бьелефилд, который Зайн-уль-Абидина, который был большим покровите- опубликовал в 1842 году целую книгу о перспективах лем искусств. Восхищенный великолепием изделий использования папье-маше для украшения интерье- из папье-маше, украшенных богатыми росписями по ров. В ней он приводит такую историю развития идеи лаку, он скупал их у местных ремесленников, финанси- интерьерного папье-маше. ровал поиск новых форм, красок, узоров и даже осно- вал султанскую мастерскую. В ХХI веке с вытеснением Польза готики бумажных газет бесплотным Интернетом, кашмирский промысел лишился дармового сырья и стал приходить До поры до времени англичане обходились для изго- в упадок. Впрочем, сейчас власти штата озабочены товления декоративных элементов гипсом или резным восстановлением производства, которое объявлено деревом. Однако это удовольствие было не из дешевых, культурным наследием, и хотят ввести обязательный позволить себе резные потолки могли только очень бо- курс мастерства папье-маше в школьную программу. гатые люди. Ну и понятно, из дерева сделать какие-то 39«Химия и жизнь», 2023, № 7, www.hij.ru

По мысли Бьелефилда, совсем не трудно типовыми элементами из папье-маше создать роскошный инте- рьер даже в таком историческом здании, как лондонская штаб-квартира Гильдии бакалейщиков. К сожалению, зда- ние полностью сгорело в 1965 году Псевдоготический потолок на вилле Горацио Уолпола выполнен из папье-маше в 1752 году сильно рельефные своды не удается. А тут в середине В своей лондонской студии Бьелефилд торговал не толь- XVIII века начинается эра неоготики; адепты готического ко элементами декора стен, но и выполненными из папье- возрождения желают иметь в своих замках и виллах го- маше элементами оформления мебели. Так современные тический интерьер, со сводами, арками, ключ-камнями, мебельщики норовят на простой деревянный каркас при- изощренной резьбой. делать декоративные панели из облицованного шпоном МДФ, современной модификации папье-маше. Таков был, например, Горацио Уолпол, написавший первый готический роман «Замок Отранто». Он купил Эти два рисунка взяты из книги Charles Frederick Bielefeld поместье Строберри-Хиллс на берегу Темзы и решил «On the Use of Improved Papier-Mâché in Furniture, in the превратить эту виллу в готический замок, каким его себе Interior Decoration of Buildings, and in Works of Art», J. B. представлял. И так перед его приятелем, тоже адептом Nichols and Son, London, 1840 готики, архитектором Сандерсоном Миллером, вста- ла проблема, аналогичная имевшейся у тимуридских мастеровых за три века до того: из чего же делать эти вычурные интерьеры с крупными рельефами? Возводить из тесаного камня настоящие готиче- ские строения никак невозможно – дорого и долго. Из гипса нереально – украшения выйдут очень тяжелыми, их нелегко крепить, а в случае обрушения произойдет несчастный случай. И, о чудо, решение оказалось тем же: возьмем легкий и удобный в работе материал – па- пье-маше. С помощью него на вилле Строберри-Хиллс был создан подлинный шедевр, сохранившийся до наших дней. Вилла Уолпола и другие аналогичные здания той же эпохи были конечно же уникальными, разработанными по индивидуальному проекту. Дизайнеры папье-ма- шовых интерьеров разъезжали по стране с образцами 40

своей продукции и продумывали вместе с заказчиком Бьелефилд неплохо торговал по каталогу, но увлек- все детали. Это стоило дорого. Бьелефилд решил про- ся и совершил роковую ошибку, а именно – вложил все цедуру упростить и подготовил каталог стандартных деньги в идею, опередившую свое время: изготовление деталей. типовых деталей из папье-маше для быстровозводимых домов, и даже отправил первую партию в Австралию, Делать их было проще простого: заливаешь в форму где одноэтажные коттеджи были возведены за двое массу из размоченной и раздробленной на волокна суток. Эти сооружения не сохранились, но их изобра- бумаги с клеем, отправляешь в печь, сушишь и вскоре жения включены в каталог архитектурного наследия вынимаешь готовое изделие. Для повышения гладко- Австралии. сти в смесь можно добавить немного гипса; выйдет несколько тяжелее, но зато поверхность без крупных Торговля сборными домами не пошла, да еще пожар изъянов. Если гипса будет много, то отливка получится уничтожил лондонскую студию Бьелефилда, в общем, с идеальной поверхностью, но легче и гораздо прочнее гениальный изобретатель умер в нищете. Но дело его не цельного гипса, ведь это будет композит, в котором во- пропало: в конце XIX века каталоги деталей интерьера локна бумаги препятствуют развитию трещин. из папье-маше пользовались популярностью, при этом немалую долю заказов по ним делала русская знать. Впрочем, для изготовления прочных и легких изде- Впрочем, в Российской империи были и свои мастера лий все эти хитрости не подходят, надо брать шаблон интерьерного папье-маше. Так, в Юсуповском дворце и по нему выклеивать цельные листы бумаги – именно в Санкт-Петербурге висят массивные на первый взгляд так делали папье-маше для крупных силовых деталей люстры из позолоченного папье-маше (фото на стр. вроде спинок стульев. В общем, в распоряжении масте- 38). Несмотря на свои огромные размеры, весят они ра имеется много возможностей сделать то, что нужно относительно немного, под центнер, а сделали люстры потенциальному заказчику. на московской фабрике Александра Зеинлейна. Пластики, которые легче и прочнее бумаги, а ра- ботать с ними несравнимо проще, в ХХ веке вытеснили традиционное папье-маше из строительства, но не из нашей жизни. Например, МДФ, волокнистая плита средней плотности, полученная столь же мелким раз- молом древесины, что и бумага, есть практически в каждом доме в виде дверец кухонных шкафов. Ну а самый обыденный пример современного папье-маше, демонстрирующий ту легкость, с которой этот материал принимает самую замысловатую форму, – это бумаж- ные упаковки для яиц. Кстати, будучи размоченными в воде с добавками клея они служат прекрасным сырьем для изготовления самых разных предметов из папье- маше, от скульптур до ловушек пчелиных роев. Папье-маше из коробок из-под яиц Эту изящную виллу и ее интерьер Бьелефилд предлагал Коробки надо разорвать на мелкие кусочки, залить делать из папье-маше, укрепленного стальным каркасом. на ночь кипятком и потом размолоть блендером. В обрамлении камина легко опознать типовую деталь из Затем добавить несколько ложек клея ПВА или его каталога крахмального клейстера, завернуть в марлю, поставить под гнет. Через день лишняя вода стечет и с бумажной массой можно работать: слепить что-то как из пластили- на, отпрессовать в форме или нанести слоями на шаблон. В последнем случае, если между слоями проложить, скажем, стеклопластиковую сетку для штукатурки, проч- ность папье-маше повысится. Готовую поделку нужно сушить несколько дней при постоянной температуре в сухом помещении. Потом покрасить. 41«Химия и жизнь», 2023, № 7, www.hij.ru

Разные разности Разные разности Разные разности Ренессанс мочили иностранный флот по пору- В Восточной Африке по мере пиратства. чению и с благословления, например, роста температуры моря шли два Почему? королевы Елизаветы I. параллельных процесса. Первый про- цесс — сокращалась добыча рыбы Все мы читали в детстве книги о Поэтому неудивительно, что по- просто потому, что теплая вода рыбе пиратах. Слышали о Черной Бороде, давляющее большинство самых была некомфортна и она уходила. о Фрэнсисе Дрейке, о веселом Род- известных пиратов — это англичане. Второй процесс — росло количество жере с черепом и костями, который Генри Морган, Чарльз Вейн, Фрэнсис пиратских нападений в этих местах. вьется по ветру. Конечно, знали пи- Дрейк, Эдвард Тич, он же Черная Боро- Вывод — потеря легального заработ- ратскую песенку «йо-хо-хо и бутылка да, и многие другие были английскими ка на ловле рыбы приводила к росту рома». моряками. преступности на воде. Логично. Меня, кстати, очень занимал во- Встречались среди них и женщины. А вот в Южно-Китайском море шел прос, почему среди пиратов было Энн Бони известна миру как «пове- противоположный процесс. По мере так много одноглазых. Выглядело лительница морей». Она выросла в роста температуры морской воды так, как будто это специальная мода богатой ирландской семье, получила некоторые промысловые виды рыб такая. И я была недалека от истины. хорошее образование, жила в роскош- в этом регионе, напротив, начинали Говорят, что пираты носили повязку ном особняке. В общем, у дочурки активно размножаться. Производство вовсе не потому, что у них не было было все. Но когда отец решил выдать рыбы росло, доходы семей, занятых в глаза. Просто с повязкой было удоб- ее замуж, насильно, она сбежала из рыбной промышленности, — тоже. Так нее прицеливаться в бою. Бой мог дому с простым моряком. Вскоре что стимулов для совершения пират- случиться в любой момент, поэтому познакомилась с пиратом Джеком ских действий не было. И пиратство повязку носили, не снимая, чтобы она Рэкхемом, он взял ее на свой корабль, пошло на убыль. Тоже логично. всегда была на месте. и понеслось. Пишут, что в смелости и умении драться Бонни не уступала Итак, глобальное потепление по- Золотой век пиратства пришелся мужчинам-пиратам. винно не только в засухах и наво- на XVII—XVIII века. Тогда Мировой днениях. Оно еще и создает благо- океан был ареной борьбы между Ис- Казалось бы, эти пиратские време- приятные условия для морского панией, Англией и некоторыми други- на давно уже канули в Лету. Нет уже терроризма. Авторы исследования, о ми колониальными державами. Чаще никакого разбоя на морях, потому что котором я рассказала, получили грант, всего пираты зарабатывали на жизнь незачем. Но в последние годы я все чтобы продолжить свои изыскания. самостоятельно — грабили со своей чаще слышу о пиратских нападениях Ученые планируют собрать и про- командой торговые суда. Однако на суда у берегов Африки, в Гвиней- анализировать данные в прибрежных некоторые из них были на государ- ском заливе, в Карибском бассейне, водах 109 государств, чтобы получить ственной службе и целенаправленно в Индийском океане… И возникает представительную выборку. вопрос — а с чего это вдруг? 42 Но я отношусь с осторожностью Возможно, все дело в том, что мы, к таким корреляциям. Как известно, благодаря Интернету, стали лучше correlation is not causation. То есть информированы. Но есть и другой корреляция еще не означает наличия взгляд на эту проблему. Оказыва- причинно-следственной связи. Так ется, виновник здесь — глобальное говорят в науке. потепление. Я в таких случаях всегда вспо- К такому выводу пришел извест- минаю сюжет из книги «Физики ный профессор криминологии и шутят» — о вреде огурцов. Там при- уголовного права Гэри Лафри из ведена куча убойных аргументов, не Университета Мэриленда со своим оставляющих сомнений в том, что бывшим аспирантом Бо Цзяном, до- употребление огурцов смертельно центом Университета Макао. опасно. Например — среди людей, родившихся в 1839 году и питавшихся Недавно они опубликовали ре- впоследствии огурцами, смертность зультаты исследования, которое равна 100%. показывает, что повышение тем- пературы моря воздействует на Понятно, что это — упражнение в морскую преступность. Как они это сравнительной логике и математиче- выяснили? Очень просто. Ученые ской статистике. Возможно, в случае проанализировали и сопоставили с пиратством его связь с глобальным данные за 15 лет о температуре по- потеплением будет все-таки доказана, верхности моря и пиратстве в Южно- но как следует, как это принято в на- Китайском море и водах у берегов уке. Посмотрим. Восточной Африки. И обнаружили интересную картину.

Разные разности Разные разности Разные разности Волосы или что-то такого рода и бросали в вания меланинов в солнцезащитных как возобновля- канавы, по которым текла грязная кремах и пленках, например. емый ресурс вода. И волосы прекрасно адсорбиро- вали грязь — бензин, мазут и прочую Остается добавить, что отрабо- Без природных ресурсов челове- органику, которая с городских дорог танную ионную жидкость можно чество жить не может, потому что стекала в канавы. использовать повторно. Действитель- ему надо питаться, возводить дома, но, широко простирает химия руки, обогревать их, производить машины, Однако волосы не только прекрас- теперь — и в тела человеческие. самолеты и корабли и топливо для ные адсорбенты. В их состав входят них и так далее. Конечно, наиболее два ценнейших вещества: белок кера- Замедлим интересны возобновляемые ресурсы, тин и высокомолекулярные пигменты старение мозга чтобы не болела голова из-за исчер- со сложным составом — меланины. паемости. Из волокон кератина построен волос, Можно ли замедлить старение моз- а меланины отвечают за его цвет. га? Можно. Во всяком случае для В поисках возобновляемых ресур- людей с ожирением такой алгоритм сов человек присматривается ко все- Оба эти природные вещества мож- уже есть. Исследователи из Уни- му, чему угодно. Но, как ни странно, об- но было бы использовать в медицине. верситета Бен-Гуриона в Негеве вы- ходит себя самого. А ведь человек — Но для этого их надо извлечь из волос. полнили крупномасштабное долго- это источник возобновляемых ресур- Химические методы, конечно, есть, но срочное клиническое исследование сов. Речь идет не о биологических они жесткие, использующие агрессив- продолжительностью 18 месяцев, в субстанциях, от которых человек из- ные вещества, которые ломают струк- котором участвовали 300 человек. бавляется каждый день, а о волосах, туру меланина, да и кератина тоже. которые большинство жителей Земли В этой группе было 102 человека стрижет в среднем раз в месяц. Теперь такой мягкий, неразруша- с избыточным весом, которые соот- ющий метод извлечения появился. ветствовали критериям ожирения. Количество волос, суммарно об- Его придумали индийские химики из Участникам детально сканировали разующихся во всех парикмахерских Индийского института химической мозг в начале и в конце программы, мира, измеряется, наверное, десят- биологии, Президентского универси- через 18 месяцев. Попутно исследо- ками, а то и сотнями миллионов тета и Академии научных и инноваци- ватели проводили и другие тесты и тонн каждый месяц. Эти отходы вы- онных исследований. Состриженные в измерения. Тут надо напомнить, что брасывают на свалки или сжигают. парикмахерских волосы промывают, ученые сегодня умеют определять по Несколько лет назад слышала об нарезают и помещают в ионную жид- сканам реальный возраст мозга, неза- использовании волос для очистки кость, а именно — хлорид 1-бутил-3- висимо от хронологического. водоемов от нефти и другой органики. метилимидазолия. Жидкость раство- Волосами, собранными в парикма- ряет волосы, разрушая водородные В течение 18 месяцев участники экс- херских, набивали чулки, колготки связи, которые удерживают белковые перимента сидели на зеленой средне- цепочки кератина вместе. В раствор азиатской диете, в которой больше также переходят и неповрежденные полифенолов, то есть растительной меланины волос. А уж извлечь их из жидкости — дело техники. Нагрел, 43«Химия и жизнь», 2023, № 7, www.hij.ru солянки добавил — меланины вы- пали в осадок. А кератины извлекли диализом. Так, одной щадящей процедурой ученые сумели вытащить из волос и кератин, и меланин в целости и сохранности. Для чего же они при- годны? Кератин хорошо совместим с кровью, поэтому его можно ис- пользовать для изготовления мате- риалов и устройств, контактирующих с кровью, — каркасов для тканевой инженерии, катетеров, гемостатов и тому подобных. А меланины поглощают ультра- фиолет и видимый свет, а также сво- бодные радикалы, то есть обладают антиоксидантными свойствами. И антибактериальными тоже. И это от- личные рекомендации для использо-

Разные разности Разные разности Разные разности пищи, чем в обычной средиземномор- зацию, урбанизацию… Чтобы понять, сточных вод. Но как? Специального ской диете, и меньше переработанного что это такое, расскажу историю, аналитического оборудования еще не красного мяса. Плюс к этому участни- которая случилась в середине 60-х было. И тогда решили использовать ки выпивали 3–4 чашки зеленого чая годов в Волгограде. самый надежный контроль — биологи- и 1 чашку зеленого коктейля из ряски ческий, или биоиндикацию. На завод Wolffia-globosa (манкай) в день. Поху- Тогда на большом химическом за- пригласили ихтиолога, и он наладил дели, конечно. воде прорвало накопители, и сточные систему непрерывного мониторинга, воды хлынули в Волгу. Дело было в которой главными индикаторами Каковы же итоги? Оказалось, что у летом, стояла чудовищная жара, все были мальки осетров. человека с ожирением, потерявшего хотели купаться, но в воду войти было 1% массы тела за 18 месяцев, мозг нельзя. Тогда погибло множество Ихтиолог регулярно отправлялся помолодел на 9 месяцев! Произошли осетров и прочей рыбы. на рыбзавод, брал там малышей-осе- изменения и в печени — в ней снизи- тров размером сантиметров десять, лось содержание жира и печеночных Повторяю, дело было в 60-х годах. привозил на химический завод и рас- ферментов. А это важно для старения, Золотая пора большой химии, с ко- пределял по большим стеклянным ак- поскольку и жир в печени, и выработ- торой человечество связывало на- вариумам. Они стояли в каждом цеху, ка в ней специфических ферментов дежды на светлое будущее. Это было и через них круглые сутки протекала плохо влияют на здоровье мозга при время, когда рубашки из хлопка запих- сточная вода этого самого цеха. болезни Альцгеймера. нули в дальний угол комода, потому что появились крутые нейлоновые Как же работала система? Ока- Еще одно исследование еще раз рубашки, хотя они щелкали и искри- зывается, мальки осетров очень подтвердило: чтобы мозг был здоро- ли от статического электричества. А чувствительны к загрязнению воды вым и не старел, надо есть больше дубовые серванты и столы понесли посторонними веществами. Если их растительной пищи и меньше сла- на помойку, чтобы заменить их ново- концентрация была хоть немного пре- достей, напитков и обработанных модными кухнями из ДСП и пластика. вышена, мальки становились уродца- продуктов. Результаты недавно опу- ми — у них изгибалась нежная хорда, бликованы в eLife. Вообще, безопасность, выбросы и и они превращались в плавающие стоки — это самые уязвимые места загогулины. Осетры любого химического производства. и кабаны как Правда, сегодня мы уже знаем, как Для работников цеха наблюдать биоиндикаторы с этим работать и держать под кон- такую картину на рабочем месте было тролем. Научились. Но тогда, в 60-х, невыносимой мукой. Видеть малька, Давайте поговорим сегодня о био- аварийный сброс химических стоков изуродованного по твоей вине, никому индикации. Красивое слово, правда? в Волгу прозвучал как гром среди не хотелось. Работники умоляли как Даже звучит как-то особенно модно. ясного неба. Катастрофа была чрез- можно скорее заменить уродцев на Похоже на цифровизацию, капитали- вычайно резонансной. здоровых детенышей и гарантирова- ли, что больше такого не повторится. 44 Алексей Николаевич Косыгин, председатель Совета министров СССР, Итак, главную роль в биоиндикации распорядился наказать виновных по играет живое существо. И претенден- всей строгости, чтобы другим впредь тов на эту роль в природе довольно неповадно было. Главного инженера много. Есть растения, которые на- осудили на два года, начальника ЦЗЛ капливают те или иные химические и начальника производства смолы, элементы из почвы и подсказывают дающего самые грязные стоки завода, геологам, где какие полезные ископа- осудили условно. И всем троим впаяли емые спрятаны. колоссальный денежный штраф. Например, маленькая орхидея Эта история с таким жестким венерин башмачок растет на почвах, сценарием подействовала на хими- богатых кальцием. На повышенное ческую отрасль как отрезвляющий содержание цинка в почве реагируют душ. Все бросились решать проблемы фиалки и анютины глазки — на такой стоков и выбросов, на которые еще почве они расцветают особо крупны- вчера плевали и которые накаплива- ми цветами. На присутствие в почве лись на заводах годами. Большинство никеля указывает сон-трава. А если проблем решили за три-четыре года. пышным цветком расцвела гипсофи- ла из семейства гвоздичных, то где-то И вот — одно из красивейших ре- поблизости есть медь. шений, которое использовали на том самом химическом заводе в Волгогра- Среди растений есть и любители де. Возможно, мы уже рассказывали золота. Например, пихты и сосны на- о нем в нашем журнале. Надо было капливают его в своих шишках. А куку- непрерывно контролировать качество руза — это и вовсе суперпоглотитель.

Разные разности Разные разности Разные разности Пишут, что из тонны золы кукурузных получили с помощью химического Отрицательный отходов можно извлечь до 60 г золота. анализа почв. Так что метод работает. результат Еще один накопитель золотых запасов и массаж мозга — это скромный хвощ. И это, разумеет- Ученые пишут в статье, что «с помо- ся, лишь несколько примеров. щью печени дикого кабана загрязнен- По долгу службы я много лет просма- ные участки могут быть обнаружены триваю научные журналы. Должна Как видите, и растения, и рыбы и разграничены гораздо проще». вам сказать, это занятие с каждым могут работать биоиндикаторами. А Только вот как незаметно забрать у годом становится все менее инте- есть ли такие среди млекопитающих? кабана его печень? Неужели придется ресным. Потому что мелкотемье, в Есть. Например — кабаны. И это — отстреливать биоиндикатор? Ученые большинстве случаев результаты свежая научная новость от немецких говорят, что охота на кабанов проис- предсказуемы и рутинны. И нет ни- ученых. Оказывается, печень кабанов ходит повсеместно и охотники, как каких отрицательных результатов! А накапливает перфторуглеводороды, правило, печень кабана не едят. И те- ведь прежде, правда — давно, их пу- или полифторированные алкильные перь мы понимаем, что правильно не бликовали, потому что отрицатель- соединений. Это большая группа ве- едят. Так что поставщиками кабаньей ный результат — это то, что может ществ. Типичный их представитель — печени могут быть охотники. привести к настоящему открытию. тефлон. С этими веществами мы сталкиваемся каждый день, потому Вот такая интересная биоиндика- А положительный результат — это что они присутствуют во многих пред- ция. Но я хочу вернуться к истории про когда мы в очередной раз подтверж- метах, например в одежде, защищаю- осетров, с которой начала. Мне пове- даем, что старик Фарадей был прав. щей от дождя, или в антипригарном дал ее Сергей Викторович Голубков. Либо уточняем пятый знак после запя- покрытии на сковородках. В то время он работал начальником той. Либо — получаем нечто, имеющее одного из цехов на том самом заводе сугубо прикладное значение. Эти вещества очень стойкие, они в Волгограде. практически не разлагаются в при- Отрицательный результат — это роде и потому накапливаются в Когда случилась катастрофа, трем стимул к появлению нового, указа- окружающей среде. Они могут плохо руководителям выписали штраф — тель, куда надо двигаться, чтобы это влиять на здоровье человека, поэтому сумма запредельно фантастическая новое найти. И здесь самое время их содержание в окружающей среде для 60-х годов, сотни тысяч рублей. вспомнить Наталью Петровну Бехте- надо контролировать. Но как, если Сергей Викторович объявил на за- реву, выдающегося ученого, которая в этой группе насчитывается более воде, что собирает деньги для пога- умела задавать живому мозгу во- 10 тысяч соединений? Собирать, вы- шения штрафа и что все желающие просы в виде эксперимента, и он на делять их из окружающей среды и инженерно-технические работники них отвечал. анализировать вряд ли возможно. могут присоединиться. Присоедини- лось 1500 человек, причем каждый Долгое время Наталья Петровна И вот немецкие исследователи из внес по своему месячному окладу, а увлеченно занималась исследовани- Центра экологических исследований тогда он в среднем составлял 150 ру- ем творчества. Была гипотеза, что в им. Гельмгольца в Лейпциге придума- блей. Так что искомую сумму собрали ли другой метод мониторинга — ис- и штраф погасили. 45«Химия и жизнь», 2023, № 7, www.hij.ru пользовать диких свиней в качестве биоиндикаторов. А точнее — их печень, А потом было смешно. Сергея которая накапливает перфторуглево- Викторовича вызвали в партком и дороды. объявили, что за деятельность по сбору денег решено исключить его Ученые проверили свою гипотезу из партии. А он ответил: «Я, конечно, на печени кабанов, обитавших на согласен с вашим мудрым решением, разных землях — вокруг промышлен- но есть одна маленькая проблемка — ной площадки, на сельхозугодьях и я не член партии». Надо было видеть на контрольной площадке, видимо, в их изумленные лица. В общем — по- лесу. В образцах их печени искали 66 смеялись и разошлись. различных соединений этой группы. И нашли. Но прежде содержание этих Тогда Сергею Викторовичу было 66 соединений — не десятка тысяч — 26 лет. А еще через 13 лет он стал определили в почвах площадок хими- заместителем министра химической ческими методами. промышленности, легендарного Л.А. Костандова, члена редколлегии наше- В печени кабанов, обитавших го журнала советской эпохи. И вместе возле промплощадки, этих веществ они построили мощную химическую оказалось больше всего — в два раза индустрию в нашей стране, которую больше, чем на полях, и в восемь раз в 90-х планомерно изничтожали. Так больше, чем в лесу. Эти данные соот- было. носились с теми, что исследователи

Разные разности Разные разности Разные разности момент решения творческой задачи в момент творчества действительно чертили чёрными чернилами чертёж у человека активируются определен- активизируются все, абсолютно все чрезвычайно чётко». ные участки мозга. Какие же? Решили участки мозга. Все они приходят в выяснить это в эксперименте. боевую готовность, потому что мозг Самые простые для тавтограммы не знает, какие ресурсы потребуются буквы — это п и о. Вы сильно удиви- Функции мозга сегодня исследуют ему в следующую секунду. тесь, когда поймете, как много есть с помощью электроэнцефалографии. слов на буквы п и о и какие длинные Этому методу, который придумал и Теперь нам понятно, почему самый тексты можно из них составить. Спе- ввел в исследовательскую практику сильный стимул для развития мозга — циально для этой заметки придумала физиолог и психиатр Ганс Бергер, без это творчество и фантазия. Академик пару таких смешных текстов на букву малого сто лет. На голову пациента С.В. Медведев считает, что «сегодня п. Вот, например такой, про пингвина. или добровольца накладывают элек- компьютеры со своими игрушками, троды и с их помощью регистрируют социальными сетями, бесконечными «Пухлый пингвин переваливался биоэлектрическую активность мозга. картинками и видосиками отвлекли по перрону. Пришел поезд. Пингвин детей от чтения книг. И это губительно пискнул, прыгнул и попал в проем. Откуда она берется? А дело в том, для индивидуального развития мозга, Пассажиры попятились. Поначалу что нейроны, из которых состоит мозг, потому что только чтение книг (без подумали — пьяный парень. Пригля- общаются между собой на языке картинок) будит и развивает фанта- делись — пингвин! Птица! Поразились. электрических импульсов. Их сила зию и воображение. Ты должен мыс- Посадили, предложили пива, пирожок. и амплитуда постоянно меняются. ленно переноситься в разные эпохи, Пингвин принял подношения — попил Они могут усиливать друг друга или представлять себе героев, как они пивка, покушал пирожок, подумал, ослаблять. Но в пределах отдельного одеты, как держатся, думать вместе с подумал и прилег почивать. Прямо участка мозга эти импульсы должны ними, принимать решения. У каждого на полу. Пассажиры пингвина погла- быть согласованными. Это и есть из нас был свой образ д’Артаньяна, от- дили, подложили подушку под пузо, биоэлектрическая активность мозга, чаянного 17-летнего мальчишки. А те- прикрыли пледом и принялись пере- которую регистрирует энцефалограф. перь для всех он — Михаил Боярский. говариваться…» Мы меньше думаем, что будет, если… Вот с ее помощью и решили посмо- и все больше используем готовые Или вот такой мини-детектив. треть, какие участки мозга активиру- решения, почерпнутые в Интернете». «Пистолет полыхнул пламенем. Пуля ются в момент творчества. Участник попала прямиком в Патрика. Патрик эксперимента, на голове которого раз- Именно от мозга, от его натрениро- подпрыгнул, повалился, покатился по местили электроды, мысленно решал ванности и готовности к битвам лю- полу и притих. Прибежала побледнев- творческие задачи, а исследователи бого рода, зависят и наше здоровье, и шая Патриция. Попыталась посадить смотрели, что происходит с биоэлек- долголетие, и качество жизни, и успех. Патрика, но поздно. Патриция подо- трической активностью мозга. Поэтому, следуя заветам Натальи брала с пола пистолет и произнесла: Петровны Бехтеревой, мозг надо по- «Почему, Патрик? Почему?» Подумала, И случилось неожиданное. Энце- стоянно тренировать, заставлять за- придется покопаться и попытаться по- фалограмма показала, что никакой ниматься творчеством, подбрасывать нять причину. Попугай Попка призем- активации отдельных участков мозга ему интересные творческие задачи. лился на плечо Патриции, почирикал нет, они все работают согласованно! и пустился приговаривать: «Приходил Это был отрицательный результат, Это не означает, что надо заста- Питер, Патрика пугал. Приходил не подтверждавший гипотезу. Тут-то вить себя написать картину, роман Питер, Патрика пугал». — «Питер? По- и началось самое интересное. Ведь или поэму. Можно ставить перед со- веренный Патрика? Пожалуй, похоже мозг не может не реагировать на бой более скромные, но не менее инте- на правду. — Пораженная Патриция творчество, он же непосредственный ресные и полезные для мозга задачи. прикурила папиросу. — Получается — участник процесса. В чем же дело? Например, взять пять-семь-десять Питер. Попался, подонок!» случайных слов и написать короткий Пришлось пересматривать идею и рассказик с их использованием. Написать тавтограмму не так-то предположить, что в момент творче- просто. Но зато вы буквально почув- ства активируется весь мозг, полно- Я этим занимаюсь каждый день, ствуете, как нагружается ваш мозг, стью. Это, конечно, звучало не очень это моя работа. Поэтому мне больше как происходит натуральный массаж убедительно, поэтому исследователи нравится другая тренировка — на- этого главного органа человека. Так скептически отнеслись к такой идее. писать короткий связный текст, что не пренебрегайте советами На- Но отрицательный результат преды- желательно интересный, с сюжетом, тальи Петровны Бехтеревой, которая дущего эксперимента подсказывал где все слова, кроме союзов и пред- знала о мозге, пожалуй, больше, именно такой ход мысли. логов, начинаются на одну букву. чем кто бы то ни было на Земле, и Такая литературная форма называ- тренируйте его. Это вам ничего не И тогда в лаборатории Натальи ется тавтограмма. Известны тавто- будет стоить, но это лучший подарок, Петровны поставили другой экс- граммы-скороговорки, придуманные который вы можете сделать себе. И перимент. Добровольца, мысленно для детей. Например — «Четыре несомненно, удовольствие. решавшего творческие задачи, по- чёрненьких чумазеньких чертёнка местили в позитронно-эмиссионный томограф. И он наглядно показал, что 46

Разные разности Разные разности Разные разности Руки прочь метром 16,5 сантиметров и весом То, что легко назвать космическим от космического почти полтора килограмма. мусором, на самом деле часть куль- мусора! турного наследия человечества, и Вот ему точно место в музее, по- мы должны защищать это, иначе оно Я уже рассказывала о проблеме тому что это настоящий свидетель может быть уничтожено в ближай- космического мусора, которого все зарождающейся космической эры. шее время». и больше и больше вращается во- Его запустили в марте 1958 года, в круг Земли, а временами падает на Международный геофизический год. Да, физики объявили войну кос- Землю. Физики придумывают уди- мическому мусору. Дело в том, что вительные способы, как этот мусор По сути, это шар с шестью стерж- под действием радиации, экстре- удалить и изничтожить. нями-антеннами. Аппаратуру спутни- мальных температур, столкновений ка питали ртутно-цинковые батареи с себе подобными и метеоритами Но, как оказалось, у космического и дополнительно — солнечные крупные фрагменты мусора разле- мусора есть защитники — археологи. батарея. Это был первый спутник с таются на множество мелких оскол- Это они хватают за руки физиков, солнечными элементами. И он уже ков. И процесс этот бесконечный. чтобы те не уничтожили уникальные содержал в начинке полупроводни- свидетельства космической эры, ар- ковые транзисторы, поэтому спутник Эти частицы, несущиеся со ско- тефакты, место которым — в музее. получился компактным. ростями до 27 тысяч километров в час, могут повреждать космические Археологией космоса сегодня ак- Контакт с этим крошечным спут- аппараты. тивно занимается небольшая группа ником пропал почти 60 лет назад, но ученых из Университета Флиндерса в он все еще вращается вокруг Земли. Еще в 1978 году американский Аделаиде, Южная Австралия. Ученые Это, пожалуй, старейший искусствен- астрофизик Дональд Дж. Кесслер подсчитали, что вокруг Земли летает ный объект в космосе, который де- разработал модель процессов фраг- более 6000 тонн металлолома. сятки лет подвергался воздействию ментации мусора на околоземной космического излучения. орбите и пришел к выводу, что в ко- Тут есть чем поживиться. Отрабо- нечном счете Земля будет окружена тавшие свое спутники, включая ги- И было бы здорово его с орбиты облаком мельчайших частиц, что гантский Envisat с двухэтажный дом. снять, тщательно изучить и посмо- сделает невозможным наши полеты А еще — шурупы, отвертки, канистры, треть, что происходит с электрони- в космос. фрагменты ракет, обтекатели и т. п. кой, материалами и прочей начинкой И если в этом мусоре покопаться, то спутника при столь длительном Чтобы этого не случилось, физики можно найти много чего интересного воздействии космоса. А потом, раз- упорно ищут надежные средства и уникального. умеется, передать в музей. борьбы с космическим мусором. «Но прежде, чем мы уничтожим все без Внимание австралийских архе- А если говорить о длительном разбора, давайте подумаем о том, ологов привлек маленький амери- влиянии космоса на человека, то его что необходимо сохранить. Сохра- канский спутник «Авангард-1» диа- можно оценить не только по спутни- нить в интересах человечества», — кам, но и по органическим артефак- призывают космические археологи. там — экскрементам астронавтов, И здесь правы все. которые выбрасывают в космос. Подборку подготовила Кстати, на Луне астронавты в свое Л. Стрельникова время оставили 96 мешков с фекали- Иллюстрации — ями — продуктами жизнедеятельно- сти 12 астронавтов, участвовавших Петра Перевезенцева в шести миссиях «Аполлона». 47«Химия и жизнь», 2023, № 7, www.hij.ru Теперь археологи спят и видят, как бы добраться до этих безуслов- ных сокровищ, вернуть их на Землю и тщательно исследовать. Во всяком случае в фекалиях точно удалось бы рассмотреть, как космос влияет на ДНК человека при длительном на- хождении в нем. Космическая археология суще- ствует с 1999 года. «В то время никто не воспринимал нас всерьез, — пи- шет австралийский археолог Элис Горман. — Но мы, космические архе- ологи, завоевали свое место, чтобы быть на равных и с традиционными археологами, и с астрофизиками.

Проблемы и методы науки Кандидат биологических наук Н.Л. Резник Медные травы Люди и животные по мере сил следят за сво- встречается и самородная медь. У этого элемента им питанием. У растений в этом отношении переменная валентность. Cu+ в восстановленном со- возможностей меньше, однако и они не столь стоянии связывается преимущественно с молекулами, беспомощны, как может показаться, и регу- содержащими серу, то есть тиоловую или сероэфир- лируют поток поступающих веществ. Взять ную группу, а окисленная Cu2+ реагирует в основном с хотя бы такой жизненно важный элемент, кислородом или имидазольными группами, в которых как медь. два атома азота. И мало плохо, и много нехорошо Способность меди отдавать и принимать электро- ны делает ее кофактором многих ферментов, которые Медь — один из важнейших микроэлементов, без кото- регулируют реакции окисления разнообразных органи- рого невозможны многие физиологические процессы ческих соединений и обеспечивают перенос электро- и биохимические реакции. В почве она присутствует нов при дыхании и фотосинтезе. А еще обмен электро- в виде оксидов, карбонатов, сульфатов и сульфидов, нами между Cu+ и Cu2+ порождает активные формы кислорода, в том числе пероксид водорода H2O2, а 48 это сигнальная молекула. В растениях она регулирует синтез сосудистых стенок и укрепление их лигнином.