Возвращение чародея - Келлер Владимир Романович - Страница 33

Много опытов проделал Кузьма Андрианович, много различных химических реакций перепробовал, прежде чем ему удалось — впервые в мире — получить ряд синтетических полимеров с неорганическими главными цепями молекул на основе сочетания кремния с другими элементами: алюминием, титаном, бором, оловом и некоторыми другими. К каждому атому кремния ученый «подвесил» органические радикалы. Иначе говоря, превратив кварцевую сетку в кварцевую цепочку, он создал вокруг нее оболочку из углеродосодержащих органических радикалов. Благодаря тому, что здесь появились органические радикалы, материал приобрел эластичность, гибкость, а также способность растворяться в органических растворителях (это часто очень важно, например, для лаков). Вместе с тем в новом веществе сохранилось такое свойство полимерной цепочки в кварце, как теплостойкость.

Гибкий кварц! Мог ли кто-нибудь предполагать, что это может быть создано?

Вводя в обыкновенное стекло 15 % органических радикалов, Андрианов из жесткого и хрупкого стекла получал… настоящий каучук. Этот каучук почти ничем не отличается от натурального, но он не теряет своих свойств и при температуре до 320 градусов! А ведь ни один иной каучук, кроме так называемого силиконового, не выдерживает подобного нагрева.

Некоторые из разработанных ученым кремнийорганических соединений применяются теперь для обработки хлопчатобумажных и шерстяных тканей.

В результате этой обработки, потребляющей сущие пустяки нового вещества, в среднем 1,0–1,5 % от веса ткани, ткань приобретает свойство совершенно не смачиваться водой. Человек, одетый в костюм из материала, обработанного специальным кремнийорганическим соединением, может, не раздеваясь, переплыть реку. На другом берегу он отряхнется, и вода скатится с его костюма, как ртуть со стеклянной плоскости.

Делают теперь и другие удачные сочетания элементов. Кремний и алюминий входят в состав теплостойких пластмасс. Кремний, титан и олово содержатся в каучуках и смазочных маслах. Кремний и бор — элементы, входящие в состав клеев.

Электроизоляционные материалы и жаростойкие эмали, клеи и лаки, теплостойкие пластмассы и смазочные материалы — многое производится по методу замечательного советского ученого.

Самое широкое применение в различных областях народного хозяйства получили чудесные материалы, разработанные Андриановым и его учениками.

Жидкое — второе состояние вещества

Помня о силах, действующих между молекулами или атомами твердых тел, нетрудно догадаться, почему эти тела плавятся. Потому что при повышении температуры колебания каждого отдельного атома около его нормального положения становятся все сильнее и это необратимо нарушает весь порядок. Постепенно усиление колебаний одних атомов станет отражаться на движении соседних: те будут все больше отклоняться от средних положений в кристалле. Их отклонения, в свою очередь, ослабят стремление раскачавшихся атомов вернуться к нормальным движениям. Хаос будет нарастать, и все кончится тем относительно свободным движением молекул или атомов, которое отличает жидкость.

Можно объяснить, как вещество становится жидкостью, труднее — откуда присущие ей свойства.

Почему твердое тело твердо, газ газообразен, а жидкость жидкая? Физика отвечает на первые два вопроса. Твердость тел — следствие одновременного существования сил притяжения и сил отталкивания между частицами, образующими тела — молекулами, атомами или ионами. При уменьшении расстояния между частицами преобладают силы отталкивания, при возрастании — верх берут силы притяжения. Газ состоит из молекул, которые, за исключением моментов соударений, почти не взаимодействуют между собой. Они свободно движутся во все стороны и распространяются на весь предоставленный им объем. Отсюда то, что называется газообразностью.

А почему жидкость жидкая, то есть текучая?

Жидкость занимает промежуточное положение между газом и твердым телом. Она имеет черты сходства с тем и другим.

С газом жидкость особенно близка в так называемой критической точке, определяемой «критической температурой» и соответствующим ей «критическим давлением». «Критическая точка» — своеобразный погранзнак между жидкостью и газом. Выше ее, точнее, выше «критической температуры», может существовать только газ; ниже, в зависимости от давления, вещество может быть и газообразным и твердым. В самой «критической точке» различие между жидкостью и газом в некотором смысле исчезает.

С твердым телом жидкость родственна по ряду признаков. Плотность жидкости отличается от плотности твердого тела всего лишь на десять и менее процентов. Жидкость обладает некоторой прочностью на разрыв.

И все же в жидкости есть много такого, что резко отличает ее и от твердых тел и от газов.

Жидкость совершенно не имеет твердости. Она течет. Если в твердом теле средние положения образующих его частиц расположены в правильном порядке, то в жидкости такого порядка нет. В жидкости молекулы непрерывно перемещаются относительно друг друга, и упаковка их, почти такая же плотная, как у твердых тел, не препятствует этому перемещению.

Построение молекулярной теории жидкого состояния — задача чрезвычайно сложная и пока еще не решенная. Но именно потому, что это сложно, все большее число ученых пытается решить задачу, предлагает различные гипотезы.

Любопытно, что в самые последние годы «тайна жидкости» стала еще глубже, еще заманчивей. Был сделан ряд таких ошеломляющих открытий новых свойств вещества в его жидком состоянии, что во всем ученом мире это вызвало самый острый интерес, породило множество исследований.

Начать с того, что, как было неожиданно установлено, жидкость, подобно твердому веществу, обладает упругостью — ничтожной, но обладает.

Раньше все считали, что течение жидкости определяется исключительно внешними силами, хотя бы незначительными (пример: течение рек под влиянием небольших наклонов земной поверхности, то есть силы тяготения), и тем сопротивлением движению, которое оказывает вязкость. А вязкость, как известно, носит совершенно пассивный характер: она замедляет выливание жидкости из опрокинутого сосуда (замедляет изменение прежней формы жидкости этим выливанием), но не имеет и следа той силы, которая активно сопротивлялась бы изменению прежней формы, старалась бы вернуть вещество в первоначальное положение. В этой отсутствующей как будто бы в жидкостях силе и выражается суть упругости.

Открытие упругости жидкости, или, говоря точнее, упругости ее формы, означает, что когда жидкость течет, то что-то в ней старается этого течения не допустить, что-то как бы тянет струи жидкости обратно, пусть без заметного внешне эффекта.

Советский ученый, ныне член-корреспондент Академии наук СССР Борис Владимирович Дерягин установил это свойство на воде, в фантастически тонком ее слое (меньше одной тысячной миллиметра). Теперь физикам уже известно, что свойством упругости формы обладают все без исключения жидкости. Различие лишь в том, что у одних жидкостей (вода, спирты и др.) упругость увеличивается с уменьшением слоя после одной десятитысячной миллиметра, а у других (например, у бензола или у четыреххлористого углерода) остается неизменной, сколько бы толщина слоя ни уменьшалась.

Второе поразительное открытие — открытие, по выражению Б. В. Дерягина, «меняющее, быть может, радикально (то есть чрезвычайно сильно, коренным образом) наши взгляды на природу жидкого состояния вещества», это находка того, что жидкости обладают… «памятью».

До последних лет слово «память» обычно связывали с жизнедеятельностью самых высокоорганизованных существ: во-первых, человека, а во-вторых, в гораздо меньшей степени, высших животных.

Сенсацией прогремело открытие несколько лет назад московским профессором Сергеем Степановичем Чахотиным памяти у простейших, одноклеточных (точнее, у так называемых туфелек). Чахотин пускал такую одноклетку в каплю воды и наблюдал через сильный микроскоп, что она там делает. Оказывается, «изучив и запомнив», что ее мир — прудик с круглым бережком, в который бесполезно тыкаться, одноклетка начинала резво кружить по кругу возле бережка, не задевая его. Потом Чахотин перегораживал частично туфельке путь: он пускал с одного бережка тонкий и короткий ультрафиолетовый лучик и туфелька, обжегшись о него несколько раз, «запомнила», где он находится, и стала его обходить не касаясь. Потом профессор гасил лучик. Однако туфелька, «помня» об опасности и сперва «не веря», что ей ничто уже не грозит, продолжала двигаться по-прежнему: полный почти кружок — вдруг скачок внутрь своего прудика, снова кружок и опять скачок, пока постепенно «не забывалось». Срезая и срезая внутренний уступ (бестолковых движений не любят, как оказывается, и существа из одной лишь клетки), туфелька в конце концов возвращалась к своей исходной, идеально круглой траектории.