Дэвид Джоунс - Изобретения Дедала

• Название: Изобретения Дедала
• Автор: Дэвид Джоунс
• Издательство: Мир
• Жанр: Техническая литература
• Год: 1985

Научно-популярная книга английского популяризатора науки и техники, выступавшего в течение многих лет на страницах журнала New Scientist под псевдонимом «Дедал». В живой и увлекательной форме автор рассказывает о смелых, поражающих воображение «идеях» современного Дедала – от твердой «газировки» и электрического садовника до молекулярного гироскопа и магнитного монополя.

Написанная с большим юмором, красочно иллюстрированная, книга адресована всем интересующимся достижениями науки и техники.

---

Выпуск готовой продукции — отнюдь не основная задача компании КОШМАР. Ее изделия выпускаются небольшими партиями: их главная цель — проверка выдвинутых гипотез. Несмотря на это, за годы своего существования фирма упрочила свою репутацию в промышленных кругах. Журнал New Scientist получал вполне серьезные запросы о приобретении лицензий на изобретения фирмы КОШМАР, фирме даже угрожали судебным преследованием за нарушения в области патентного права! Если так будет продолжаться и дальше, то это значит, что фирма стоит на верном пути.

Ньюкасл-апон-Тайн, май 1981 г.

Дэвид Джоунс

Натуральная окраска

В пестроте животного мира наблюдается загадочный пробел: нет ни одного зверя с зеленой шерстью. Такая защитная окраска была бы чрезвычайно полезна для пастбищных животных, однако природа, похоже, не в силах справиться с подобной задачей. Поэтому Дедал изыскивает способ изменения масти животных, вспомнив в этой связи о нашумевшем научном подтверждении версии об отравлении Наполеона мышьяком — подтверждении, основанном на анализе сохранившихся прядей волос императора. Биологи уже высказывали предположение, что повторная линька (например, у змей) является дополнительным механизмом удаления отбросов из организма. Дедал заключил, что для выведения из организма людей и животных вредных металлов служат также ногти, волосы или шерсть. Постоянная «тренировка» повышает эффективность этого процесса: например, продолжительный прием малых доз мышьяка делает организм нечувствительным к довольно значительным дозам этого яда. Дедал предлагает стимулировать активность биохимических механизмов отторжения металла у овец, постепенно увеличивая дозу небезвредных, но зато создающих яркую окраску металлических соединений: кобальта (розовый), меди (синий), никеля (зеленый) и т. п. Анализы покажут, какое соединение наиболее эффективно накапливается в шерсти. Таким образом мы создадим не только зеленых овец (равно как коров и лошадей) с прекрасным камуфляжем, но и получим натуральную пряжу яркой расцветки. Более того, изменяя дозу металла в процессе роста шерсти, мы вырастим овцу с многоцветным муаровым мехом — идеальным сырьем для мохеровых свитеров, твидовых тканей и других изделий с нежными переходами цвета. Сейчас Дедал занимается разработкой металлоорганических соединений, которые, поступая в организм животного вместе с пищей, будут откладываться в шерсти. Это позволит производить естественным путем смешанные натурально-синтетические волокна, столь популярные в наши дни[1].

New Scientist, January 18, 1968.

Из записной книжки Дедала

Удобной моделью для начала нам может послужить процесс отложения мышьяка в волосах. Типичное соединение мышьяка — отравляющий газ люизит. Он реагирует с тиольными группами некоторых ферментов следующим образом:

Именно тиольные группы кератина связывают мышьяк в ногтях и волосах. Цепочка с двойной углеродной связью в молекуле люизита очень напоминает аналогичные цепочки в молекулах многих органических красителей. Вполне реально поэтому было бы синтезировать соединения вида

В случае удачи такие соединения, попадая в организм с пищей, будут затем поступать в шерсть животных. Благодаря высокой окрашивающей способности органических красителей для создания яркой окраски потребуются микроскопические дозы вещества, которые вполне могут оказаться безвредными для организма. Поскольку нам ничто не мешает вводить красящую добавку по своему выбору, мы сможем вывести зеленых, красных и даже оранжево-флуоресцирующих овец (последних будет очень легко отыскивать в снежных сугробах).

Какова же будет расцветка животных? Вряд ли шерсть у овец растет равномерно; скорее всего, одни части тела обрастают быстрее, другие медленнее, а временами рост шерсти прекращается (именно так растут волосы у человека). Поэтому там, где шерсть растет медленно, концентрация красителя будет значительно выше, чем в быстро обрастающих частях тела, — таким образом выявится скрытый рисунок. Если части с различной скоростью роста шерсти невелики и хаотически перемешаны, то появится муаровый узор; возможно также, что шкура станет просто пятнистой. Во всяком случае, после того как закономерности роста шерсти будут изучены, можно будет вводить в организм животного различные красители по заранее разработанному плану, целенаправленно создавая великолепные многоцветные экземпляры. Но как отнесутся к этому сами животные?

Твердая газировка

Леденец-новинка содержит сжатый углекислый газ в микропузырьках, заключенных внутри кристаллов сахара, и восхитительно потрескивает во рту, по мере того как при растворении сахара высвобождается газ[2]. Дедал усматривает в этом далеко идущие возможности. Он указывает, что в очень маленьких пузырьках газ содержится под огромным давлением. Таким образом, вспенивая жидкость и затем вызывая ее затвердевание при повышенном давлении, можно получать твердые материалы с большим запасом внутренней энергии. Пено-мыло КОШМАР энергично массирует влажную кожу благодаря тысячам крохотных взрывов газовых пузырьков. Этот процесс сопровождается характерным шипением, тональность которого можно заранее отрегулировать, подобрав надлежащий размер пузырьков. На этом же принципе основан ультразвуковой стиральный порошок, который поможет навсегда покончить со стиральными машинами, и зубная паста, не только прекрасно очищающая зубы, но и массирующая десны. Дедал также проводит опыты по насыщению кислородом мятного печенья (этот продукт предназначен для подводников: он избавит их от необходимости дышать, поскольку содержащийся в печенье кислород станет усваиваться непосредственно в пищеварительном тракте). К несчастью, образец печенья, содержащий ровно столько кислорода, сколько необходимо для его усвоения организмом, оказался взрывоопасным. Съедобный динамит мог бы заинтересовать геологов и полярных исследователей; начаты также работы по созданию не столь аппетитных пено-кислородных взрывчатых веществ.

Другой отдел фирмы КОШМАР занимается разработкой вспененных под давлением поролонов для мягкой мебели. Зная, сколь опасны продукты сгорания пенополиуретана, Дедал насыщает поры нового пеноматериала газами, используемыми в современных огнетушителях.

Как только во время пожара диван начнет плавиться, миллионы газовых пузырьков разорвутся — огонь погаснет, а сопровождающий это ужасный треск послужит сигналом тревоги. Более того, в доме, обставленном подобной мебелью, пожар вовсе не сможет возникнуть, так как горящая спичка или окурок погаснут, едва начав прожигать дыру в обивке.

New Scientist, September 14, 1978

Из записной книжки Дедала

При атмосферном давлении растворимость газов в жидкостях колеблется в пределах 0,005–0,1% по весу. Поскольку растворимость примерно пропорциональна давлению газа, при давлении в 500 атм весовой процент растворенного газа достигнет 2,5–50%. Дополнительное количество газа может быть введено в жидкость в виде микропузырьков. Давление внутри пузырька превышает внешнее давление на величину 2γ/r, где γ — поверхностное натяжение жидкости, а r — радиус пузырька. Коэффициент поверхностного натяжения жидкости можно принять равным γ=0,05 Н/м, тогда в пузырьке диаметром 10-8 м (r=5×10-9 м) газ находится под давлением p=2×0,05/(5×10-9) = 2×10-7 Н/м2 = 200 атм.

Наиболее удобный способ создания в жидкости пузырьков такого размера состоит, по-видимому, в насыщении ее пузырьками большей величины и в последующем повышении внешнего давления. Как бы то ни было, путем одновременного растворения газа в жидкости и насыщения ее пузырьками можно ввести в жидкость такое количество газа, которое будет, возможно, даже превосходить по весу количество растворителя. После этого жидкость подвергают затвердеванию. Очевидными кандидатами на роль растворителя можно считать расплавленные пластмассы и растопленный сахар, особенно если удастся подобрать добавки, обладающие повышенной растворяющей способностью по отношению к выбранному газу; требуемое давление составляет несколько сот атмосфер. Заметим кстати, что сахар горюч: C12H22O11 (342 г) = 12 CO2 + 11 H2O; так что сахар, содержащий 36% (по массе) растворенного кислорода, может быть полностью усвоен организмом или сожжен без дополнительной затраты окислителя.

Комментарий Дедала

Конфета, о которой идет речь, называется «Звездная пыль» и выпускается фирмой «Дженерал фудз». При ее изготовлении (Chemical Technology, July 1978, p. 446) углекислый газ под давлением 40 атм растворяется в подогретом сахарном сиропе, после чего сироп затвердевает. Полученная карамель содержит примерно 2 см³/г углекислого газа в виде примесей в кристаллической решетке и 4 см³/г в виде микропузырьков; именно микропузырьки создают эффект «шипучки».