Валентин Азерников - 200 лет спустя. Занимательная история каучука
Отсюда важный вывод: эластичность каучука зависит от длины молекул, — чем она длиннее, тем дальше можно развести их концы.
Но в вашей рогатке миллиарды миллиардов молекул каучука, и когда вы ее растягиваете, вы, естественно, не можете ухватить за концы все молекулы. В крайнем случае, если уж вам очень повезет, речь может идти о какой-нибудь их небольшой части. А как же с остальными? Почему они растягиваются, а не вытягиваются из общей кучи, как нитки из не очень спутанного клубка?
Потому, что отдельные молекулы связаны между собой, они образуют коллектив. Молекула может считать себя свободной от всех “привязанностей”, если она изолирована от соседей. Но стоит им приблизиться вплотную, как между ними возникает некая соседская симпатия, которая, как это ни странно, подталкивает их друг к другу и друг подле друга удерживает.
Поэтому, когда вы пытаетесь растянуть соседние, близкие молекулы, они сопротивляются вашему усилию, словно понимая, что лишь в единении их сила. Стоит им разойтись по отдельности, и они уже никому не нужны: они перестают быть упругим каучуком, они становятся мягкой тягучей массой. Той самой массой, в которую превращались на солнце изделия первых резинопромышленников.
Теперь, понимая причину, каждый из вас легко может предложить лекарство, способное, пользуясь выражением Гудьира, “вылечить” каучук. Гудьир же не знал этих тонкостей, и тем не менее нашел то единственное “лекарство”, которое могло в этом случае помочь. Когда я рассказывал об открытии Гудьира, я не мог объяснить его суть. В то время вы бы ее не оценили. Лишь теперь, когда ваш образовательный ценз вырос на шесть глав, вы можете по достоинству оценить смысл и значение вулканизации.
Сера, которую Гудьир случайно ввел в резиновую смесь, оказалась мостиком, связывающим между собой каучуковые молекулы. Если в невулканизованном каучуке молекулы держались друг подле друга, что называется, на честном слове, только благодаря действию сил притяжения, то после вулканизации они оказывались связанными самой что ни на есть настоящей химической связью. Серные перемычки уже не давали молекулам расползаться. Они превращали клубки несвязанных молекул в сеть. Не в такую, как рыболовная, а в редкую сеть, где между продольными длинными цепями переброшено всего несколько мостиков. Если их сделать больше, резина потеряет эластичность и превратится в эбонит. Эбонит — это та же самая резина, только в нее введено много серы, и она так сильно сшивает молекулы каучука, что им не только распрямиться — пошевелиться трудно.
Таким образом, теперь можно сформулировать третью причину, по которой стреляет рогатка. Итак, в-третьих, она стреляет потому, что в вулканизованном каучуке действует принцип — все за одного. Стоит потянуть одну молекулу, и — бабка за дедку, дедка за репку — приходят в движение все молекулы, раскручиваясь и распрямляясь, но не порывая, однако, связи друг с другом. Поэтому упругие свойства одной молекулы как бы многократно усиливаются, и весь кусок каучука вытягивается в длину. Но это положение очень неустойчиво, как неустойчиво положение штанги, поднятой над головой спортсмена. Стоит ослабить усилие, и она сорвется вниз, в исходное положение. Точно так же, стоит отпустить резину, она вновь сократится, потому что все вытянутые каучуковые цепи свернутся в клубки.
Вот почему стреляет рогатка. Вот почему пружинят подошвы. Вот почему подпрыгивают шины.
Разумеется, вы бы могли задать мне еще не одно “почему”. Ну хотя бы: “А почему автор ничего не сказал о том, какой ученый ответил на первое “почему”?”
Сейчас скажу.
Есть такая поговорка: “У победы всегда много родственников, только поражение — сирота”. Эта фраза была впервые произнесена по военному поводу: когда армия одерживает победу, каждый командир считает, что это произошло благодаря его участию; зато когда случается поражение, никто не скажет: виноват я. Это в шахматах, игре индивидуальной, трудно отрицать свою вину за поражение: мол, ферзь подвел, зазевался или конь пошел не в ту сторону. Однако эта поговорка относится в какой-то мере и к любому коллективному творчеству. Всегда трудно установить, кто сделал больше или кто больше не сделал.
Нередко, когда в летопись науки вписывается новое открытие, под ним стоят подписи, сделанные на разных языках. У научной победы оказывается и впрямь много родственников.
Поэтому ответить одним именем на ваше последнее “почему” нельзя, надо назвать много имен. Здесь и немецкий ученый Штаудингер, и американский химик Карозерс, и англичанин Трелоар, и советский исследователь академик Каргин, и еще многие другие ученые, чьи имена я не назвал, чтобы вы запомнили хотя бы те, что я привел. Ведь известно: чем больше родственников, тем меньше их помнят.
Вот почему в этой главе не было одного-единственного героя. Их много, они живут в разных странах и говорят на разных языках, работают в разных областях науки. И если б даже вы и познакомились с работой каждого из них в отдельности, вам бы сначала показалось, что все это совершенно не связано друг с другом.
И только охватив всю проблему целиком — всю работу, растянутую на тридцать лет во времени и на несколько государств в пространстве, — можно догадаться, что разные проблемы, над которыми работали разные ученые, тесно связаны.
Глава двенадцатая. Король умер! Да здравствует король!
В середине 50‑х годов нашего века был открыт катализатор, с помощью которого удалось получить каучуки, не уступающие по свойствам натуральному. Двухсотлетнее господство натурального каучука заканчивается. Начался тот день как обычно. Ничто не предвещало волнующих событий, которые вскоре захлестнули всю лабораторию, потом весь институт, а потом и институты многих стран мира. Если бы спросить тогда, перед началом очередного опыта, каких было уже десятки и еще десятки могли быть без всяких результатов, — если бы спросить у сотрудников лаборатории: “Ожидаете ли вы чего-нибудь необычного от сегодняшнего дня?” — то, наверное, они сказали бы: “Вряд ли”. И только один человек, быть может, покривил бы при этом душой — тот, кто готовил к опыту аппарат, тот, кто очищал его после предыдущего эксперимента. Потому что он мог бы ожидать для себя лично неприятных последствий. Он-то знал, что накануне несколько небрежно отнесся к своим обязанностям и не очистил аппарат так тщательно, как это делалось обычно. Разумеется, он не предполагал, что это будет иметь какое-нибудь значение, иначе он никогда бы себе этого не позволил. Но он рассудил так, как нередко рассуждает каждый из нас: “А, ничего не случится”. И ошибся. Потому что случилось все-таки. Правда, совсем не то, чего он мог ожидать даже в самых крайних предположениях.
Конечно, опыт не получился. Запланированная реакция не пошла. Но мало этого: в аппарате случилась какая-то совсем другая, неожиданная реакция.
Однако вместо выговора этот сотрудник получил от директора благодарность. Потому что директор благодаря этой небрежности получил Нобелевскую премию.
Случайность в науке — явление нередкое. Как правило, она имеет мало общего с бытовой случайностью.
Когда ученый бредет по чистому полю научного поиска, где на каждом шагу, как ромашки, торчат вопросительные знаки, и над каждым из них приходится ломать голову, иногда просто гадать, как гадают на ромашке, и когда ученый неожиданно, даже еще не оборвав всех лепестков, находит ответ на вопрос, то какой бы случайностью ни выглядела эта находка, она вовсе уж не случайна. Это не случайная случайность. Натолкнуться на случай может каждый, но увидеть в нем скрытый намек, который пожелала сделать молчаливая природа, дано не каждому. Для этого надо много знать, много работать — и до и после находки. Невежда не увидел бы здесь ничего необычного, он равнодушно прошел бы мимо. Чтобы угадать в найденном семени будущее растение, надо быть хорошим садовником.
Карл Циглер — директор Института по изучению производных каменного угля в ФРГ — широко образованный химик. В его институте разрабатывали многие проблемы, в том числе и весьма далекие от каменного угля. И когда после одного из опытов неожиданно оказалось, что аппарат забит совершенно не тем веществом, которое должно было в нем получиться, исходя из теоретических предпосылок, Циглер мгновенно оценил значение странного происшествия.
Оно и впрямь казалось очень странным. В аппарате, где не было высокого давления, вдруг произошла реакция, которую с трудом удавалось осуществить лишь при давлении к полторы тысячи атмосфер. Там ни с того ни с сего образовался предшественник полиэтилена — вещества, хорошо всем знакомого по десяткам изделий. Значит, что-то заставило молекулы этилена соединиться против их воли. Это таинственное “что-то” должно было, очевидно, выступать в данном случае, как катализатор — вещество, помогающее совершаться даже самым ленивым реакциям. Однако из тех веществ, которые ученые загрузили в аппарат перед началом опыта, ни одно не могло взять на себя такую ответственную роль. Значит, в аппарат должно было попасть еще какое-то постороннее вещество, которое, примазавшись, придало всей компании свойства катализатора.
