Александр Колпаков
ХОЛОД В РЕТОРТЕ
У алхимиков Юпитера
На Юпитер я попал перед окончанием профтехучилища: обычная преддипломная практика — Не стоит, видимо, описывать путешествие туда. Кто не знает, как оно происходит?
Начну с того, что я очутился где-то на седьмом небе, а точнее — в атмосферной лаборатории тамошних химиков. Обыкновенное «летающее блюдце» с гектар размером. На нем намонтирована уйма установок синтеза. Реакторы всякие, трубопроводы, холодильники, компрессоры, пушки ионизирующих излучений. Словом, все как полагается — Снуют толпы лаборантов, техников, операторов. А командует парадом благообразное существо, чем-то смахивающее на нашего декана Михаила Давыдовича. Лицом, конечно. А вместо рук у него восьмерка симпатичных щупальцев.
Вхожу на «блюдце» и направляюсь прямо к Мих Даву (так его, оказывается, зовут наши ребята, работающие здесь, — сходство с деканом не одному мне в глаза бросилось). Представился ему, беседуем. Мимо с бешеной скоростью мчатся аммиачно-метановые турбулентные вихри. Далеко внизу тяжело плещется аммиачный океан. Крепкий морозец! Градусов девяносто ниже нуля Цельсия… На краях «блюдца» навалом лежат глыбы твердого аммиака, чуть подальше — бруски аммиачного глицина (так здесь называют одну из наших земных аминокислот, только атомы кислорода в ней заменены на группу NH).
— Обязанности ионизатора знакомы? — спросил Мих Дав. Я деловито кивнул.
— Вопросов нет?
— Пока нет.
— Ну, тогда принимайтесь за работу.
Манипуляторы перемешали глыбы аммиака и аммиачного глицина. Сверху все это посыпали ледяной крошкой — смесью аммиачных серина и аланина, потом спрессовали в увесистый ледяной кристалл. Мих Дав энергично махнул двумя верхними щупальцами — и я включил ионизирующую пушку. Поливаю кристалл гамма-квантами, только дымок легкий курится! И на глазах вся эта ледовая масса начинает оживать, пучиться, как тесто, пока не образовался живой аммиачный белок. Вот от него стали отрываться толстые колбаски. Шмякнувшись на транспортер, они тут же исчезали в пасти синтезатора. А с противоположного конца реактора — там, где бодро бежал конвейер, — уже соскакивали готовые изделия. Биороботы.
Мих Дав зычно скомандовал, и биороботы, построившись в колонну по два, вниз головой прыгали прямо в аммиачный океан.
— С ходу включаются в строительство подводных… то бишь подаммиачных городов, — пояснил Мих Дав, поймав мой вопрошающий взгляд.
Но, я чувствую, вы мне не очень верите. Думаете, все это фантастика чистой воды (или, по крайней мере, чистого аммиака). Вовсе нет. Во всяком случае, юпитерианская «технология» синтеза имеет под собой некоторую научную основу. В том смысле, что и у нас, на Земле, вполне возможны химические реакции при морозе градусов в восемьдесят — сто пятьдесят, а то и в двести с лишком.
Рифы и мели «ледяной химии»
Химические реакции при низких и сверхнизких температурах? До самого последнего времени ученые относились к этому крайне скептически. Вот цитата из солидной монографии: «Проведение синтезов при низких и сверхнизких температурах нецелесообразно из-за чрезвычайно малых скоростей реакций, обусловленных резким уменьшением фактора е−E/kT» (для очень любознательных: этот фактор еще называют «активационным множителем». Здесь Е — энергия активации, k — постоянная Больцмана, е — основание натуральных логарифмов, Т — абсолютная температура в градусах Кельвина. Этот множитель определяет способность молекул участвовать в химических реакциях).
Дело в том, что не все столкновения между молекулами приводят к химическому взаимодействию. Хорошо, если из миллиона молекул только сто или двести способны к взаимодействию. А способны те, которые обладают некоторым избытком энергии. Чтобы стать «эффективной», молекула должна сначала запастись энергией.
Как же увеличить долю «эффективных» молекул? Ответ прост: увеличь численное значение множителя е−E/kT. Например, повышением температуры. Кроме того, «ленивые» молекулы можно «подстегнуть» гамма-лучами, светом, рентгеном, электрическими разрядами. Однако эти способы представлялись бесперспективными для возбуждения реакций при низких и сверхнизких температурах, когда доля эффективных молекул ничтожно мала и почти все реагенты — твердые.
И все же в последние годы положение изменилось, интерес к «ледяным реакциям» возрос необычайно. Это связано с успехами химии так называемых стереорегулярных полимеров. Обычные полимеры состоят из цепей молекул, расположенных как попало. Структура таких полимеров при большом увеличении напоминает бурелом. Но может быть и иная картина: молекулы как бы сложены в штабели. При этом полимер приобретает удивительные свойства: по прочности не уступает стали, выдерживает «натиск» самых сильных кислот, не поддается большим температурам. Получить стереорегулярный полимер нелегко. В поисках наилучших условий синтеза экспериментаторы перебрали различные комбинации давлений, температур, катализаторов. И натолкнулись на поразительное явление: полимеры, синтезированные при низких температурах, приобретают очень ценное качество — стереоспецифичность. Это значит, что в цепи полимера регулярно повторяются не только одни и те же сочетания атомов, но даже их пространственная ориентация. Другими словами, молекулы не прост уложены в штабель, как бревна, но еще и каждое «бревно» по отношению к соседям занимает вполне определенное положение. В структуре такого полимера царит столь строгий порядок, что само собой напрашивается сравнение с инженерной конструкцией. Упорядоченность молекул в стереорегулярных полимерах лежит на пределе, за которым простирается уже область перехода неживой материи в живую. А это означает, что у нас появляется возможность вплотную подойти к синтезу, например, искусственных белков.