Интернет-журнал "Домашняя лаборатория", 2008 №6 [Журнал «Домашняя лаборатория»] (fb2) читать онлайн

Журнал «Домашняя лаборатория» 2008, № 6

БЕСПОКОЙСТВО

Выбор катастроф

Айзек Азимов (в сокращении)

Предисловие

«Катастрофа» по-гречески означает переворот. Первоначально греки называли этим словом развязку или завершение драматического представления. По своему характеру развязка может быть либо счастливой, либо печальной.

В комедии развязка — счастливый конец. После череды размолвок и огорчений все вдруг переворачивается, влюбленные примиряются и соединяются. Стало быть, катастрофа комедии — объятия и свадьба. В трагедии развязка — печальный конец. После бесконечных мытарств и борьбы все вдруг переворачивается, и герой обнаруживает, что рок и обстоятельства побеждают его. Стало быть, катастрофа трагедии — смерть героя.

Поскольку трагедии обычно затрагивают душу человека глубже, чем комедии, и лучше запоминаются, слово «катастрофа» стало чаще ассоциироваться с трагической развязкой. Поэтому теперь оно используется для обозначения всякого печального конца, гибели. Именно такого рода катастрофы представляет эта книга.

Чей же печальный конец имеется в виду? Наш, разумеется, рода человеческого. Если рассматривать историю человечества как трагедию, то гибель человечества была бы катастрофой как в первоначальном, так и в нынешнем смысле этого слова. Но что же может привести к концу историю человечества?

Начнем с того, что Вселенная в целом может настолько изменить свои свойства, что станет необитаемой. А если Вселенная станет мертвой, если в ее пределах жизнь не сможет существовать, то человечество тоже не сможет существовать, и это будет то, что мы бы назвали катастрофой первого класса.

Разумеется, вовсе не обязательно, чтобы вся Вселенная была охвачена чем-то таким, что вызовет гибель человечества. Вселенная может оставаться столь же безмятежной, как и сейчас. Но ведь с Солнцем может произойти нечто такое, что сделает Солнечную систему необитаемой. В таком случае жизнь человечества может прекратиться, даже если вся остальная Вселенная будет тихо и мирно продолжать свой путь. Это мы бы назвали катастрофой второго класса.

Конечно, Солнце может продолжать сиять так же ровно и благожелательно, как всегда, но сама Земля может претерпеть своего рода конвульсию, которая сделает жизнь на ней невозможной. В таком случае жизнь человечества может прекратиться, даже если Солнечная система будет продолжать свой обычный цикл вращений и оборотов. Это мы бы назвали катастрофой третьего класса.

Однако, хотя Земля может оставаться теплой и приятной, на ней может произойти нечто такое, что уничтожит человечество, оставив, возможно, некоторые другие формы жизни нетронутыми. В таком случае эволюция закончится, а Земля с видоизмененным составом жизни будет процветать и без нас. Это катастрофа четвертого класса.

Мы сделаем еще шаг и укажем на возможность того, что человеческая жизнь может продолжаться, но случившееся, разметав успехи технического прогресса, окажется способным уничтожить цивилизацию и на неопределенный период приговорить человечество к примитивной жизни — одинокой, омерзительной, тупой и короткой. Это катастрофа пятого класса.

В этой книге представлен широкий выбор катастроф, начиная с первого класса, по порядку. Описываемые катастрофы последовательно менее всеобъемлющи и последовательно более близки и опасны.

Картина, нарисованная мною, не обязательно должна быть картиной полного уныния: ведь неизбежных катастроф, возможно, и нет. И, конечно, шансов избежать катастрофы становится больше, если мы смело посмотрим катастрофе в лицо и оценим ее опасность.

Часть I КАТАСТРОФЫ ПЕРВОГО КЛАССА

1. Страшный суд

РАГНАРЁК

Убеждение, что вся Вселенная идет к концу (упомянутая в предисловии катастрофа первого класса), — старая и существенно важная часть традиционного западного мировоззрения. Особенно драматическая картина конца мира дается в мифах, созданных скандинавами.

Скандинавская мифология является отражением обстановки сурового Приполярья, где живут отважные северяне. Это мир, в котором мужчины и женщины играют незначительную роль, драма разыгрывается между богами и великанами. Причем боги постоянно оказываются в невыгодном положении.

Великаны-холода (длинные, суровые скандинавские зимы) непобедимы даже в стенах замка самих богов. Локи (бог огня, столь важного в северном климате) так же искусен и вероломен, как и сам огонь. В конце концов, наступает Рагнарек — фатальная судьба богов. (Это понятие стало более известным как Gotterdammerung или «Гибель богов» по одноименной опере Вагнера.) Рагнарек — финальная, решающая битва между богами и их врагами. На стороне богов выступают герои Вальгаллы (Не лишне напомнить некоторые моменты скандинавской мифологии: Вальгалла — небесный замок, место обитания богов — Одина и его семейства, здесь же обретаются души погибших в бою воинов, они входят в дружину Одина, живут, днем сражаясь, а ночью пируя с богами. (Здесь и далее под цифрами даются примечания переводчиков.)) — воины, погибшие в битвах на земле. Против них выступают великаны и чудовища суровой природы под водительством изменника Локи. Один за другим гибнут боги, однако чудовища, великаны и сам Локи тоже гибнут. Погибают в схватке Земля и Вселенная. Солнце и Луну проглатывают волки, которые преследуют их с момента сотворения. Земля охватывается пламенем, раскалывается и полностью уничтожается. И как незначительный, побочный результат великой битвы уничтожаются жизнь и человечество.

Казалось бы, эта драма — конец всему. Но нет!

Каким-то образом выживает второе поколение богов, возникают новые Солнце и Луна, новая Земля, объявляется новая человеческая пара. К великой трагедии уничтожения присовокупляется счастливое окончание. Отчего это происходит?

Сказание о Рагнареке взято из произведений исландского историка Снорри Стурлусона (1179–1241). К тому времени Исландия была христианизирована, и сказание о гибели богов испытало, по-видимому, сильное влияние христианства. Христианские же писания о смерти и возрождении Вселенной появились намного раньше исландского сказания о Рагнареке. Однако они, в свою очередь, претерпели влияние еврейских мифов.

ОЖИДАНИЕ МЕССИИ

До 586 года до н. э., пока существовало иудейское царство Давида, евреи были убеждены, что Бог является непогрешимым судьей, который определяет людям награды и наказания в соответствии с их заслугами. Награды и наказания воздавались в этой, земной жизни. Эта уверенность была незыблемой.

Когда же Иудею покорили халдеи Навуходоносора, Храм был разрушен, многих евреев угнали в Вавилон, и среди изгнанников возникло сильное стремление возродить свое государство, возвратить к власти потомков Давида. Поскольку подобные мечтания, высказываемые прямолинейно, являлись изменой новым, не иудейским правителям, вошло в обыкновение говорить о возвращении царя эллиптически. Говорили о мессии, то есть о «помазаннике», так как помазание царя благовонным маслом было частью ритуала возложения власти.

Картина возвращения царя рисовалась как наступление прекрасного золотого века, и, конечно, вознаграждение добродетели было устранено из настоящего (где оно, очевидно, не имело места) и перенесено в светлое будущее.

Некоторые стихи, описывающие этот золотой век, оказались в Книге Исайи, которая содержит в себе слова пророка, проповедовавшего еще в 740 году до н. э. Стихи эти, вероятно, появились в более поздний период. Надлежащим образом представить золотой век значило: праведников наделить властью, грешников лишить ее или даже уничтожить их. Вот так:

«И будет Он судить народы, и обличит многие племена; и перекуют мечи свои на орала, и копья свои — на серпы: не поднимет народ на народ меча и не будут более учиться воевать» (Исайя 2:4).

«Он будет судить бедных по правде, и дела страдальцев земли решать по истине; и жезлом уст Своих поразит землю, и духом уст Своих убьет нечестивого» (Исайя 11:4).

Шло время, и евреи возвратились из плена, но это не принесло облегчения. Непосредственные соседи были враждебны, и евреи чувствовали себя беспомощными перед сокрушительной мощью персов, которые теперь правили землей. Еврейские пророки стали более выразительно описывать наступление золотого века и особенно дня Страшного суда, ожидающего их врагов.

Пророк Иоиль, проповедовавший около 400 года до н. э., писал:

«О, какой день! ибо день Господень близок: как опустошение от Всемогущего придет он» (Иоиль 1:15).

А вот и образ этого особого времени, когда Бог рассудит мир:

«Я соберу все народы, и приведу их в долину Иосафата, и там произведу над ними суд за народ Мой, и за наследие Мое, Израиля…» (Иоиль 3:2).

И это было первым литературным описанием Судного дня или Дня Страшного суда, когда Бог покончит с существующим в мире порядком.

Идея эта приобретает большую силу и большую остроту во втором веке до н. э., когда Селевкиды, греческие правители, унаследовавшие персидские владения после Александра Великого, попытались искоренить иудаизм.

Евреи под предводительством одного из Маккавеев восстали, а для поддержки восстания была написана Книга Даниила.

Книга Даниила частично строилась по старым традициям (по части пророчеств). В уста Даниила вложены описания апокалиптических видений. Бог (именуемый как «Ветхий днями») является, чтобы наказать грешников.

«Видел я в ночных видениях, вот, с облаками небесными шел как бы Сын человеческий, дошел до Ветхого днями и подведен был к Нему. И Ему дана власть, слава и царство, чтобы все народы, имена и языки служили Ему; владычество Его — владычество вечное, которое не прейдет, и царство Его не разрушится» (Даниил 7:13–14).

Этот «как бы Сын человеческий» подведен был к кому-то в человеческом облике, в противоположность врагам Иудеи, которые только что изображались в виде различных зверей. Человеческий облик можно толковать в общем как изображение Иудеи или в частности — мессии.

Восстание Маккавеев оказалось успешным, Иудейское царство было восстановлено, но это не привело к золотому веку. Однако в течение нескольких последующих веков в пророческих писаниях еще сохранялись упования на явление мессии. День Страшного суда, казалось, вот-вот наступит; мессия — вот-вот явится; царство справедливости — вот-вот установится.

Маккавеи уступили место римскому владычеству, и во времена правления Тиберия большую популярность приобрел проповедник по имени Иоанн Креститель. Основным в его проповеди было:

«Апокалиптический» — от греческого слова «апокалипсис» — «откровение», так нечто, представленное апокалиптическим, открывает будущее, обычно скрытое от людей. (Здесь и далее под звездочкой даются примечания автора.) «…покайтесь, ибо приблизилось Царство Небесное» (Матфей 3:2).

При все время подогревавшемся таким образом всеобщем ожидании всякий, кто претендовал на роль мессии, должен был воспитать учеников-последователей. При римлянах таких претендентов было немало, но никакого политического влияния они не достигли. В числе этих претендентов был и Иисус из Назарета, имевший в Иудее нескольких последователей, которые не отреклись от веры и после того, как Иисуса распяли, хотя они и пальцем не пошевелили, чтобы спасти его. Тех, кто верил в Иисуса как в мессию, можно было бы назвать «мессианистами». Но так как в новую веру обращалось все больше и больше неевреев, языком последователей Иисуса стал греческий. «Мессия» же по-гречески — «Христос». Так последователи Иисуса стали называться «христианами».

Первые успехи в обращении язычников в истинную веру связаны с личностью миссионера-проповедника Савла из Тарсуса (апостола Павла). Начиная с него, христианство быстро распространяется и приводит под свои знамена сначала Рим, затем Европу, затем большую часть мира.

Первые христиане полагали, что появление Иисуса-мессии (то есть Иисуса Христа) означает, что День Страшного суда близок. Сам Иисус изображался предсказывающим надвигающийся конец света:

«Но в те дни, после скорби той, солнце померкнет, и луна не даст света своего, и звезды спадут с неба, и силы небесные поколеблются. Тогда увидят Сына человеческого, грядущего на облаках с силою многою и славою… Истинно говорю вам: не прейдет род сей, как все это будет. Небо и земля прейдут… О дне же том, или часе, никто не знает, ни Ангелы небесные, ни Сын, но только Отец» (Марк 13:24–26,30-32).

Примерно в пятидесятых годах нашей эры, двадцать лет спустя после смерти Иисуса, апостол Павел все еще ждал, что вот-вот наступит День Страшного суда:

«Ибо сие говорим вам словом Господним, что мы, живущие, оставшиеся до пришествия Господня, не предупредим умерших; потому что Сам Господь при возвещении, при гласе Архангела и трубе Божией, сойдет с неба, и мертвые во Христе воскреснут прежде; потом мы, оставшиеся в живых, вместе с ними восхищены будем на облаках в сретение Господу на воздухе, и так всегда с Господом будем. Итак, утешайте друг друга сими словами. О временах же и сроках нет нужды писать к вам, братия, ибо сами вы достоверно знаете, что день Господень так придет, как тать ночью» (1-е послание к Фессалоникийцам 4:15–18,5:1).

Павел, как и Иисус, подразумевал, что День Страшного суда наступит скоро, но остерегался называть точную дату. И, как это и случилось, День Страшного суда не наступил, зло не было наказано, идеальное царство не было установлено, а тем, кто верил, что Иисус был мессией, пришлось утешаться мыслью, что мессии придется прийти еще раз («Второе пришествие»), и уж тогда-то произойдет все предсказанное.

Христиане подвергались гонениям в Риме при Нероне и в более широких масштабах при следующем императоре — Домициане. И точно так же, как гонения Селевкидов породили апокалиптические обещания Книги Даниила во времена Ветхого Завета, гонения Домициана во времена Нового завета породили апокалиптические обещания Откровения Иоанна Богослова. Оно было написано примерно в 95 году нашей эры в пору правления Домициана.

День Страшного суда характеризуется многочисленными несвязными деталями. Говорится о последней битве всех сил добра и зла в месте под названием Армагеддон, но детали ее не ясны (Откр. 16:14–16). А в результате:

«И увидел я новое небо и новую землю, ибо прежнее небо и прежняя земля миновали…»— (Откр. 21:1).

Таким образом, вполне возможно, что чем бы ни был скандинавский миф о Рагнареке, версия его, дошедшая до нас, скорее всего чем-то обязана этой битве в Армагеддоне и предвидению возрождения Вселенной, описанного в Откровении. А Откровение, в свою очередь, многим обязано Книге Даниила.

МИЛЛЕНАРИЗМ

Откровение ввело и нечто новое:

«И увидел я Ангела, сходящего с неба, который имел ключ от бездны и большую цепь в руке своей. Он взял дракона, змия древнего, который есть диавол и сатана, и сковал его на тысячу лет, и низверг его в бездну, и заключил его, и положил над ним печать, дабы не прельщал уже народы, доколе не окончится тысяча лет; после же сего ему должно быть освобожденным на малое время» (Откр. 20:1–3).

Почему дьявол должен быть лишен власти на тысячу лет или «миллениум» (лат. — тысячелетие), а потом «быть освобожденным на малое время» — не ясно, но это, во всяком случае, снимало гнет с тех, кто верил, что День Страшного суда близок. Всегда можно было сказать, что мессия пришел, что дьявол взаперти, имея в виду, что христианство может проявить силу и что, однако, окончательная схватка и истинный конец наступят через тысячу лет^[1].

Представляется естественным, что через тысячу лет (это от рождения Христа) 1000-го года ждали с волнением и страхом, но он миновал — а мир продолжал существовать.

Слова Даниила и Откровения обрывочны и не ясны, но, несмотря на это, вызывали доверие: люди перечитывали эти книги, задумывались над неопределенными предсказаниями и соглашались с новой датой Судного дня. Даже такие великие ученые, как Исаак Ньютон и Джон Напир, делали свои предсказания.

Тех же, кто пытался определить начало решающего тысячелетия и его конец, стали иногда называть «милленаристами» или «милленариями». Их можно также называть «хилиастами» от греческого слова, означающего «тысячелетие». Как это ни странно, милленаризм, вопреки неоднократным переносам даты конца света, заявляет о себе в наши дни еще сильнее, чем прежде.

Нынешнее движение началось с Уильяма Миллера (1782–1849), армейского офицера, который участвовал в войне 1812 года. Он был скептиком, а после войны стал, если можно так выразиться, заново родившимся христианином. Он принялся изучать Книгу Даниила и Откровение и решил, что Второе пришествие произойдет 21 марта 1844 года. Он подкрепил это путаными расчетами и предсказал, что мир Закончится пожаром по образу и подобию описанного в Откровении.

Он воспитал до 100 тысяч последователей, и в назначенный день многие из них, распродав свое мирское имущество, собрались на склонах гор и холмов, чтобы вознестись навстречу Христу. День прошел без происшествий, после чего Миллер произвел перерасчет и установил новый день — 22 октября 1844 года. Но и этот день прошел без происшествий. Когда Миллер умер, в 184 9 году, Вселенная все еще продолжала существовать.

Многие его последователи, однако, не были обескуражены. Они стали толковать эту апокалиптическую книгу Библии таким образом, будто бы расчеты Миллера указывали начало некоего небесного процесса, пока недоступного обычному сознанию на Земле. Таким образом, это был еще один «миллениум», а истинное «Второе пришествие», или «адвент» Иисуса, снова было отложено на будущее, но, как и ранее, на не очень далекое будущее.

Так было основано движение адвентистов, которое раскололось на ряд различных сект, в числе которых и секта адвентистов седьмого дня, вернувшаяся к такому ритуалу Ветхого завета, как шабаш в субботу (седьмой день).

Нашелся человек, упростивший воззрения адвентистов. Это был Чарлз Тейт Рассел (1852–1916). В 1879 году он основал организацию под названием Свидетели Иеговы. Рассел считал возможным Второе пришествие в любой момент и неоднократно предрекал его на определенные дни, так же, как Миллер, и всякий раз испытывал разочарование. Он умер во время Первой мировой войны, которая, должно быть, представлялась ему началом последних решительных битв, описанных в Откровении, — и, тем не менее, адвент все же не последовал.

Однако движение продолжало процветать под водительством Джозефа Франклина Резерфорда (1869–1942). Он дожидался Второго пришествия с волнующим лозунгом: «Да не умрут миллионы живущих!» Сам он умер во время Второй мировой войны, которая опять же, должно быть, представлялась ему началом последних решительных битв Откровения, — и все же адвент не последовал.

Но как бы то ни было, движение продолжает процветать и насчитывает сейчас в мире свыше миллиона человек.

2. Возрастание энтропии

ЗАКОНЫ СОХРАНЕНИЯ

Но довольно о «мифической вселенной». Наряду с мифическим представлением, существует научная точка зрения на Вселенную, она связана с наблюдением и экспериментом (а иногда и с интуитивным пониманием, которое, однако, должно быть затем подтверждено наблюдением и экспериментом).

Предположим, мы рассматриваем Вселенную с научной точки зрения (как будем делать и далее в этой книге). Является ли тогда Вселенная такой Вселенной, которой суждено прийти к концу? И если да, то как, почему и когда?

Древнегреческие философы считали, что если Земля — это обитель изменений, превращений и распада, то небесные тела следуют другим законам и остаются неизменными, не поддающимися превращениям и вечными. Средневековые христиане полагали, что в Судный день Солнце, Луна и звезды не минуют общего разрушения, но до той поры они если и не вечны, то, по крайней мере, не изменяются и не поддаются превращениям.

Точка зрения начала меняться, когда польский астроном Николай Коперник (1473–1543) в своей опубликованной в 1543 году книге изложил тщательно аргументированную теорию, где Земля была устранена со своего уникального положения в центре Вселенной и причислялась к планетам; она, как и другие планеты, вращалась вокруг Солнца. Именно Солнце заняло у него уникальное положение в центре.

Естественно, точка зрения Коперника была принята не сразу, ей жестоко сопротивлялись на протяжении шестидесяти лет. Только появление телескопа, впервые использованного для наблюдения за небом в 1609 году итальянским ученым Галилеем (1564–1642), лишило противников этой теории всяких претензий на научную респектабельность и свело их усилия к обычному тупому обскурантизму.

Галилей, например, открыл, что у Юпитера четыре спутника, которые безостановочно вращаются вокруг него, и тем самым раз и навсегда опроверг то, что Земля — центр, вокруг которого вертится все. Он установил, что Венера, как предсказывал Коперник, проявляет полный цикл фаз, аналогичных фазам Луны, в то время как более ранние предположения были иными.

В свой телескоп Галилей также увидел, что на Луне есть горы, кратеры и то, что он назвал морями, а это свидетельствовало о том, что Луна (следовательно, и другие планеты) — такие же образования, как и Земля, и, вероятно, подчиняются тем же законам изменения, превращения и распада, что и Земля. Он обнаружил темные пятна на поверхности самого Солнца, так что даже этот трансцедентальный объект, который из всего материального мира представлялся наибольшим приближением к совершенству Бога, оказался, в конце концов, несовершенен.

Затем, в поисках вечного — или по крайней мере тех аспектов вечного, которые можно было бы наблюдать и которые были бы частью материальной Вселенной, — людям удалось достигнуть более абстрактного уровня опыта, и если они не обнаруживали вещей, которые были бы вечными, то обнаруживали хотя бы связи между этими вещами. Так, в 1668 году английский математик Джон Уоллис (1616–1703), исследуя поведение сталкивающихся тел, пришел к выводу, что в процессе столкновения некоторый аспект движения не меняется.

И вот в чем суть этого явления. Все движущиеся тела имеют нечто, что называется «момент» (это латинское слово, означающее «движение»). Момент равен массе (которую можно грубо определить как количество вещества, которое содержит тело), умноженной на его скорость. Если движение происходит в одном определенном направлении, моменту можно дать положительный знак; если в противоположном — отрицательный.

Если два тела подходят друг к другу лоб в лоб, их общий момент можно определить путем вычитания отрицательного момента одного из положительного момента Другого. Когда тела достигнут друг друга и столкнутся, распределение момента между ними изменится, но общий момент останется таким же, как раньше. Если они столкнутся и соединятся, вновь создавшееся тело будет иметь массу, отличную от массы каждого тела в отдельности, но общий момент останется таким же. Общий момент останется таким же, даже если тела столкнутся под углом и отскочат в измененных направлениях.

Из экспериментов Уоллиса и из многих других, проведенных после этого, следует, что в любой замкнутой системе (такой, в которую не поступает момент извне и никакой момент не исчезает из нее) общий момент всегда остается одинаковым. Распределение моментов среди движущихся в системе тел может меняться бесконечным количеством способов, но общий момент остается одинаковым. Следовательно, момент сохраняется, то есть он не приобретается и не теряется, этот принцип называется законом сохранения момента. Поскольку единственная по-настоящему замкнутая система — это вся Вселенная, наиболее общая формулировка закона сохранения момента может выглядеть так: «Общий момент Вселенной постоянен». По существу, он никогда не меняется на протяжении вечности. Не имеет значения, какие происходят или могут произойти изменения, при этом общий момент не меняется.

Можем ли мы быть в этом уверены? Как по нескольким наблюдениям, проведенным учеными в лабораториях за несколько веков, можно утверждать, что момент будет сохраняться еще миллионы лет или сохранялся миллионы лет назад? Как можно судить, сохраняется ли он сейчас в миллионе световых лет от нас в другой галактике или по соседству с нами при условиях, столь чуждых нам, как, скажем, условия в центре Солнца?

Нет, мы не можем этого утверждать. Все, что мы можем об этом сказать, это лишь то, что никогда, ни при каких условиях мы не наблюдали нарушения этого закона, точно так же, как и не обнаружили ничего, указывающего на то, что он мог бы быть когда-либо нарушен. Кроме того, все последствия мы выводим из предположения, что закон по смыслу представляется нам истинным и соответствует тому, что наблюдалось. Ученые поэтому считают, что имеют достаточное право полагать (всегда имеются основания для противоположного), что сохранение момента является «законом природы», который справедлив везде (в пространстве и во времени) и при любых условиях.

Закон сохранения момента был только первым из серии законов сохранения, открытых учеными. Например, можно говорить об «угловом моменте» или моменте вращения, которым обладают тела, совершающие круговое движение либо вокруг собственной оси, либо вокруг какого-нибудь другого тела. В обоих случаях момент вращения определяется массой тела, скоростью его вращения и средним расстоянием его частей от оси или центра, вокруг которого происходит вращение. Соответственно, для вращения существует закон сохранения момента вращения. Общий момент вращения Вселенной постоянен.

Более того, эти два типа момента не зависимы друг от друга и не взаимозаменяемы. Нельзя угловой момент заменить на момент обычный (иногда, чтобы отличать его от другого, именуемый «линейным моментом») и наоборот.

В 1774 году французский химик Антуан Лоран Лавуазье (1743–1792), проведя серию экспериментов, высказал предположение о неизменности массы (Несколько ранее в России такое же предположение высказал великий русский ученый М. В. Ломоносов (1711–1765)). В пределах замкнутой системы некоторые тела могут терять массу, а другие — наращивать, но общая масса системы остается постоянной.

Постепенно научный мир разработал понятие «энергия» как свойство тела, дающее ему возможность совершать работу. (Само слово «энергия» по-гречески означает «содержащий работу».) В 1807 году это слово в современном его значении впервые употребил английский физик Томас Янг (1773–1829). Различные явления, способные совершать работу: тепло, движение, свет, звук, электричество, магнетизм, химические изменения и так далее — стали считаться различными формами энергии.

Возникла мысль о том, что одна форма энергии может преобразовываться в другую, что некоторые тела могут терять энергию в той или иной форме, а другие тела могут приобретать энергию в той или иной форме, и при этом в любой замкнутой системе общая энергия всех форм постоянна. Первым высказал такую мысль немецкий физик Герман Л. Ф. фон Гельмгольц (1821–1894), а в 1847 году ему удалось убедить весь научный мир в том, что это так. Поэтому он обычно считается первооткрывателем закона сохранения энергии.

В 1905 году великий ученый, физик Альберт Эйнштейн (1879–1955) убедительно доказал, что масса может преобразовываться в определенное количество энергии и наоборот.

По этой причине закон сохранения массы исчез как отдельный закон, и в наши дни речь идет только о законе сохранения энергии, а масса, таким образом, представляет собой одну из форм энергии.

В 1911 году британским физиком Эрнестом Резерфордом (1871–1937) была установлена структура атома, обнаружены его частицы, что согласовывалось не только с законами сохранения момента, углового момента и энергии, но также и с законом сохранения электрического заряда, числом элементарных частиц и с рядом других подобных правил.

Законы сохранения — это фактически основные правила игры для всех от мала до велика частиц и частей Вселенной; и все эти законы, насколько нам известно, вечные и всеобщие. И если какой-либо закон сохранения окажется в конце концов недействительным, это будет означать, что он является частью более общего закона, подобно тому как закон сохранения массы оказался в стороне, потому что как часть вошел в более общий закон сохранения энергии, которая теперь включает в себя и массу.

Теперь у нас есть один аспект Вселенной, который представляется не имеющим ни конца, ни начала. Энергия, которая содержится во Вселенной, будет всегда в ней в том же количестве, что и сейчас, и всегда была в ней в том же количестве, что и сейчас. Были и будут в ней такие же, как сейчас, момент, угловой момент, электрический заряд и так далее. Будут всевозможные виды локальных изменений, когда та или иная часть Вселенной теряет или приобретает что-то из этих свойств или изменяет что-то из этих свойств по форме, но в целом энергия во Вселенной была и остается неизменной.

ПОТОК ЭНЕРГИИ

Теперь мы можем сопоставить Вселенную мифическую и Вселенную научную.

Что касается мифической Вселенной, то тут мы имеем дело с вечным и неизменяющимся небесным царством и противостоящим ему изменяющимся миром плоти, с которым мы хорошо знакомы. Этот изменяющийся мир, как мы считаем, идет к концу; и только в отношении этого изменяющегося мира слова «конец» или «начало» имеют значение. Он не только изменяющийся, он временный.

В научной Вселенной существуют вечные и неизменяющиеся свойства сохранения и противостоящий им изменяющийся мир, который действует сам по себе на фоне и в соответствии с правилами этих свойств сохранения. И только относительно этого изменяющегося мира слова «конец» и «начало» имеют значение. Он не только изменяющийся, но он и временный.

Но почему же существующая научная Вселенная является изменяющейся и временной? Отчего бы всем компонентам Вселенной не соединиться вместе в один супер-массивный объект с определенным линейным моментом, угловым моментом, электрическим зарядом, количеством энергии и так далее и потом никогда не изменяться?

Почему вместо этого Вселенная состоит из миллиардов объектов различных размеров, которые постоянно передают частицы сохраняемых свойств от одного к другому? (Разумеется, мы не против, потому что эта взаимная передача свойств создает во Вселенной всю деятельность, одушевленную и неодушевленную, делает возможной жизнь, производит нечто неугомонное и неуловимое, что мы называем разумом, и так далее) Ведущая сила всех этих изменений, по-видимому, энергия. Так что, в определенном смысле, энергия — наиболее важное свойство, которым обладает Вселенная, и закон сохранения энергии рассматривается некоторыми как самый основной из всех законов природы.

Энергия производит все изменения во Вселенной и сама участвует в изменениях. Частицы энергии перетекают из одного места в другое, от одного тела к другому, изменяясь по форме в процессе перехода. И перед нами встает вопрос: что же направляет энергию тем или иным путем?

Причиной этого, по-видимому, является то, что энергия во Вселенной распределена неравномерно; в одних местах она присутствует в более концентрированной форме, в других — в менее концентрированной. Весь поток частиц энергии из одного места в другое, от одного тела к другому, из одной формы в другую и происходит вследствие тенденции выравнять ее распределение (Конечно, нам нужно прежде всего спросить, почему же энергия распределена неравномерно. Мы займемся этим вопросом ниже). Именно поток энергии преобразует ее неравномерное распределение в равномерное, именно этот поток может быть использован для совершения работы и привнесения всех изменений, которые имеют место, которые мы связываем со Вселенной, насколько мы знаем ее из жизни и умозрительно.

И более того, выравнивание энергии спонтанно. Ничто не ведет энергетический поток, ничего не требуется для того, чтобы его вызвать. Он возникает сам по себе. Он сам собою управляет.

Позвольте привести простой пример. Предположим, у вас имеются два больших сосуда одинакового размера, соединенные около дна трубкой, которая перекрыта, и между сосудами нет сообщения. Заполните один из сосудов водой до самого верха, а во второй налейте совсем немного воды.

В полном сосуде уровень воды выше, чем в том, который почти пуст. Чтобы вопреки сопротивлению гравитации поднять в сосуде воду выше, потребовалась энергия, так что вода в полном сосуде обладает более высоким уровнем энергии в отношении гравитационного поля, чем вода в почти пустом сосуде. Обычно мы говорим, что вода в полном сосуде обладает большей «потенциальной энергией», чем вода в почти пустом сосуде.

Представим себе теперь, что трубка, соединяющая оба сосуда, открыта. Вода немедленно потечет из места, где ее потенциальная энергия больше, в место, где ее потенциальная энергия меньше. Вода потечет из полного сосуда в пустой спонтанно.

Ни у одного человека, пусть даже с самым небольшим жизненным опытом, я уверен, не возникнет сомнения в том, что это явление спонтанно и неизбежно. Если бы трубка была открыта, а вода не потекла из полного сосуда в почти пустой, мы бы сразу подумали, что соединяющая трубка все еще перекрыта. Если бы вода из почти пустого сосуда перетекла в полный сосуд, мы бы решили, что воду накачивают.

Если бы все же трубка была открыта, и если бы было ясно, что никакого накачивания не происходит, но вода все же не текла бы из полного сосуда в почти пустой или, того хуже, текла бы в противоположном направлении, то мы были бы свидетелями свершающегося чуда. (Нет необходимости говорить, что никогда такие чудеса не были засвидетельствованы и зарегистрированы в анналах науки (Между прочим, явление того, как воды Красного моря расступились, как это изображено в кинофильме «Десять заповедей», является именно таким чудом. Естественно, это потребовало применения специальной съемки).) Однако спонтанный поток воды настолько показателен, что мы используем его в качестве индикатора направления течения времени.

Предположим, например, что кто-то снял на кинопленку события, произошедшие в двух сосудах, и мы знакомимся с результатом. Соединяющая трубка открыта, но вода не течет. Мы бы сразу пришли к выводу, что пленка не движется и мы видим один-единственный кадр. Иначе говоря, время в «кино-вселенной» остановилось.

Предположим, что в кино мы видим воду, текущую из почти пустого сосуда в полный. В этом случае мы были бы совершенно уверены, что пленку прокручивают в обратном направлении. В «кино-вселенной» время повернуло вспять, в противоположность реальной жизни, двинулось в обратном направлении. (На самом деле показ фильма задом наперед всегда вызывает смех, потому что события, которые мы в этом случае видим, никогда не случаются в реальной жизни. Выплеснувшаяся из стакана вода возвращается обратно; ныряльщик выбрасывается из воды ногами вперед и приземляется на доску для прыжков в воду; осколки стекла сами собираются в цельный предмет; волосы, взъерошенные ветром, укладываются в идеальную прическу. Наблюдение за всем этим позволяет нам понять, как много явлений в реальной жизни происходит совершенно спонтанно, как много явлений, которые действительно имели место, будучи повернутыми вспять, представляются настоящим чудом, и как хорошо мы отличаем одно от другого просто по опыту.) Вернемся к двум нашим сосудам с водой. Легко заметить, что скорость, с которой вода течет из полного сосуда в почти пустой, зависит от распределения энергии. Вначале потенциальная энергия воды в полном сосуде значительно выше, чем потенциальная энергия в почти пустом сосуде, так что вода течет быстро.

С падением уровня воды в полном сосуде и с подъемом его в почти пустом разница в потенциальной энергии между двумя сосудами неуклонно снижается, так что различие в распределении энергии уменьшается, и вода течет с неуклонно снижающейся скоростью. Ко времени, когда уровни воды почти одинаковы, вода течет с очень малой скоростью, а когда уровни воды в обоих сосудах становятся совершенно одинаковыми и совсем нет разницы в потенциальной энергии между ними, вода вообще перестает течь.

Короче, спонтанное изменение происходит от состояния неравного распределения энергии к состоянию равного распределения энергии и со скоростью, пропорциональной величине разности потенциала. Как только достигается равное распределение энергии, изменение прекращается.

Если бы, наблюдая за двумя сообщающимися сосудами с равными уровнями воды, не испытывающими никакого воздействия извне, мы увидели, что вода потекла в том или ином направлении так, что уровень воды в одном сосуде поднялся, а уровень воды в другом сосуде понизился, мы были бы свидетелями чуда.

Движущаяся вода может совершать работу. Она способна вращать турбину, которая будет вырабатывать электрический ток, или может просто передвигать предметы. При замедлении потока воды скорость, с которой может производиться работа, будет снижаться вместе с ним. Когда поток воды прекратится, никакой ра боты производиться не может.

Когда уровень воды одинаков в обоих сосудах, тогда все останавливается. Вся вода по-прежнему там. Вся энергия по-прежнему там. Все это — вода и энергия, тем не менее, уже больше не распределено неравномерно. Именно неравномерное распределение энергии создает изменение, движение, совершает работу — оно стремится к распределению равномерному. Как только равномерное распределение достигнуто, уже нет изменения, нет движения, нет работы.

Спонтанное изменение всегда происходит от неравномерного распределения к равномерному, и, как только достигается равномерное распределение, ничто спонтанное не приведет обратно к неравномерному распределению (Мы увидим, что в действительности это не совсем верно).

Возьмем другой пример, построенный не на уровнях воды, а на тепле. Из двух тел одно может содержать более высокую интенсивность тепловой энергии, чем другое. Уровень интенсивности тепловой энергии определяется как «температура». Чем выше уровень интенсивности тепловой энергии тела, тем выше его температура и тем оно горячее. Поэтому мы можем говорить о горячем теле и о холодном теле и считать их эквивалентными нашему случаю с полным сосудом и сосудом почти пустым.

Предположим, что два тела образовали замкнутую систему так, что в них не может попадать тепло из внешней Вселенной, и, соответственно, тепло не может вытекать из них во внешнюю Вселенную. Теперь представим себе, что два этих тела — горячее и холодное — приведены в соприкосновение.

Из опыта нашей реальной жизни нам точно известно, что произойдет: тепло потечет из горячего тела в холодное — в точности так, как вода текла из полного сосуда в почти пустой. Пока поток тепла продолжается, горячее тело будет остывать, а холодное тело будет нагреваться, точно так же, как полный сосуд становился менее полным, а почти пустой сосуд становился более полным. Наконец, оба тела будут иметь одинаковую температуру, так же как в двух сосудах устанавливался одинаковый уровень воды.

Опять же, скорость потока тепла от горячего тела к холодному зависит от разности распределения энергии. Чем больше разность температур между двумя телами, тем быстрее течет тепло от горячего тела к холодному. По мере охлаждения горячего тела и нагревания холодного разность температур уменьшается, снижается и скорость потока тепла. Наконец, когда температура обоих тел станет одинаковой, поток тепла прекратится — оно не будет двигаться ни в каком направлении.

Опять же, направление потока тепла спонтанно. Если два тела с различной температурой привести в соприкосновение, и тепло не потечет или потечет от холодного тела к горячему так, что холодное тело станет еще более холодным, а горячее еще более горячим, и если бы мы бы ни уверены, что имеем дело с действительно замкнутой системой, и что тут нет никаких фокусов, нам бы пришлось заключить, что мы стали свидетелями чуда. (Разумеется, никаких таких чудес не установлено и не зарегистрировано учеными.) Как только оба тела достигнут одинаковой температуры, поток тепла, который вызывает либо нагрев одного из тел, либо охлаждение, прекращается.

Подобные изменения опять-таки связаны с течением времени. Если бы мы сняли фильм о двух телах, сфокусировавшись на термометрах, прикрепленных к каждому телу, и заметили бы при просмотре, что температура одного тела остается высокой, а другого — низкой, мы бы сделали вывод, что пленка не двигается. Если бы мы увидели, что столбик ртути в термометре на теле с более высокой температурой поднимается еще выше, в то время как столбик на другом термометре опускается еще ниже, мы бы сделали вывод, что пленка прокручивается задом наперед.

Пользуясь горячим и холодным телами, мы могли бы совершить работу. Тепло от горячего тела способно испарять жидкость, а расширяющийся пар способен толкать поршень. Пар мог бы затем передать свое тепло холодному телу, снова стать жидкостью, и процесс мог бы продолжаться снова и снова.

Когда совершается работа и течет тепло, горячее тело передает свое тепло испаряющейся жидкости, а пар, когда он конденсируется, передает свое тепло холодному телу. Поэтому горячее тело становится холоднее, а холодное теплее. Когда температуры сближаются, скорость потока тепла снижается, уменьшается и количество совершаемой работы. Когда же оба тела достигают одинаковой температуры, прекращается и поток тепла и не совершается никакой работы. Тела остаются на месте, вся тепловая энергия все еще там, но уже нет неравного распределения энергии, и поэтому нет никакого изменения, никакого движения, никакой работы.

И опять спонтанное изменение направлено от неравного распределения энергии к равному; от способности к изменению, движению, работе к отсутствию такой способности. И опять, как только такая способность исчезает, она не возникает вновь.

ВТОРОЕ НАЧАЛО ТЕРМОДИНАМИКИ

Исследования энергии обычно включают в себя изучение потоков тепла и температурных изменений, потому что это — самый простой аспект предмета, поддающийся для наблюдения в лаборатории, а также потому, что это было особенно важно, когда паровые машины были главным способомпревращения энергии в работу. По этой причине наука об энергоизменении, энерготечении и преобразовании энергии в работу была обозначена словом «термодинамика», что по-гречески означает «теплодвижение».

Закон преобразования энергии иногда называют «первым началом термодинамики», потому что он является основным правилом, определяющим, что произойдет с энергией.

Что же касается правила о направлении спонтанных изменений от неравномерного распределения энергии к равномерному распределению, то оно получило название «второго начала термодинамики».

Французский физик Николас Л. С. Карно (1796–1832), который первым детально исследовал тепловые потоки в паровых двигателях, еще в 1824 году, по сути дела, сформулировал второе начало термодинамики.

Тем не менее, первооткрывателем второго начала термодинамики считается немецкий физик Рудольф Ю. Э. Клаузиус (1822–1888), который в 1850 году высказал мысль, что этот процесс выравнивания приложим ко всем видам энергии и ко всем явлениям во Вселенной.

Клаузиус доказал, что величина отношения общего количества тепла к температуре в любом определенном теле имеет существенное значение для процесса выравнивания. Он назвал эту величину «энтропией». Чем меньше энтропия, тем более неравномерно распределение энергии. Чем энтропия больше, тем более равномерно распределение энергии. Поскольку спонтанная тенденция, по-видимому, постоянно направлена к изменению от неравномерного распределения энергии к ее равномерному распределению, мы можем сказать, что спонтанная тенденция, по-видимому, направлена к движению от низкой энтропии к высокой энтропии.

Мы можем изложить это таким образом. Первое начало термодинамики утверждает: содержание энергии во Вселенной постоянно.

Второе начало термодинамики утверждает: энтропия Вселенной неуклонно воз растает.

Если первое начало термодинамики, по-видимому, подразумевает, что Вселенная бессмертна, то второе начало показывает, что это бессмертие в определенном смысле ничего не стоит. Энергия всегда будет присутствовать, но она не всегда сможет привнести изменение, движение и работу.

Когда-нибудь энтропия Вселенной достигнет максимума, и вся энергия выравняется. Затем, хотя вся энергия будет присутствовать, дальнейшие изменения станут невозможны — ни движения, ни работы, ни жизни, ни интеллекта. Вселенная будет существовать, но только как замерзшее изваяние Вселенной. «Фильм» перестанет крутиться, перед нами всегда будет стоять один «кадр».

Поскольку тепло — наименее организованный вид энергии и такой, который легче всего поддается равному распределению, всякое превращение любого вида нетепловой энергии в тепло означает увеличение энтропии. Спонтанное изменение всегда ведет от электричества к теплу, от химической энергии к теплу, от лучистой энергии к теплу и так далее.

Поэтому при максимальной энтропии все виды энергии, которые можно преобразовать в тепло, будут преобразованы, и все части Вселенной будут иметь одинаковую температуру. Это иногда называют «тепловой смертью Вселенной», и, исходя из изложенного выше, может показаться, что это означает неизбежный конец.

Таким образом, конец мифической и конец научной Вселенной существенно различны. Мифическая Вселенная заканчивается всеобщим пожаром и развалом: она заканчивается одним махом. Научная Вселенная, если она заканчивается тепловой смертью, заканчивается длительной агонией.

Конец мифической Вселенной всегда предполагается в близком будущем. Конец научной Вселенной в случае тепловой смерти, конечно, далек. Он по крайней мере в тысяче миллиардов лет от нас, может быть, даже во многих тысячах миллиардов лет. Учитывая, что сейчас Вселенной, согласно существующим расчетам, только пятнадцать миллиардов лет, мы всего лишь во младенчестве ее жизни.

Тем не менее, хотя конец мифической Вселенной обычно описывают как насильственный и близкий, он принят, потому что несет обещание возрождения. Конец научной Вселенной, хотя он и мирный и чрезвычайно далекий, по-видимому, не подразумевает возрождения, а будет окончательным, и ясно, что такую вещь трудно принять. Люди ищут выход из положения.

В конце концов, спонтанные процессы могут быть обратимы. Воду можно накачать наверх против ее тенденции стекать. Тела можно охладить ниже комнатной температуры и оставить их в холодильнике; или нагреть выше комнатной температуры и оставить их в печке. При таком взгляде на вещи может показаться, что неминуемый рост энтропии можно предотвратить.

Иногда процесс возрастания энтропии объясняют, представляя Вселенную в виде огромных, неописуемо сложных часов, которые постепенно замедляют ход. К примеру, у человека есть часы, которые постепенно замедляют ход, но их всегда можно завести. А не может ли существовать подобный процесс и для Вселенной?

Разумеется, это не значит, что мы должны предположить, будто бы уменьшение энтропии может происходить только благодаря обдуманным действиям людей. По-видимому, жизнь сама по себе, совершенно независимо от человеческого интеллекта, бросает вызов второму началу термодинамики. Индивидуумы умирают, но рождаются новые индивидуумы, и молодость, как всегда, торжествует. Растительность умирает зимой, но весной она снова оживает. Жизнь существует на Земле более трех миллиардов лет, а возможно, и больше, и не проявляет никаких признаков замедления. Более того, она проявляет множество признаков «подзаводки», поскольку на протяжении всей истории жизни на Земле она, жизнь, становилась все более сложной как в отношении отдельных организмов, так и в отношении экологической паутины, которая полностью ее опутала. История биологической эволюции демонстрирует огромное уменьшение энтропии.

Исходя из этого, кое-кто и в самом деле пытается характеризовать жизнь как средство уменьшения энтропии. Окажись это правдой, и Вселенная не двигалась бы больше к тепловой смерти, так как, где бы жизнь ни проявляла свое воздействие, она бы автоматически вела к уменьшению энтропии. Казалось бы, это оче видно, однако это совсем не так. Жизнь — не средство уменьшения энтропии, и сама по себе она не может предотвратить тепловую смерть. Подобная мысль — следствие неправильного понимания, стремления выдать желаемое за действительное.

Законы термодинамики применимы к замкнутым системам. Если для снижения энтропии используется насос, который накачивает воду наверх, насос надо рассматривать как часть системы. Если для снижения энтропии используется холодильник, который охлаждает объект ниже комнатной температуры, холодильник надо рассматривать как часть системы. Нельзя считать, что насос или холодильник существуют сами по себе. К чему бы они ни были подключены, каким бы ни был источник их энергии, они должны рассматриваться как часть системы.

В любой момент, когда люди или орудия людей своими действиями уменьшают энтропию и поворачивают вспять спонтанное явление, оказывается, что люди и орудия, занятые в процессе, подвержены увеличению энтропии. Кроме того, увеличение энтропии людей и их орудий неизменно больше, чем уменьшение энтропии той части системы, в которой спонтанное явление поворачивается в обратном направлении. Поэтому энтропия всей системы возрастает, всегда возрастает.

Разумеется, отдельный человек может за свою жизнь повернуть вспять очень много спонтанных явлений; люди, работая сообща, создали огромную технологическую сеть, которая охватывает всю Землю — от пирамид Египта и Великой китайской стены до самых современных небоскребов и плотин. Могут ли люди, подверженные такому огромному росту энтропии, продолжать существование?

Однако нельзя рассматривать человека самого по себе. Он не образует замкнутой системы. Человек ест, пьет, дышит, удаляет отходы, и все это — каналы связи со внешней Вселенной, по которым поступает или уходит энергия. Если рассматривать человека как замкнутую систему, надо учитывать также, что он ест, пьет, дышит и удаляет отходы.

Энтропия человека возрастает, когда он поворачивает спонтанные явления, и «заводит» ту часть незаведенной Вселенной, которой может достичь. При этом, как я уже сказал, его энтропия возрастает на большую величину, чем то уменьшение, которое он вызывает. И это несмотря на то, что человек постоянно уменьшает свою энтропию, когда принимает пищу, пьет, дышит и удаляет отходы. (Уменьшение неполное, конечно; в конце концов все люди умирают, и неважно, насколько успешно они избегают несчастных случаев и болезней, потому что медленное возрастание энтропии ничем не может быть компенсировано.) Вместе с тем возрастание энтропии в пище, воде, воздухе и удаляемых частях системы опять-таки значительно больше, чем уменьшение энтропии в самом человеке. Для всей системы остается в силе возрастание энтропии.

Фактически не только люди, но и вся животная жизнь процветают и поддерживают свою энтропию на низком уровне за счет огромного возрастания энтропии своей пищи, которая в конечном счете состоит из растительности. Как же тогда растительный мир продолжает существовать? Он же не может долго существовать, если его энтропия так сильно и постоянно возрастает.

Благодаря процессу, известному как «фотосинтез», растительный мир производит пищу и кислород (ключевой элемент воздуха), которыми живет животный мир. Это происходит на протяжении миллиардов лет. Но растительный и животный мир, взятые в целом, тоже не замкнутая система. Энергию, которая управляет производством ими пищи и кислорода, растения получают из солнечного света.

Следовательно, именно солнечный свет делает возможной жизнь, и само Солнце должно быть включено в жизненную систему как ее часть, прежде чем к жизни могут быть применены законы термодинамики. Оказывается, энтропия Солнца постоянно возрастает на величину, намного превышающую любое уменьшение энтропии, которое может быть вызвано жизнью. Следовательно, суммарное изменение энтропии системы, включающей жизнь и Солнце, является резко выраженным и неизменным возрастанием. Огромное уменьшение энтропии, представляемое биологической эволюцией, сравнимо только с рябью на приливной волне возрастания энтропии, представляемой Солнцем, и сосредоточиться на ряби, не обращая внимания на приливную волну, — значит совершенно не понимать фактов термодинамики.

Люди, помимо пищи, которую они едят, и кислорода, которым дышат, используют и другие источники энергии. Они используют энергию ветра и текущей воды, но оба этих источника — это продукты Солнца, так как ветры возникают вследствие неравномерного нагревания Земли Солнцем, а текущая вода берет начало с испарения Солнцем океанской влаги.

Для получения энергии люди сжигают топливо. Топливом может быть древесина и другие растительные продукты, обязанные своей энергией солнечному свету. Это может быть жир или другие животные продукты, а животные питаются растениями. Это может быть каменный уголь, который является продуктом растений прошлых периодов. Это может быть нефть, являющаяся продуктом микроскопического животного мира прошлых периодов. Все эти виды топлива связаны с Солнцем.

На Земле существует энергия, которая исходит не от Солнца. Имеется энергия внутреннего тепла Земли, которая проявляется в горячих источниках, гейзерах, землетрясениях, вулканах, подвижках земной коры. Имеется энергия вращения Земли, о чем свидетельствуют приливы и отливы. Есть энергия неорганических химических реакций и радиоактивности.

Все эти источники энергии производят изменения, но в каждом случае энтропия возрастает. Радиоактивные материалы медленно распадаются, и, как только их тепло перестанет добавляться к внутреннему запасу тепла Земли, Земля начнет остывать. Приливо-отливное трение постепенно замедляет вращение Земли и так далее. Даже Солнце в конечном счете израсходует свой запас энергии для производства работы, так как и его энтропия возрастает. А биологическая эволюция последнего, более чем трехмиллиардного периода, представляющая столь замечательно уменьшающий энтропию процесс, действует на основе возрастания энтропии всех прочих источников энергии. Может показаться, что прекратить это возрастание невозможно.

Представляется, что в отдаленной перспективе ничто не может сдержать возрастающий уровень энтропии или предотвратить достижение им максимума, момента, когда наступит тепловая смерть Вселенной. И если бы люди могли избежать всех остальных катастроф и каким-то образом просуществовать еще триллионы лет, то неужели они смирятся и погибнут с тепловой смертью?

Исходя из сказанного мною, казалось бы, так оно и есть.

ДВИЖЕНИЕ НАУГАД

Все же есть нечто сомнительное в этой картине неуклонного возрастания энтропии Вселенной; ведь то же самое происходило, если мы заглянем на какое-то время назад.

Поскольку энтропия Вселенной неуклонно возрастает, миллиард лет назад она была меньше, чем сейчас, два миллиарда лет назад — еще меньше и так далее. Если мы обратимся назад достаточно далеко, то в определенный момент энтропия Вселенной должна была быть нулевой.

Астрономы в настоящее время считают, что начало Вселенной отстоит от нас на 15 миллиардов лет. По первому началу термодинамики энергия Вселенной вечна, так что, когда мы говорим о начале Вселенной 15 миллиардов лет назад, мы не имеем в виду, что тогда была создана энергия (включая материю). Энергия всегда существовала. Все, что мы можем сказать, это то, что 15 миллиардов лет назад начали тикать и замедлять ход «часы-энтропия». Что же их «завело»?

Чтобы ответить на этот вопрос, давайте вернемся к двум моим примерам со спонтанным возрастанием энтропии — воде, перетекающей из полного сосуда в почти пустой, и теплу, перетекающему от горячего тела к холодному. Я подразумевал, что эти два примера строго аналогичны, что тепло такая же жидкость, как и вода, и ведет себя таким же образом. В этой аналогии все же есть проблемы. Конечно, легко увидеть, что происходит с водой в двух сосудах и как происходит. На воду действует гравитация. Вода, реагируя на неравенство гравитационных полей в двух сосудах, течет из полного сосуда в почти пустой. Когда в каждом сосуде вода достигает одинакового уровня, гравитационное поле в обоих сосудах уравнивается, и переток воды прекращается. Но что же это такое — то, что аналогично гравитации воздействует на тепло и перетягивает его из горячего тела в холодное? Прежде чем ответить на этот вопрос, нам надо выяснить, что такое тепло.

В восемнадцатом веке тепло, как и воду, считали жидкостью, только значительно более эфирной и, следовательно, способной просачиваться и выступать из мельчайших пор твердых тел подобно тому, как вода впитывается губкой и выжимается из нее.

В 1798 году американец британского происхождения, физик Бенджамин Томпсон граф Румфорд (1753–1814), изучая появление тепла от трения при сверлении орудийных стволов, предположил, что тепло представляет собой движение очень маленьких частиц. В 1803 году английский химик Джон Дальтон (1766–1844) предложил атомную теорию строения материи. Вся материя состоит из атомов, сказал он. С точки зрения Румфорда, именно движение этих атомов и является теплом.

Примерно в 1860 году шотландский математик Джеймс Кларк Максвелл (1831–1879) создал «кинетическую теорию газа», объясняя, как истолковать его поведение в свете атомно-молекулярного строения. Максвелл показал, что движение этих крошечных частиц, беспорядочно движущихся во всех направлениях и сталкивающихся друг с другом и со стенками вмещающего их сосуда, объясняет законы, управляющие поведением газа, которые были выработаны за два предшествовавших столетия.

В объеме любого газа атомы или молекулы двигаются с различными, широкого диапазона скоростями. Однако средняя скорость в горячем газе выше, чем в холодном. Собственно, то, что мы называем температурой, соответствует средней скорости частиц, из которых состоит газ. (Это верно и по отношению к жидкостям, и по отношению к твердым телам, только в жидкостях и твердых телах составляющие их частицы вибрируют, а не перемещаются полностью.) В целях упрощения аргумента, который следует ниже, предположим, что во всяком образце материи при данной температуре составляющие его частицы движутся (или вибрируют) со средней скоростью, характерной для этой температуры.

Представьте себе горячее тело (газообразное, жидкое или твердое), приведенное в контакт с холодным телом. Частицы на краю горячего тела будут сталкиваться с частицами на краю холодного тела. Быстрая частица горячего тела столкнется с медленной частицей холодного тела, затем эти две частицы отскочат друг от друга. Общий момент двух частиц остается одинаковым, но может произойти перенос момента с одной частицы на другую. Другими словами, две частицы могут расстаться с иными скоростями, чем те, с которыми они столкнулись.

Возможно, быстрая частица отдаст какую-то часть своего момента медленной частице, так что медленная частица, отскочив, будет двигаться быстрее. Возможно также, что медленная частица отдаст часть своего момента быстрой частице и, отскочив, будет двигаться медленнее, а быстрая частица, отскочив, будет двигаться еще быстрее.

Простой случай определяет, в каком направлении произойдет перенос момента, но больше шансов на то, что момент перенесется с быстрой частицы на медленную, и быстрая частица отскочит медленнее, а медленная частица отскочит быстрее, чем до столкновения.

Почему? Да потому, что число путей, по которым момент может перейти от быстрой частицы к медленной, больше, чем число путей, по которым момент может перейти от медленной частицы к быстрой. Если все различные пути равновероятны, тогда больше шансов, что один из многих возможных переносов момента от быстрой частицы к медленной будет осуществлен скорее, чем один из немногих возможных переносов от медленной частицы к быстрой.

Чтобы лучше понять, почему это так, представьте себе пятьдесят фишек в коробке, все одинаковые, пронумерованные от 1 до 50. Возьмите одну наугад и представьте себе, что выбрали фишку 49. Это — большое число и представляет собой быстро движущуюся частицу. Положите фишку назад в коробку (которая моделирует столкновение) и выберите наугад еще одну фишку (номер которой моделирует скорость частицы). Вы могли бы выбрать опять 4 9 и отскочили бы с той же скоростью, с которой столкнулись. Или вы могли бы выбрать 50 и отскочить даже быстрее, чем столкнулись. Или вы могли бы выбрать любой номер от 1 до 48 — сорок восемь возможностей различного выбора, и в каждом из этих сорока восьми случаев вы бы отскочили медленнее, чем столкнулись.

Выбрав для начала номер 49, вы получили для отскакивания с более высокой скоростью лишь 1 шанс из 50. Шансов отскочить медленнее у вас оказалось 48 из 50.

Ситуация поменялась бы на обратную, если бы для начала вам достался номер 2. Он бы представлял собой очень малую скорость. Если бы вы бросили эту фишку назад и вытащили бы наугад другую, у вас был бы только 1 шанс из 50 выбрать номер 1 и отскочить медленнее, чем вы столкнулись, и в то же время у вас было бы 48 шансов из 50 выбрать любой номер от 3 до 50 и отскочить быстрее, чем вы столкнулись.

Если вы представите себе еще десять человек, каждый из которых вытаскивает фишку 4 9 из отдельной, предназначенной ему коробки, и бросает ее назад, чтобы снова попытать счастья, шансов, что все они вытащат 50 и что все отскочат быстрее, чем сталкивались, будет один из сотни миллионов миллиардов. С другой стороны, два шанса из трех, что каждый из Десяти в отдельности отскочит с более низкой скоростью.

И, наоборот, если бы те же самые десять человек для начала вытащили бы каждый по фишке с номером 2 и снова попытали бы счастья, ситуация поменялась бы на обратную.

Этим людям совершенно не обязательно выбирать одинаковые числа. Допустим, большое количество людей выбирают фишки, и у них оказываются совершенно разные номера, но среднее число довольно высокое. Если они вытащат еще по фишке, то гораздо более вероятно, что среднее число будет ниже, а не выше. Чем больше будет людей, тем более определенно, что среднее число будет ниже.

То же самое можно сказать и о людях, доставших фишки и обнаруживших, что у них довольно низкий средний номер. При повторной попытке они, скорее всего, вытащат номер выше среднего. Чем больше людей, тем больше вероятность, что среднее число будет выше.

В любых телах, достаточно больших, чтобы на них можно было производить опыты в лаборатории, количество атомов или молекул в каждом не десять, и не пятьдесят, и даже не миллион, а миллиарды триллионов. Если эти миллиарды триллионов частиц в горячем теле имеют высокую среднюю скорость и если миллиарды триллионов частиц в холодном теле имеют низкую скорость, тогда очень много шансов на то, что беспорядочные столкновения этой массы частиц уменьшат среднюю скорость частиц в горячем теле и увеличат среднюю скорость частиц в холодном теле.

Как только средняя скорость частиц станет одинаковой в обоих телах, тогда и момент, вероятно, передастся как в одном направлении, так и в другом. Одни частицы будут двигаться быстрее, другие — медленнее, но средняя скорость (а следовательно, и температура) станет одинаковой.

Это дает нам ответ на вопрос, почему тепло течет от горячего тела к холодному, и почему оба тела достигают одинаковой температуры и сохраняют ее значение. Это просто следствие закона вероятности, естественно вытекающее из слепых случайностей.

Вот, собственно, почему энтропия Вселенной неуклонно возрастает. Существует очень много путей, связанных с равномерным распределением энергии, намного больше тех, которые делают ее распределение более неравномерным, поэтому невероятно высоки шансы, что изменения будут идти в направлении возрастания энтропии, и путь к этому не что иное, как слепой случай.

Иными словами, второе начало термодинамики указывает не на то, что должно произойти, а только на то, что произойдет с подавляюще большой вероятностью. Здесь есть существенная разница. Если энтропия должна увеличиваться, то она никогда не уменьшится. Если энтропия лишь скорее всего увеличивается, то она скорее всего не уменьшится, но в конечном счете, если мы подождем достаточно долго, даже почти невероятное может произойти. Фактически, если мы подождем достаточно долго, оно должно произойти.

Представим себе Вселенную в состоянии тепловой смерти. Мы можем вообразить ее огромным, возможно, беспредельным трехмерным морем частиц, вовлеченных в бесконечную игру столкновений и отскакиваний отдельных частиц, одни из которых движутся быстрее, другие — медленнее, но с остающейся неизменной средней скоростью.

Время от времени в небольшой области соседствующих частиц развивается довольно высокая внутренняя скорость, в то же время в другой области на некотором расстоянии от первой устанавливается довольно низкая скорость. Общая средняя скорость во Вселенной не меняется, но у нас появилась область с низкой энтропией, и становится возможным некоторое небольшое количество работы, до тех пор пока эти области не уравняются, что произойдет через некоторое время.

То и дело на какое-то продолжительное время образуется большая неравномерность, произведенная этими случайными столкновениями, и опять, за еще более продолжительное время, еще большая неравномерность. Мы можем себе представить, что иногда, за триллион триллионов лет, образуется такая неравномерность с очень низкой энтропией в области размером со Вселенную. Для области размером со Вселенную с очень низкой энтропией, чтобы снова выравняться, требуется очень длительное время — триллион лет или более.

Возможно, подобное произошло с нами. В бесконечном море тепловой смерти благодаря действию слепого случая вдруг возникла Вселенная с низкой энтропией, а в процессе возрастания энтропии и выравнивания она обособилась в Галактики, звезды, планеты, породила жизнь и интеллект. И вот мы теперь интересуемся всем этим.

Таким образом и за окончательной катастрофой — тепловой смертью — может последовать возрождение, как и при сильнейших катастрофах, описанных в Откровении и скандинавских мифах.

Так как первое начало термодинамики представляется абсолютным, а второе начало термодинамики представляется только статистическим, есть вероятность существования бесконечного ряда вселенных, отделенных друг от друга воображаемыми эрами времени, только не найдется никого и ничего для измерения времени, и никаких способов в отсутствие возрастающей энтропии для его измерения, если бы даже и существовали необходимые приборы и пытливые умы. Следовательно, можно сказать: есть вероятность существования бесконечного ряда вселенных, отделенных друг от друга бесконечными интервалами.

А как на это проецируется человеческая история?

Предположим, что люди каким-то образом переживут все другие возможные ката строфы и что род человеческий проживет еще триллионы лет, прежде чем Вселенную постигнет тепловая смерть. Скорость возрастания энтропии по мере приближения к тепловой смерти неуклонно будет падать, но области со сравнительно низкой энтропией (области, малые по сравнению со Вселенной, но по человеческим масштабам очень большие) оставались бы то тут, то там.

Если мы допустим, что человеческая технология за триллион лет будет развиваться более или менее неуклонно, то люди должны оказаться способными воспользоваться этими областями низкой энтропии, обнаруживая и используя их, как мы сейчас обнаруживаем и используем месторождения золота. Эти области, продолжая истощаться, могли бы при этом поддерживать человечество миллиарды лет. Конечно, люди могли бы прекрасно находить новые области низкой энтропии, случайно образующиеся в море тепловой смерти, и использовать их, продолжая таким образом существовать вечно, хотя и в ограниченных условиях. Затем, наконец, шанс предоставит область низкой энтропии размером со Вселенную, и люди смогут повторить относительно безграничную экспансию.

А если взять последнюю крайность, люди могут поступить так, как я описал в моем научно-фантастическом рассказе «Последний вопрос», впервые опубликованном в 1956 году, и попытаться открыть способы вызвать массированное уменьшение энтропии, предотвращая таким образом тепловую смерть, либо обдуманно обновить Вселенную, если тепловая смерть уже на пороге.

Вопрос, однако, в том, будет ли человечество еще существовать в те времена, когда тепловая смерть станет проблемой, не сметет ли нас, на самом деле, какая-либо более ранняя катастрофа другого вида?

Вот вопрос, на который мы будем искать ответ в нашей книге.

3. Крушение Вселенной

ГАЛАКТИКИ

Мы только что рассуждали о том, как, казалось бы, должна была вести себя Вселенная в соответствии с законами термодинамики. Теперь время взглянуть на собственно Вселенную, чтобы выяснить, не заставит ли это нас изменить наши выводы. Для этого посмотрим, как развивалось представление о Вселенной до того наиболее полного, которое мы смогли получить только в двадцатом веке.

В древнейшие времена взгляд человека на Вселенную ограничивался тем, что можно было видеть, и это было очень немного. Сначала Вселенная представлялась маленьким клочком поверхности Земли, над которым небо и все, что на нем было, выглядело просто куполом.

Греки первыми признали, что Земля — шар, они даже получили представление о его истинном размере. Они установили, что Солнце, Луна и планеты движутся по небу самостоятельно, независимо от других объектов, и определили их орбиты. Звезды, по их мнению, находились все в единой, наиболее далекой сфере и считались просто фоном. Даже когда Коперник отправил Землю нестись вокруг Солнца, и появление телескопа раскрыло интересные детали по части планет, знание людей в действительности не простиралось за пределы Солнечной системы. Даже в восемнадцатом веке звезды все еще были не более чем фон. Только в 1838 году немецкий астроном Фридрих Вильгельм Бессель (1784–1846) установил расстояние до одной из звезд, и был принят масштаб для измерения расстояний между звездами.

Свет движется со скоростью примерно 300 000 километров в секунду (Однако, как учил Эйнштейн, в мире все относительно. В 1997 году исследователи Амстердамского университета с помощью расположенных в Англии радиотелескопов зафиксировали взрыв в одной из черных дыр, находящейся в центре квазара G. S. R. 1915 (примерно на расстоянии 40 000 световых лет от Земли). Масса этой дыры во много раз больше массы нашего Солнца. Так вот, эта дыра после взрыва выбрасывает из своего Центра раскаленную массу порой со скоростью, превышающей скорость света), и за год, следовательно, пройдет 9,44 триллиона километров. Это расстояние получило название светового года, и даже самая близкая к нам звезда находится на расстоянии 4,4 световых лет. Среднее расстояние между соседствующими с нами звездами составляет 7,6 световых лет.

Звезды не представляются рассеянными по Вселенной равномерно. В кольцеобразном поясе, окружающем небо, существует так много звезд, что они сливаются в слабо светящийся туман, называемый Млечный Путь. На других участках неба звезд, по сравнению с ним, мало.

В девятнадцатом веке стало ясно, что звезды располагаются в форме линзы, ширина которой гораздо больше, чем ее толщина, толще в середине и тоньше по направлению к краю. Мы теперь знаем, что этот линзообразный конгломерат звезд имеет 100 000 световых лет в поперечнике в самом широком месте и содержит до 300 миллиардов звезд со средней массой примерно в половину нашего Солнца. Этот конгломерат называется Галактикой, от греческого выражения «Млечный Путь».

В девятнадцатом веке полагали, что Галактика — это все, что есть во Вселенной. Казалось, в небе нет ничего такого, что было бы вне ее, за исключением Магеллановых облаков. Эти объекты южного неба (невидимые в северном умеренном поясе) выглядели отдельными фрагментами Млечного Пути. Они оказались небольшими конгломератами звезд, которые находятся как раз вне Галактики. Решили, что это галактики-спутники нашей Галактики.

Еще одним подозрительным объектом была Туманность Андромеды, тусклая, плохо различимая невооруженным глазом. Некоторые астрономы считали, что это просто светящееся облако газа, которое является частью нашей Галактики. Но если так, почему внутри него не было звезд, которые являлись бы источником света? (Звезды были видны в других облаках газа, принадлежащих Галактике.) К тому же природа свечения этого облака представлялась светом звезд, а не светом люминесцирующего газа. И вдруг новые (неожиданно вспыхивающие) звезды стали появляться в ней с удивительной частотой, новые звезды, которые не были видны при своей обычной яркости. Находилось достаточно доказательств того, что Туманность Андромеды — такой же конгломерат звезд, как Галактика, но настолько удаленный от нас, что ни одна отдельная звезда не различима, за исключением тех случаев, когда какая-нибудь вспыхивающая по какой-то причине звезда становится настолько яркой, что оказывается видимой. Наиболее решительным последователем этого взгляда был американский астроном Хебер Дуст Куртис (1872–1942), который провел специальное исследование новых звезд в Туманности Андромеды в 1917 и 1918 годах.

Тем временем в 1917 году в Маунт-Вильсоне, около Пасадены, в Калифорнии был установлен новый телескоп со 100-дюймовым зеркалом (самый крупный и самый лучший в мире по тем временам). С помощью этого телескопа американскому астроному Эдвину Пауэллу Хабблу (1889–1953) наконец удалось различить отдельные звезды по краям Туманности Андромеды. Это определенно был конгломерат звезд размером с нашу Галактику, и с тех пор он был назван Галактикой Андромеды.

Теперь мы знаем, что Галактика Андромеды находится в 2,3 миллионах световых лет от нас и что существует огромное количество других галактик, простирающихся во всех направлениях на расстоянии от нас в десятки миллиардов световых лет. Поэтому, если рассматривать Вселенную как целое, надо рассматривать ее как большой конгломерат галактик, более или менее равномерно распределенных по космосу, причем каждая галактика содержит примерно от нескольких миллиардов до нескольких триллионов звезд.

Звезды в пределах Галактики держатся вместе благодаря взаимному притяжению, и каждая галактика вращается по мере движения звезд по орбитам вокруг галактического центра. Благодаря гравитации галактики могут оставаться невредимыми и сохранять свою структуру на протяжении многих миллиардов лет.

Например, наша Галактика, Галактика Андромеды, два Магеллановых облака и свыше двадцати других галактик (большинство из них сравнительно маленькие) образуют «локальную группу». Среди других галактических скоплений, которые мы можем увидеть на небе, некоторые гораздо более значительны. Есть одно скопление в созвездии Волосы Вероники приблизительно на расстоянии 120 миллионов световых лет, которое состоит примерно из 10 000 галактик.

Возможно, Вселенная состоит из миллиарда галактических скоплений, и в каждом из них приблизительно по сотне членов.

РАСШИРЯЮЩАЯСЯ ВСЕЛЕННАЯ

Несмотря на то, что галактики чрезвычайно удалены от нас, некоторые интересные вещи о них можно узнать по свету, который до нас доходит.

Видимый свет, который доходит до нас от любого горячего объекта, будь то огромное скопление галактик или костер, состоит из различной длины волн, от самых коротких, которые воздействуют на сетчатку нашего глаза, до самых длинных. Существуют приборы, которые могут отсортировать эти волны по порядку от самых коротких до самых длинных. Такие диапазоны называются «спектрами».

Волны различной длины воздействуют на наши глаза таким образом, что воспринимаются как цвета. Волны самой короткой длины представляются нам фиолетовым цветом. По мере увеличения длины волны мы видим по порядку: синий, голубой, зеленый, желтый, оранжевый и красный. Это знакомые нам цвета радуги, а радуга, которую мы видим в небе после дождя, является природным спектром.

Когда свет от Солнца или других звезд разлагается в спектр, в нем отсутствуют световые волны некоторой длины. Они поглощены по пути относительно холодными газами в верхней атмосфере Солнца (или других звезд). Эти отсутствующие длины волн проявляются как темные линии, пересекающие цветные диапазоны спектра.

Различные атомы в атмосфере звезды поглощают соответствующие только для них длины волн. Местонахождение характерных для каждого вида атомов длин волн в спектре можно точно определить в лаборатории, и по темным линиям в спектре любой звезды можно получить информацию о ее химическом составе.

Еще в 1842 году австрийский физик Христиан Йоган Допплер (1803–1853) доказал, что, когда тело издает звук определенной длины волны, эта волна удлиняется, если тело движется от нас, и укорачивается, если тело движется к нам. В 1848 году французский физик Арманд И. Л. Физо (1819–1896) применил этот принцип к свету.

В соответствии с эффектом Допплера-Физо длина световых волн, испускаемых звездой, которая удаляется от нас, больше, чем если бы звезда была неподвижным объектом. Это касается и темных линий, которые сдвигаются по направлению к красному концу спектра («красное смещение») относительно того, где они обычно должны находиться. В случае движения звезды в нашу сторону, темные линии сдвигаются к фиолетовому концу спектра.

Определяя положение темных линий спектра той или иной звезды, можно установить не только факт движения звезды к нам или от нас, но и с какой скоростью звезда движется, потому что чем быстрее звезда удаляется или приближается, тем больше смещение темных линий. Эта идея впервые была использована в 1868 году английским астрономом Уильямом Хаггинсом (1824–1910), который обнаружил красное смещение в спектре звезды Сириус и определил, что она удаляется от нас с умеренной скоростью. По мере того как все больше и больше звезд испытывалось подобным образом, выяснилось, что некоторые приближаются к нам, некоторые удаляются, чего и следовало ожидать, если Галактика в целом не приближается к нам и не удаляется.

В 1912 году американский астроном Весто Мелвин Слифер (1875–1969) начал осуществлять проект по определению смещения темных линий различных галактик (даже еще до того, как было точно установлено, что маленькие светящиеся облака являются галактиками).

Можно было предположить, что галактики, как и звезды, тоже с какой-то скоростью удаляются и с какой-то скоростью приближаются; и, конечно, это оказалось верно для галактик нашей локальной группы. К примеру, первой галактикой, изученной Слифером, была Галактика Андромеды, и было установлено, что она приближается к нашей Галактике со скоростью примерно 50 километров в секунду.

Галактики за пределами нашей локальной группы, тем не менее, проявили удивительное единообразие. Слифер и те, кто за ним последовал, установили, что во всех случаях свет от этих галактик обладает красным смещением. Все, как одна, они удаляются от нас с необычайно высокой скоростью. В то время как звезды нашей Галактики движутся как бы относительно друг друга и со скоростью несколько десятков километров в секунду, даже довольно близкие галактики за пределами нашей локальной группы удаляются от нас со скоростью в несколько сот километров в секунду. Более того, чем слабее различима галактика (и предположительно, чем более она удалена), тем скорее она удаляется от нас.

К 1922 году Хаббл (который за пять лет до этого обнаружил звезды в Галактике Андромеды) доказал, что скорость удаления пропорциональна расстоянию. Так, если галактика А удалена от нас на расстояние в три раза большее, чем галактика Б, значит, галактика А удаляется от нас со скоростью в три раза большей, чем галактика Б. Как только это было установлено, расстояние до галактик стало возможно измерять просто путем измерения величины красного смещения.

Но почему все галактики удаляются от нас? Чтобы объяснить это всеобщее удаление без предположения о наличии какого-либо особого качества у нас, оставалось только принять тот факт, что Вселенная расширяется и что расстояние между соседними скоплениями галактик постоянно увеличивается. А если это так, то с любой наблюдательной станции в пределах нашего скопления галактик, а не только со станции в нашей Галактике, все другие скопления галактик должны казаться удаляющимися со скоростью, которая неуклонно увеличивается с расстоянием.

Но почему Вселенная расширяется? Если представить себе, что время движется вспять (то есть если предположить, что мы сняли фильм о расширяющейся Вселенной, а потом прокручиваем его назад), галактические скопления окажутся приближающимися друг к другу и в конечном счете объединяющимися.

Бельгийский астроном Жорж Леметр (1894–1966) предположил в 1927 году, что давно, в какой-то момент времени, все вещество Вселенной было уплотнено в единый объект, который он назвал «космическим яйцом». Оно взорвалось, и из осколков его образовались галактики. Поэтому расширяющаяся Вселенная из-за силы давнего взрыва до сих пор продолжает расширяться. Американский физик русского происхождения Джордж Гамов (1904–1969) назвал этот изначальный взрыв «Большим взрывом», и теперь все используют это выражение. Астрономы считают, что Большой взрыв произошел примерно 15 миллиардов лет назад. Энтропия космического яйца была очень низкой, и с момента Большого взрыва она начала возрастать, а энергия Вселенной истощаться, как описано в предыдущей главе.

Действительно ли Большой взрыв имел место?

Чем дальше мы проникаем в обширные глубины Вселенной, тем дальше заглядываем в прошлое. В конце концов на такое «путешествие» требуется световое время. Если бы мы могли увидеть то, что было за миллиард лет до нас, то свету, который мы бы увидели, понадобился бы миллиард лет, чтобы дойти до нас, и тогда объект, который мы бы увидели, был бы таким, каким он был миллиард лет назад. Если бы мы могли видеть то, что было в 15 миллиардах световых лет от нас, мы бы увидели то, что было за 15 миллиардов лет до нас во время Большого взрыва.

В 1965 году А. А. Пенциас и Р. В. Вильсон из «Белл Телефон Лабораторис» обнаружили еле уловимые радиоволны, равномерно поступающие со всех сторон неба. Этот радиоволновой фон, по всей вероятности, является радиацией Большого взрыва, его отголоском, дошедшим до нас через 15 миллиардов световых лет. Это открытие было принято как весомое свидетельство в пользу Большого взрыва.

Будет ли Вселенная вечно расширяться в результате этого чудовищного изначального взрыва? Я далее остановлюсь на возможности этого, но пока давайте предположим, что Вселенная и впрямь будет расширяться вечно. В таком случае как это скажется на нас? Грозит ли безграничное расширение Вселенной катастрофой?

Визуально, по крайней мере, — нет. Все без исключения, что мы видим на небе невооруженным глазом, включая Магеллановы облака и Галактику Андромеды, является частями нашей локальной группы. Все части локальной группы держатся вместе гравитационно и не участвуют в общем расширении.

Что же тогда это значит? Это означает то, что, несмотря на непрекращающееся расширение Вселенной, наше видение неба от этого не изменится. Будут в ней иные изменения, по иным причинам, но в целом наша локальная группа, содержащая свыше половины триллиона звезд, будет оставаться неизменной.

По мере расширения Вселенной астрономы будут иметь все больше и больше трудностей в различении галактик вне локальной группы и наконец совершенно потеряют их. Все галактические скопления удалятся на такое расстояние и будут двигаться от нас с такой скоростью, что уже не смогут воздействовать на нас никаким образом. Наша Вселенная будет состоять только из нашей локальной группы и будет составлять всего лишь одну пятнадцатимиллиардную часть своей теперешней величины.

Станет ли катастрофой это огромное сокращение нашей Вселенной по размеру? Непосредственно, вероятно, нет, но это повлияло бы на нашу способность разобраться с тепловой смертью.

Сравнительно маленькая Вселенная имела бы меньше шансов образовать большую область низкой энтропии, и она никак бы не могла образовать своего рода космическое яйцо, которое положило начало нашей Вселенной. Для этого не было бы достаточной массы. Чтобы привести какую-нибудь аналогию, скажем, было бы гораздо меньше шансов найти золотую жилу, копая на своем заднем дворе, нежели привозможности копать где угодно на всей поверхности Земли.

Таким образом, безграничное расширение Вселенной значительно уменьшает вероятность того, что люди уцелеют при тепловой смерти — прежде всего, если оно продлится долгое время.

В сущности, испытываешь сильное искушение сказать, что этого не произойдет: сочетание беспредельного расширения и тепловой смерти — это уже слишком много для рода человеческого и ведет к поражению даже при наиболее оптимистической трактовке событий.

Но это еще не все. А не может ли удаление галактических скоплений так изменить свойства Вселенной, что вызовет катастрофу прежде, чем наступит тепловая смерть?

Некоторые физики высказывают предположение, что гравитация является продуктом всей массы Вселенной, действующей совместно, а не только продуктом отдельных тел. Чем больше общая масса Вселенной концентрируется в меньшие объемы, тем более интенсивно гравитационное поле, образуемое любым данным телом. Равным образом, чем более рассредоточивается масса, тем слабее гравитационная сила, образуемая данным телом.

Поскольку Вселенная расширяется, масса Вселенной распределяется на все больший и больший объем, и интенсивность единичных гравитационных полей, создаваемых различными телами Вселенной, должна, согласно нашим рассуждениям, постепенно уменьшаться. Эта идея впервые была высказана английским физиком Полем А. М. Дираком (1902–1984).

Это было бы очень медленное уменьшение, и его результаты не были бы заметны людям на протяжении многих миллионов лет, но результат постепенно накапливался бы. Солнце, например, удерживается в целостности благодаря гравитационному полю. Если бы гравитационная сила стала слабее, Солнце бы медленно расширялось и стало холоднее, то же произошло бы и с другими звездами. Сила притяжения Солнца стала бы ослабевать, и постепенно Земля пошла бы по спирали прочь со своей орбиты. Сама Земля при ослаблении собственной гравитации стала бы медленно расширяться и так далее. Тогда в будущем мы могли бы столкнуться с тем, что температура Земли благодаря удалению от Солнца и охлаждению могла бы упасть и заморозить нас. Этот и другие результаты могли бы привести нас к концу еще до того, как наступит тепловая смерть.

Тем не менее до сих пор ученым не удалось обнаружить какого-либо явного признака, что гравитация со временем ослабевает или что в прошедшие времена Земля была более плотной. Вероятно, еще слишком рано говорить об этом и следует подождать других доказательств, прежде чем удостовериться в возможности того или иного пути, но я не могу отделаться от ощущения, что идея ослабевающей гравитационной силы несостоятельна. Если бы это было так, Земля становилась бы все холоднее, к тому же она была бы горячее в прошлом, а признаков этого не обнаруживается. К тому же гравитационные поля были бы все сильнее и сильнее по мере нашего продвижения в прошлое, а во времена космического яйца они были бы настолько сильны, что, по-видимому, космическое яйцо вообще не могло бы взорваться и разбросать свои осколки из-за напряжения невообразимо сильного гравитационного поля (Действительно, мы скоро увидим, что это еще вопрос, мог ли вообще иметь место Большой взрыв, если учесть существующую в настоящее время интенсивность гравитационного поля.).

СЖИМАЮЩАЯСЯ ВСЕЛЕННАЯ

Но погодите, можем ли мы быть уверены, что Вселенная вечно будет расширяться только потому, что она расширяется сейчас?

Предположим, например, что мы смотрим на брошенный мяч, двигающийся вверх от Земли. Он неуклонно движется вверх, но со скоростью, которая неуклонно уменьшается. Мы знаем, что в конце концов его скорость снизится до нуля и что затем он будет двигаться вниз все быстрее и быстрее.

Причина этого в том, что сила гравитации Земли неумолимо тянет мяч вниз, сначала снижая его начальный импульс двигаться вверх, пока он полностью не будет погашен, затем постоянно ускоряя движение мяча вниз. Если бы мяч был брошен вверх сильнее, гравитации понадобилось бы больше времени для противодействия первоначальному импульсу. Мячу удалось бы достигнуть большей высоты, прежде чем прийти в неподвижное состояние и затем начать падать.

Можно подумать, что не имеет значения, насколько сильно мы бросили кверху мяч, в конечном счете он все равно придет в неподвижное состояние и возвратится обратно под неумолимым воздействием гравитации. По сути дела так и гласит народная мудрость: «Что наверх попало, то и вниз упало». Это было бы верно, если бы действие гравитации было постоянным на всем пути наверх. Но это не так.

Воздействие земной гравитации снижается как квадрат расстояния от центра Земли. Объект на поверхности Земли, грубо говоря, находится на расстоянии 6400 километров от ее центра. Объект, находящийся в 6400 километрах над земной поверхностью, будет в два раза дальше от ее поверхности и воздействие на него гравитации составляло бы только 1/4 того, что на поверхности.

Объект может быть брошен вверх с такой большой скоростью, что по мере его движения вверх гравитация снижается настолько быстро, что она никогда не будет достаточно сильной, чтобы понизить его скорость до нуля. В подобных случаях объект не возвращается вниз, а навсегда покидает Землю. Минимальная скорость, при которой это происходит, это «скорость исчезновения» или вторая космическая скорость, для Земли она составляет 11,23 километра в секунду.

Вселенную тоже можно рассматривать как имеющую вторую космическую скорость. Галактические скопления притягивают друг друга гравитационно, но в результате Большого взрыва движутся в разные стороны против силы гравитации. Это значит, что мы можем рассчитывать на то, что сила гравитации замедлит мало-помалу расширение Вселенной и доведет его до полной остановки. Как только это произойдет, галактические скопления под действием своего собственного гравитационного притяжения начнут приближаться друг к другу, и таким образом начнет существование сжимающаяся Вселенная. Тем не менее, раз галактические скопления двигаются друг от друга, сила гравитации каждого скопления на своих соседей должна уменьшаться. Если бы расширение оказалось достаточно быстрым, взаимное притяжение снизилось бы до такой степени, что ему никогда бы не удалось довести расширение до остановки. Минимальная скорость расширения, необходимая для предотвращения этой остановки, — это скорость исчезновения, вторая космическая скорость для Вселенной.

Если галактические скопления отдаляются друг от друга со скоростью большей, чем установленная для них вторая космическая скорость, то они будут отдаляться и Вселенная будет вечно расширяться, пока не достигнет тепловой смерти. Это будет «разомкнутая Вселенная» типа той, о которой мы рассуждали в предыдущей главе. Если галактические скопления разбегаются со скоростью меньше второй космической, расширение постепенно дойдет до остановки. Тогда со временем начнется сжатие, и Вселенная сформирует космическое яйцо, которое разлетится в новом Большом взрыве. Это будет «замкнутая Вселенная» (иногда называемая «осциллирующей Вселенной», то есть колеблющейся, от англ, oscillate — качаться, колебаться.).

Вопрос тогда состоит лишь в том, расширяется ли Вселенная со скоростью, которая выше второй космической скорости для Вселенной. Мы знаем скорость расширения, и, если бы мы знали величину этой второй космической скорости, мы бы имели ответ.

Эта вторая космическая скорость зависит от гравитационного притяжения космических скоплений друг к другу а это, в свою очередь, зависит от массы отдельных галактических скоплений и от их расстояний друг от друга. Конечно, галактические скопления имеют разные размеры и находятся на разных расстояниях друг от друга.

Следовательно, мы можем представить себе, что вещество всех галактических скоплений равномерно распределено по Вселенной. Тогда мы можем определить среднюю плотность вещества во Вселенной. Чем больше средняя плотность, тем выше скорость исчезновения для Вселенной и больше вероятность того, что галактические скопления не отдаляются друг от друга так быстро, чтобы исчезнуть, и рано или поздно наступит остановка и переход к сжатию.

И вот примерно, что мы можем сейчас сказать: если бы средняя плотность Вселенной была такой, как плотность хорошего объема гостиной, содержащей массу вещества, эквивалентную массе 400 атомов водорода, то это была бы достаточно высокая плотность, чтобы сохранить Вселенную замкнутой при существующей скорости расширения.

Насколько нам, однако, известно, фактическая средняя плотность Вселенной в сто раз меньше. По определенным косвенным признакам, включая количество дейтерия (тяжелого водорода) во Вселенной, большинство астрономов убеждены, что средняя плотность не может быть намного больше этой. Если это так, то сила гравитации также слишком мала, чтобы привести расширение Вселенной к остановке. Следовательно, Вселенная разомкнута, и расширение ее будет продолжаться до конечной тепловой смерти.

Следует заметить, что мы не вполне уверены в средней плотности Вселенной. Плотность равна массе, поделенной на объем, и, хотя мы знаем объем данной части Вселенной довольно хорошо, мы не так уверены в массе этой части.

Дело в том, что у нас есть способы расчета массы галактик, но мы не очень искусны в измерении тонкого разброса звезд, пыли и газа на дальних окраинах галактик и между галактиками. Может быть, мы существенно недооцениваем массу этого негалактического материала.

Действительно, в 1977 году гарвардские астрономы, изучающие рентгеновские лучи из космоса, обнаружили признаки того, что некоторые галактические скопления окружены звездными и пыльными гало, обладающими массой, которая в пять-десять раз больше, чем масса самой галактики. Если такие гало распространены это было бы существенной добавкой к массе Вселенной и возможность разомкнутой Вселенной, без сомнения, стала бы очень неопределенной.

Один из признаков того, что возможность гораздо большей массы Вселенной следует рассматривать серьезно, проявляется и в самих галактических скоплениях. Во многих случаях, когда масса галактических скоплений рассчитывается на базе массы составляющих ее галактик, оказывается, не находится достаточно гравитационного воздействия, чтобы удерживать скопление в целостности. Отдельные галактики приходится отделять и отбрасывать, поскольку они двигаются со скоростями выше, чем очевидная скорость исчезновения скопления. И все же эти галактические скопления кажутся гравитационно связанными. Естественный вывод состоит в том, что астрономы недооценивают общую массу скоплений, что есть масса вне собственно галактик, в которые она не входит.

Короче говоря, в то время как баланс очевидности все же сильно склоняется в пользу разомкнутой Вселенной, шансы для этого несколько снижаются. Шансы, что во Вселенной содержится достаточно массы, чтобы сделать ее замкнутой и осциллирующей, при все еще малом количестве, увеличиваются^[2].

Все же имеет ли смысл сжимающаяся Вселенная? Она сделает все галактики ближе друг к другу и в конце концов сформирует низко-энтропийное космическое яйцо. Разве это не будет означать, что сжимающаяся Вселенная игнорирует второе начало термодинамики? Это, конечно, противоречит ему, но не следует смотреть на это как на игнорирование.

Второе начало термодинамики, как я уже говорил, просто обобщение человеческого опыта. Наблюдая Вселенную в различных условиях, мы видим, что вроде как второе начало термодинамики никогда не нарушается; из этого мы заключаем, что оно не может быть нарушено.

Этот вывод может завести нас слишком далеко. В конце концов, неважно, как мы варьируем условия эксперимента и место наблюдения. Важно одно — то, что мы не можем поменять: все наблюдения Земли и тех самых галактик, которые мы способны обнаружить, и все условия эксперимента, которые мы можем разработать, — все без исключения имеет место в расширяющейся Вселенной. Следовательно, наиболее категоричное утверждение, которое мы можем себе позволить, — это то, что в расширяющейся Вселенной второе начало термодинамики нерушимо.

На базе наших наблюдений и экспериментов мы ничего не можем сказать точно о взаимосвязи энтропии и сжимающейся Вселенной. Мы совершенно свободны предположить, что по мере замедления расширения Вселенной ускорение возрастания энтропии станет менее непреодолимым; а вот когда начнется сжатие Вселенной, ускорение уменьшения энтропии станет непреодолимым.

Тогда мы можем также предположить, что в замкнутой Вселенной энтропия на стадии расширения, как правило, возрастает, и, весьма вероятно, что до достижения стадии тепловой смерти произойдет поворот, и энтропия начнет уменьшаться на стадии сжатия. То есть Вселенная, подобно часам, за которыми следят, до того как остановиться, заводится и, таким образом, продолжает двигаться, так сказать, вечно. Но полагая, что Вселенная продолжает двигаться циклично, вечно, без тепловой смерти, можем ли мы быть уверены в том, что и жизнь продолжится вечно? Нет ли в этом цикле таких периодов, во время которых жизнь невозможна?

Например, представляется, что взрыв космического яйца — условие, скорее всего враждебное жизни. Вселенная в целом (состоящая только из космического яйца) в момент взрыва приобретает температуру много триллионов градусов, и только спустя определенное время температура может понизиться достаточно для того, чтобы материя сгруппировалась в галактики, чтобы сформировались планетарные системы и на подходящих планетах развилась жизнь.

Галактики, звезды, планеты и жизнь смогут существовать во Вселенной не ранее, чем приблизительно через миллиард лет после Большого взрыва. Исходя из того, что сжатие повторяет историю Вселенной наоборот, мы вправе предположить, что в течение миллиарда лет до образования космического яйца жизнь, планеты, звезды и галактики невозможны.

Таким образом, в каждом цикле, центром которого является космическое яйцо, имеется период в два миллиарда лет, когда жизнь невозможна. В каждом цикле после этого периода может образоваться новая жизнь, но она не будет иметь никакой связи с жизнью предыдущего цикла, придет к концу перед образованием очередного космического яйца и не будет иметь связи с жизнью последующего цикла.

Задумаемся: возможно ли, чтобы во Вселенной было намного меньше триллиона звезд? Все они изливают свою энергию во Вселенную и делают это на протяжении 15 миллиардов лет. Почему же вся эта энергия не послужила нагреванию всех холодных тел Вселенной — таких планет, как наша Земля, — до высокой температуры и не сделала жизнь невозможной?

Существуют две причины, почему этого не происходит.

Во-первых, в расширяющейся Вселенной все галактические скопления движутся в разные стороны. Это означает, что свет, доходящий до любого из галактических скоплений от остальных, претерпевает красное смещение различной степени. Поскольку чем длиннее световая волна, тем ниже содержащаяся в свете энергия, красный свет означает уменьшение энергии. Поэтому излучение, исходящее от галактик, менее энергетично, чем можно было бы подумать.

Во-вторых, имеющееся во Вселенной пространство быстро увеличивается по мере ее расширения. Пространство фактически растет в объеме быстрее, чем вливаемая в него энергия может заполнить его. Поэтому вместо нагрева Вселенная неуклонно теряет температуру Большого взрыва, теперь ее температура составляет лишь около 3 градусов выше абсолютного нуля.

Для сжимающейся Вселенной ситуация поменялась бы на обратную. Галактические скопления сходились бы, и это означало бы, что свет, доходящий до любого галактического скопления от других, имел бы фиолетовое смещение различной степени и был бы намного энергетичнее, чем сейчас. Затем имеющееся во Вселенной пространство быстро бы уменьшалось, и излучение заполняло бы его быстрее, чем можно было бы ожидать. Следовательно, сжимающаяся Вселенная неуклонно нагревалась бы и, как я уже сказал, за миллиард лет до образования космического яйца была бы слишком горяча для существования жизни.

Сколько же времени осталось до образования очередного космического яйца?

Сказать это невозможно. Опять-таки это зависит от общей массы Вселенной. Предположим, масса достаточно велика, чтобы гарантировать замкнутую Вселенную. Чем больше требуемый минимум массы, тем сильнее общее гравитационное поле Вселенной и тем быстрее нынешнее расширение дойдет до остановки, и все со жмется в новое космическое яйцо.

Однако нынешняя общая масса настолько мала, что представляется вполне вероятным, что ее можно увеличить, причем достаточно значительно, чтобы обусловить замкнутую Вселенную. А это означает, что со временем скорость расширения замедлится, и когда расширение почти прекратится и под влиянием гравитации, достаточно большой, чтобы завершить это дело, постепенно пропадут его последние следы, тогда Вселенная начнет сжиматься, и поначалу это сжатие продолжи тельное время будет происходить тоже очень медленно.

Мы живем в относительно короткий период быстрого расширения, а когда-то наступит относительно короткий период быстрого сжатия, каждый из них продолжительностью всего лишь несколько десятков миллиардов лет; а между ними будет длительный период, по существу, статической Вселенной.

В качестве чистой догадки мы можем представить себе, что Вселенная придет в состояние остановки приблизительно на полпути до тепловой смерти, скажем, после половины триллиона лет, и что пройдет еще половина триллиона лет до образования очередного космического яйца. В таком случае род человеческий имеет альтернативу ждать триллион лет тепловой смерти, если Вселенная не замкнута, или триллион лет до образования космического яйца, если Вселенная замкнута.

И то, и другое представляется окончательной катастрофой, но космическое яйцо куда более насильственно, куда более напоминает Апокалипсис-Рагнарек. Род человеческий предпочел бы, пожалуй, первое, но я подозреваю (всегда предполагая, что он еще долго проживет до того), что произойдет именно второе^[3].

4. Гибель звезд

ГРАВИТАЦИЯ

При рассмотрении альтернативных катастроф тепловой смерти и космического яйца мы имели дело со Вселенной в целом и считали, что она представляет собой более или менее однородное море тонкого вещества, которое приобретало энтропию и расширялось, приближаясь к тепловой смерти, или которое теряло энтропию и сжималось в космическое яйцо. Мы полагали, что все части Вселенной имеют одну судьбу, одинаковым образом и в одно и то же время.

Но дело в том, что Вселенная вовсе не однородна, если ее рассматривать не с огромных расстояний и не в общем плане. При ближайшем рассмотрении она оказывается весьма, так сказать, комковатой.

Начнем с того, что во Вселенной содержится как минимум десять миллиардов триллионов звезд, причем условия в самой звезде или рядом с ней чудовищно отличаются от условий вдалеке от звезды. Более того, местами звезды расположены очень плотно, в то время как в других местах их мало, а в иных и вовсе нет. Отсюда вполне возможно, что события в некоторых частях Вселенной очень отличаются от событий в других ее частях, например, в то время как Вселенная в целом расширяется, части ее сжимаются. Нам следует рассмотреть эти варианты, поскольку такая разница в поведении, вероятно, может приводить и к иным видам катастроф.

Для начала рассмотрим Землю, которая сформирована примерно из шести триллионов триллионов килограммов камня и металла. Характер ее образования управлялся в значительной мере гравитационным полем, сгенерированным всей этой массой. Таким образом, вещество Земли, сжавшись под воздействием гравитационного поля, продолжало продвигаться как можно ближе к центру. Каждый кусочек Земли двигался по направлению к центру до тех пор, пока какой-то другой кусок не преграждал ему продвижение физически. В результате каждый кусок Земли оказался настолько близок к центру, насколько смог пробраться, так что вся планета стала обладать минимальной потенциальной энергией.

Расстояние различных частей сферического тела от его центра в среднем меньше, чем было бы в любом другом геометрическом теле, так что Земля стала сферой. (Такими же являются Солнце, Луна и все другие обладающие объемом астрономические тела, за исключением образовавшихся в специальных условиях.) Более того, Земля, сформированная гравитацией в сферу, плотно «упакована». Составляющие ее атомы связаны между собой. В сущности, чем дальше в глубину от поверхности Земли, тем более сжаты атомы весом вещества расположенных выше слоев (этот вес представляет собой силу гравитации, или притяжения).

Тем не менее, даже в центре Земли атомы, несмотря на то, что они сильно сжаты, остаются невредимыми. Из-за того, что они невредимы, они оказывают сопротивление дальнейшему действию гравитации. Земля более не сжимается, а остается сферой диаметром 12750 километров и при условии, что она полностью предоставлена самой себе, будет оставаться такой неопределенно долгое время.

Звезды, однако, нельзя рассматривать точно таким же образом, поскольку масса их больше массы Земли в десять тысяч, а то и в десять миллионов раз, а это большая разница.

Возьмем, например, Солнце, масса которого в 330000 раз больше массы Земли. Соответственно в 330000 раз больше и его гравитационное поле, и сила, которая при образовании Солнца собрала его в сферу, была во столько же раз мощнее. Под действием этой огромной силы атомы в центре Солнца, попавшие под колоссальный вес верхних слоев, сломались и были разбиты вдребезги.

Подобное может происходить потому, что атомы совсем не аналогичны крохотным бильярдным шарам, как думали в девятнадцатом веке. Напротив, это главным образом рыхлые оболочки, состоящие из электронных волн с очень малой массой, в центре которых находится крошечное ядро, которое содержит почти всю массу. Диаметр ядра всего 1/100000 часть диаметра всего атома. Атом довольно похож на мячик для пинг-понга с невидимо маленьким и очень плотным металлическим шариком, находящимся в центре.

Под давлением верхних слоев Солнца электронные оболочки атомов, находящихся в его середине, полностью разрушаются, и крошечные ядра в центре атомов освобождаются. Изолированные ядра и осколки электронных оболочек настолько меньше, чем целые атомы, что под влиянием собственной гравитационной силы Солнце могло бы сжаться до удивительно малых размеров, но не сжимается.

Не сжимается потому, что Солнце — а также большей частью и другие звезды — состоит главным образом из водорода. Водородное ядро в центре атома водорода является одиночной субатомной частицей, называемой протоном, который несет положительный электрический заряд. Раз атомы разрушены, лишенные оболочек протоны могут свободно двигаться и могут приближаться друг к другу гораздо ближе, чем могли, когда были окружены электронами. На самом деле протоны не просто приближаются друг к другу, они сталкиваются с большой силой, поскольку энергия гравитационного поля, когда вещество Солнца сжимается, преобразуется в тепло, причем температура внутри Солнца приблизительно 15 миллионов градусов.

Когда протоны сталкиваются, они иногда не отскакивают, а соединяются друг с другом, вызывая таким образом «ядерную реакцию». В процессе подобных ядерных реакций некоторые протоны теряют электрический заряд и становятся нейтронами, и в конечном счете образуется ядро, состоящее из двух протонов и двух нейтронов. Это ядро атома гелия.

Этот процесс (тот же, что происходит в водородной бомбе, но неизмеримо больший по мощи) генерирует огромное количество тепла, которое превращает все Солнце в огнедышащий шар раскаленного добела газа и поддерживает это состояние долгое, долгое время.

Земля удерживается от сжатия сопротивлением невредимых атомов, а Солнце — благодаря расширяющему эффекту тепла, вырабатываемого ядерными реакциями внутри звезды. Разница лишь в том, что Земля может сохранять свой размер неопределенно продолжительное время, поскольку невредимые атомы, предоставленные сами себе, будут всегда оставаться невредимыми, Солнце же — не может. Размер Солнца зависит от непрерывного производства тепла в его недрах, что в свою очередь зависит от непрерывной серии ядерных реакций, производящих тепло, и что в свою очередь зависит от непрерывной поставки водорода, топлива для таких реакций.

Водорода там очень много. Но в конечном счете пройдет достаточно много времени, и количество водорода Солнца (или любой другой звезды) станет меньше определенной критической величины. Скорость ядерной реакции станет снижаться, уменьшаться будет и энергия. Тепла станет недостаточно, чтобы сохранить Солнце (или любую другую звезду) в расширенном состоянии, и оно начнет сжиматься. Сжатие звезды имеет важные гравитационные последствия.

Гравитационная сила между двумя объектами увеличивается по мере уменьшения расстояния между их центрами, обратно пропорционально квадрату этого расстояния. Если на определенном большом расстоянии от Земли уменьшить это расстояние наполовину, то есть в 2 раза, то притяжение Земли увеличится в 2 х 2, или в 4 раза; если уменьшить это расстояние в 16 раз, притяжение Земли увеличится в 16 х 16, или в 256 раз.

На поверхности Земли сила притяжения Земли для вас зависит от ее массы, вашей массы и того факта, что вы находитесь в 6378 километрах от центра Земли. Вы не можете существенно изменить массу Земли, и вы не имеете желания изменить свою собственную массу. Но представьте себе, что вы изменяете расстояние от себя до центра Земли?

Вы можете, например, в воображении продвинуться ближе к центру Земли путем бурения самого вещества Земли. И вы можете подумать, что сила притяжения для вас увеличится, если вы подошли ближе к центру Земли.

Но нет, подобная зависимость силы притяжения от расстояния до центра притягивающего тела сохраняется только в том случае, когда вы находитесь вне тела.

Только тогда при расчете сил гравитации мы можем относиться ко всей массе тела так, как будто она сконцентрирована в его центре.

Если вы углубитесь в Землю, то только часть Земли, которая ближе вас к центру, будет притягивать вас по направлению к нему. Часть Земли, которая дальше вас от центра, уже не будет участвовать для вас в силе притяжения. Следовательно, когда вы углубляетесь в Землю, притяжение для вас уменьшается. И если бы вы в воображении достигли самого центра Земли, никакого притяжения к центру Земли вообще бы не было, потому что не было бы ничего ближе к центру, чтобы оказывать на вас притяжение. Вы были бы подвержены нулевой гравитации.

Предположим, однако, что Земля сжалась бы на половину своего радиуса при сохранении всей своей массы.

Если бы вы находились далеко, скажем, в космическом корабле, это сжатие на вас не повлияло бы. Масса Земли оставалась бы прежней, неизменными оставались бы ваша масса и расстояние от вас до центра Земли. Сжимается Земля или расширяется, сила ее притяжения для вас не меняется (за исключением случая, когда ее расширение заходит настолько далеко, что она захватывает вас своим веществом, в этом случае для вас ее притяжение уменьшилось бы).

Предположим теперь, что вы стоите на поверхности Земли, когда она начала сжиматься, и вы остаетесь на ее поверхности в процессе сжатия. Масса Земли и ваша масса остаются теми же самыми, но ваше расстояние от центра Земли уменьшилось в 2 раза. Вы — вне самой Земли, и вся масса Земли находится между вами и ее Центром, тогда притяжение Земли увеличится для вас в 2 х 2, или в 4 раза. Другими словами, поверхностная гравитация Земли увеличивается при сжатии Земли.

Если бы Земля продолжала сжиматься без потери массы, и если бы вы оставались на ее поверхности, сила притяжения для вас продолжала бы увеличиваться. Если представить, что Земля уменьшится до точки нулевого диаметра (при сохранении массы), и вы бы оказались в этой точке, сила притяжения для вас была бы бесконечной.

Это верно для любого тела, обладающего массой, какое бы оно ни было маленькое или большое. Если бы вы, или я, или, скажем, протон сжимались все больше и больше, сила притяжения на нашей поверхности или поверхности протона увеличивалась бы беспредельно. И если бы вы, или я, или протон были уменьшены до точки нулевого диаметра при сохранении первоначальной массы, поверхностная гравитация в этом случае стала бы бесконечной.

ЧЕРНЫЕ ДЫРЫ

Впрочем, Земля, вероятно, никогда не сожмется до меньшего размера, по крайней мере пока она сохраняет свое настоящее состояние. Как не сожмется ничто, что меньше Земли. Даже объекты намного крупнее, чем Земля, например Юпитер, масса которого в 318 раз больше массы Земли, — не сожмутся, пока они предоставлены сами себе.

Звезды, тем не менее, в конечном счете сожмутся. Их масса значительно больше, чем масса планет, и их мощное гравитационное поле вызовет сжатие, как только масса ядерного топлива упадет ниже критической точки, и производимого тепла станет недостаточно для противодействия гравитационной силе. Насколько далеко зайдет сжатие, зависит от интенсивности гравитационного поля сжимающегося тела и соответственно от его массы. Если тело достаточно массивно, то, насколько нам известно, предела сжатию нет, и тело сжимается до нулевого объема когда звезда сжимается, интенсивность ее гравитационного поля на значительных расстояниях не меняется, но ее поверхностная гравитация увеличивается без предела Одно из последствий этого — то, что скорость исчезновения с поверхности звезды, или вторая космическая скорость, неуклонно увеличивается, когда звезда сжимается. Любому объекту становится все труднее и труднее оторваться от звезды, уйти от нее, когда звезда сжимается и ее поверхностная гравитация увеличивается.

В настоящий момент, например, вторая космическая скорость для нашего Солнца — 617 километров в секунду, почти в 55 раз больше второй космической скорости для Земли. Для Солнца это все еще достаточно малая скорость, и частицы вещества покидают его довольно легко. Солнце (и другие звезды) постоянно испускает субатомные частицы во всех направлениях и с высокой скоростью.

Однако, если бы Солнце сжималось, и, соответственно, увеличивалась бы его поверхностная гравитация, увеличивалась бы и его вторая космическая скорость до тысяч километров в секунду, до десятков тысяч, до сотен тысяч. В конечном счете она достигла бы уровня 300 000 километров в секунду, а это — скорость света.

Когда звезда (или любой другой объект) сжимается до того предела, когда скорость исчезновения равняется скорости света, это означает, что звезда достигла «радиуса Шварцшильда», названного так потому, что предположение о нем впервые высказал немецкий астроном Карл Шварцшильд (1873–1916), но полное теоретическое изучение ситуации не было произведено до тех пор, пока в 1939 году этого не сделал американский физик Д. Роберт Оппенгеймер (1904–1967).

Земля достигла бы своего радиуса Шварцшильда, если бы сжалась до радиуса в 1 сантиметр. Так как радиус любой сферы есть половина его диаметра, Земля была бы тогда шаром 2 сантиметра в поперечнике, шаром, который содержал бы всю массу Земли. Солнце достигло бы своего радиуса Шварцшильда при сжатии до шара радиусом 3 километра при сохранении своей массы.

Твердо установлено, что ничто, обладающее массой, не может передвигаться со скоростью большей, чем скорость света. Как только какой-либо объект сожмется до своего радиуса Шварцшильда или еще меньшего, ничто не может покинуть его поверхность (Недавно выяснилось, что это не совсем верно. Я объясню это ниже.). Что-либо, попавшее на такой сжавшийся объект, не может больше с него выбраться, так что такой объект словно глубокая дыра в космосе. Даже свет не может выбраться с него, так что этот объект абсолютно черный. Американский физик Арчибальд Уиллер (р.1911) первым применил к подобным объектам термин «черная дыра» (Как это ни странно, французский астроном Пьер Симон де Лаплас (1749–1827) еще в 1798 году сделал предположение о возможности объектов настолько массивных, что ничто не может покинуть их, даже свет).

По-видимому, черные дыры должны формироваться, когда у звезд истощается топливо, и они достаточно велики, чтобы создавать гравитационное поле, достаточное для сжатия до радиуса Шварцшильда. Это, по-видимому, необратимый процесс. То есть черная дыра может образоваться, но не может вернуться к прежнему состоянию. Как только она образовалась, она вечна — за исключением одного случая, на котором я остановлюсь далее (В 1998 году американские ученые получили еще одно подтверждение существования черных дыр с помощью телескопа Хаббла, использующего рентгеновское излучение. Черная дыра обнаружена в районе звезды Альфа Центавра в 10 миллионах световых лет от Земли.). Кроме того, что бы ни приближалось к черной дыре, оно, вероятно, захватывается чрезвычайно интенсивным гравитационным полем, существующим близ нее. Приближающийся объект, видимо, двигается по спирали около нее и в конце концов падает в нее. Как только это произойдет, он никогда больше не вырвется. Поэтому казалось бы, черная дыра может приобретать массу, но не может ее терять.

Если черные дыры образуются и никогда не исчезают, то количество черных дыр должно постоянно увеличиваться по мере старения Вселенной. Кроме того, если каждая черная дыра может увеличивать свою массу, но не уменьшать, все черные дыры должны постоянно расти. Каждый год количество черных дыр увеличивается, их размеры растут, с течением времени все больший и больший процент массы Вселенной оказывается в черных дырах, и в конце концов все объекты Вселенной окажутся в той или иной черной дыре.

Если мы живем в незамкнутой Вселенной, мы можем представить себе, что конец — это не просто максимум энтропии и тепловая смерть в бесконечном море разреженного газа. Это также не максимум энтропии и тепловая смерть в каждом из миллиарда галактических скоплений, отделенных друг от друга неизмеримыми и все время растущими расстояниями. Вместо этого Вселенная в далеком будущем, возможно, приобретет максимум энтропии в виде ряда чрезвычайно массивных черных дыр, существующих в скоплениях, каждое из которых отделено от других неизмеримыми и постоянно растущими расстояниями. Именно это представляется сейчас наиболее вероятным будущим для незамкнутой Вселенной.

Существуют теоретические основания для предположения, что гравитационная энергия черных дыр способна произвести огромное количество работы. Мы легко можем представить себе, что люди пользуются черными Дырами как большими топками, забрасывая в них ненужную массу и используя радиацию, вырабатываемую в этом процессе. За отсутствием излишков массы можно было бы использовать вихревую силу черной дыры. В этом случае из черных дыр можно извлечь гораздо больше энергии, чем из той же массы обычных звезд, и потомки человечества могли бы дольше просуществовать во Вселенной с черными дырами, чем во Вселенной без черных дыр.

В завершение второе начало термодинамики все же проявит себя. Вся материя окажется в черных дырах, и черные дыры перестанут вращаться. Никакой работы из них извлечь будет уже нельзя, в свои права вступит максимальная энтропия. Наступление тепловой смерти с черными дырами представляется неминуемым, тогда как без них еще остаются кое-какие шансы избежать ее. Если мы имеем дело с черными дырами, то трудно предположить наличие областей низкой энтропии, беспорядочную флуктуацию, и в этом случае просто невозможно понять, как жизнь может избежать окончательной катастрофы.

Однако как черные дыры вписываются в замкнутую Вселенную?

Учитывая общий размер и массу Вселенной, процесс, при котором черные дыры увеличиваются в числе и по размерам, может быть весьма медленным. Вселенной сейчас 15 миллиардов лет, но черные дыры, вероятно, все еще составляют только малую часть ее массы (Мы не можем быть вполне уверены в этом. Черные дыры почти невозможно обнаружить, и, вероятно, многие из них ускользают от нашего внимания. Возможно, именно масса этих незамеченных черных дыр и составляет «недостающую» массу, необходимую для того, чтобы сделать нашу Вселенную замкнутой, — в этом случае черные дыры составляют от 50 до 90 процентов массы Вселенной). Даже после половины триллиона дополнительных лет, когда наступит поворот и Вселенная начнет сжиматься, черные дыры все еще могут составлять лишь малую долю общей массы.

Тем не менее, как только Вселенная начнет сжиматься, катастрофа черных дыр приобретет дополнительный потенциал. Черные дыры, которые образовывались в период расширения, были, по всей вероятности, ограничены сердцевинами галактик, но теперь, когда галактические скопления приближаются друг к другу и когда Вселенная становится все богаче энергетической радиацией, мы можем быть уверены, что черные дыры станут образовываться в больших количествах и будут расти быстрее. На финальных стадиях, когда галактические скопления станут объединяться, черные дыры тоже объединятся, и окончательное сжатие в космическое яйцо явится, безусловно, сжатием в огромную вселенскую черную дыру. Впрочем, масса Вселенной в размерах космического яйца и не могла бы быть ничем иным, как огромной черной дырой.

Но тогда, если уже ничто не может образоваться из космической дыры, то как может космическое яйцо, образованное сжатием Вселенной, взорваться, чтобы создать новую Вселенную? Каким образом космическое яйцо, которое существовало 15 миллиардов лет назад, могло взорваться и образовать Вселенную, которую мы теперь населяем?

Чтобы понять, как это могло произойти, мы должны признать, что черные дыры не равны по плотности. Начнем с того, что чем больше масса объекта, тем более интенсивна его поверхностная гравитация (если это обычная звезда) и тем выше у него скорость исчезновения — вторая космическая. И, следовательно, тем меньше объекту нужно сжиматься, чтобы увеличить скорость исчезновения до значения, равного скорости света, и тем больше радиус Шварцшильда, на котором заканчивается сжатие.

Как было сказано выше, радиус Шварцшильда у Солнца составляет 3 километра. Если звезда с массой в 3 раза большей, чем масса Солнца, сократилась бы до своего радиуса Шварцшильда, то этот радиус равнялся бы 9 километрам.

Сфера с радиусом 9 километров, имея радиус в 3 раза больший, чем у сферы с радиусом 3 километра, имеет объем 3x3x3, то есть в 27 раз больший. Плотность большей черной дыры составляет лишь 3/27, или 1/9 плотности меньшей черной дыры.

Короче, чем больше масса черной дыры, тем она менее плотная.

Если бы вся Галактика Млечного Пути, которая обладает массой примерно в 150 миллиардов раз большей, чем масса Солнца, сократилась до черной дыры, то ее радиус Шварцшильда составил бы 450 миллиардов километров, или около 1/20 светового года. Такая черная дыра имела бы среднюю плотность около 1/1000 плотности воздуха вокруг нас. Нам бы это показалось хорошим вакуумом, но это все же была бы черная дыра, из которой ничто не может исчезнуть.

Если бы во Вселенной было достаточно массы, чтобы сделать ее замкнутой, и если бы вся эта масса была сжата в черную дыру, радиус Шварцшильда этой черной дыры был бы около 300 миллиардов световых лет! Такая черная дыра была бы по объему больше, чем вся известная Вселенная, а ее плотность была бы значительно меньше, чем считается в настоящее время плотность Вселенной.

Теперь представим себе, что Вселенная сжимается. Предположим, что каждая галактика потеряла большую часть своей материи в черной дыре, так что сжимающаяся Вселенная состоит из сотни миллиардов черных дыр или даже больше, и каждая в зависимости от ее массы примерно от 1/500 до 1 светового года в диаметре. Ничто не может выбраться из этих черных дыр.

Но вот на последних стадиях сжатия все эти черные дыры встречаются и сливаются, чтобы образовать единую черную дыру с массой Вселенной и радиусом Шварцшильда в 300 миллиардов световых лет! Ничто не может выбраться за пределы этого радиуса, но вполне возможно, что могут быть расширения внутри радиуса. Устремление наружу, так сказать, как бы из этого радиуса может как раз и быть тем событием, которое «запаливает» Большой взрыв.

Если нас убеждают эти строки, мы, по-видимому, должны прийти к заключению, что Вселенная не может быть незамкнутой, что она не может расширяться вечно.

Космическое яйцо, из которого началось расширение, должно было быть черной дырой с соответствующим радиусом Шварцшильда. Если бы Вселенная должна была расширяться безгранично, тогда части ее двигались бы вне радиуса Шварцшильда, а это представляется невозможным. Следовательно, Вселенная должна быть замкнутой, и поворот должен произойти до того, как будет достигнут радиус Шварцшильда (Вот почему в предыдущей главе я говорил о своем убеждении, что Вселенная является замкнутой, несмотря на распространенное убеждение в том, что она незамкнута).

КВАЗАРЫ

Из трех катастроф первого класса, гибельных для жизни во всей Вселенной, — расширение до тепловой смерти, сжатие до космического яйца и сжатие в от дельные черные дыры — третья отличается от первых двух важными особенностями.

Как расширение Вселенной до тепловой смерти, так и сжатие до космического яйца более или менее равным образом оказывали бы воздействие на всю Вселенную. В обоих случаях, исходя из того, что человеческая жизнь просуществует еще триллион лет от нашего времени, нет основания предполагать, что наше местонахождение во Вселенной обеспечит нам особенно длительный или особенно малый период для жизни. Наша часть Вселенной не пострадает значительно раньше или позже, чем какая-либо другая ее часть.

В случае третьей катастрофы с отдельными черными дырами ситуация совсем другая. Здесь мы имеем дело с серией локальных катастроф. Черная дыра может образоваться здесь, а не там, так что жизнь станет невозможной здесь, но не там. В перспективе все неизбежно сольется в черную дыру, но черные дыры, которые образуются здесь и сейчас, могут сделать невозможной жизнь вблизи себя здесь и сейчас, несмотря на то, что жизнь в других местах может продолжаться беззаботно и безбедно весь триллион лет. Следовательно, нам надо поинтересоваться, действительно ли существуют сейчас черные дыры. И если да, намнадо узнать, где они, по всей вероятности, находятся и насколько возможно, что какие-либо из них угрожают нам катастрофой до (может быть, задолго до) окончательной катастрофы.

Само собой разумеется, наиболее вероятно образование черной дыры в местах, где уже скопилась большая масса. Чем больше масса звезды, тем она более подходящий кандидат для черной дыры. Скопление звезд, где многочисленные звезды тесно сгрудились вместе, — еще лучший кандидат.

Самые крупные, густо усеянные звездами скопления находятся в центрах галактик, особенно таких гигантских галактик, как наша, или еще больше. Там от нескольких миллионов до нескольких миллиардов звезд заключено в очень маленьком объеме, и наиболее вероятно, что именно там будет иметь место катастрофа черной дыры.

Всего лишь двадцать лет назад астрономы не имели ни малейшего представления о том, что галактические центры — это место, где происходят интенсивнейшие явления. В таких центрах звезды расположены близко, но даже в центрах больших галактик звезды отделены друг от друга примерно десятой частью светового года, словом, у них достаточно места, чтобы двигаться, серьезно не мешая друг другу.

Если бы наше Солнце располагалось в таком районе, мы бы увидели невооруженным глазом свыше 2,5 миллиарда звезд, и миллионов 10 из них были бы первой величины или даже ярче, но каждая была бы видна лишь как светящаяся точка. Свет и тепло, доставляемые этими звездами, могли бы составлять до четверти доставляемых Солнцем, и эти дополнительные свет и тепло могли бы сделать Землю непригодной для обитания, но она могла бы быть пригодной для жизни, находись она подальше от Солнца, скажем, на месте, где находится Марс. Мы могли рассуждать таким образом, например, еще в 1960 году и даже пожелать, чтобы Солнце располагалось в галактическом центре, чтобы мы могли любоваться таким волшебным ночным небом.

Если бы мы обнаруживали только свет, исходящий от звезд, мы, может быть, никогда бы не имели причины изменить свое мнение. Однако в 1931 году американский радиоинженер Карл Гуте Янский (1905–1950) обнаружил поступающее из определенных районов неба радиоизлучение, волны которого в миллион раз длиннее, чем у видимого света. После Второй мировой войны астрономы разработали методы регистрации этого радиоизлучения, особенно сравнительно коротковолновой их разновидности, называемой микроволнами. Быстро усовершенствующиеся в 50-х годах радиотелескопы позволили точно определить на небе их источники. Некоторые из них оказались связаны с объектами, которые представлялись очень тусклыми звездами нашей Галактики. При более тщательном изучении этих звезд оказалось, однако, что они необычны не только длиной испускаемых микроволн, но также и тем, что, по-видимому, они связаны со слабыми облаками или туманностями, окружающими их. В самой яркой из них, обозначенной в каталоге как 3C273, была обнаружена крошечная струя истекающего из нее вещества.

Астрономы начали подозревать, что эти объекты, испускающие микроволны, не совсем обычные звезды, хотя выглядят похожими на них. Их определили как квазистелларные (звездообразные, похожие на звезды) радиоисточники. В 1964 году американец китайского происхождения Хонг Ичиу сократил слово «квазистелларный» до «квазар», и с тех пор за этими звездообразными испускающими микроволны объектами закрепилось это название.

Спектры квазаров изучались и ранее, но характер обнаруженных в них темных линий смогли установить только в 1963 году, когда американец датского происхождения Маартен Шмидт (р. 1929) доказал, что это линии типа обычно находящихся глубоко в ультрафиолете, то есть световых волн намного короче самых коротких, которые могли бы воздействовать на нашу сетчатку и которые мы бы могли видеть. Они оказались в видимом диапазоне спектра квазаров только потому, что подверглись сильному красному смещению.

Это означает, что квазары удаляются от нас со скоростью большей, чем любая галактика, которую мы можем наблюдать; и они находятся от нас дальше, чем любая галактика, которую мы можем наблюдать. Квазар 3C273, самый близкий к нам, находится от нас на расстоянии более миллиарда световых лет. Другие, более отдаленные квазары были обнаружены дюжинами. Самые далекие от нас порядка 12 миллиардов световых лет.

Чтобы быть видимыми на подобных огромных расстояниях, квазары должны быть в сто раз ярче таких галактик, как наша. Раз они действительно в сто раз ярче, то они должны бы быть и в сто раз больше, чем Галактика Млечного Пути, и должны бы обладать в сто раз большим количеством звезд. Но если бы квазары были такими огромными, наши большие телескопы позволили бы увидеть их как клочки облаков, а не просто как яркие световые точки. Они должны быть гораздо меньше, чем галактики.

О малых размерах квазаров свидетельствует также тот факт, что яркость их меняется от года к году, а в некоторых случаях и от месяца к месяцу. Это не может происходить в большом объекте размером с галактику. Одни части галактики могут стать более тусклыми, другие — более яркими, но в среднем они остаются такими же. Для того, чтобы вся галактика стала ярче или тусклее и чтобы эти изменения происходили неоднократно, должен существовать некий эффект, который бы охватывал все ее части. Подобный эффект, каким бы он ни был, должен распространяться с одной части галактики на другую, и он не может распространяться со скоростью большей, чем скорость света. Например, в Галактике Млечного Пути любому эффекту понадобилась бы по крайней мере сотня тысяч лет, чтобы распространиться с одного конца Галактики на другой, и чтобы нашей Галактике в целом стать ярче или тусклее, потребовалось бы не менее сотни тысяч лет; то есть каждое изменение яркости требовало бы не менее сотни тысяч лет.

Быстрые изменения в квазарах свидетельствуют о том, что диаметр у них не более светового года, и все же они излучают радиацию в сотни раз интенсивнее, чем наша Галактика, имеющая в диаметре 100 000 световых лет. Как это возможно? Начало ответа на этот вопрос появилось задолго до 1943 года, когда молодой астроном Карл Сейферт (1911–1960) обнаружил необычную галактику, входящую в группу, которая сейчас называется «Сейфертские галактики».

Сейфертские галактики не отличаются необычными размерами и не находятся на необычных расстояниях, но у них имеются очень компактные и яркие центры, которые представляются необычно горячими и активными, в сущности, довольно похожими на квазары. Эти яркие центры проявляют изменения в радиации, как это присуще квазарам, и они к тому же, по-видимому, не более светового года в диаметре.

Если мы представим себе очень удаленную Сейфертскую галактику с необычно светящимся центром, то все, что мы увидим, будет светящимся центром, остальное окажется слишком тусклым, чтобы можно было его различить. Короче, очень похоже, что квазары — это очень далекие Сейфертские галактики, и мы видим только их светящиеся центры (хотя слабые туманности вокруг ближайших квазаров могут выглядеть похожими на галактики). На каждую огромную Сейфертскую галактику, находящуюся на расстоянии свыше миллиарда световых лет, приходится примерно миллиард обычных галактик, но мы их не видим. Ни одна часть обычных галактик не является достаточно яркой, чтобы можно было различить их.

Галактики, которые не являются Сейфертскими, также, по-видимому, имеют активные центры, которые так или иначе представляют собой источники радиации, или которые проявляют признаки наличия взрывов, или вообще проявляют себя так или этак.

Не может ли быть так, что скопления звезд в галактических центрах непременно образуют условия, создающие черные дыры, и что черные дыры постоянно растут и могут быть обширными, и что именно они создают в галактических центрах активность, которая отвечает за яркость центров Сейфертских галактик и квазаров?

Возникает, конечно, вопрос, как черные дыры могут быть источником максимально энергетичной радиации в галактических центрах, когда ничто не может выходить из черной дыры, даже радиация. Дело в том, что радиации нет необходимости исходить из самой черной дыры. Когда вещество движется по спирали в черную дыру, скорость его на этой орбите в непосредственном соседстве с черной дырой под воздействием сильнейшего гравитационного поля чрезвычайно велика, это вызывает интенсивную эмиссию энергетичной радиации. В больших количествах испускаются рентгеновские лучи, похожие на свет, но имеющие длину волны в 500 000 раз меньше.

Величина радиации, получаемой таким образом, зависит от двух факторов — во-первых, от массы черной дыры, поскольку более массивная черная дыра может быстро поглотить больше вещества и создать таким путем больше радиации; во-вторых, от количества материи, имеющейся по соседству с черной дырой. Материя собирается вокруг черной дыры и отправляется в движение по орбите, называемой «аккреционным диском». Чем больше материи по соседству, тем вероятнее больший аккреционный диск, тем больше материи движется по спирали в черную дыру и тем интенсивнее генерируемая радиация.

Галактический центр не только идеальное место для образования черной дыры, он предполагает и наличие поблизости материи в максимальных количествах. Неудивительно, что в центрах столь многих галактик существуют компактные источники радиации и что в некоторых случаях радиация весьма интенсивна.

Некоторые астрономы полагают, что все галактики имеют в своем центре черную дыру. И впрямь, быть может, когда газовые облака, некоторое время спустя после Большого взрыва, сжимаются, самые плотные части собираются в черные дыры. Другие уплотнения потом происходят в пределах газовых регионов, привлеченных черной дырой и двигающихся около нее по орбите. Таким образом, галактика образуется как своего рода супераккреционный диск вокруг центральной черной дыры, которая представляет собой старейшую часть галактики. В большинстве случаев черные дыры будут довольно малыми и не будут производить достаточно радиации, чтобы обнаружить нашими приборами что-то необычное в центре. С другой стороны, некоторые черные дыры могут быть столь огромны, что аккреционные диски в их непосредственном соседстве состоят из неповрежденных звезд, которые, в сущности, толкают друг друга по орбите и которые в конце концов поглощаются полностью, — все это делает регионы в непосредственной близости от черной дыры необычно светящимися и насыщенными энергетичной радиацией.

Более того, материя, попадающая в черную дыру, может высвободить до 10 процентов, или даже более, своей массы в виде энергии, в то время как обычная радиация от обычных звезд благодаря реакциям в центре дает превращение в энергию только 0,7 процента массы.

При этих условиях неудивительно, что, хотя квазары так малы, они сильно светятся. Можно также понять, почему квазары становятся то более яркими, то более тусклыми. Это может быть связано с неравномерностью количества вещества, затягиваемого внутрь спирали.

В один период затягиваются крупные порции вещества, в другой — сравнительно малые количества.

Исходя из исследований рентгеновской радиации из космоса, которые были проведены в 1978 году, полагают, что типовая Сейфертская галактика содержит цен тральную черную дыру с массой от 10 до 100 миллионов раз больше, чем масса Солнца. Черная дыра в центре квазара должна быть все же значительно крупнее, с массой в миллиард раз больше массы Солнца или даже еще более.

Даже не Сейфертские галактики могут быть необычными в этом отношении, если они достаточно крупные. Существует галактика, известная как М87, которая, например, в 100 раз больше нашей Галактики и содержит примерно 30 триллионов звезд. Она является частью громадного галактического скопления в созвездии Девы и находится в 65 миллионах световых лет от нас. Галактика М87 имеет очень активный центр, который менее (может быть, гораздо менее) 300 световых лет в поперечнике, тогда как диаметр галактики 300 000 световых лет. К тому же обнаружена струя вещества, истекающая из центра за пределы галактики.

В 1978 году астрономы обобщили исследования яркости свечения центральной ее части по сравнению с внешними регионами, а также скорости, с которой движутся звезды около центра галактики. В результате ученые пришли к выводу, что в центре галактики существует огромная черная дыра — другая галактика с массой в 6 миллиардов раз больше массы Солнца. Такая огромная дыра составляет все же только 1/2500 массы галактики М87.

В ПРЕДЕЛАХ НАШЕЙ ГАЛАКТИКИ

Совершенно ясно, что ни черная дыра в центре галактики М87, ни черные дыры в центрах Сейфертских галактик и квазаров не представляют для нас большой опасности. 65 миллионов световых лет, которые отделяют нас от черной дыры галактики М87, и еще большие расстояния, которые отделяют нас от Сейфертских галактик и от квазаров, являются более чем достаточной изоляцией от всего самого плохого, что могли бы сделать черные дыры. Более того, все квазары удаляются от нас с огромной скоростью, примерно от одной десятой до девяти десятых скорости света, да и галактика М87 удаляется от нас с весьма приличной скоростью.

В самом деле, поскольку Вселенная расширяется, черные дыры, расположенные вне нашей локальной группы, стремительно и неуклонно удаляются от нас. Они никак не могут воздействовать на нас до последнего периода сжатия, который сам будет служить для нас окончательной катастрофой.

Но тогда как обстоит дело с галактиками нашей локальной группы, которые будут оставаться поблизости от нас, как бы долго ни расширялась Вселенная? Могут ли галактики нашей группы содержать черные дыры? Могут. Однако ни одна из галактик локальной группы вне нашей Галактики не проявила никаких признаков подозрительной активности в центре, во всяком случае малые члены группы вряд ли имеют большие черные дыры. Галактика Андромеды, которая несколько больше, чем наша Галактика Млечного Пути, могла бы иметь в своем центре довольно крупную дыру, и она, безусловно, не собирается когда-либо особенно удаляться от нас. С другой стороны, она также не собирается и особенно приближаться к

А как обстоит дело с нашей Галактикой? В ее центре наблюдается подозрительная активность. Галактика Млечный Путь на самом деле не активная галактика в сравнении с М87, Сейфертскими галактиками и квазарами, но ее центр гораздо ближе к нам, чем центр любой другой галактики во Вселенной. В то время как самый близкий квазар находится от нас в миллиарде световых лет, М87 — в 65 миллионах световых лет, Галактика Андромеды — в 2,3 миллионах световых лет, центр нашей Галактики — всего лишь в 32 тысячах световых лет. Естественно, мы могли бы скорее обнаружить активность в своей собственной Галактике, чем в любой другой.

Активность достаточно крупного объекта диаметром 40 световых лет позволяет допустить возможность черной дыры. Некоторые астрономы даже готовы опреде лить, что масса этой дыры, находящейся в центре нашей Галактики, в 100 миллионов раз больше массы Солнца.

Такая черная дыра составляет только 1/60 массы той черной дыры, которая предположительно находится в центре галактики М87, но наша Галактика гораздо меньше по массе, чем галактика М87. Наша черная дыра составит, таким образом, около 1/1500 массы нашей Галактики. Пропорционально размеру Галактики, ее содержащей, наша черная дыра была бы в 1,6 раза больше, чем черная дыра галактики М87.

Представляет ли для нас угрозу черная дыра в нашей Галактике? Если да, то насколько скоро эта угроза может осуществиться?

Мы могли бы ответить на это таким образом. Наша Галактика была образована вскоре после Большого взрыва, а черная дыра в центре, видимо, сформировалась несколько раньше. Положим, черная дыра образовалась через 1 миллиард лет после Большого взрыва, или 14 миллиардов лет назад. В таком случае черной дыре потребовалось 14 миллиардов лет, чтобы поглотить 1/1500 нашей Галактики. При таком темпе потребуется около 21 триллиона лет, чтобы поглотить полностью всю Галактику. К тому времени в любом случае нас погубит либо тепловая смерть, либо (как полагаю я) катастрофа очередного космического яйца.

Но разве справедливо сказать: при таком темпе? В конце концов, чем больше вырастает черная дыра, тем в более крупном масштабе происходит поглощение окружающей материи. Возможно, понадобилось 14 миллиардов лет для того, чтобы поглотить 1/1500 часть нашей Галактики, но потребуется только 1 миллиард лет, чтобы завершить работу.

С другой стороны, способность черной дыры поглощать материю зависит также от плотности материи. Когда черная дыра в центре галактики растет, она эффективно поглощает звезды в галактическом ядре и в результате образует то, что можно назвать «полой галактикой», галактику с пустым ядром, только с черной дырой в центре, дырой с массой в 100 миллиардов раз больше массы нашего Солнца, или даже в триллион раз больше, если мы имеем дело с большой галактикой. Такие огромные черные дыры были бы от 0,1 до 1 светового года в диаметре.

Даже при этом звезды, остающиеся на окраинах галактики, двигались бы по ор бите вокруг центральной черной дыры в сравнительной безопасности. Определенная звезда под влиянием других звезд может изменить свою орбиту таким образом, что приблизится к черной дыре и будет захвачена ею, но это будет крайне редким случаем и со временем будет происходить все реже. Для вращающихся вокруг черной дыры звезд опасность будет не больше, чем для Земли, вращающейся вокруг Солнца. В конце концов, если бы Земля по какой-либо причине оказалась слишком близко к Солнцу, оно бы поглотило ее так же эффективно, как черная дыра.

В сущности, даже если черная дыра в центре нашей Галактики вычистит ядро и оставит Галактику полой, мы не различим ничего, кроме упадка лучистой активности по мере того, как все меньше и меньше материи будет двигаться по спирали в черную дыру. Центр Галактики скрыт обширными пылевыми облаками и звездными скоплениями в области созвездия Стрельца, так что если бы даже центр был опустошен, мы бы не увидели никаких изменений.

Если бы Вселенная была незамкнутой, мы бы могли вообразить такое расширение в далеком будущем, при котором все галактики окажутся полыми — просто серии суперчерных дыр, каждая, окруженная своего рода астероидным поясом звезд, прокладывающие себе путь к тепловой смерти.

Возможно ли, однако, что в нашей Галактике существуют черные дыры где-то еще, кроме центра, и, следовательно, ближе к нам?

Рассмотрим шаровидные скопления. Это плотно собранные сферические группы звезд, их диаметр в целом около 100 световых лет. В пределах этого относительно небольшого объема примерно от 100 000 до 1 миллиона звезд. Шаровидное скопление довольно похоже на стоящую особняком часть галактического ядра, оно, конечно, гораздо меньше ядра и не так плотно собрано. Астрономы обнаружили более ста таких разбросанных около галактического центра сферических гало. (Несомненно, другие галактики также имеют свои гало-шаровидные скопления.) Астрономы обнаружили рентгеновскую активность в центре ряда этих скоплений, и совсем не трудно предположить, что такие же процессы, которые обуславливают появление черных дыр в центре галактик, также обусловили бы появление черных дыр и в центре шаровидных скоплений.

Черные дыры в скоплениях не были бы такими же большими, как черные дыры в галактических центрах, но по массе они могли бы быть в 1000 раз больше нашего Солнца. Они меньше, чем крупная галактическая черная дыра, но не могут ли и они представлять для нас непосредственную опасность? В настоящее время, безусловно, нет. Самое близкое к нам шаровидное скопление расположено в области Омега Центавра на расстоянии 22 000 световых лет — это достаточно безопасное расстояние.

До сих пор у нас с вами все, кажется, обходилось удачно. Астрономические открытия, сделанные после 1963 года, показали, что центры галактик и шаровидных скоплений являются активными и враждебными жизни местами. Они являются местами, где катастрофа уже наступила в том смысле, что жизнь на любой планете в таких районах разрушена либо прямо — путем поглощения в черную дыру, либо косвенно — путем купания в радиации, возникающей в результате такой активности. Однако вернее сказать, что там просто нечему было страдать от катастрофы, так как маловероятно, что при таких условиях образовалась бы жизнь. Сами мы, однако, существуем на спокойной окраине Галактики, где звезды разбросаны редко. Следовательно, катастрофа черной дыры не для нас.

Но подождите! Быть может, даже Здесь, на окраине Галактики, существуют черные дыры? По соседству с нами нет больших скоплений, внутри которых могли бы образоваться черные дыры, но хватило бы и массы, сконцентрированной в отдельные звезды, массы, достаточной для образования черной дыры. Нам следует задаться вопросом, не образовали ли гигантские звезды черных дыр около нас? Если так, то где они? Можем ли мы опознать их? Не опасны ли они для нас?

Представляется, что существует обескураживающая фатальность в отношении черных дыр. Дело в том, что черной дыры мы не видим, мы воспринимаем только радиационный «предсмертный плач» материи, падающей в нее. Предсмертный плач громок, когда черная дыра окружена материей, которую она может захватить, но тогда окружающая материя скрывает от нас находящуюся поблизости черную дыру. Если черную дыру окружает немного материи, и у нас есть возможность увидеть находящуюся рядом черную дыру, то предсмертный плач настолько слаб, что велика вероятность проглядеть черную дыру.

Тем не менее, есть одна подходящая возможность. Около половины звезд Вселенной, по-видимому, существует парами («бинарная система»), вращаясь около друг друга. Если обе звезды — крупные, тогда одна может на какой-то стадии своей эволюции превратиться в черную дыру, а материя парной звезды — мало-помалу будет затянута в эту соседствующую черную дыру. В таком случае возникнет радиация и не происходит чрезмерного загораживания черной дыры.

Чтобы установить возможные ситуации подобного рода, астрономы просканировали небо в поисках рентгеновских источников, а затем попытались обнаружить поблизости другой источник, который нельзя объяснить ничем больше, как только черной дырой. Например, рентгеновский источник, который изменяет свою интенсивность необычным образом, с большей вероятностью является черной дырой, чем источник, интенсивность которого постоянна или изменяется закономерным, правильным образом.

В 1969 году с побережья Кении в пятую годовщину независимости страны был запущен спутник для поиска источников рентгеновского излучения. Он был назван «Ухуру», что на суахили значит «свобода». Он мог вести поиск источников рентгеновского излучения со своей орбиты вне атмосферы Земли, что было очень важно, потому что атмосфера поглощает рентгеновское излучение и не позволяет слабым сигналам дойти до какого-либо устройства, предназначенного для их обнаружения.

«Ухуру» обнаружил 161 источник рентгеновского излучения, половину из них в нашей Галактике. В 1971 году «Ухуру» наблюдал сильный источник рентгеновского излучения в созвездии Cygnus — Лебедь, он был назван Cygnus Х-1 и проявил необычное изменение интенсивности. Привлеченное к Cygnus Х-1 широкое внимание позволило обнаружить также и микроволновую радиацию. Микроволны позволили очень точно установить их источник. Оказалось, что он находится совсем рядом, но на невидимой звезде. Это звезда HD226868, крупная, горячая, голубая звезда почти в 30 раз по массе больше нашего Солнца. Звезда четко циркулировала на орбите с периодом 5,6 дня. Характер этой орбиты позволил установить, что по массе вторая звезда примерно в 5–8 раз больше нашего Солнца (Массу самой по себе звезды определить нелегко. Однако, если пара звезд вращается друг около друга, их массы могут быть определены по расстоянию между ними и по отрезку времени, которое им требуется для совершения полного оборота, а также по местонахождению центра гравитации между ними).

Звезду-напарницу видно не было, хотя она являлась источником интенсивного рентгеновского излучения. Согласно своей массе, она должна иметь достаточную яркость, если бы была обычной звездой. Следовательно, это и есть вышедшая из строя звезда, и она слишком велика по массе, чтобы превратиться в нечто иное, чем черная дыра. И если это так, то она намного меньше, чем черные дыры, о которых речь шла выше, — черные дыры, которые в тысячи, в миллионы и даже миллиарды раз больше по массе, чем наше Солнце. По массе эта дыра больше нашего Солнца максимум в 8 раз.

Она тем не менее ближе, чем любая из тех больших. Астрономы считают, что Cygnus Х-1 находится всего лишь в 10 000 световых лет от нас, то есть меньше, чем на трети расстояния до галактического центра, и меньше, чем на половине расстояния до шаровидного скопления.

В 1978 году появилось сообщение о подобной бинарной системе в созвездии Скорпиона. Там источник рентгеновского излучения, обозначенный как V861 Sco, может представлять собой черную дыру с массой в двенадцать раз больше, чем масса Солнца, и находится она от нас на расстоянии всего в 5 000 световых лет.

Можно уверенно утверждать, что даже 5 000 световых лет являются достаточно изолирующим расстоянием. Ниже мы приведем доводы, что вряд ли возможно наличие черных дыр значительно ближе, чем эта. Звезд, которые способны создать черную дыру, настолько мало, что маловероятно, чтобы мы не знали о существовании такой близкой звезды. Если бы дыра была близко, то даже значительно меньшие количества материи, падающие в нее, давали бы рентгеновское излучение заметной интенсивности.

Эти близко находящиеся черные дыры тем не менее представляют некоторую опасность, которой другие не таят. Заметьте: черные дыры в галактиках вне нашей локальной группы особенно далеки и постоянно удаляются от нас из-за расширения Вселенной. Черные дыры в других галактиках, но внутри нашей локальной группы находятся все же далеко и в целом сохраняют далекое расстояние. Они существенно не удаляются от нас, но и не приближаются. Черная дыра в центре нашей Галактики, безусловно, находится ближе к нам, чем любая черная дыра в любой другой галактике, но она также сохраняет свое расстояние, поскольку Солнце вращается около нее по почти правильной круговой орбите.

Черные дыры в нашей Галактике, которые не находятся в центре, тем не менее, как и мы, все движутся вокруг центра Галактики. Мы все имеем свои орбиты, двигаясь по ним, черные дыры могут приближаться к нам, могут удаляться. Фактически они почти все время неуклонно приближаются к нам.

Насколько близко? И насколько это опасно?

Для ответа на эти вопросы надо перейти от катастроф первого класса, которые воздействуют на Вселенную в целом, к катастрофам второго класса, которые воздействуют на нашу Солнечную систему.

Часть II КАТАСТРОФЫ ВТОРОГО КЛАССА

5. Столкновения с Солнцем

РОЖДЕНИЕ В ТАЙНОЙ СХВАТКЕ

Может показаться, что наиболее вероятна, наиболее близка неизбежная катастрофа первого класса — образование нового космического яйца, примерно через триллион лет. Однако рассуждения по поводу черных дыр показали, что локальные катастрофы могут поразить отдельные области Вселенной задолго до того, как завершится период в триллион лет. Словом, настало время рассмотреть вероятность локальной катастрофы, делающей непригодной для жизни нашу Солнечную систему, подвергая таким образом гибели человечество, в то же время оставляя остальную Вселенную нетронутой.

Это катастрофа второго класса.

До Коперника представлялось само собой разумеющимся, что Земля — неподвижный центр Вселенной, а все остальное вращается вокруг нее. Звезды, в частности, считались зафиксированными в наиболее дальней части небесной сферы и обращающимися вокруг Земли за 24 часа, так сказать, целым куском. К звездам относились как к «неподвижным», чтобы отличать их от других, более близких тел — Солнца, Луны, планет, которые вращались самостоятельно.

Даже после того как система Коперника сместила Землю с центральной позиции, это сначала не изменило взгляд на звезды. Они продолжали казаться яркими неподвижными объектами, зафиксированными в наиболее далекой части сферы, в то время как в центре этой сферы было Солнце, а разные планеты, включая Землю, вращались вокруг него.

Однако в 1718 году английский астроном Эдмунд Галлей (1656–1742), регистрируя позиции звезд, отметил, что по крайней мере три звезды — Сириус, Процион и Арктур были не на тех местах, где их зафиксировали греки. Разница оказалась существенной, и греки не могли сделать такой ошибки. Галлею стало ясно, что эти звезды передвинулись по отношению к другим. С тех пор все больше и больше звезд стало проявлять «собственное движение», поскольку приборы астрономов для обнаружения такого движения становились более чувствительными.

Ясно, что если различные звезды движутся в космосе с равными скоростями, то изменение позиции очень далекой звезды будет, по нашему наблюдению, намного меньше, чем изменение позиции более близкой звезды. (Мы знаем по опыту, каким медленным представляется самолет, летящий вдалеке, по сравнению с самолетом, который летит значительно ближе к нам.) Звезды находятся настолько далеко, что только самые близкие позволяют нам заметить их «собственное движение», но от этого представляется справедливым заключение, что все звезды движутся.

Чтобы быть точнее, собственное движение звезды — это только ее движение по линии нашего зрения. Звезда также могла бы двигаться по направлению к нам или от нас, и эта часть ее движения не проявлялась бы как собственное движение. Действительно, звезда могла бы двигаться прямо к нам или прямо от нас, так что не было бы видно никакого движения по линии зрения, даже если бы она была сравнительно близко от нас.

К счастью, благодаря эффекту Допплера-Физо, описанному выше, скорость приближения и удаления также может быть определена, и трехмерная космическая скорость, по крайней мере близко расположенных звезд, может быть установлена.

Почему бы тогда не двигаться и Солнцу? В 1783 году британский астроном немецкого происхождения Уильям Гершель (1738–1822) изучал собственное движение звезд, которые к тому времени были известны. Оказалось, что звезды в одной половине неба имели в целом тенденцию удаляться друг от друга, в Другой половине неба они имели тенденцию сближаться друг с другом. Гершель решил, что наиболее логичное объяснение этого состоит в том, что Солнце движется в одном определенном направлении, в направлении созвездия Геркулес. Звезды, к которым мы приближаемся, представляются движущимися в разные стороны при нашем приближении, а звезды, остающиеся позади нас, словно бы сдвигаются.

Когда астрономические объекты движутся в космосе, вполне вероятно, что один будет двигаться вокруг другого, если они достаточно близки друг к другу, так что активно взаимно воздействуют друг на друга гравитационным полем. Таким образом Луна вращается вокруг Земли, в то время как Земля и другие планеты движутся вокруг Солнца. Опять же одна звезда в бинарной системе будет двигаться вокруг другой.

Однако там, где объекты находятся далеко друг от друга и когда нет единого объекта, который своей огромной массой преобладает над всеми другими (как Солнце преобладает над всеми более малыми телами Солнечной системы), движение это — не просто вращение одного объекта вокруг другого. Вместо этого могло показаться, что это едва ли не движение наугад, как движение пчел в рое. В течение девятнадцатого века так и представлялось, что такое движение пчел характеризует звезды вокруг нас, и было вполне логично предположить, что в этих движениях наугад одна звезда может случайно столкнуться с другой.

И действительно, в 1880 году английский астроном Александр Уильям Бикертон (1842–1929) выдвинул гипотезу, что именно таким образом возникла Солнечная система. Он считал, что много лет назад мимо Солнца прошла звезда, и в результате гравитационного воздействия одного объекта на другой из обоих была вырвана материя, которая позднее собралась в планеты. Две звезды сблизились как единые тела и разошлись с началами планетарной системы. Это был довольно драматический пример того, что могло быть обозначено как космическое похищение. Эта «катастрофическая теория» происхождения Солнечной системы была более или менее принята астрономами с различными модификациями на протяжении полувека.

Ясно, что, если подобная катастрофа могла бы означать начало мира для нас, она бы в случае повторения означала бы и катастрофический конец его. Новое близкое придвижение звезды к нашему Солнцу на длительное время подвергло бы нас воздействию нарастающего тепла от второго светила, в то же время наше Солнце было бы дестабилизировано тем или иным образом благодаря усилившемуся влиянию гравитационного эффекта. Тот же самый эффект с нарастанием вызвал бы серьезные нарушения в орбите Земли. Представляется весьма невероятным, чтобы жизнь могла выдержать огромное влияние таких событий на условия, существующие на поверхности Земли.

А велика ли вероятность такого сближения-столкновения?

Подобное событие весьма маловероятно. Собственно, одна из причин того, что катастрофическая теория происхождения Солнечной системы в конце концов не выжила, и состоит в том, что она имела в виду подобное маловероятное событие. На окраинах Галактики, где мы располагаемся, звезды находятся настолько далеко друг от друга и движутся настолько медленно по сравнению с громадными расстояниями, разделяющими их, что столкновение трудно себе представить.

Рассмотрим Альфу Центавра, которая является наиболее близко расположенной к нам звездой^[4]. Она находится от нас в 4,4 светового года и приближается. Она не приближается к нам прямо, но движется стороной. В результате она приблизится к нам на расстояние 3 световых года в точке, в которой минует нас и станет отдаляться. Однако она не будет настолько близко, чтобы оказать на нас сколько-нибудь значительное влияние.

Но предположим, что она приближалась бы к нам прямо. Альфа Центавра движется в космосе относительно нас со скоростью 37 километров в секунду. Если бы она с этой скоростью нацелилась прямо нас нас, она прошла бы через Солнечную систему спустя 35 000 лет.

С другой стороны, предположим, что Альфа Центавра нацелена под углом 15 минут от прямого попадания в Солнце. Отклонение на 15 минут можно представить так: это — половина поперечника полной Луны, как мы ее видим. Допустим, мы нацелились в центр видимой стороны Луны, но попали только в самый ее край, это и будет отклонение на 15 минут. Однако Альфа Центавра, отклоняясь на 15 минут, прошла бы мимо нас на расстоянии 1/50 светового года, или около 180 миллиардов километров. Это в тридцать раз больше, чем расстояние от Плутона до Солнца. Альфа Центавра была бы тогда для нас очень яркой звездой на небе, но ее влияние на Землю с этого расстояния было бы ничтожным.

Есть и другой способ взглянуть на это. Среднее расстояние между звездами в нашей части Галактики составляет 7,6 световых лет, и средняя скорость, с которой они движутся в отношении друг друга, около 100 километров в секунду.

Заменим световые годы километрами и представим себе, что звезды уменьшены пропорционально и в поперечнике составляют 1/10 миллиметра. Эти крошечные звезды, которые походили бы на крошечные, еле различимые глазом зерна гравия, были бы распределены со средним расстоянием между собой 7,6 километра. Если расположить их на двухмерном поле, то на площади пяти районов города Нью-Йорка их бы поместилось четырнадцать.

Каждая из них двигалась бы со скоростью тоже пропорционально уменьшенной, то есть 30 сантиметров в год. Представим себе, что эти четырнадцать зерен гравия разбросаны по пяти районам и каждое движется со скоростью 30 сантиметров в год в произвольном направлении, и спросим себя, каковы шансы, что два из них в конце концов столкнутся?

Подсчитано, что на окраинах Галактики шансов близкого подхода друг к другу двух звезд не более 1 из 5 миллионов за все 15 миллиардов лет жизни Галактики. Это означает, что даже через триллион лет до следующего космического яйца есть только 1 шанс из 80 000 приближения какой-либо звезды к нашей собственной. Этот тип катастроф настолько менее вероятен, чем любая из катастроф первого класса, что нет никакой необходимости о них беспокоиться.

К тому же астрономическая наука на ее сегодняшнем уровне (оставим в стороне более высокие уровни, которые могут быть достигнуты в будущем) способна за много тысяч лет заранее предупредить о возможном приближении звезды. Катастрофы гораздо более опасны, когда они наступают внезапно, неожиданно, не оставляя нам никакого времени для принятия контрмер. Впрочем, столкновение со звездой застало бы нас сейчас беспомощными, даже если бы нас предупредили много тысяч лет назад, но подобная беспомощность не обязательно может иметь место в будущем (что я поясню позднее), а значит, заблаговременное предупреждение даст возможность избежать столкновения или уклониться от него.

Обе эти причины, а именно чрезвычайно малая вероятность того, что это случится, и уверенность, что мы будем предупреждены об этом за много тысяч лет, делают бессмысленным беспокойство об этой катастрофе.

Не забывайте, между прочим, что не имеет значения, является вторгающаяся звезда черной дырой или нет. Черная дыра не могла бы нас убить эффективнее, чем обычная звезда, хотя большая черная дыра по массе в сто раз больше нашего Солнца могла бы оказать свое смертоносное действие на вдесятеро большем расстоянии, чем обычная звезда, так что точность, с которой бы она набрасывалась на нас, не обязательно должна быть такой высокой.

Тем не менее очень вероятно, что крупные черные дыры настолько редки, что, даже допуская их большую сферу активности, шансов, что одна из них приблизится катастрофически близко, в миллионы раз меньше, чем у обычной звезды.

Разумеется, существуют объекты, кроме звезд, которые могут совершить катастрофическое приближение, в некоторых случаях с небольшим по времени предупреждением или даже без него — в свое время мы рассмотрим эти возможности.

НА ОРБИТАХ ВОКРУГ ЦЕНТРА ГАЛАКТИКИ

Одна из причин малой вероятности столкновения нашего Солнца с другой звездой основана на том, что звезды поблизости от нас, в конечном счете, не двигаются беспорядочно, как пчелы в рое. Мы могли бы обнаружить это случайное движение в центре Галактики или в центре шаровидного скопления, но не с Земли.

На окраинах Галактики ситуация скорее похожа на ситуацию в Солнечной системе. Галактическое ядро, занимающее сравнительно малую центральную часть Галактики, имеет массу в десятки миллионов раз больше массы Солнца, в эту массу могла бы, конечно, входить и центральная черная дыра при условии, что она существует. Это ядро, действуя как целое, служит галактическим «солнцем».

Миллиарды звезд галактической окраины циркулируют вокруг галактического ядра по орбитам, как планеты вращаются вокруг Солнца. Солнце, например, которое находится в 32 000 световых лет от галактического центра, движется около этого центра по почти круговой орбите со скоростью примерно 250 километров в секунду, и ему требуется около 200 миллионов лет для совершения одного оборота. Поскольку Солнце образовалось почти 5 миллиардов лет назад, оно за время своей жизни совершило 24 или 25 оборотов вокруг галактического центра, если считать, что его орбита не изменялась за это время.

Естественно, звезды, которые находятся ближе к галактическому центру, чем Солнце, движутся быстрее совершают оборот за меньшее время. Когда они нагоняют нас, они приближаются к нам, но, минуя нас на безопасном расстоянии, они затем удаляются от нас. Таким же образом звезды, которые находятся дальше нас от галактического центра, движутся медленнее и совершают оборот за более длительный период. В то время как мы обгоняем такие звезды, они как бы приближаются к нам, но, минуя нас на безопасном расстоянии, они затем удаляются от

Если бы все звезды двигались по орбитам, очень близким к круговым, и очень близко к одной плоскости и на очень разных расстояниях от точки, вокруг которой они вращаются (что верно в отношении планет в пределах Солнечной системы), то не было бы вообще никаких шансов столкновения или опасного сближения. Собственно говоря, за 15 миллиардов лет истории Галактики звезды, кажется, «распределились» в нечто похожее на такое расположение, что окраина Галактики образует плоское кольцо (внутри которого звезды расположились в комплекте спиральных структур), плоскость которого проходит через центр галактического ядра. Тот факт, что Солнце совершило двадцать пять оборотов по своей орбите без признака какого-либо сбоя, который мы могли бы обнаружить в геологической летописи Земли, показывает, с какой эффективностью это расположение работает.

Тем не менее в Солнечной системе существует только девять крупных планет, в то время как на окраинах Галактики миллиарды звезд значительных размеров. Даже если большинство звезд в отношении своих орбит вполне благонадежны, имеется небольшой процент, за которым, однако, большое количество звезд, чьи орбиты внушают беспокойство.

Некоторые звезды обладают ясно выраженными эллиптическими орбитами. Вполне может быть, что орбита такой звезды проходит мимо нашей и в какой-то точке отделяется от нее относительно малым расстоянием; но каждый раз, когда Солнце проходит точку сближения орбит, другая звезда находится далеко, и наоборот. Тогда в конечном счете Солнце и другая звезда когда-нибудь, приблизительно в одно и то же время достигнут точки сближения и претерпят близкое схождение, но до этого «когда-нибудь» может пройти очень и очень много времени.

Впрочем, орбиты не обязательно остаются неизменными. Когда две звезды совершают умеренно близкое схождение, такое, которое еще недостаточно близко, чтобы разрушить планетарные системы (если они есть) обеих, обоюдный гравитационный эффект может просто немного изменить орбиты той и другой. На Солнце, даже если оно не вовлечено в подобное схождение, это тоже может сказаться. Например, две другие звезды могут совершить близкое схождение на другой стороне Галактики, и у одной из них может быть изменена (или «возмущена») орбита таким образом, что там, где она никогда ранее не приближалась к Солнечной системе, она получит такуювозможность.

Конечно, может случиться и противоположное. К примеру, звезда, орбита которой могла бы привести ее опасно близко к Солнечной системе, в результате возмущения без нашего участия может сместить свою орбиту так, что нигде к нам больше близко не подойдет.

Эллиптические орбиты представляют еще одну интересную проблему. Звезда с явно эллиптической орбитой может сейчас быть в нашей части Галактики, а сотню миллионов лет спустя, продвинувшись на другой конец своей орбиты, может оказаться дальше от галактического ядра, чем находится сейчас. Такая эллиптическая орбита, на которой в настоящее время звезда помещается по соседству с нами и поблизости от своего самого близкого подхода к галактическому ядру, не представляет для нас опасности. Ничего не может больше случиться при ее отходе.

Эллиптическая орбита может также поместить звезду по соседству с нами и близ своей дальней точки, но за сотни миллионов лет звезда может погрузиться глубже в Галактику и двигаться на гораздо меньшем расстоянии от галактического ядра. Это может привести к неприятностям.

Чем ближе к ядру, тем гуще расположены звезды, тем менее правильны и стабильны их орбиты. Звезда, двигающаяся внутрь Галактики, увеличивает вероятность возмущения. Прямое столкновение остается очень маловероятным, но существенно больше, чем на окраине. Вероятность сравнительно близкого схождения, способного вызвать возмущение орбиты, увеличивается примерно в таком же соотношении и становится достаточно ощутимой.

Весьма велика вероятность и того, что какая-нибудь звезда с окраины Галактики, если эллиптическая орбита выведет ее ближе к ядру, выйдет с немного измененной орбитой, которая, если не была нам опасной ранее, может стать опасной (или, конечно, наоборот). Собственно возмущение могло бы подействовать на нас и непосредственно.

Выше речь шла о звезде, которая могла бы пройти мимо нас на расстоянии, в тридцать раз большем, чем расстояние от Солнца до самой дальней планеты Плутон. Я говорил, что это не повлияет на нас. Не повлияет в том смысле, что не окажет серьезного влияния на движение Солнца или на окружающую среду на Земле. И еще менее повлияла бы, если бы прошла на расстоянии светового года от нас.

И все же какая-нибудь проходящая звезда, недостаточно близкая, чтобы причинить нам неприятность в виде дополнительного тепла, может несколько замедлить Солнце в его движении вокруг галактического Центра. В таком случае почти круговая орбита Солнца может быть трансформирована в чуть более эллиптическую, и она может оказаться несколько ближе к галактическому ядру, чем когда-либо была за две дюжины оборотов Солнца.

Ближе к галактическому ядру, то есть там, где вероятность возмущения несколько больше, и могут последовать дальнейшие изменения. Вступив в полосу сбоев, Солнце может в конечном счете оказаться на орбите, которая перенесет нас настолько близко ко внутреннему региону Галактики, скажем, через миллиард лет, что общий радиационный фон станет настолько сильным, что полностью уничтожит жизнь. Вероятность этого совсем невелика, и все это может быть включено в тот единственный шанс из 80 000 в грядущий триллион лет.

Этот один шанс из 80 000 в грядущий триллион лет включает, однако, отдельные звезды. А как обстоит дело с шаровидными скоплениями? Шаровидные скопления не расположены в галактической плоскости, а распределены около галактического ядра сферической раковиной. Каждое шаровидное скопление вращается вокруг галактического ядра, но плоскость его вращения наклонена к галактической плоскости под большим углом. Если шаровидное скопление располагается высоко над галактической плоскостью, то оно, когда движется по своей орбите, идет под уклон, пересекает галактическую плоскость, опускается намного ниже нее, затем поднимается по склону, пересекает галактическую плоскость на противоположной стороне от галактического ядра и, возвращаясь в прежнее верхнее положение, завершает оборот.

Если шаровидное скопление находится на таком же расстоянии от галактического ядра, как и мы, тогда примерно каждые 100 миллионов лет оно будет пересекать галактическую плоскость. Если оно ближе к ядру, оно будет совершать это за более короткий период, если дальше — за более продолжительный. Поскольку в общем может быть до 200 подобных скоплений, можно ожидать, что какое-нибудь шаровидное скопление будет пересекать галактическую плоскость примерно каждые 500 000 лет, если среднее расстояние шаровидного скопления от галактического центра равно расстоянию от него Солнечной системы.

Шаровидное скопление в поперечнике в миллиарды миллиардов раз больше, чем одиночная звезда, и при пересечении им галактической плоскости вероятность столкновения его с какой-либо звездой в миллиарды миллиардов раз больше, чем в случае, если бы галактическую плоскость пересекала одна-единственная звезда.

Разумеется, природа столкновений неодинакова. Если бы наше Солнце встретилось со звездой, это было бы столкновение в чистом виде. Если бы Солнце встретилось с шаровидным скоплением, возможно, вообще бы не было никакого реального столкновения. Несмотря на то, что шаровидное скопление при рассмотрении с расстояния кажется наполненным звездами, оно, тем не менее, в очень значительной части — пустое пространство. Если бы Солнце наугад проходило сквозь шаровидное скопление, был бы только один шанс из триллиона на то, что оно столкнется с отдельной звездой в этом скоплении. (Шанс небольшой, но намного больший, чем если бы Солнце проходило по окраине Галактики только с одной отдельной звездой по соседству, как оно это и делает.) Однако, хотя и маловероятно, чтобы шаровидное скопление повредило Солнце в случае столкновения или даже серьезно повлияло на окружающую среду Земли просто светом или теплом, все же был бы довольно значительный шанс, что в результате изменилась бы орбита Солнца и, вполне возможно, не к лучшему.

Вероятность возмущения увеличивается, когда столкновение становится все более, так сказать, «нос к носу», то есть когда Солнце проходит по шаровидному скоплению все ближе к центру скопления. И дело не только в том, что звезды в центре расположены гуще и увеличится шанс возмущения и возможного реального столкновения, но Солнце может тогда приблизиться к черной дыре с массой в тысячи солнц, которая может находиться в центре.

Вероятность возмущения или даже захвата может быть весьма серьезной, но в любом случае интенсивная радиация по соседству с черной дырой может положить конец жизни на Земле без воздействия на физическую структуру планеты.

Шансов на нечто подобное очень мало. Шаровидных скоплений немного, и только те, что проходят через плоскость Галактики в пределах дюжины световых лет от галактического ядра, могут представлять для нас опасность. В самом худшем случае одно или два скопления могли бы пройти на таком расстоянии, но шансы на то, что они пересекут плоскость как раз тогда, когда Солнце приблизится к этой части своей огромной орбиты, безусловно, очень малы.

К тому же опасность нашего столкновения с шаровидным скоплением является даже менее «дамокловой», чем близкое схождение с отдельной звездой. Шаровидное скопление представляет собой более заметный объект, чем звезда, находящаяся на таком же расстоянии. И если бы шаровидное скопление двигалось таким образом, что вызывало бы наши опасения, мы бы могли за миллион лет или даже более иметь об этом предупреждение.

МИНИ-ЧЕРНЫЕ ДЫРЫ

Что касается столкновений с видимыми объектами, нам известно, что Солнце находится в безопасности на миллионы лет вперед. Ничто видимое не движется к нам с достаточно близкого расстояния, чтобы достичь нас в течение этого времени. Но, может быть, существуют объекты, которых мы не обнаружили и о существовании которых не знаем? Не может ли быть так, что один из них приближается и даже находится на пути к столкновению с Солнцем, не давая никакого предупреждения? Как обстоит дело с черными дырами размером с Cygnus Х-1, не с гигантскими черными дырами, которые находятся в центре галактик и шаровидных скоплений и остаются там, а с черными дырами, которые размером со звезду и разгуливают по орбитам вокруг галактических центров? Разумеется, Cygnus Х-1 обнаруживает свое присутствие большим количеством материи, которую поглощает у своей прекрасно видимой звезды-компаньона. Предположим, однако, что черная дыра образовалась благодаря гибели одиночной звезды, без компаньонов.

Положим, что такая черная дыра одиночной звезды имеет массу в пять раз больше, чем у Солнца, а радиус, следовательно, 15 километров. Нет звезды-компаньона, чье присутствие выдает ее; нет звезды-компаньона, которая подпитывает ее массу и создает огромную радиацию рентгеновских лучей. Могут быть только легкие струйки газа между звездами, питающие ее, а это вызовет только крохотные искорки рентгеновских лучей, которые не будут особенно заметны на расстоянии.

Подобная черная дыра могла бы находиться в пределах светового года от нас и быть слишком маленькой физически и слишком инертной радиационно, чтобы ее можно было обнаружить. Она могла бы направляться прямо на Солнце, а мы бы не знали. Мы можем не знать, пока она не окажется почти рядом, и ее гравитационное поле не вызовет некоторые неожиданные возмущения в нашей планетарной системе, или пока не обнаружат очень слабый, но неуклонно усиливающийся источник рентгеновского излучения. Тогда мы будем иметь предупреждение о конце нашего света всего за несколько лет. Даже если она пройдет по Солнечной системе без столкновения, она может внести хаос в тонко настроенную небесную механику Солнечной системы.

Насколько вероятно, что это может случиться? Скорее всего, это нереально.

Нужна очень большая звезда для превращения в черную дыру, а больших звезд не очень много. В Галактике на каждые 10 000 видимых звезд возможна только одна черная дыра размером со звезду. Если имеется один шанс из 80 000, что за триллион лет обычная звезда столкнется в космосе с Солнцем, то имеется только один шанс из 800 миллионов, что с ним столкнется черная дыра размером со звезду. Это может случиться и в следующем году, но шансов почти секстиллион к одному, что этого не произойдет, и было бы совершенно глупо беспокоиться об этом.

Отчасти доводы против этих катастроф столь велики, потому что число черных дыр размером со звезду так невелико. Вместе с тем хорошо известно, что среди любого класса астрономических тел более мелкие разновидности многочисленнее, чем более крупные. А не может ли быть так, что маленькие черные дыры гораздо многочисленнее, чем большие? Маленькая черная дыра могла бы не наносить такого ущерба при ударе, как большая черная дыра, вместе с тем маленькие черные дыры могли бы принести достаточный ущерб, потому что маленькие дыры так многочисленны, что вероятность столкновения может вырасти угрожающе.

Однако в нашей Вселенной представляется маловероятным найти черные дыры, которые были бы в несколько раз меньше Солнца. Большая звезда могла бы сжаться в черную дыру под действием собственного гравитационного поля, но представляется, что не существует компрессионных сил для образования черной дыры из чего-либо меньшего, чем большая звезда.

Тем не менее, это не исключает опасности. В 1974 году английский физик Стивен Хокинг предположил, что в ходе Большого взрыва вращающиеся массы материи и радиация произвели местами невероятное давление, которое в первые моменты образования Вселенной создало бесчисленные черные дыры различных масс, от звезды до крошечных объектов в килограмм и менее. Черные дыры массой меньше звезд Хокинг назвал «мини-черными дырами».

Расчеты Хокинга показали, что черные дыры не абсолютно сохраняют всю свою массу, но у материи есть возможность ускользнуть из них. Очевидно, для пар субатомных частиц имеется возможность образовываться прямо на радиусе Шварцшильда и спешить прочь в противоположных направлениях. Одна из частиц погружается обратно в черную дыру, другая сбегает. Этот постоянный побег субатомных частиц заставляет черную дыру вести себя так, словно у нее высокая температура, и медленно испаряться.

Чем менее массивна черная дыра, тем выше ее температура и тем сильнее ее тенденция к испарению. Это означает, что, когда мини-черная дыра в результате испарения сокращается, ее температура повышается и темп испарения неуклонно увеличивается до тех пор, пока остатки мини-черной дыры со взрывной силой не разлетаются и она не исчезает.

Очень маленькие мини-черные дыры не выдержали бы 15 миллиардов лет истории Вселенной и уже полностью бы исчезли. Однако, если бы у мини-черной дыры масса была побольше, для начала хотя бы с айсберг, она бы была достаточно холодной, испарялась достаточно медленно и все еще существовала. Если бы за время существования ей удалось увеличить свою массу, что, вероятно, она могла бы сделать, то она охладилась бы еще больше и продлилось бы время ее существования^[5].

Даже если допустить исчезновение самых малых (и наиболее многочисленных) мини-черных дыр, все же может существовать очень много мини-черных дыр с массой порядка от массы маленького астероида до массы Луны. Хокинг подсчитал, что в Галактике может быть порядка трех сотен мини-черных дыр на кубический световой год. Если они придерживаются общего распределения материи, то большинство их находится в галактическом ядре. На окраине, где находимся мы, примерно тридцать мини-черных дыр на кубический световой год. В этом случае среднее расстояние между мини-черными дырами примерно в пятьсот раз больше, чем расстояние между Солнцем и Плутоном. Самая ближняя к нам мини-черная дыра может находиться на расстоянии 1,6 триллиона километров.

Но даже на этом расстоянии (очень малом по космическим меркам) имеется достаточно места для маневра, и невелика вероятность, что дыра причинит ущерб. Мини-черной дыре, чтобы нанести ущерб, нужно нанести прямой удар, в то время как для черной дыры размером со звезду этого не требуется. Черная дыра размером со звезду может миновать Солнце на существенном расстоянии, но, проходя по соседству с Солнечной системой, способна вызвать приливной эффект на Солнце, что может серьезно повлиять на его свойства. Она может также значительно возмутить орбиту Солнца с неблагоприятными последствиями; или, что касается Земли, гибельно возмутить ее орбиту.

С другой стороны, мини-черная дыра может пройти по Солнечной системе вообще без какого-нибудь заметного влияния на Солнце, крупные планеты и спутники. Насколько нам известно, некоторое количество мини-черных дыр проскользнуло мимо нас, а несколько, может быть, двигаются среди планет, не причиняя нам никакого вреда.

Однако что случится, если мини-черная дыра и впрямь попадет в Солнце? Что касается ее массы, то, насколько можно судить, это не оказало бы на него серьезного воздействия. Даже если бы мини-черная дыра имела массу Луны, она составила бы только 1/26 000 000 массы Солнца, приблизительно то, что для вас десятая часть капли воды.

Но масса — это еще не все, что имеет значение. Если бы Луна направилась на столкновение с Солнцем, то, если бы она не двигалась очень-очень быстро, она бы испарилась еще до попадания в Солнце. Даже если бы часть ее и сохранилась ко времени столкновения, она бы не проникла очень глубоко, не превратившись в пар.

Мини-черная дыра, однако, не превращалась бы в пар и не испытывала бы на себе в каком-либо смысле воздействия Солнца. Она бы просто пряталась, поглощала по пути массу, вырабатывая огромную энергию. Она бы росла всю дорогу и прошла бы сквозь Солнце, представляя собой на выходе гораздо более крупную мини-черную дыру, чем на входе.

Что это может повлечь за собой для Солнца, сказать очень трудно. Если бы мини-черная дыра нанесла скользящий удар и просто прошла через верхние слои Солнца, эффект мог бы и не быть губительным. Однако, если бы мини-черная дыра нанесла удар Солнцу в лоб и пробилась бы через его центр, это подорвало бы тот регион Солнца, в котором происходят ядерные реакции и вырабатывается солнечная энергия.

Что бы тогда произошло, я не знаю; это зависело бы от того, как скоро Солнце «вылечит» себя. Возможно, производство энергии было бы нарушено, и, прежде чем оно бы возобновилось, Солнце бы совсем обессилело или взорвалось. Если это случится сравнительно неожиданно и скоро, в обоих случаях это будет для нас полной катастрофой.

Наконец, предположим, что мини-черная дыра ударит по Солнцу со скоростью, относительно него сравнительно невысокой. Сопротивление, которое она встретит, проходя через материю Солнца, может замедлить, остановить ее, но, оставаясь в пределах Солнца, она опустится к его центру.

Что же тогда? Не будет ли она постепенно поглощать материю Солнца изнутри? Если так, снаружи для нас это будет незаметно. Солнце сохранит свою массу и свое гравитационное поле неизменными; планеты продолжат двигаться по своим невозмущенным орбитам; Солнце будет излучать свою энергию, словно ничего не происходит. Однако, несомненно, в какой-то критической точке для поддержания Солнца в его настоящей форме материи окажется недостаточно. Оно целиком провалится в черную дыру с излучением огромного количества губительной радиации, которая уничтожит всю жизнь на Земле. Или, даже если мы представим себе, что каким-то образом переживем губительное действие радиации, Земля тогда будет вращаться вокруг черной дыры, поглотившей всю массу Солнца (так, что орбита Земли останется без изменения), которая станет так мала, что ее нельзя будет увидеть, а о радиации нечего и говорить. Температура Земли упадет почти до абсолютного нуля, и это уничтожит нас.

А не могло ли быть так, что мини-черная дыра попала в Солнце миллион лет назад и с тех пор продолжает действовать? Не может ли Солнце без всякого предупреждения вдруг разрушиться?

Мы не можем произнести категорическое «нет», но давайте вспомним, что даже при том количестве мини-черных дыр, которое насчитал Хокинг, шансов попасть в Солнце очень мало, шансов для смертельных ударов по центру Солнца еще меньше, шансов ударить по Солнцу со скоростью относительно него такой малой, что это позволит мини-черной дыре поглотить его, — еще меньше. К тому же расчеты Хокинга представляют нам разумный максимум. Вполне вероятно, что мини-черных дыр гораздо меньше, может быть, даже значительно меньше. А это бы еще значительней снизило шансы.

Собственно, кроме расчетов Хокинга, иных призраков мини-черных дыр вообще нет. Практически мини-черных дыр никто не обнаружил, не было зафиксировано и никакого явления, которое можно было бы объяснить мини-черными дырами. (Даже существование таких черных дыр размером со звезду, как Cygnus Х-1, связано со свидетельством, которое еще не убедило всех астрономов.) Много информации о Вселенной еще нужно приобрести до того, как мы установим реальную вероятность этого вида катастроф, но все же мы можем быть уверены, что она не в пользу катастроф. В конце концов, Солнце просуществовало пять миллиардов лет без разрушений, и нам также не случалось наблюдать какой-нибудь звезды, вдруг подмигнувшей нам так, словно ее наконец поглотила добравшаяся до ее центра мини-черная дыра.

АНТИМАТЕРИЯ И СВОБОДНЫЕ ПЛАНЕТЫ

Одиночная черная дыра — не единственный объект во Вселенной, который мог бы добраться до нас. Существует еще один вид объектов, который почти столь же опасен, но чье существование еще более проблематично.

Обычная материя вокруг нас состоит из крошечных ядер, окруженных электронами. Ядра образованы из двух видов частиц, протонов и нейтронов, каждый из которых несколько больше чем в 1800 раз превышает массу электрона. Таким образом материя вокруг нас состоит из трех типов субатомных частиц: электронов, протонов и нейтронов.

В 1930 году Поль Дирак (тот, который первым предположил, что гравитация может со временем ослабевать) дал теоретическое обоснование существования «античастиц». Мол, должна существовать, например, такая же частица, как электрон, но несущая противоположный электрический заряд. В то время как электрон несет отрицательный электрический заряд, его античастица должна нести положительный. Два года спустя американский физик Карл Дэвид Андерсон (р. 1905) действительно обнаружил этот положительно заряженный электрон. Он был назван «позитрон», хотя о нем также можно говорить как об «антиэлектроне».

В свое время были также открыты «антипротон» и «антинейтрон». В то время как протон несет положительный заряд, антипротон несет отрицательный. Нейтрон не несет заряда, не несет заряда и антинейтрон, но они противоположны по другим своим свойствам. Антиэлектрон, антипротон и антинейтрон могут сойтись вместе и образовать «антиатомы», а те могут превратиться в «антивещество» или «антиматерию».

Если антиэлектрон встретится с электроном, произойдет аннигиляция, то есть они уничтожат друг друга, свойства одного аннулируют противоположные свойства другого, а масса обоих преобразуется в энергию в форме гамма-лучей. (Гамма-лучи похожи на рентгеновские лучи, но имеют более короткие волны и, следовательно, более активны.) Точно таким же образом аннигилируют друг друга антипротон и протон, а также антинейтрон и нейтрон. В общем, антиматерия может аннигилировать эквивалентную массу материи, если они встретятся друг с другом.

Количество энергии, высвобождающейся в подобной «взаимной аннигиляции», огромно. Водородный синтез, производящий взрыв водородной бомбы и питающий энергию звезд, преобразует в энергию около 0,7 процента участвующего в реакции вещества. Взаимная аннигиляция же преобразует в энергию 100 процентов вещества. Таким образом, бомба вещество-антивещество была бы в 140 раз мощнее водородной бомбы такой же массы.

Это имеет значение еще в одном аспекте: энергию возможно преобразовать в вещество, в материю. Однако поскольку для образования энергии требуется совместить частицу и античастицу, постольку преобразование в материю производит как частицу, так и соответствующую ей античастицу. Кажется, от этого никуда не деться.

В лаборатории физик может изготовить за один раз всего несколько частиц и античастиц, но в период после Большого взрыва энергия была преобразована в вещество в количестве, достаточном для образования целой Вселенной. Однако, если это было так, антиматерия должна была образоваться в таком же количестве. Поскольку это должно быть так, где же находится эта антиматерия?

На планете Земля существует только одна материя. Несколько античастиц могут быть созданы в лаборатории или существуют в космических лучах, но их количество ничтожно, и отдельные античастицы почти сразу же, как только встречаются с эквивалентными частицами, исчезают при взаимной аннигиляции, выделяя гамма-лучи.

Игнорируя эти незначительные случаи, мы можем сказать, что Земля вся состоит из материи — и это тоже неплохо. Если бы я был наполовину из материи и наполовину из антиматерии, то одна половина тотчас бы аннигилировала другую, и не было бы никакой Земли, а только один обширный огненный шар гамма-лучей. Собственно, совершенно ясно, что вся Солнечная система, вся Галактика, даже все локальные скопления являются материей. Иначе мы бы обнаружили гораздо большее образование гамма-лучей, чем мы наблюдаем.

А быть может, некоторые галактические скопления являются материей, а некоторые — антиматерией? Быть может, во времена Большого взрыва образовались две вселенные, одна из материи, другая из антиматерии? Мы не знаем. Где антиматерия — это пока что нерешенная загадка. Если тем не менее существуют как галактические скопления, так и антигалактические скопления, то каждое сохраняет свою целостность, потому что расширяющаяся Вселенная держит их в отдельности на все больших и больших расстояниях.

Не может ли тогда быть так, что в результате того или иного случайного события часть антиматерии будет выброшена из антигалактического скопления и в конце концов попадет в галактическое скопление, или, наоборот, материя, вы брошенная из галактического скопления, в конце концов попадет в антигалактическое скопление?

Антизвезда в нашей Галактике не могла бы быть признана таковой только по ее виду, вокруг нее должен был бы быть хороший межзвездный вакуум. Но даже тогда она бы испускала гамма-лучи, так как частицы материи в космосе реагировали бы с частицами антивещества, испускаемыми звездой, и две группы частиц претерпевали бы взаимную аннигиляцию. Никаких подобных явлений пока не наблюдалось, но могут быть и в нашей Галактике более мелкие тела, более многочисленные и легче выбрасываемые, чем крупные, — объекты размером с планету или астероид, которые являются антивеществом.

Не может ли какой-нибудь из них попасть в Солнце без предупреждения? В конечном счете, подобный объект слишком мал, чтобы увидеть его на большом расстоянии. Но даже если и можно было бы его увидеть вряд ли возможно признать его антивеществом до того, как произойдет попадание.

Тем не менее, нет особых причин волноваться по этому поводу. Мы пока не располагаем свидетельствами, что ощутимых размеров глыбы антивещества странствуют по нашей Галактике. К тому же для их попадания в Солнце шансов не больше, чем для мини-черных дыр.

И даже если подобная капля антивещества попадет в Солнце, урон, нанесенный ею, безусловно, будет более ограничен, чем в случае попадания в него мини-черной дыры эквивалентной массы. Мини-черная дыра перманентна и может расти за счет Солнца; глыба антивещества не может сделать ничего более, как аннигилировать часть Солнца, равную своей массе, и затем исчезнуть.

Остается все же еще третий класс объектов, которые могут оказаться по соседству с Солнечной системой, и вместе с тем их нельзя увидеть задолго до их приближения. Это не черные дыры, не антивещество, а вполне обычные объекты, которые избежали нашего внимания просто потому, что они малы.

Мы можем обосновать их существование следующим.

Я уже упоминал о том, что в любом классе астрономических тел число мелких членов класса превышает число крупных членов. Таким образом, мелкие звезды многочисленнее крупных.

Звезды, примерно равные по размеру Солнцу (которое является звездой средней величины), составляют только 10 процентов всех звезд, которые мы видим. Гигантских звезд с массой, раз в пятнадцать превышающей массу Солнца, намного меньше. Существует сотня подобных Солнцу звезд на каждую звезду-гигант. С другой стороны, мелкие звезды с массой в половину массы Солнца и менее составляют три четверти звезд Вселенной, насколько можно судить по их распространенности в нашем окружении (Такие мелкие звезды трудно различимы, их не видно на больших расстояниях. Следовательно, мы получаем верное представление об их распространенности только при изучении нашего близкого окружения, где они достаточно близко, чтобы их увидеть. На больших расстояниях мы видим только крупные звезды и получаем неверное представление о составе Вселенной).

Тело, составляющее всего лишь около одной пятой массы нашего Солнца, обладает вполне достаточной массой, чтобы разрушить в своем центре атомы и начать ядерную реакцию. Такое тело едва нагревается до красного каления и может быть еле заметным даже на довольно малых звездных расстояниях.

Все же нет причины думать, что существует некий нижний предел в образовании таких объектов, и что этот нижний предел совпадает с массой, при которой начинаются ядерные реакции. Возможно, существует некоторое количество сформировавшихся «субзвезд», тела которых слишком малы, чтобы в их центре началась ядерная реакция, или она начинается, но степень разогрева не достигает красного каления.

Мы могли бы считать их планетами, если бы они были частью Солнечной системы, и, возможно, именно так нам и следует их рассматривать — как планеты, которые образовались самостоятельно и, не обязанные верностью никакой звезде, самостоятельно вращаются вокруг галактического ядра.

Очень вероятно, что подобные «свободные планеты» могут быть сформированы в гораздо больших количествах, чем сами звезды, и могут быть вполне обычными объектами — и все же оставаться невидимыми для нас, как оставались бы невидимыми планеты нашей Солнечной системы, такие близкие, не отражай они свет находящегося рядом Солнца.

Каковы же тогда шансы, что одна из этих свободных планет войдет в Солнечную систему и произведет разгром?

Самые крупные свободные планеты должны быть распространены по крайней мере так же часто, как самые мелкие звезды, но, учитывая обширность межзвездного пространства, это все-таки не настолько часто, чтобы шансы их встречи с нами были велики. Более мелкие свободные планеты должны быть более многочисленны, а совсем мелкие еще более многочисленны. Отсюда следует, что чем меньше такой объект, тем больше его шансы на встречу с Солнечной системой.

Вполне возможно, что вторжение в Солнечную систему свободных планет размером с астероид гораздо более вероятно, чем вторжение проблематично существующих черных дыр или антиматерии. Но, вместе с тем, свободные планеты намного менее опасны, чем любой из двух упомянутых объектов. Мини-черные дыры неопределенно долго поглощали бы материю, поражая Солнце, тогда как антиматерия аннигилировала бы материю. Свободные планеты, состоящие из обычной материи, просто бы испарились.

Если бы нам стало известно об астероиде, находящемся на пути к столкновению с Солнцем, мы, возможно, не сумели бы определить, вторгся ли он из межзвездного пространства или это один из наших местных объектов, которого мы до той поры случайно не замечали, или, может быть, объект, орбита которого возмущена в ходе столкновения.

Возможно, такие вторгающиеся объекты проходили через Солнечную систему бесконечно много раз и не нанесли никакого ущерба. Также и те мелкие объекты внешней Солнечной системы с подозрительно неправильными орбитами предположительно могут быть свободными планетами, захваченными в пути. К ним можно отнести внешний спутник Нептуна — Нереиду, внешний спутник Сатурна — Феб и любопытный, открытый в 1977 году объект — Хирон, который вращается вокруг Солнца по эллиптической орбите, лежащей между орбитами Сатурна и Урана.

Насколько нам известно, в сущности, Плутон и его спутник (последний открыт в 1978 году) могут быть крошечной, независимой «солнечной системой», которая была захвачена Солнцем. Подтверждение этого сделало бы необычный наклон и эксцентриситет орбиты Плутона менее удивительными.

Остается еще один возможный вид столкновений — столкновений с объектами в межзвездном пространстве: встречи с объектами настолько мелкими, как частички пыли или отдельные атомы. Межзвездные облака такой пыли и газа обычны в космосе, и Солнце не только может «сталкиваться» с подобными объектами, но, несомненно, не раз так и делало. Воздействие на Солнце этих столкновений незначительно, но для нас это не вполне так. Впрочем, это предмет, к которому я обращусь в книге позднее, при более подходящем случае.

6. Смерть Солнца

ИСТОЧНИК ЭНЕРГИИ

Возможные катастрофы второго класса из-за вторжения в Солнечную систему объектов извне не являются следствием чего-то определенного. Вероятность их в некоторых случаях столь мала, что для нас гораздо более вероятно попасть в катастрофу первого класса, такую, например, как образование нового космического яйца. В других случаях, когда вторжения представляются более вероятными, они обладают ничтожным для Солнца потенциалом.

Значит ли это, что нам совершенно не угрожает катастрофа второго класса? Можем ли мы заключить, что наше Солнце навечно в безопасности или по крайней мере в безопасности, пока существует Вселенная?

Отнюдь не так. Даже если исключить вторжения извне, есть основания полагать, что Солнце не в безопасности и что катастрофа второго класса, включая целостность самого Солнца, не только возможна, но и неизбежна.

В донаучные времена Солнце широко почиталось милосердным богом, от дружеского света и тепла которого зависело человечество и вообще вся жизнь. Его движение на небесах внимательно прослеживалось. Было установлено, что его путь по небу неуклонно поднимался вверх, пока не достигал пика 21 июня (летнее солнцестояние в Северном полушарии). Потом он опускался вниз неба вплоть до 21 декабря (зимнее солнцестояние), и затем цикл повторялся.

Даже доисторическая культура, по-видимому, знала способы проверки положения Солнца со значительной точностью; представляется, например, что камни Стоунхенджа расставлены так, чтобы, помимо прочего, отмечать время летнего солнцестояния.

Естественно, до того как была понята истинная природа движения и местоположения Земли, не могло не возникать опасений, что Солнце, достигнув зимнего солнцестояния, может не повторить своего цикла и, продолжая опускаться, исчезнет совсем, и приведет все живое к гибели. Именно так, как «Фимбулвинтер» (суровая зима — исландок.), предвещают конец света скандинавские мифы: Солнце исчезнет, и начнется ужасный период темноты и холода, который продлится три года, а после него наступит Рагнарек и конец. Даже в более солнечных краях, где вера в вечную милость Солнца была, естественно, значительно сильнее, время зимнего солнцестояния, когда Солнце переставало опускаться, поворачивалось и начинало поднимать свой путь по небу, опять же было поводом к выражению чувства облегчения.

Лучше всего нам с древних времен известно празднование солнцестояния у римлян. Римляне верили, что их бог сельского хозяйства — Сатурн правил миром во времена древнего золотого века богатых урожаев и обилия пищи. Тогда неделя зимнего солнцестояния с ее обещанием возвращения лета и золотого времени сатурновского сельского хозяйства праздновалась как «Сатурналии» с 17 по 24 декабря. Это был период бесконечного веселья и радости. Всякие работы прекращались, и ничто не нарушало торжества, направо и налево раздавались подарки. Это была пора братства, слуги и рабы получали на время свободу, и в дни празднества им разрешалось присоединяться к хозяевам.

Сатурналии не исчезли. По мере усиления христианства в Римской империи оно отказалось от надежды отменить веселье при возрождении Солнца. Поэтому некоторое время спустя после 300 года нашей эры христианство поглотило это празднество с помощью произвольного объявления 25 декабря днем рождения Иисуса (на что нет абсолютно никаких библейских доказательств). Празднование рождения Солнца было таким образом превращено в празднование рождения Сына (В оригинале игра слов: sun — Солнце и son — сын, которые произносятся одинаково.).

Естественно, христианское мышление не могло позволить отождествить Бога с каким-либо определенным объектом в обозримой Вселенной, так что Солнце было смещено со своего божественного положения. Смещение, тем не менее, было минимальным. Солнце оставалось прекрасным средоточием небесного света, неизменным и вечным, до тех пор пока Бог, вызвавший его к жизни на четвертый день творения, не соблаговолит положить ему конец. Пока оно существовало, оно, в своем сиянии и в своем неизменном совершенстве, было наиболее очевидным, зримым символом Бога.

Первым вторжением науки в этот мифический образ Солнца было открытие Галилеем в 1609 году солнечных пятен. Его наблюдения определенно свидетельствовали о том, что пятна эти были частью солнечной поверхности, а не облаками, затемняющими его поверхность. Солнце, уже больше не совершенное, вызывало и нарастающие сомнения в его вечности. Чем больше ученые узнавали об энергии на Земле, тем больше они задумывались об источнике энергии Солнца.

В 1854 году Гельмгольц, немало сделавший для утверждения закона сохранения энергии, представлял себе, насколько важно установить источник энергии Солнца, иначе закон сохранения мог не иметь силы. Одним из источников, который казался ему приемлемым, было гравитационное поле. Солнце, как он предполагал, постоянно сжимается под влиянием своей гравитации, и энергия этого направленного внутрь движения-падения всех его частей преобразуется в радиацию. Если это так и если энергетический источник Солнца конечен (а было ясно, что так оно и есть), тогда и у Солнца должны быть начало и конец (Конечно, если закон сохранения энергии имеет место, любой источник снабжения Солнца энергией должен когда-нибудь истощиться. Следовательно, закон сохранения энергии означает, что Солнце должно было родиться и оно должно умереть; иными словами, было время, когда Солнце не было знакомым нам объектом настоящего, и настанет время, когда Солнце больше не будет знакомым нам объектом настоящего. Все, что подлежит обсуждению, — это детали процесса.).

Вначале, по мнению Гельмгольца, Солнце было очень тонким облаком газа, и его медленное сжатие в еще не очень интенсивном гравитационном поле давало лишь немного лучистой энергии. Только с продолжением сжатия, когда гравитационное поле, оставаясь неизменным по общей силе, концентрировалось в меньшем объеме и, следовательно, становилось более интенсивным, а сжатие было быстрым, Солнце стало производить энергию такого вида, с которым мы знакомы.

Около 25 миллионов лет назад Солнце сжалось до диаметра 300 миллионов километров, и лишь после этого оно сжалось до размера меньше, чем орбита Земли. Тогда в какой-то момент, менее чем 25 миллионов лет назад, могла образоваться Земля.

В будущем Солнцу предстоит умереть, потому что в конце концов оно не сможет больше сжиматься, а значит, источник его энергии будет исчерпан, и оно больше не станет излучать энергию, но остынет и превратится в холодное, мертвое тело, что определенно будет и финальной катастрофой для нас. Учитывая, что Солнцу потребовалось 25 миллионов лет на то, чтобы сжаться от размера орбиты Земли до его настоящего размера, можно предположить, что оно сойдет на нет примерно через 250 000 лет, и это будет все время, оставшееся для существования жизни на Земле.

Геологи, изучая изменения земной коры, убеждались в том, что Земля должна быть старше 25 миллионов лет. Биологи, изучая изменения в процессе биологической эволюции, тоже убеждались в этом. Однако отказаться от аргументации Гельмгольца значило отвергнуть закон сохранения энергии или надо было найти новый, более мощный источник энергии для Солнца. Именно вторая альтернатива спасла положение. Новый источник энергии был найден.

В 1896 году французский физик Антуан Анри Беккерель (1852–1908) открыл радиоактивность, и вскоре обнаружилось, что существует неожиданный и огромный резерв энергии в ядре атома. Если бы Солнце могло как-то использовать этот резерв, то не было бы необходимости предполагать, что оно все время сжимается. Оно могло бы излучать энергию за счет распада атомов в течение продолжительного времени без значительного изменения своего размера.

Просто говорить, что Солнце (и, таким образом, вообще все звезды) обладает атомной энергией, само по себе не убедительно. Но ядерная ли энергия делает Солнце Солнцем?

Еще в 1862 году шведский физик Андерс Йонас Ангстрем (1814–1874) спектроскопически обнаружил в Солнце водород. Постепенно стало известно, что этот самый простой из всех элементов очень распространен в Солнце. В 1929 году американский астроном Генри Норрис Рассел (1877–1957) доказал, что Солнце в основном и состоит из водорода. Теперь мы знаем, что оно на 75 % состоит из водорода и на 25 % из гелия (второй простейший элемент), причем более сложные атомы присутствуют только в небольших долях процента. Из этого ясно лишь то, что если на Солнце происходят ядерные реакции, являющиеся источником его лучистой энергии, то эти реакции должны быть связаны с водородом и гелием. Ничего больше в достаточном количестве там нет.

Между тем в начале 20-х годов английский астроном Артур Стэнли Эддингтон (1882–1944) установил, что температура в центре Солнца составляет миллионы градусов. При такой температуре атомы расщепляются, электронная оболочка разлетается и обнаженные ядра могут ударяться друг о друга с такой силой, что начинается ядерная реакция.

Солнце действительно началось с разреженного облака пыли и газа, как и предполагал Гельмгольц. Оно действительно медленно сжималось, выделяя в процессе сжатия лучистую энергию. Тем не менее, когда оно сжалось до размера, близкого к настоящему, когда стало достаточно горячим, чтобы положить начало ядерным реакциям, оно засверкало в настоящем смысле этого слова. И как только это произошло, оно длительное время сохраняет свой размер и свою лучистую интенсивность.

Наконец, в 1938 году американский физик немецкого происхождения Ганс Альберхт Бете (р. 1906), используя лабораторные данные относительно ядерных реакций, сделал вывод о природе реакций, которые имеют место внутри Солнца и производят энергию. Это — сложное преобразование ядер водорода в ядра гелия («водородный синтез») через ряд вполне определенных этапов.

Водородный синтез производит достаточное количество энергии, чтобы сохранить сияние Солнца в его настоящем виде в течение длительного времени. Астрономы теперь убеждены в том, что Солнце в настоящем своем виде сияет в течение примерно 5 миллиардов лет. И действительно теперь считают, что Земля, Солнце и Солнечная система в настоящем их виде существуют примерно 4 миллиарда лет. Это по времени соответствует тем имеющим место изменениям, которые наблюдают геологи и биологи.

Это также означает, что Солнце, Земля и Солнечная система в целом могут продолжать существовать (при отсутствии вмешательства извне) еще в течение миллиардов лет.

КРАСНЫЕ ГИГАНТЫ

Хотя ядерная энергия поддерживает излучение Солнца, это не может продолжаться вечно. Энергетического запаса хватит еще на миллиарды лет, но в конце концов он должен иссякнуть.

До 40-х годов предполагалось, что каким бы ни был источник энергии Солнца, постепенное истощение этого источника приведет к тому, что Солнце охладится, под конец станет тусклым и совсем потемнеет, а Земля замерзнет в бесконечной Фимбулвинтер.

Однако возникли новые методы изучения эволюции звезд, и эта катастрофа холода оказалась неадекватной картиной конца.

Звезда находится в равновесии. Ее собственное гравитационное поле порождает тенденцию к сжатию, в то же время тепло ядерных реакций внутри нее порождает тенденцию к расширению. Одно уравновешивает другое, и поскольку ядерныереакции продолжаются, равновесие поддерживается, и звезда визуально остается неизменной.

Чем массивней звезда, тем сильнее ее гравитационное поле и сильнее тенденция к сжатию. Чтобы такая звезда сохраняла свой объем, она должна подвергаться ядерным реакциям в большем темпе, развивая более высокую температуру, необходимую для уравновешивания сильной гравитации.

Следовательно, чем массивней звезда, тем более горячей должна она быть и тем скорее она должна израсходовать свое ядерное топливо — водород. Начнем с того, что более массивная звезда содержит водорода больше, чем звезда менее массивная. Рассматривая все более и более массивные звезды, мы заметим, что топливо, которое необходимо тратить для уравновешивания гравитации, должно сгорать значительно быстрее, чем возрастает наличие водорода. Это означает, что более массивная звезда использует свой больший водородный запас быстрее, чем менее массивная звезда использует свой меньший запас водорода. Короче, чем массивней звезда, тем быстрее она расходует свое топливо и тем быстрее она проходит различные стадии своей эволюции.

Предположим тогда, что мы изучаем скопления звезд — не шаровидные скопления, которые содержат так много звезд, что отдельные звезды неудобно изучать, а «открытые скопления», в которых только от нескольких сотен до нескольких тысяч звезд, разбросанных достаточно далеко друг от друга, чтобы позволить их индивидуальное изучение. Существует около тысячи таких скоплений, видимых в телескоп, а некоторые, такие, как Плеяды, достаточно близки, так что более яркие из звезд видны невооруженным глазом.

Все звезды в открытом скоплении, предположительно, сформировались приблизительно в одно время, из единого обширного облака пыли и газа. Из этой общей отправной точки, тем не менее, более массивные продвинулись бы дальше по пути эволюции, чем менее массивные, и на этом пути мог бы быть получен весь спектр позиций. Путь этот будет обозначен, если температуры и полные яркости расположить по отношению масс. Для того чтобы понять, что происходит внутри звезды, астрономы в качестве гида могут использовать свои возрастающие знания относительно ядерных реакций.

Оказывается, хотя звезда в конечном счете остывает, она проходит через длительный период, в течение которого она на самом деле становится горячее. Когда в недрах звезды водород преобразуется в гелий, ее внутренность становится все богаче гелием и поэтому более плотной. Возрастающая плотность усиливает гравитационное поле внутренности, она сжимается и вследствие этого становится горячее. По этой причине постепенно полностью нагревается и вся звезда, так что, в то время как центр сжимается, вся звезда в целом слегка расширяется. Со временем центр становится настолько горячим, что могут иметь место новые ядерные реакции. Ядра гелия внутри него начинают комбинироваться и образовывать новые более сложные ядра более тяжелых элементов, таких как углерод, кислород, магний, кремний и тому подобные.

И вот в центре внутренности становится настолько горячо, что равновесие полностью нарушается в сторону расширения. Вся звезда в целом начинает увеличиваться в ускоренном темпе. Когда она расширяется, общая энергия, излучаемая звездой, увеличивается, но эта энергия распространяется по более обширной поверхности, которая увеличивается в размере даже еще быстрее. Следовательно, температура любой части быстро увеличивающейся поверхности снижается. Поверхность охлаждается до такого уровня, что она накаляется лишь докрасна, вместо того чтобы накаляться добела, как в молодости звезды.

Результатом является «красный гигант». В небе сейчас существуют такие звезды. Звезда Бетельгейзе в Орионе — один пример, Антарес в Скорпионе — другой.

Рано или поздно все звезды доходят до стадии «красного гиганта», причем более массивные звезды совершают это раньше, менее массивные — позже.

Есть звезды настолько огромные, массивные и сверкающие, что они останутся в стадии стабильного синтеза водорода (обычно называемой «главной последовательностью») менее миллиона лет, а затем раздуются в красный гигант. Другие же звезды настолько маленькие, с небольшой массой и тусклые, что будут оста ваться в главной последовательности до двухсот миллиардов лет, прежде чем станут красными гигантами.

Размер красных гигантов также зависит от массы. Чем массивнее звезда, тем до большего объема она раздувается. По-настоящему массивная звезда раздувалась бы до диаметра во много сотен раз больше нынешнего диаметра нашего Солнца, в то время как маленькие звезды раздувались бы до диаметра только в несколько раз больше его диаметра.

Где же на этой шкале место нашему Солнцу? Солнце — это звезда средней массы и, значит, имеет период жизни в главной последовательности средней продолжительности. Оно в конечном счете станет красным гигантом среднего размера. Для звезды с массой Солнца общая длительность времени, которое она проведет в главной последовательности, спокойно и непрерывно синтезируя водород, составляет примерно 13 миллиардов лет. Солнце уже находится в главной последовательности почти 5 миллиардов лет, и это означает, что в его распоряжении осталось немного более 8 миллиардов лет. В течение всего этого времени Солнце (как и любая звезда) медленно разогревается. В последний миллиард лет его главной последовательности разогрев достигнет такого значения, что Земля окажется слишком горячей для жизни. Следовательно, мы можем заглядывать вперед самое большее на 7 миллиардов лет, в течение которых будет существовать достойное Сатурналий, дающее жизнь Солнце.

Несмотря на то, что 7 миллиардов лет совсем не короткий период, это гораздо более короткий период, чем тот, который может пройти до наступления катастрофы первого класса.

Время, когда Солнце начнет переходить в стадию красного гиганта и жизнь на Земле станет невозможной, может спокойно продлиться почти триллион лет до следующего космического яйца. Так что пребывание Солнца в главной последовательности составляет менее одного процента жизни Вселенной — от космического яйца до космического яйца.

К тому времени, когда Земля больше не будет подходящим местом для жизни (после того как она прослужила в этом качестве в продолжение примерно 10 миллиардов лет), Вселенная в целом не будет намного старее, чем сейчас, и много будущих поколений звезд и планет, еще не родившихся, сыграют свою роль в космической драме.

Если предположить, что человечество все еще будет существовать спустя 7 миллиардов лет от нашего времени (отнюдь не плохое предположение, конечно), то оно вполне может постараться избежать этой чисто локальной катастрофы и продолжить оккупацию невозмутимо процветающей Вселенной. Избежать этого будет не так-то просто, ведь, безусловно, на Земле нигде не будет убежища. Когда Солнце достигнет пика своего красного гигантизма, его диаметр станет более чем в 100 раз больше его теперешнего диаметра, так что и Меркурий, и Венера будут поглощены его расширившейся материей. Земля может остаться не поглощенной массой Солнца, но даже если она избежит этого, то вполне вероятно, что огромное тепло, которое она получит от гигантского Солнца, испарит ее.

Однако не все потеряно. Во всяком случае, налицо заблаговременное предупреждение. Если человечество переживет эти миллиарды лет, в течение этих миллиардов лет оно будет знать, что ему надо как-то планировать спасение. Поскольку технологическая компетенция человечества возрастает (учитывая, насколько далеко оно продвинулось за последние двести лет, можно представить себе, как далеко оно может продвинуться за 7 миллиардов лет), спасение может стать возможным.

Когда Солнце расширится, внутренняя солнечная система будет опустошена, но гигантские планеты внешней солнечной системы вместе с их спутниками пострадают меньше. На самом деле, с человеческой точки зрения, они даже могут испытать изменения к лучшему. Человечество может оказаться в состоянии затратить время, приложить свои силы и умение, чтобы переустроить некоторые из крупных спутников Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна и сделать их подходящими для жизни. (Этот процесс иногда называют «терраобразованием».) Будет масса времени для расселения. За время, когда расширение Солнца начнет ускоряться, и Земля начнет проходить финальную выпечку в необратимую пустыню, человечество может прижиться на дюжине внешних миров Солнечной системы, на таких спутниках Юпитера, как Ганимед и Каллисто, и, возможно, на спутниках самого Плутона. Там люди могут быть согреты большим красным Солнцем, но не перегреты, конечно. Действительно, с Плутона солнечный красный гигант не будет выглядеть намного большим, чем сейчас Солнце на небе Земли.

Кроме того, люди, вероятно, смогут разместить в космосе искусственные структуры, создать на них экологически завершенные самостоятельные поселения, способные вместить от десяти тысяч до десяти миллионов человек. И это не обязательно будет результатом деятельности миллиардов лет, поскольку налицо все признаки того, что мы располагаем технологическими возможностями строить такие поселения уже сейчас и через какие-нибудь несколько веков могли бы заполнить ими небо. На пути стоят только политические, экономические и психологические факторы (но это достаточно большое «только»).

Таким образом, катастрофы можно будет избежать, и человечество сможет продолжать жить в новых мирах как естественных, так и искусственных (К 1998 году у некоторых звезд обнаружено существование планетарных систем. В определенных кругах это вызвало новые толки о возможности существования жизни на этих планетах, внеземных цивилизаций. Все это, конечно, очень проблематично, но если уж говорить о расселении человечества в космосе, то почему бы наряду с иными космическими поселениями не принимать в расчет подобные планеты?).

Во всяком случае до поры до времени.

БЕЛЫЕ КАРЛИКИ

Когда водородный синтез больше не является источником звездной энергии, звезда может существовать как большой объект в продолжение только сравнительно короткого дополнительного времени. Энергия, получаемая посредством синтеза гелия в более тяжелые ядра, а от них к еще более тяжелым, достигает в общей сложности не более 5 процентов полученной от водородного синтеза. Способность красного гиганта сохраняться расширенным, противодействуя силе гравитации, поэтому подрывается. Звезда начинает гибнуть.

Время жизни красного гиганта и природа его гибели зависят от массы звезды. Чем больше масса, тем быстрее красный гигант использует путем синтеза последние остатки имеющегося у него запаса энергии, тем короче будет жизнь этой звезды. Кроме того, чем больше масса, тем больше и интенсивнее гравитационное поле и, следовательно, быстрее происходит сжатие.

Когда звезда сжимается, в ее внешних слоях, где ядерные реакции не происходили и где водород, следовательно, остался нетронутым, сохранилось еще значительное его количество. Сжатие нагревает всю звезду (теперь не ядерная, а гравитационная энергия преобразуется в тепло по Гельмгольцу), и во внешних слоях начинается водородный синтез. Процесс сжатия, таким образом, совпадает с ярким блеском внешних слоев.

Чем массивнее звезда, тем быстрее сжатие, тем более интенсивно нагревание внешних слоев, тем больше имеется водорода для синтеза и тем быстрее он синтезируется — и тем более разительны результаты. Другими словами, маленькая звезда сжималась бы спокойно, а большая, подвергаясь достаточно сильному синтезу в своих наиболее внешних частях, отправит немалую долю своего внешнего слоя в космос, делая это более или менее взрывообразно, оставляя только внутренние сферы для сжатия.

Чем массивнее звезда, тем более резок этот «выпуск пара». Если звезда достаточно массивна, стадия красного гиганта завершается колоссальным взрывом, в течение которого звезда может ненадолго сверкнуть светом, во много миллиардов раз более ярким, чем свет обычной звезды, короткой вспышкой, равной свету целой галактики невзрывающихся звезд. Это так называемая «сверхновая». В ходе такого взрыва до 95 процентов вещества звезды может вырваться в открытый космос. Остальное будет сжиматься.

Что же произойдет со сжимающейся звездой, которая не взрывается, или с той частью взорвавшейся звезды, которая осталась и сжимается? Если это маленькая звезда, которая так и не нагреется в ходе сжатия достаточно для того, чтобы взорваться, она будет сжиматься до тех пор, пока не достигнет планетарного размера, причем сохранив всю или почти всю первоначальную массу. Ее накаленная добела, ярко сверкающая поверхность окажется значительно горячее, чем нынешняя поверхность нашего Солнца. Тем не менее, на большом расстоянии очертания такой звезды будут неотчетливы, потому что свет излучается очень маленькой поверхностью и в целом не достигает достаточного количества. Такая звезда называется «белым карликом».

Почему же белый карлик не продолжает сжиматься? В белом карлике атомы расщеплены, и электроны, уже не образуя оболочек вокруг центральных атомных ядер, являются своего рода «электронным газом», который способен сжаться только до определенного уровня. Он сохраняет вещество звезды расширенным по крайней мере до планетарного объема и может сохранять такой объем неопределенное время.

Белый карлик очень медленно охлаждается и заканчивает свою жизнь слишком холодным для того, чтобы излучать свет, он становится «черным карликом».

Когда звезда сжимается до белого карлика, она может, если она не очень маленькая, расстаться с внешними слоями своего красного гиганта умеренным взрывом при незначительном сжатии, теряя таким образом пятую часть своей общей массы. Наблюдаемый с расстояния, такой белый карлик представляется окруженным светящимся туманом, словно кольцом дыма. Такой объект называется «планетарной туманностью», в небе их наблюдается несколько. Постепенно облако газа растекается во всех направлениях, становится расплывчатым и растворяется в разреженной материи космического пространства.

Когда звезда достаточно массивна, чтобы сильно взорваться в процессе сжатия, ее остаток, продолжающий сжиматься, может быть все еще слишком массивен (даже после потери значительной массы), чтобы сразу превратиться в белого карлика. Чем массивнее сжимающийся остаток, тем плотнее сжимается самим собой электронный газ и тем меньше белый карлик.

Наконец, если имеется достаточная масса, электронный газ может не выдержать своего собственного давления. Электроны тогда вжимаются в протоны, присутствующие в ядрах, которые блуждают в электронном газе, и образуются нейтроны. Они добавляются к нейтронам, которые уже существуют в ядрах, и тогда звезда состоит в основном из нейтронов. Звезда сжимается, пока нейтроны не придут в контакт. Результатом является «нейтронная звезда», которая величиной всего с астероид примерно десять-двадцать километров в поперечнике, но сохраняет массу полноразмерной звезды.

Если сжимающийся остаток звезды еще более массивен, даже нейтроны не способны выдержать силу гравитации. Они будут разрушены, а остаток сожмется в черную дыру.

Как же сложится судьба Солнца, после того как оно достигнет стадии красного гиганта?

Оно может остаться красным гигантом на несколько сотен миллионов лет — очень небольшой период в масштабе звездной жизни, но дающий возможность для развития цивилизации в космических поселениях на терра-образованиях во внешних мирах, — но затем Солнце станет сжиматься. Оно не будет достаточно большим для сильного взрыва, так что не будет опасности, что через день или через неделю неистовства Солнечная система очистится от жизни вплоть до орбиты Плутона и даже за ее пределами. Вовсе нет. Солнце будет просто сжиматься, оставляя около себя, самое большее, тонкую пелену своего внешнего слоя, превращающегося в планетарную туманность.

Облако вещества будет дрейфовать мимо далеких планет, на которых, как мы представили себе, в те далекие будущие времена разместятся потомки человечества. Облако не будет представлять для них особой опасности. Начнем с того, что это будет очень разреженный газ, и если, — а возможно, так оно и будет, — поселения будут расположены, так сказать, под землей или в пределах городов под куполами, то, может быть, и вообще не будет никакого вредного воздействия.

Проблемой будет сжимающееся Солнце. Как только Солнце сожмется до белого карлика (оно недостаточно массивно, чтобы образовать нейтронную звезду и, тем более, черную дыру), оно станет на небе не больше крошечной светящейся точки. Со спутников Юпитера, если люди сумеют обосноваться настолько близко к Солнцу на его стадии красного гиганта, его яркость составит лишь 1/4000 яркости Солнца, как мы его видим сейчас с Земли, и оно будет поставлять такую же часть энергии.

Если поселения людей во внешней Солнечной системе окажутся зависимыми от энергии Солнца, то, как только Солнце станет белым карликом, они не смогут получить ее в достаточном количестве. Им надо будет продвинуться к нему значительно ближе, но они не смогут этого сделать, если для этой цели им потребуется планета, ведь планеты Солнечной системы окажутся разрушенными или уничтоженными в предыдущей фазе существования Солнца, фазе красного гиганта. Служить прибежищем человечеству с наступлением этого времени смогут только искусственные космические поселения.

Когда такие поселения будут созданы впервые (может быть, в наступающем веке), они будут двигаться по орбитам вокруг Земли, используя солнечную радиацию в качестве источника энергии, а Луну — как источник большинства сырьевых материалов. Некоторые легкие элементы, которых нет в ощутимых количествах на Луне, — углерод, азот и водород — нужно будет доставлять с Земли.

Со временем будет предусмотрено создание таких космических поселений в астероидном поясе, где проще добыть эти жизненно необходимые легкие элементы, не попадая в опасную зависимость от Земли.

Может быть, когда космические поселения станут более самостоятельными и более подвижными и когда человечество яснее представит себе опасность оставаться привязанным к планетарным поверхностям ввиду перипетий, которые охватят Солнце в его последние дни, именно эти поселения могут стать предпочтительным местом проживания человечества. Вполне вероятно, что задолго до того, как встанет вопрос о том, что Солнце принесет нам какое-либо несчастье, большая часть человечества или даже все оно будет абсолютно свободно от поверхностей естественных планет и обоснуется в космосе — в мирах и окружающих средах по своему собственному выбору.

Может быть, тогда не встанет вопрос о терра-образованиях во внешних мирах для того, чтобы пережить красный гигантизм Солнца. А по мере того как Солнце будет становиться горячее, окажется достаточным соответственно приспособить орбиты космических поселений и медленно дрейфовать подальше от раздувающегося Солнца.

Это нетрудно себе представить. Орбиту такой планеты, как Земля, изменить почти невозможно, потому что у нее огромная масса и, следовательно, большая инерция и угловой момент, и найти энергию, достаточную для значительного изменения орбиты, практически невозможно. А масса Земле необходима, так как ей нужно сильное гравитационное поле, чтобы удерживать океан и атмосферу на своей поверхности и делать таким образом возможной жизнь.

В космическом поселении общая масса незначительна, по сравнению с Землей, поскольку гравитация не используется для удержания воды, воздуха и всего остального. Все это удерживается, потому что механически ограничено внешней стеной, а эффект гравитации на внутреннюю поверхность этой стены может создаваться центробежным эффектом, который создается вращением.

Таким образом, космическое поселение может изменять свою орбиту, затрачивая умеренное количество энергии, и оно может быть отодвинуто от Солнца, когда то станет нагреваться и расширяться. Теоретически оно может и приблизиться к Солнцу, когда то будет сжиматься и давать меньше энергии. Сжатие, однако, будет гораздо более быстрым, чем предшествующее расширение. Более того, все космические поселения, которые могли бы существовать на стадии красного гигантизма Солнца и двигаться к соседству с белым карликом, будут, возможно, сокращаться в объем меньший, чем бы они хотели. За миллиарды лет они могут привыкнуть к неограниченным пространствам большой Солнечной системы.

Но тогда вполне можно предположить, что задолго до наступления стадии белого карлика космические поселенцы создадут работающие на водородном синтезе силовые установки и станут независимыми от Солнца. В таком случае они могут сделать иной выбор — навсегда покинуть Солнечную систему.

Если значительное количество космических поселений покинет Солнечную систему, становясь самодвижущимися «свободными планетами», то человечество сможет освободиться от угрозы катастроф второго класса и продолжать жить (и неограниченно распространяться по Вселенной), пока не наступит стадия сжатия Вселенной в космическое яйцо.

СВЕРХНОВЫЕ

Главные доводы, почему смерть Солнца (смерть в том смысле, что оно станет совершенно другим объектом, совершенно не похожим на известное нам Солнце) не обязательно является катастрофой для рода человеческого, таковы: неизбежное расширение и последующее сжатие Солнца наступит в невообразимо далеком будущем, и люди (полагаем, они будут существовать), несомненно, разработают технологические средства для спасения; изменения надежно предсказуемы и невозможно быть застигнутыми врасплох.

А сейчас нам предстоит обсудить такие катастрофы второго класса (связанные с Солнцем или с расширяющейся звездой), которые могут застать нас врасплох, и, что еще хуже, могут произойти в ближайшем будущем, до того как у нас появится возможность разработать необходимые технологические средства защиты.

Существуют звезды, которые претерпевают катастрофические изменения, скажем, вдруг становятся более яркими или из невидимых — видимыми, а потом снова тускнеют, иногда до невидимости. Это «нова» (от латинского слова «новый»), или по-русски новые, названные так, поскольку из-за отсутствия телескопов они казались астрономам древности новыми звездами. Первые из них были упомянуты греческим астрономом Гиппархом (190–120 до н. э.).

Необычно яркие новые являются «сверхновыми», о которых мы уже упоминали, название это для них впервые применил американец швейцарского происхождения астроном Фриц Цвики (1898–1974). Первой, подвергшейся подробному обсуждению европейских астрономов, была сверхновая 1572 года.

Предположим, например, что совсем не Солнце приближается к концу своей жизни в главной последовательности, а какая-то другая звезда. Наше Солнце еще в начале среднего возраста, но какая-нибудь находящаяся поблизости звезда может оказаться уже старой и на пороге смерти. Не может ли эта сверхновая неожиданно вспыхнуть, застать нас врасплох и воздействовать на нас катастрофически?

Сверхновые редки, только одна звезда из сотни способна взорваться, как сверхновая, и лишь немногие из них находятся в финальной стадии своей жизни, а из последних еще меньшее число настолько близки, чтобы мы могли их увидеть как необычно яркие звезды. (До изобретения телескопа для обнаружения наблюдателем необычно яркой звезды нужно было, чтобы она появилась там, где до того никакой звезды не было.) И все же сверхновые, конечно, могут появиться, что в прошлом и происходило.

Одна замечательная сверхновая, которая появилась на небе в исторические времена, вспыхнула 4 июля 1054 года — несомненно, наиболее внушительный из всех фейерверков на празднике Чудесного Четвертого, хотя до знаменательного события оставалось еще 722 года. Сверхновая 1054 наблюдалась не европейскими или арабскими астрономами, а китайскими (Астрономия в Европе была в то время в упадке, а те, кто все-таки наблюдал за небом, возможно, были слишком убеждены в греческой доктрине неизменности небесного свода, чтобы поверить собственным глазам).

Сверхновая появилась, как новая звезда, сверкающая в созвездии Тельца с таким неистовством, что превысила по яркости Венеру. На небе не было ничего ярче новой звезды, за исключением Солнца и Луны. Она была настолько яркой, что ее можно было видеть при дневном свете, и не короткое время, а день за днем в течение трех недель. Затем она стала постепенно пропадать, но лишь почти два года спустя она стала настолько слабой, что ее уже было не различить невооруженным глазом.

На месте, где некогда китайские астрономы заметили это экстраординарное явление, сейчас существует турбулентное облако газа под названием Туманность Краба, в диаметре оно составляет 13 световых лет. Шведский астроном Кнут Лундмарк в 1921 году высказал гипотезу, что это сохранившийся остаток сверхновой 1054. Газы Туманности Краба все еще продолжают расширяться со скоростью, пересчет которой показывает, что взрыв, явившийся причиной их движения, имел место как раз примерно в то самое время, когда появилась новая звезда.

Яркость, подобная яркости сверхновой 1054, может доставить на Землю не более чем стомиллионную долю света Солнца, а этого вряд ли достаточно, чтобы каким-либо образом подействовать на людей, тем более что этот уровень продержался всего несколько недель.

Однако важна не только сумма излучения, но и его состав. Наше Солнце, например, доставляет некоторую очень активную радиацию в виде рентгеновских лучей, а сверхновая имеет гораздо больший процент своей лучистой энергии в рентгеновском спектре. То же самое относится и к космическим лучам, еще одному виду радиации высокой энергии, к которым мы вернемся позднее.

Короче, хотя свет сверхновой 1054 и был настолько слабым по сравнению с Солнцем, по мощности нанесения удара Земле рентгеновскими и космическими лучами он может соперничать с Солнцем, по крайней мере в первые недели взрыва.

Но даже в этом случае опасности не было. Хотя, как мы увидим, приток энергетической радиации может оказать вредное воздействие на жизнь, наша атмосфера защищает нас от чрезмерного ее количества, и ни сверхновая 1054, ни само Солнце не обязательно опасны для нас под защищающим одеялом нашего воздуха. И это не просто предположение. Дело в том, что Земля пронесла свой груз жизни через тот критический 1054 год без каких-либо заметных вредных последствий.

Конечно, Туманность Краба не очень близка к нам. Она находится на расстоянии примерно 6500 световых лет (Представьте себе неистовость взрыва, который мог с такого расстояния создать свет ярче, чем свет Венеры). Еще более яркая сверхновая появилась в 1006 году. По отчетам китайских наблюдателей может создаться впечатление, что она была в сотни раз ярче Венеры и составляла ощутимую часть яркости полной Луны. На нее даже существуют ссылки в нескольких европейских хрониках. Она находилась на расстоянии всего 4000 световых лет от нас.

С 1054 года было только две видимых сверхновых на нашем небе. Одна сверхновая появилась в Кассиопее в 1572 году и была почти такой же яркой, как сверхновая 1054, но находилась дальше. Наконец, была сверхновая в Змее в 1604 году, которая была значительно менее яркой, чем любая из трех, упомянутых мною, и значительно более удаленной (Для астрономов довольно огорчительно, что две сверхновые, видимые невооруженным глазом, появились всего за тридцать два года до изобретения телескопа, и с тех пор больше не было ни одной такой. Ни одной! Самая яркая сверхновая после 1604 года была сверхновая в Галактике Андромеды. Она была какое-то время почти такой яркой, что ее можно было бы увидеть невооруженным глазом, однако расстояние до Галактики Андромеды огромно.).

Некоторые из сверхновых могли иметь место в нашей Галактике и после 1604 года, но оставались невидимыми, скрытые обширными облаками пыли и газа, которые переполняют окраины Галактики. Мы можем, однако, обнаружить их остатки в виде колец пыли и газа, как в Туманности Краба, но более разреженных и широких, что может быть связано со сверхновыми, которые взорвались так, что их не увидели либо потому, что они были чем-то скрыты, либо потому, что они были слишком давно.

Несколько струй газа, отмеченных микроволновой эмиссией и названных Кассиопея А, возможно, свидетельствуют о сверхновой, которая взорвалась в конце семнадцатого века. Если так, то она самая недавняя известная нам сверхновая, которая взорвалась в нашей Галактике, хотя ее тогда и не было видно. Этот взрыв был, может быть, более впечатляющим, чем сверхновая 1054, если рассматривать их с одного расстояния, о чем свидетельствует радиация, излучаемая сейчас остатками. Однако это случилось на расстоянии 10 000 световых лет, так что эта сверхновая, вероятно, не была намного ярче, чем предыдущая сверхновая — если ее можно было бы видеть.

Более зрелищная сверхновая, из всех известных в исторические времена, полыхнула на небе примерно 11 000 лет назад, когда в некоторых частях мира люди начинали приобщаться к сельскому хозяйству. От этой сверхновой осталась оболочка газа в созвездии Паруса, впервые обнаруженная в 1939 году американцем русского происхождения Отто Струве (1897–1963). Эта оболочка называется Туманность Гама (по имени австралийского астронома Колина С. Гама, который первым изучил ее в деталях в 50-е годы).

Центр оболочки находится на расстоянии лишь 1500 световых лет от нас, что делает ее ближайшей к нам взорвавшейся сверхновой. Один из краев ее продолжающей расширяться оболочки находится на расстоянии 300 световых лет. Она может достигнуть нас приблизительно через 4000 лет. Но это настолько разреженное вещество, что оно не должно воздействовать на нас сколько-нибудь значительным образом.

Когда эта близко расположенная сверхновая взорвалась, она на своем пике была несколько дней такой же яркой, как полная Луна, и можно позавидовать древним людям, которые были свидетелями такого великолепного зрелища. Но это, кажется, не причинило вреда жизни на Земле.

Все же сверхновая Паруса была от нас на расстоянии 1500 световых лет. Существуют звезды, которые более чем в сто раз ближе к нам. Что если звезда, близкая к нам, неожиданно станет сверхновой? Предположим, что одна из звезд, например Альфа Центавра, находящаяся от нас на расстоянии только 4,4 световых года, станет сверхновой. Что тогда? Если яркая сверхновая засверкает в 4,4 световых годах от нас с той же яркостью, которой вообще достигает сверхновая, она по яркости и по теплу составит примерно 1/6 Солнца и будет пылать в течение нескольких недель, она поднимет тепловую волну, какой Земля еще никогда не испытывала^[6].

Предположим, сверхновая вспыхнет на Рождество, как самая яркая звезда Вифлеема. В это время года в Южном полушарии будет летнее солнцестояние, и Антарктика будет постоянно под солнечными лучами. Но можно быть уверенным, что солнечный свет будет довольно слабым, потому что в Антарктике даже во время солнцестояния Солнце стоит очень низко над горизонтом. Сверхновая Альфа Центавра будет, однако, высоко в небе и добавит свое весьма существенное тепло к теплу Солнца. Ледовая шапка Антарктики получит тепловой удар. Таяние станет беспрецедентно сильным, уровень моря поднимется и принесет бедствия для многих частей мира. Уровень моря еще долго останется высоким и после того, как сверхновая охладится. Для восстановления равновесия понадобятся годы.

Вдобавок Земля будет купаться в рентгеновских и космических лучах, имеющих интенсивность, которой она, может быть, никогда прежде не знала, а спустя несколько лет ее окутает облако пыли и газа, причем плотнее, чем любое облако, с которым она когда-либо сталкивалась. Позднее мы обсудим, какой эффект дали бы эти события, но они, несомненно, были бы бедственны.

Спасительная милость состоит в том, что этого не произойдет. Конечно, этого случиться не может. Наиболее яркая из звезд двойной звезды Альфа Центавра по массе почти равна массе Солнца, и она не может взорваться, как гигантская сверхновая или даже как любого вида сверхновая, как не может и наше Солнце. Самое большое, на что способна Альфа Центавра, это превратиться в красный гигант, внезапно избавившись от своих наиболее внешних слоев, которые станут планетарной туманностью, а затем сжаться и превратиться в белого карлика.

Мы не знаем, когда это случится, потому что не знаем, сколько ей лет, но это не может случиться до того, как она превратится в красный гигант. Но даже если это превращение начнется завтра, она, вероятно, останется в стадии красного гиганта на одну-другую сотню миллионов лет.

Каково же тогда самое малое расстояние, на котором мы могли бы найти сверхновую?

Начнем с того, что нам надо искать звезду массивную, такую, которая как минимум в 1,4 раза массивнее Солнца, или лучше такую, которая массивнее Солнца значительно более этой величины, если мы хотим видеть по-настоящему большое шоу. Таких массивных звезд мало, и это главная причина, почему сверхновые не более часты, чем они появляются. (Считается, что в галактике размером с нашу одна сверхновая появляется в среднем каждые 150 лет, и, конечно, немногие из них могут находиться даже умеренно близко к нам.) Самая близкая массивная звезда — Сириус, которая в 2,1 раза превосходит по массе наше Солнце и находится на расстоянии 8,63 световых лет, то есть почти в два раза дальше от нас, чем Альфа Центавра. Даже с этой массой Сириус не способен произвести по-настоящему зрелищную сверхновую. Да, он взорвется однажды, но это будет скорее выстрел из ружья, чем пушечный залп. Кроме того, Сириус находится в главной последовательности. Из-за его массы общий период его жизни в главной последовательности составляет только 500 миллионов лет, и часть этого времени, очевидно, истрачена. То, что осталось, плюс стадия красного гиганта, означает, что взрыв отодвигается на несколько сотен миллионов лет.

Тогда следует поинтересоваться, какая же из самых близких массивных звезд уже находится в стадии красного гиганта?

Самый близкий красный гигант — это Шеат в созвездии Пегаса. Она находится только в 160 световых годах, ее диаметр примерно в 110 раз больше диаметра Солнца. Мы не знаем ее массы, но если она достигла такого размера, потому что расширилась, то ее масса очень ненамного больше массы Солнца и она не перейдет в стадию сверхновой. С другой стороны, если она массивнее Солнца и все еще продолжает расширяться, то ее стадия сверхновой еще далека.

Самый близкий по-настоящему крупный красный гигант — это Мира в созвездии Кита. Ее диаметр в 420 раз больше диаметра Солнца, так что если представить ее на месте нашего Солнца, ее диск достал бы до дальних областей астероидного пояса. Она должна быть значительно массивнее Солнца и находится от нас на расстоянии 230 световых лет.

Существуют три красных гиганта, которые все же крупнее и не очень значительно дальше от нас. Это Бетельгейзе в Орионе, Антарес в Скорпионе и Рас Альгете в Геркулесе. Каждая из них приблизительно на расстоянии 500 световых лет.

Рас Альгете имеет диаметр в 500 раз больше, чем у Солнца, Антарес — в 640 раз. Если Антарес поставить на место Солнца, его диск перекроет орбиту Юпитера.

Бетельгейзе не имеет фиксированного диаметра, потому что она, по-видимому, пульсирует. Когда она в своем самом малом размере, она не крупнее, чем Рас Альгете, но при расширении может достигать диаметра в 750 раз больше диаметра Солнца. Если представить Бетельгейзе на месте Солнца, край ее диска в максимуме достигнет точки на полпути между Юпитером и Сатурном.

Вероятно, Бетельгейзе является наиболее массивной звездой из этих, находящихся ближе других, красных гигантов, а ее пульсация может быть признаком нестабильности. В таком случае из этих трех звезд она наиболее близка к сверхновой и к гибели.

Еще одним подтверждением этого является тот факт, что на фотографиях Бетельгейзе, сделанных в 1978 году в диапазоне инфракрасного света (света с более длинными волнами, чем свет красного цвета, и потому не воздействующего на сетчатку нашего глаза), видно, что звезда окружена огромной оболочкой газа диаметром примерно в 400 раз больше диаметра орбиты Плутона. Может быть, Бетельгейзе уже начала растрачивать материю на первой стадии превращения в сверхновую.

Без знания ее массы мы не можем предсказать, насколько яркой будет сверхновая Бетельгейзе, но она должна быть внушительной. Чего ей может не хватить в своей собственной яркости, она бы восполнила за счет того, что ее расстояние до нас в три раза меньше, чем у сверхновой Паруса. Поэтому, когда настанет ее время, она может оказаться ярче, чем сверхновая 1006, и, может быть, даже по-соперничает со сверхновой Паруса. Тогда небеса озарятся новым видом лунного света, и Земля подвергнется бомбардировке сильной радиации, еще более концентрированной, чем это имело место при сверхновой Паруса 11 000 лет назад.

Так как Homo sapiens и жизнь в целом, кажется, пережили сверхновую Паруса без потерь, можно надеяться, что они сверхновую Бетельгейзе переживут тоже (Как мы увидим позднее, существует сочетание обстоятельств, которое может ухудшить ситуацию для нас).

Пока мы еще не можем определить время, когда Бетельгейзе достигнет точки взрыва. Возможно, ее нынешний переменный диаметр является свидетельством того, что она на пороге гибели, но каждый раз, когда процесс начинается, поднимающаяся температура, сопровождающая гибель, делает возможным восстановление звезды. Мы можем предположить, что со временем очередная «гибель» может зайти так далеко, что спровоцирует взрыв. Это «со временем» может длиться веками; с другой стороны, это может произойти завтра. Вообще же Бетельгейзе могла взорваться и пять веков назад, и волна радиации, двигающаяся к нам в течение этого времени, может достичь нас хоть завтра.

Даже если сверхновая Бетельгейзе является самым худшим, чего мы можем ожидать в достаточно близком будущем, и если мы убеждаем себя в том, что она предоставит нам восхитительное зрелище без серьезной опасности, то что касается вообще взрывов звезд, мы все же не застрахованы от них. Более отдаленное будущее может содержать серьезные опасности задолго до времени наступления смерти нашего Солнца.

В конце концов, ситуация сегодняшнего дня не является неизменной. Все звезды, включая Солнце, движутся. Солнце непрерывно вторгается в новые соседства, а сами соседства непрерывно меняются.

Со временем различные изменения вполне могут привести Солнце в близкое соседство с гигантской звездой, которая случайно взорвется в сверхновую, когда будет проходить мимо нас. Тот факт, что сверхновая Бетельгейзе — самое худшее из того, что мы можем ожидать прямо сейчас, не признак вечной безопасности, это — случайность момента.

Однако подобная катастрофа оказавшейся по соседству звезды вряд ли произойдет в течение длительного периода. Как уже говорилось, звезды движутся очень медленно, если учесть огромные пространства между ними, и пройдет много времени, прежде чем звезды, сейчас далекие от нас, станут значительно ближе.

Американский астроном Карл Саган (р. 1935) вычислил, что сверхновые в пределах 100 световых лет от нас могут взрываться при среднем интервале 750 миллионов лет. Если это так, то такие близко происходящие взрывы могли иметь место шесть раз за всю историю Солнечной системы и могут произойти еще девять раз до того, как Солнце выйдет из главной последовательности.

Однако такое событие не может застать нас врасплох. Нетрудно сказать, какие звезды приближаются к нам. Мы можем заметить красный гигант на расстоянии гораздо большем, чем 100 световых лет. Очень вероятно, что мы узнаем о возможности такого взрыва за миллион лет и будем способны предусмотреть действия, чтобы свести к минимуму последствия взрыва.

СОЛНЕЧНЫЕ ПЯТНА

Следующий вопрос таков: можем ли мы полностью положиться на наше Солнце? Не может ли произойти нечто нехорошее с Солнцем, пока оно еще находится в главной последовательности? Не может ли произойти нечто нехорошее в близком будущем и без предупреждения, так, что у нас не окажется защитных средств или не хватит времени для их применения, если они у нас будут.

Если нет чего-то страшно неверного в наших убеждениях относительно звездной эволюции, с Солнцем ничего плохого не случится. Как идет дело сейчас, так было и в течение очень длительного времени, и так будет продолжаться еще в течение длительного времени. Всякое изменение будет настолько малым, что окажется несущественным в солнечном масштабе.

Но не могут ли изменения, несущественные в солнечном масштабе, оказаться бедственными в масштабе Земли? Конечно, могут. Солнце может слегка икнуть, и для него это будет сущий пустяк, если Солнце рассматривать с расстояния даже самых близких звезд. Воздействие же на Землю такого малого изменения, однако, может быть достаточным для того, чтобы значительно изменить ее свойства, а если ненормальный спазм продлится достаточно долго, это может обернуться для нас настоящей катастрофой.

Кроме того, как нам известно, жизнь сама по себе довольно хрупкая вещь в космическом масштабе. Не требуется очень большого изменения температуры, чтобы вскипятить океаны или заморозить их и в обоих случаях сделать жизнь невозможной. Сравнительно небольшого изменения солнечной активности достаточно для того, чтобы создать ту или иную экстремальную ситуацию. И отсюда следует, чтобы продолжалась жизнь, Солнце должно светить лишь с самыми незначительными отклонениями от его обычного состояния.

Так как история жизни, насколько мы можем судить, продолжается вот уже больше трех миллиардов лет, у нас есть воодушевляющая уверенность, что Солнце все-таки надежная звезда. Однако Солнце может быть достаточно стабильным, чтобы допускать существование жизни вообще, и быть достаточно нестабильным, чтобы заставлять ее переживать некоторые ужасные невзгоды. Безусловно, в истории жизни были времена, когда, по-видимому, происходили биологические катастрофы, и мы не можем быть уверены, что Солнце тут было ни при чем. Об этом мы поговорим позднее.

Если ограничиться историческими временами, Солнце представлялось совершенно стабильным, по крайней мере для случайных наблюдателей и для астрономов, менее оснащенных приборами, чем астрономы нашего изощренного времени. Полагать, что так будет продолжаться, значит жить иллюзиями.

Один путь разобраться — этонаблюдать за другими звездами. Если все остальные звезды совершенно постоянны в яркости, то почему бы нам не допустить, что и наше Солнце тоже такое и никогда не даст нам ни слишком много радиации, ни слишком мало?

Тем не менее, в действительности несколько звезд, видимых невооруженным глазом, нестабильны по яркости, будучи некоторое время то тусклыми, то довольно яркими. Одна такая звезда — Алголь в созвездии Персея. Ни один астроном древности или средних веков не отмечал ее изменчивости, возможно, исходя из уверенности греков, что небеса неизменны. Существует, однако, косвенное свидетельство, что астрономы знали о ее изменчивости, даже если не любили говорить об этом. Персей обычно изображается в созвездии держащим голову умерщвленной Медузы, демона-монстра, чьи волосы состоят из живых змей, а роковой быстрый взгляд превращает людей в камень. Алголи отводилась роль этой головы, и поэтому звезду иногда называли «Демоническая звезда». Собственно, само слово «Алголь» является искажением арабского alghul, означающего «вурдалак», «упырь».

Испытываешь искушение предположить, что греки были слишком смущены изменчивостью Алголи, чтобы говорить об этом открыто, но намекали на это, сделав ее демоном. Впервые ее изменчивость была открыто отмечена в 1669 году итальянским астрономом Джеминиано Монтанари (1632–1687). В 1782 году восемнадцатилетний глухонемой голландец английского происхождения Джон Гудрайк (1764–1786) доказал, что изменчивость Алголи строго регулярна, и предположил, что, по существу, она не изменчива, но у нее есть невидимый компаньон, звезда, которая вращается вокруг нее и периодически частично заслоняет ее. Как оказалось, он был совершенно прав.

Однако ранее, в 1596 году, немецкий астроном Давид Фабрициус (1564–1617) отметил изменчивую звезду, которая была намного более замечательна, чем Алголь. Это была Мира, звезда, которую я упоминал ранее как находящийся поблизости красный гигант. «Мира» от латинского слова, означающего «причина чуда», а оно и состояло в том, что она изменяется по яркости в значительно большей степени, чем Алголь, становясь временами столь тусклой, что оказывается невидимой невооруженным глазом. Мира также обладает намного более длинным и гораздо менее регулярным периодом изменения, чем Алголь. (Опять чувствуешь, что это, должно быть, замечалось и прежде, но, вероятно, намеренно игнорировалось во избежание больших хлопот, связанных с Доказательством.) Мы можем не принимать во внимание такие звезды, как Алголь, которая испытывает затмения, и только кажется, что она меняется по цвету. Этот случай не указывает на какой-нибудь признак бедственной изменчивости в звезде, подобной Солнцу. Мы можем также не принимать во внимание сверхновые, которые появляются только в конвульсиях звезды, претерпевающей свою окончательную гибель, не принимать и обычные новые, которые являются белыми карликами, уже претерпели гибель и поглощают необычайное количество материи от нормальной звезды-компаньона.

Остаются такие звезды, как Мира и Бетельгейзе, — «подлинно изменяющиеся звезды», то есть звезды, изменяющиеся по излучаемому свету из-за цикличных изменений в их структуре. Они пульсируют в некоторых случаях регулярно, а в других — нерегулярно, они становятся холоднее, но больше, в расширяющейся части цикла, и горячее, но меньше, в сжимающейся части.

Если бы Солнце было такой подлинно изменяющейся звездой, жизнь на Земле была бы невозможна, поскольку разница между испускаемой Солнцем радиацией в различное время его цикла периодически то омывала бы Землю невыносимым теплом, то подвергала бы непереносимому холоду. Можно спорить, сумеют ли люди защитить себя от этих температурных перепадов, но прежде всего кажется невероятным, чтобы жизнь развилась при подобных условиях или чтобы она эволюционировала до периода, когда любые особи окажутся настолько развиты технологически, что сумеют иметь дело с такими изменениями. Конечно, Солнце не такая изменчивая звезда, но не может ли оно стать таким, а мы — вдруг оказаться в мире с температурными крайностями, что превратило бы жизнь в невыносимый кошмар?

Это, к счастью, совершенно невероятно. Прежде всего подлинно изменчивых звезд мало. Их примерно 14 000. Даже допуская, что многие из таких звезд остаются незамеченными, потому что слишком далеки, чтобы быть видимыми, или потому, что скрыты за пылевыми облаками, все равно они составляют очень маленький процент от всех звезд. Огромное большинство звезд, видимо, и есть такие стабильные и не изменяющиеся, какими их и считали древние греки.

Кроме того, некоторые подлинно изменчивые звезды — это крупные, яркие звезды, находящиеся близ конца своего пребывания в главной последовательности. Другие Мира и Бетельгейзе, уже покинули главную последовательность и, видимо, находятся у порога своей жизни как кандидаты в красные гиганты. Вполне вероятно, что пульсация — это тот вид нестабильности, который указывает на окончание определенной стадии жизни звезды и приближение перехода в какую-то другую стадию.

Солнце — звезда всего лишь среднего возраста, и еще миллиарды лет пройдут, до того как нынешняя стадия подойдет к концу, поэтому, наверное, в течение еще длительного времени нет шансов на то, что оно станет изменчивой звездой. Но даже если так, существуют степени изменчивости, и Солнце может быть или стать изменчивым в очень малой степени и все же причинить нам неприятности.

Например, как насчет солнечных пятен? Не может ли их изменяющееся время от времени количество указывать на определенную небольшую изменчивость в солнечной радиации? Как известно, пятна заметно холоднее, чем части солнечной поверхности без пятен. Так не может ли пятнистое Солнце быть холоднее, чем Солнце без пятен?

Этот вопрос стал довольно важным в связи с работой немецкого фармацевта Генриха Самюэля Швабе (1789–1875); астрономия была его хобби. Он мог посвятить себя телескопу только в дневные часы, так что он взялся наблюдать за окружением Солнца, чтобы обнаружить неизвестную планету, которая, как некоторые считали, может двигаться по орбите вокруг Солнца внутри орбиты Меркурия. Если это было так, она вполне могла периодически пересекать солнечный диск, что и пытался установить Швабе.

Он начал свой поиск в 1825 году и при наблюдении за диском Солнца не мог не заметить солнечных пятен. Спустя некоторое время он забыл о планете и принялся зарисовывать солнечные пятна. В течение семнадцати лет он делал это в каждый солнечный день. К 1843 году он смог объявить, что солнечные пятна прибывают и убывают с цикличностью в десять лет.

В 1908 году американский астроном Джордж Эллери Хэйл (1868–1938) обнаружил, что солнечные пятна обладают сильным магнитным полем. Направленность магнитного поля в определенном цикле постоянна, в следующем цикле она меняется на обратную. Если принять во внимание магнитные поля, то время от одного максимума солнечных пятен с полем одной направленности до следующего максимума с полем той же направленности составляет двадцать лет.

Очевидно, магнитное поле Солнца по некоторым причинам то усиливается, то уменьшается, и солнечные пятна связаны с этими переменами. Так же и с другими эффектами. Существуют, например, «солнечные вспышки», неожиданные временные озарения то тут, то там на солнечной поверхности, что, видимо, связано с локальным усилением магнитного поля. Они становятся более частыми, когда возрастает количество солнечных пятен, поскольку и те и другие связаны с магнитными полями. Поэтому при максимуме солнечных пятен мы говорим об «активном Солнце», а при минимуме солнечных пятен о «спокойном Солнце» (Тепло вспышек может более чем компенсировать холодность пятен, так что Солнце с пятнами может быть теплее, чем без пятен).

Кроме того, Солнце постоянно испускает потоки атомных ядер (главным образом водородных ядер, которые являются простыми протонами), которые движутся от Солнца с большой скоростью во всех направлениях. В 1958 году американский астроном Юджин Норман Паркер (р. 1927) назвал их «солнечным ветром».

Солнечный ветер достигает Земли, проходит мимо и взаимодействует с верхней атмосферой, вызывая разнообразные эффекты, такие, например, как полярное сияние. Солнечные вспышки изрыгают огромное количество протонов и временно подкрепляют солнечный ветер. Таким образом, на Землю гораздо сильнее воздействует увеличение или снижение солнечной активности, чем любые простые изменения температуры, связанные с циклом солнечных пятен.

Какие бы ни возникали эффекты на Земле, циклы солнечных пятен определенно не вмешиваются в жизнь каким-либо явным образом (Как теперь выясняется, это не совсем так. Во время магнитных бурь плотность атмосферного газа на высотах, где летают искусственные спутники Земли, сильно (в десять и более раз) возрастает, и потому изменяются орбиты спутников. Так, в 1989 году четыре навигационных спутника США серии «Транзит» были выключены на срок от 2–3 дней до недели. А в январе 1997 года при таких же обстоятельствах был потерян спутник «Телестар» ценой 132 миллиона долларов. В 80-х годах в результате магнитных бурь нарушалась в различных местах работа высоковольтных линий передач, ущерб от этого исчислялся миллиардами долларов. Поток энергетических частиц, идущих от Солнца, разрушает хрупкие элементы солнечных батарей, проникает внутрь космических аппаратов, выводя из строя сложные приборы, создавая для космонавтов опасность лучевой болезни.). Вопрос, тем не менее, в том, не может ли цикл солнечных пятен отбиться от рук и не может ли Солнце начать резко двигаться, так сказать, взад-вперед, настолько, что вызовет катастрофу? Мы могли бы доказывать, что, насколько нам известно, с ним такого никогда не происходило в прошлом, поэтому не должно происходить и в будущем. Наша уверенность в этом доводе была бы сильнее, если бы цикл солнечных пятен был абсолютно регулярным. Но это не так. Например, самое короткое время, зафиксированное между максимумами солнечных пятен, — 7 лет, самое длинное — 17.(Теперь средней продолжительностью цикла считают 11 лет.) Кроме того, и интенсивность максимума непостоянна. Степень пятнистости Солнца измеряется «цюрихским числом солнечных пятен». Засчитывается 1 за каждое отдельное пятно и 10 за каждую группу солнечных пятен, и все умножается на число, которое меняется в соответствии с используемыми приборами и условиями наблюдения. Если цюрихское число определять из года в год, то оказывается, что существует максимум с небольшими величинами, например, 50 в начале семнадцатого и в начале восемнадцатого веков. С другой стороны, в 1959 году максимум достиг самого большого значения за все время — 200.

Естественно, число солнечных пятен регистрировалось с большой тщательностью только после сообщения Швабе в 1843 году, так что цифры, которые мы использовали до этого времени, начиная с 1700 года, не вполне надежны, а отчеты с первого века после открытия Галилея обычно отбрасывались совсем, как слишком отрывочные.

Тем не менее в 1893 году британский астроном Эдвард Уолтер Мондер (1851–1928), изучая старые сообщения, был поражен, увидев, что наблюдения за солнечной поверхностью, которые производились между 1645 и 1715 годами, просто умалчивали о солнечных пятнах. Общее количество пятен, упомянутых за этот семидесятилетний период, было меньше, чем их количество по сообщениям любого нынешнего года. Какое-то время находка Мондера игнорировалась: легко было предположить, что данные семнадцатого века были слишком неполными и наивными, чтобы придавать им значение, но недавнее исследование подтвердило открытие Мондера, и период с 1645 по 1715 год называют теперь «минимум Мондера».

В это время в сообщениях отсутствовали не только солнечные пятна, но почти пропали и сияния (которые обычно сопутствуют максимуму солнечных пятен, когда языки вспышек полыхают по всему Солнцу). Более того, форма короны во время полных затмений Солнца, судя по описаниям и рисункам того периода, была характерна для ее вида при минимуме солнечных пятен.

Очевидные изменения магнитного поля Солнца в соответствии с циклами солнечных пятен косвенно воздействуют на количество углерода-14 (радиоактивный изотоп углерода) в атмосфере. Углерод-14 образуется космическими лучами, он проникает в атмосферу Земли. Когда магнитное поле Солнца усиливается во время максимума солнечных пятен, это помогает защитить Землю от притока космических лучей. При минимуме солнечных пятен магнитное поле ослабевает, и космические лучи не отклоняются. Отсюда следует, что углерод-14 при минимуме солнечных пятен находится в атмосфере в наибольших количествах, при максимуме солнечных пятен — в наименьших.

Углерод (включая углерод-14) поглощается растительностью из атмосферы в форме двуокиси углерода. Углерод (включая углерод-14) включается в молекулы древесины деревьев. К счастью, углерод-14 может быть обнаружен, и его количество определено с большой точностью. Если исследуются очень старые деревья, углерод-14 может быть обнаружен в каждом годовом кольце, и можно год за годом установить, как изменяется его содержание. Оно высокое при минимуме солнечных пятен и низкое — при максимуме. И оказывается, он был высок при минимуме Мондера.

Таким путем были обнаружены и другие периоды солнечной неактивности, некоторые продолжались всего лишь 50 лет, а другие достигали по длительности нескольких столетий. Около дюжины их было зафиксировано в исторические времена, начиная с 3000 года до н. э.

Короче, представляется, что существуют более продолжительные циклы солнечных пятен. Существуют расширенные минимумы очень малой активности, рассыпанные между низкой и высокой активностью благодаря расширенным периодам колебаний. Нам случилось пребывать в одном из последних периодов после 1715 года (Началом очередного нового цикла активного Солнца считают 1997 год, и по прогнозам цикл обещает быть особенно сильным).

Какое воздействие оказывает на Землю такой более продолжительный цикл солнечных пятен? Дюжина минимумов Мондера, которые имели место в исторические времена, видимо, не вмешивались катастрофически в человеческое существование. На этом основании можно полагать, что не следует бояться повторения такого расширенного минимума. Что же до остального, мы на самом деле столь многого не знаем о Солнце, в то время как думаем, что знаем. Мы не совсем понимаем, что служит причиной десятилетнего цикла солнечных пятен, который сейчас существует, и мы, конечно, не понимаем, что вызывает минимум Мондера. И раз мы не понимаем подобных вещей, можем ли мы быть уверены, что Солнце в какое-то время без предупреждения не выйдет из-под контроля?

НЕЙТРИНО

Конечно, могла бы помочь не теоретическая осведомленность о том, что происходит внутри Солнца, а результаты прямого наблюдения. Это может показаться несбыточной мечтой, но на самом деле это не совсем так.

В первые десятилетия двадцатого века стало ясно, что когда расщепляются радиоактивные ядра, они, как правило, излучают электроны. Эти электроны обладают широким диапазоном энергий, которые почти никогда в сумме не доходят до общего количества энергии, потерянной ядром. Это, казалось, противоречит закону сохранения энергии.

В 1931 году австрийский физик Вольфганг Паули (1900–1958) предположил, что наряду с электроном излучается еще и другая частица, и именно она содержит недостающую энергию. В этом случае устраняется противоречие закону сохранения энергии и некоторым другим законам сохранения. Для объяснения всех обстоятельств дела эта вторая частица не должна нести никакого электрического заряда и, вероятно, не должна обладать массой. Без массы и заряда ее было чрезвычайно трудно обнаружить. Итальянский физик Энрико Ферми (1901–1954) назвал ее «нейтрино», по-итальянски «маленькая нейтральная».

Нейтрино, допуская, что они обладают свойствами, которыми наделены по идее, должны с трудом реагировать с веществом. Они должны проходить сквозь всю Землю почти так же легко, как они проходили бы сквозь такой же толщины слой вакуума. Собственно, они должны без особых проблем проходить сквозь миллиарды Земель, поставленных рядом друг с другом. Тем не менее, в течение продолжительного периода времени при условии, что взаимодействие с веществом было бы возможно в принципе, нейтрино могло бы столкнуться с частицей вещества. Если поработать со многими триллионами нейтрино, проходящими сквозь маленькое материальное тело, то несколько взаимодействий могли бы иметь место, и они могли бы быть зафиксированы.

В 1953 году два американских физика, Клайд Л. Кован (р. 1919) и Фредерик Рейнес (р. 1918), работали с антинейтрино, полученными на реакторах, расщепляющих уран. Антинейтрино проходили сквозь большие емкости с водой, и предсказанные взаимодействия действительно имели место. После двадцати двух лет теоретического существования антинейтрино, а следовательно, и нейтрино тоже, их существование было доказано экспериментально.

Они такие же, как и нейтрино, но противоположны им по определенным свойствам. Собственно говоря, именно антинейтрино, а не нейтрино испускается наряду с электроном, когда расщепляются определенные ядра.

Астрономические теории относительно синтеза ядер водорода в ядра гелия в недрах Солнца — источника солнечной энергии — предполагают, что нейтрино (не антинейтрино) испускаются в больших количествах, которые достигают 3 процентов общей радиации. Остальные 97 процентов состоят из фотонов, которые являются единицами лучистой энергии, вроде света и рентгеновских лучей.

Фотоны прокладывают себе путь к поверхности и в конечном счете излучаются в космос, но это требует много времени, поскольку фотоны легко взаимодействуют с веществом. Фотон, который возникает в недрах Солнца, очень быстро поглощается, снова испускается, опять поглощается и так далее. Может потребоваться миллион лет для того, чтобы фотон проложил себе путь из недр Солнца к его поверхности, и это при том, что между возникновением и поглощением он движется со скоростью света. Когда фотон достигает поверхности, у него такая сложная история поглощений и испусканий, что по его природе невозможно установить, что происходило в недрах.

Совсем иное дело нейтрино. Они тоже движутся со скоростью света, поскольку не имеют массы. Однако из-за того, что они редко взаимодействуют с веществом, нейтрино, возникшие в глубинах Солнца, проходят без задержек через солнечное вещество, достигая поверхности в 2–3 секунды (и теряя в процессе поглощения только 1 из 100 миллиардов). Затем они пересекают вакуум космоса и через 500 секунд достигают Земли, если были нацелены в этом направлении.

Если бы мы могли зафиксировать эти нейтрино здесь, на Земле, мы бы имели некоторую непосредственную информацию о событиях в глубине Солнца, произошедших восемь минут назад. Трудность состоит в обнаружении нейтрино. Эту задачу взялся разрешить американский физик Реймонд Дэвис-младший, который воспользовался тем фактом, что нейтрино иногда будет взаимодействовать с атомами хлора, производя радиоактивный атом аргона. Аргон может быть обнаружен и отделен, даже если образуется всего несколько атомов (На такую возможность впервые указал советский физик Бруно Максимович Понтекорво (р. 1913).).

Дэвис воспользовался для этой цели огромной емкостью, содержащей 378 000 литров тетрахлорэтилена, обычной чистящей жидкости, которая была богата атомами хлора. Он поместил емкость в глубокую золоторудную шахту Хоумстейк в Лиде, штат Южная Дакота, так, что между емкостью и поверхностью было 1,5 километра скалы. Эта скала поглотила бы любые частицы, поступающие из космоса, кроме нейтрино.

Оставалось только ждать, когда образуются атомы аргона. Если принятые теории о событиях, происходящих в недрах Солнца, верны, то каждую секунду должно образовываться определенное количество нейтрино, определенный процент из них должен достичь Земли, определенный процент из достигших Земли должен пройти через емкость с чистящей жидкостью, и среди последних определенный процент должен взаимодействовать с атомами хлора и образовать определенное число атомов аргона. По колебаниям в скорости, с которой образовывались атомы аргона, по другим свойствам и вариациям взаимодействия в целом, могли быть сделаны выводы о событиях, происходящих в недрах Солнца.

Однако почти сразу Дэвису пришлось удивиться. Было обнаружено очень мало нейтрино, гораздо меньше, чем ожидалось. Из тех атомов аргона, что должны были образоваться, образовалась только шестая часть.

Ясно, что астрономические теории относительно происходящего в недрах Солнца, по-видимому, требуют пересмотра. Мы знаем не так много о происходящем внутри Солнца, как мы считаем. Означает ли это, что близится катастрофа?

Этого сказать мы не можем. Что касается наших наблюдений, то по всем признакам Солнце достаточно стабильно в течение всей истории жизни, что делает жизнь на планете непрерывно возможной. У нас была теория, которая объясняет стабильность. Теперь нам, возможно, придется видоизменить теорию, но и видоизмененной теории все же придется объяснять стабильность. Солнце не станет вдруг нестабильным из-за того, что мы пересмотрим нашу теорию.

Подведем итог: катастрофа второго класса, включая изменения в Солнце, которые сделают жизнь на Земле невозможной, должна наступить не позднее чем через 7 миллиардов лет, но она задолго предупредит о себе.

Катастрофы второго класса могут неожиданно произойти и до этого, но вероятность их так мала, что нет смысла тратить время на волнения по этому поводу.

Часть III КАТАСТРОФЫ ТРЕТЬЕГО КЛАССА

7. Бомбардировка Земли

ВНЕЗЕМНЫЕ ОБЪЕКТЫ

При обсуждении вторжения в Солнечную систему объектов из межзвездного пространства я концентрировал внимание на возможности воздействия таких объектов на Солнце, поскольку любое грубое вмешательство в целостность Солнца или изменение его свойств связано с наличием катастрофического эффекта для нас.

Сама Земля еще более чувствительна к подобным злоключениям, чем Солнце. Межзвездный объект, пересекающий Солнечную систему, может быть слишком мал, чтобы значительно воздействовать на Солнце, исключая прямое столкновение, а иногда даже в этом случае. Однако если такой объект окажется по соседству с Землей или столкнется с ней, он может вызвать катастрофу.

И теперь надо рассмотреть катастрофы третьего класса, то есть те возможные события, которые повлияют в первую очередь на Землю и сделают ее необитаемой, хотя Вселенная и даже остальная часть Солнечной системы останутся нетронутыми.

Рассмотрим, например, случай вторжения мини-черной дыры сравнительно большого размера, скажем, с массой, сопоставимой с массой Земли. Подобный объект, если он минует Солнце, не причинит ему никакого вреда, хотя сам, вероятно, под влиянием гравитационного поля Солнца радикально изменит орбиту (Он может даже (хотя это невероятно) быть захвачен Солнцем и выйти на постоянную орбиту вокруг него. Эта орбита, вероятно, будет крайне склонна к эклиптике и крайне эксцентрична. К счастью, он ощутимо не беспокоил бы другие тела Солнечной системы, включая Землю, хотя стал бы и оставался наиболее неудобным соседом. Тем не менее очень маловероятно, что крупная мини-черная дыра является членом Солнечной системы. Даже незначительное воздействие ее гравитационного поля было бы замечено, кроме случая, когда она находилась бы далеко за орбитой Плутона.

Если бы подобный объект проскользнул мимо Земли, он бы, тем не менее, мог произвести бедственные действия только за счет влияния на нас его гравитационного поля.

Поскольку сила гравитационного поля зависит от расстояния, та сторона Земли, которая обращена в сторону вторгнувшегося тела, будет притягиваться сильнее, чем противоположная. Земля до некоторой степени вытянется в сторону вторженца. В особенности вытянутся податливые воды океана. Океан будет горбиться на противоположных сторонах Земли в направлении вторгнувшегося объекта и прочь от него, и при вращении Земли континенты будут проходить сквозь эти горбы. Дважды в день море будет выходить на континентальные берега, а потом снова отступать.

Наступление и отступление моря (приливы и отливы) практически происходят на Земле в результате гравитационного влияния Луны и в меньшей степени Солнца. Поэтому все эффекты, вызываемые различием гравитационного влияния на тело, называются «приливо-отливными» эффектами.

Чем больше масса вторгнувшегося тела и чем ближе оно к Земле, тем сильнее приливо-отливные эффекты. Если вторгшаяся мини-черная дыра будет достаточно массивна и пройдет мимо Земли достаточно близко, она может вмешаться в целостность планетарной структуры, вызвать трещины в ее коре и так далее. Прямое столкновение было бы, разумеется, катастрофическим.

Вероятность существования такого большого размера мини-черной дыры чрезвычайно мала, тем не менее, если бы она даже существовала, следует помнить о том, что Земля — гораздо меньшая цель, чем Солнце. Поперечное сечение Земли составляет только двенадцать тысячных поперечного сечения Солнца, так что даже самая малая вероятность близкой встречи между таким объектом и Солнцем должна быть соответственно уменьшена для вероятности его близкой встречи с Землей.

Мини-черные дыры, если они существуют, вероятнее всего, были бы астероидного размера. Мини-черная дыра с массой, скажем, в одну миллионную массы Земли, не представит серьезной опасности при близкой встрече. Она вызовет незначительные приливо-отливные эффекты, и мы вполне можем не заметить подобного события, если оно произойдет.

Иное дело при прямом попадании. Мини-черная дыра, какой бы малой она ни была, «проест» себе туннель в теле Земли. Она, конечно, будет поглощать материю, и энергия, выделяемая в процессе, будет плавить и испарять вещество перед ней по пути ее продвижения. Она пройдет толщу Земли по кривой (не обязательно через центр) и выйдет из Земли, чтобы продолжить в космосе свою, уже измененную гравитационной силой Земли траекторию. На выходе она станет более массивной, чем была на входе. И двигаться она будет медленнее, поскольку при прохождении сквозь газы испаряющегося вещества Земли она встретится с определенным сопротивлением.

Тело Земли вылечит себя после прохода сквозь него мини-черной дыры. Пары охладятся и затвердеют, внутреннее давление закроет туннель. Эффект на поверхности будет все же опустошительным (впрочем, возможно, и не вполне катастрофическим), примерно таким, как от огромного взрыва, собственно, даже двух: одного — в месте, где мини-черная дыра вошла в Землю, другого — там, где она вышла.

Естественно, чем меньше мини-черная дыра, тем меньше и эффекты. Но в одном отношении маленькая дыра может быть хуже, чем большая. У маленькой мини-черной дыры и момент силы довольно мал благодаря малой массе. И если к тому же дыра будет двигаться с низкой скоростью по отношению к Земле, то замедление в процессе «проедания» может оказаться достаточным для того, чтобы она не смогла проделать себе путь на выход. Гравитация Земли окажется для нее ловушкой. Дыра станет падать в направлении к центру, промахнется, снова станет падать, снова промахнется и так далее, снова и снова.

Из-за вращения Земли дыра не будет ходить туда и сюда по одному и тому же пути, но будет выписывать кривые, по рисунку и общей сложности напоминающие пчелиные соты, неуклонно вырастая, как это ей присуще, на каждом отрезке. В конечном счете она обоснуется в центре, оставив вокруг себя изрешеченную Землю с опустошенным центром. И эта центральная дыра продолжит медленно расти. Земля таким образом будет так ослаблена в структурном отношении, что погибнет; вся материя направится в центральную черную дыру, и в конце концов вся планета будет поглощена.

Итоговая черная дыра с массой Земли продолжит движение по земной орбите вокруг Солнца. Для Солнца и других планет такое превращение не составит никакой гравитационной разницы. Даже Луна продолжит кружить вокруг крошечного объекта в 2 сантиметра в поперечнике, как если бы это была Земля в своей полной величине, каковой она в отношении массы и останется.

Для нас это был бы конец света — катастрофа третьего класса. И (теоретически) она может произойти хоть завтра.

Так же и кусок антиматерии, слишком малый для того, чтобы существенно повлиять на Солнце, даже если произойдет прямое столкновение, может быть достаточно большим, чтобы вызвать значительное опустошение на Земле. В отличие от черной дыры антиматерия, если кусок ее по массе с астероид или меньше, не пробьет туннеля сквозь планету. Тем не менее, он выбьет такой кратер, который, в зависимости от размера тела, может поглотить целый город или континент. Глыбы обычного вещества из межзвездного пространства, разнообразие которых нам знакомо, естественно, причинят гораздо меньше вреда.

От этих катастроф вторжения Земля защищена двумя обстоятельствами:

1. Что касается мини-черных дыр и антиматерии, мы на самом деле не знаем точно, существуют ли вообще такого вида объекты.

2. Если эти объекты действительно существуют, то космос настолько велик по объему, а Земля представляет собой такую маленькую мишень, что нужно какое-то чрезвычайное стечение обстоятельств, чтобы попасть в Землю или хотя бы подойти к ней близко. Это, конечно, верно также и для объектов, состоящих из обычной материи.

Значит, мы можем исключить вторженцев из межзвездного пространства, внушительного размера вторженцев, как не представляющих ощутимой опасности для Земли (Говоря «внушительного размера», я намеренно опускаю возможность столкновения с Землей частиц пыли из межзвездного пространства или отдельных атомов, или субатомных частиц. Я рассмотрю это позднее).

КОМЕТЫ

Чтобы найти ракеты, которые могут попасть в Землю, нет надобности искать вторженцев из межзвездного пространства. В самой Солнечной системе существуют подходящие для этого объекты.

Приблизительно с 1800 года, благодаря работам французского астронома Пьера Симона Лапласа (1749–1827), хорошо известно, что Солнечная система является стабильной структурой при условии, что она предоставлена самой себе. (И она была, насколько мы знаем, предоставлена самой себе на протяжении 5 миллиардов лет и будет предоставлена самой себе, насколько мы можем судить, еще в течение неопределенно длительного времени.) Например, Земля не может упасть на Солнце. Для того чтобы это произошло, ей надо избавиться от своего огромного запаса углового момента кругового вращения. Этот запас не может быть уничтожен, он может быть только передан, а мы не знаем способа внезапного вторжения из межзвездного пространства тела размером с нашу планету, которое могло бы поглотить угловой момент Земли, оставив Землю неподвижной и, следовательно, способной упасть на Солнце.

По этой же причине никакая другая планета не может упасть на Солнце, и никакой спутник не может упасть на свою планету, и, в частности, Луна не может упасть на Землю. И планеты не могут настолько изменить свои орбиты, что столкнутся друг с другом (Правда, русский по происхождению психиатр Иммануил Великовский в своей книге «Столкновение миров» (Worlds in Collision), опубликованной в 1952 году, постулирует ситуацию, в которой планета Венера была извергнута из Юпитера около 1500 года до н. э. и затем несколько раз столкнулась с Землей, прежде чем водворилась на свою нынешнюю орбиту. Великовский описывает бедственные события, сопровождавшие эти столкновения, которые, тем не менее, по-видимому, не оставили следа на Земле, если не считать неясных мифов и сказок, выборочно цитируемых Великовским. Идеи Великовского с уверенностью могут быть отвергнуты как фантазии активного воображения, обращенные к людям, которые знакомы с астрономией не более, чем сам Великовский.).

Солнечная система, конечно, не всегда была в таком порядке, как сейчас. Когда формировались планеты, облако пыли и газа в окрестностях растущего Солнца конденсировалось во фрагменты различных размеров. Более крупные фрагменты росли за счет более мелких, пока не сформировались большие объекты планетарных размеров. Однако остались более мелкие фрагменты, все же значительных размеров. Некоторые из них стали спутниками, вращающимися вокруг планет по траекториям, которые стали стабильными орбитами. Другие столкнулись с плане тами или спутниками и добавили к ним свои кусочки массы.

Мы можем видеть следы финальных столкновений, например, с помощью хорошего бинокля. На Луне существует 30 000 кратеров размером от 1 километра в поперечнике до 200 с лишним. Каждый — след столкновения с ускоренным куском материи.

Исследовательские ракеты показали нам поверхности других миров, мы обнаружили кратеры на Марсе и на обоих его маленьких спутниках — Фобосе и Деймосе, а также на Меркурии. Поверхность Венеры скрыта облаками, ее трудно исследовать, но, несомненно, там тоже есть кратеры. Существуют кратеры даже на Ганимеде и Каллисто — двух спутниках Юпитера. Почему же тогда нет кратеров от бомбардировки на Земле?

О, они существуют! Или, правильнее, существовали. Земля обладает свойствами, которых нет у других миров. Она имеет активную атмосферу, которой нет у Луны, Меркурия и спутников Юпитера и которой лишь в очень малой степени обладает Марс. У Земли есть объемистый океан, не говоря обо льде, дождях и текучей воде, а этого и в помине нет ни на каком другом объекте; впрочем, есть лед и, может быть, когда-то была и текучая вода на Марсе. И, наконец, на Земле есть жизнь, нечто, по всей видимости, уникальное в Солнечной системе. Ветер, вода и жизнедеятельность — все это способствует эрозии поверхности, и, поскольку кратеры образовались миллиарды лет назад, они стерты теперь с лица Земли (На недавних фотографиях Ио, самого крупного из наиболее близких к Юпитеру спутников, видно, что там нет кратеров. В данном случае причина в том, что Ио — спутник активно-вулканический и кратеры заполнены лавой и пеплом).

В течение первого миллиарда лет после образования Солнца различные планеты и спутники вычистили как следует свои орбиты и приняли свой настоящий вид. И все же Солнечная система не совсем чиста и сейчас. Осталось то, что мы называем планетарными осколками, — маленькие объекты, вращающиеся вокруг Солнца, которые слишком малы, чтобы быть солидной планетой, и которые все же способны принести значительный ущерб, если они когда-нибудь столкнутся с большим телом. Например, существуют кометы.

Кометы — это неясные, смутно светящиеся объекты, имеющие иногда неправильную форму. Их видят в небе с тех самых времен, когда люди обратили свой взгляд на небо, но их природа до последнего времени была неизвестна. Греческие астрономы считали их атмосферными явлениями и горящими высоко в воздухе испарениями (Из-за того, что кометы появлялись неожиданно, не подчиняясь каким-то правилам, в противоположность устойчивому и предсказуемому движению планет, большинству людей донаучных времен кометы представлялись предвестниками несчастья, специально созданными разгневанными богами и посланными человечеству как предупреждение. Лишь постепенно научные исследования ослабили эти суеверные страхи. Однако полностью от них люди еще не избавились.). Только в 1577 году датский астроном Тихо Браге (1546–1601) доказал, что они находятся далеко в пространстве и блуждают среди планет.

В 1705 году Эдмунд Галлей наконец вычислил орбиту одной из комет (теперь она называется кометой Галлея). Он определил, что она движется вокруг Солнца не по почти круговой орбите, как планеты, а по чрезвычайно вытянутому, очень эксцентричному эллипсу. Такая орбита с одной ее стороны приводит комету близко к Солнцу, с другой — выводит далеко за орбиту самой далекой из известных планет (Комета Галлея периодически появляется поблизости от Земли, и ее можно наблюдать невооруженным глазом. Последнее такое появление было в 1996 году, предыдущее — в 1910 году.).

Невооруженному глазу кометы кажутся не просто точками света, как планеты и звезды, а гораздо большими, словно они — очень массивные тела. Французский естествоиспытатель Жорж Л. Л. Еюффон (1707–1788) полагал, что так оно и есть, и, рассматривая их движение и то, как они на одной стороне своей орбиты про носятся мимо Солнца, подумал, что неудивительно, если одна из них при, так сказать, незначительном просчете может попасть в Солнце. В 1745 году он предположил, что благодаря такому столкновению и образовалась Солнечная система.

В наши дни общеизвестно, что кометы — это очень небольшие тела, не более нескольких километров в поперечнике. По утверждениям некоторых астрономов, например голландского астронома Яна Хендрика Оорта (р. 1900), существует около миллиарда таких тел, образующих своеобразную оболочку вокруг Солнца, отстоящую от него на расстояние около светового года. (И каждое из них настолько мало, и все они так разбросаны по огромному объему околосолнечного пространства, что не могут оказывать никакого влияния на наше представление о Вселенной в целом.) Кометы вполне могут быть не изменившимися остатками окраин первоначального облака пыли и газа, облака, из которого образовалась Солнечная система. Они, вероятно, состоят из наиболее легких элементов, превратившихся в ледяную субстанцию, — воды, аммиака, сероводорода, цианистого водорода, циана и т. п. Вкраплением в этих льдах могут быть различные количества скалистых пород в виде пыли и гравия. В некоторых случаях камень может составлять твердое ядро.

Время от времени какая-нибудь из комет этой далеко находящейся оболочки может быть возмущена гравитационным влиянием сравнительно неподалеку находящейся звезды и может выйти на новую орбиту, которая доставит ее ближе к Солнцу; иногда даже очень близко к Солнцу. Если при прохождении сквозь планетарную систему комета будет возмущена гравитацией одной из довольно крупных планет, ее орбита также может измениться, но она может остаться в пределах планетарной системы, пока другое планетарное возмущение не выбросит ее еще раз, но сильнее (Кометы невелики и, следовательно, имеют намного меньшую массу и угловой момент, чем планеты. Ничтожные переносы углового момента, вызываемые гравитационным воздействием планет и спутников, производят неизмеримо малый орбитальный эффект, но все же достаточный, чтобы изменить орбиту кометы, и в некоторых случаях — радикально).

Когда комета заходит внутрь Солнечной системы, тепло Солнца начинает растапливать лед, и облако пара, ставшее видимым благодаря включению в него частиц льда и пыли, окутывает центральное «ядро» кометы. Солнечный ветер сдувает облако пара прочь от Солнца и вытягивает его в длинный хвост. Чем больше и льдистее комета, чем ближе она подходит к Солнцу, тем длиннее и ярче ее хвост. Именно это облако пыли и пара придает комете ее громадные видимые размеры, но это чрезвычайно невесомое облако и имеет очень малую массу.

После того как комета пройдет мимо Солнца и вернется в дальние края Солнечной системы, в ней станет меньше материи, ведь часть ее она потеряла по пути. С каждым появлением вблизи Солнца она несет потери, пока совсем не погибнет. Она либо уменьшится до своего центрального ядра или камня, либо, если его нет, до облака пыли и гравия, которые постепенно распределятся по орбите кометы.

Поскольку кометы происходят из оболочки, окружающей Солнце в трех измерениях, они могут проходить Солнечную систему под любым углом. Так как их легко возмутить, орбиты их представляют собой почти любых видов эллипсы и занимают любое положение по отношению к планетам. К тому же орбиты всегда подвержены возмущениям с последующими изменениями.

В силу этих обстоятельств кометы не отличаются таким же хорошим поведением, как другие члены Солнечной системы — планеты и спутники. Любая комета рано или поздно может попасть в какую-нибудь планету или спутник. В частности, она может попасть в Землю. Что уменьшает возможность такого происшествия, так это просто обширность пространства и сравнительная малость цели. Тем не менее, гораздо вероятнее, что именно комета угодит в Землю, а не какой-нибудь значительных размеров объект из межзвездного пространства.

Например, 30 июня 1908 года в Российской империи на реке Тунгуска — очень близко от географического центра империи — в 6.45 утра произошел гигантский взрыв. Все деревья были повалены на два десятка миль в окружности. Было уничтожено стадо оленей, несомненно, было убито и множество других животных. К счастью, ни единому человеку не было причинено вреда. Взрыв произошел среди непроходимого сибирского леса, и в огромной области разрушения не было ни людей, ни построек. Прошли годы, прежде чем можно было исследовать место взрыва, и только тогда установили, что нет никакого признака какого-либо удара о Землю. Не было, например, кратера.

С того времени предлагались различные объяснения причин ужасного события и отсутствия удара — мини-черная дыра, антивещество, даже межпланетные космические корабли со взрывающимися ядерными установками. Астрономы, несмотря на это, не без оснований считают, что это была малая комета. Оледенелые вещества, из которых она состояла, испарились, когда она погрузилась в атмосферу, и притом так быстро, что произошел сокрушительный взрыв. Взрыв в воздухе, возможно, на высоте менее 10 километров как раз и причинил бы такой ущерб, который фактически нанес Тунгусский взрыв, но комета, конечно, не достигла бы поверхности Земли, так что, естественно, не образовалось никакого кратера и в округе не было разбросано никаких осколков ее структуры.

Нам сильно повезло, что взрыв произошел в одном из немногих на Земле мест, где людям не было причинено никакого вреда. Собственно, если бы комета шла точно тем самым курсом, которым она и шла, а Земля бы совершила в своем вращении на четверть оборота больше, город Санкт-Петербург был бы стерт с лица Земли. Нам повезло в этот раз, но подобное событие может произойти как-нибудь опять и с гораздо худшими последствиями, и мы не знаем, когда это произойдет. И при теперешнем положении маловероятно, что будет какое-либо предупреждение.

Если хвост кометы считать кометой, тогда возможность столкновения становится еще вероятнее. Хвосты комет могут вытягиваться на многие миллионы километров и занимать настолько большой объем в пространстве, что Земля легко может оказаться в нем. И действительно, в 1910 году Земля прошла по хвосту кометы Галлея.

Однако вещество хвоста кометы настолько сильно разрежено, что оно ненамного отличается от вакуума межпланетного пространства. Правда, хвост, состоящий из ядовитых газов, может быть опасным, если по плотности совпадает с атмосферой Земли, но типичная плотность хвоста безвредна. При прохождении Земли по хвосту кометы Галлея не было замечено никакого особого эффекта.

Земля может также пройти по пыльному веществу, оставленному мертвыми кометами. И, конечно, проходит. Частицы пыли постоянно ударяют по атмосфере Земли и медленно опускаются на Землю, они служат ядрами для капель дождя. Большинство их микроскопического размера. Те же, что видимого размера, нагреваются, когда сжимают перед собой воздух, и светятся, сверкая как «падающая звезда» или «метеор», пока не испарятся.

Никакие из этих объектов не могут причинить вреда, они только в конечном счете опустятся на Землю. Несмотря на то, что они такие маленькие, их так много попадает в атмосферу Земли, что, по некоторым оценкам, за счет этих «микрометеоритов» Земля каждый год приобретает 100 000 тонн массы. Это кажется довольно большим количеством, но за последние 4 миллиарда лет подобное наращивание массы, если оно постоянно удерживалось на таком уровне, оценивается менее чем в 1/10 000 000 общей массы Земли.

АСТЕРОИДЫ

Кометы не единственные малые тела Солнечной системы. 1 января 1801 года итальянский астроном Джузеппе Пиацци (1746–1826) открыл новую планету, которую он назвал Церера. Она двигалась вокруг Солнца, по типичной планетарной орбите, которая была почти круговой и располагалась между орбитами Марса и Юпитера.

Причина, почему она не была открыта раньше, заключалась в том, что она очень мала и, следовательно, принимала и отражала настолько мало солнечного света, что была совершенно неразличима невооруженным глазом. Она, собственно, только 1000 километров в диаметре, значительно меньше Меркурия, самая маленькая планета из известных к тому времени. Она даже меньше десяти спутников различных планет.

Если бы на этом все кончилось, Цереру просто бы стали рассматривать как карликовую планету. Но на протяжении шести лет после открытия Цереры астрономы открыли еще три планеты, и каждая — даже меньше Цереры, и каждая — с орбитой между орбитами Марса и Юпитера.

Поскольку эти планеты были так малы, они и в телескоп выглядели просто звездообразными точками света, а не дисками, как планеты обычные. Поэтому Уильям Гершель предложил называть новые тела «астероидами» («звездообразными»), и предложение было принято.

С течением времени открывали новые и новые астероиды, и все они были либо еще меньше, чем четыре первые, либо дальше от Земли, чем они (либо и то и другое). Следовательно, они были еще более неясны, и их еще труднее было увидеть. К настоящему времени определено местоположение более 1700 астероидов и рассчитаны их орбиты. Считается, что существует их примерно от 40 000 до 100 000 с диаметром порядка километра. (И опять же они, каждый в отдельности, настолько малы и разбросаны по пространству такого огромного объема, что не нарушают общего взгляда астрономов на небо.) Астероиды отличаются от комет тем, что они скорее каменные или металлические, чем ледяные. Астероиды также могут быть значительно крупнее комет. Астероиды, следовательно, в худшем случае могут быть более опасными снарядами, чем кометы.

Астероиды, однако, по большей части находятся на более безопасных орбитах. Почти все астероидные орбиты полностью расположены в части планетарного пространства между орбитами Марса и Юпитера. Если бы все они оставались там постоянно, они бы, конечно, не представляли никакой опасности для Земли.

Астероиды, тем не менее, в особенности более мелкие, подвержены возмущениям и изменениям орбиты. С течением времени орбиты некоторых астероидов меняются таким образом, что остаются в пределах астероидного пояса или очень близко к нему. А по крайней мере восемь астероидов оказались настолько близко к Юпитеру, что были захвачены им и стали его спутниками, вращающимися вокруг планеты по далеким орбитам. У Юпитера могут быть и другие подобные спутники, которые слишком малы, чтобы быть уже обнаруженными. Кроме того, существует несколько дюжин спутников, которые не были захвачены Юпитером, а движутся по его орбите либо в 60 градусах впереди него, либо в 60 градусах позади, и закреплены на своих местах гравитационным влиянием Юпитера.

Есть также астероиды, орбиты которых были возмущены в удлиненные эллипсы, причем так, что когда астероиды ближе всего к Солнцу, они находятся в астероидном поясе, а другая сторона орбиты выводит их далеко за Юпитер. Один такой астероид — Гидальго, открытый в 1920 году немецким астрономом Уолтером Бааде (1893–1960), доходит почти до орбиты Сатурна.

Однако астероиды, которые находятся в пределах астероидного пояса, не представляют опасности для Земли; конечно, те, которые заблудились снаружи внешних пределов пояса и движутся за Юпитером, тоже не представляют опасности. Но нет ли астероидов, блуждающих в другом направлении, двигающихся в пределах орбиты Марса и, может быть, приближающихся к Земле?

Первым свидетельством такой возможности было открытие в 1877 году американским астрономом Асафом Холлом (1829–1907) двух спутников Марса Они были крошечными объектами астероидного размера, и сейчас полагают, что они и есть захваченные астероиды, рискнувшие близко подойти к Марсу. Затем 13 августа 1898 года немецкий астроном Густав Витт открыл астероид, который он назвал Эросом. Его эллиптическая орбита была такой, что, когда он был дальше всего от Солнца, он оказывался в пределах астероидного пояса, когда же был ближе всего к Солнцу, он оказывался от него всего в 170 миллионах километров. Это примерно так же близко к Солнцу, как Земля(18 февраля 2000 года американский космический корабль был выведен к астероиду Эрос и передал на Землю его фотографии, из которых видно, что он имеет форму картофелины диаметром 33 километра. Дальнейшее его изучение поможет выработать систему защиты от астероидов).

Собственно, если бы Эрос и Земля были в соответствующих точках своих орбит, расстояние между ними было бы лишь 22,5 миллиона километров.

Естественно, не часто случается, чтобы оба этих объекта были в подходящих точках своих орбит одновременно, обычно они значительно дальше этого расстояния. Тем не менее Эрос может подойти к Земле ближе, чем любая другая планета. Это первый из обнаруженных ощутимых размеров объект Солнечной системы, который может приближаться к Земле ближе, чем Венера (однако не ближе Луны). Эрос и считается первым из так называемых «пасущихся у Земли» (В оригинале: Earth grazers).

В ходе двадцатого века, когда для обнаружения астероидов стали использовать фотографию и другую технику, было обнаружено свыше дюжины других «пасущихся у Земли», и все они меньше Эроса, их диаметры от 1 до 3 километров.

Как близко могут подобраться к Земле эти «пасущиеся»? В ноябре 1937 года астероид, названный Гермесом, как многие видели, прочертил небо, промчавшись не более чем в 800 000 километрах от Земли (почти два расстояния до Луны). Расчетная орбита Гермеса свидетельствует о том, что, если Земля и Гермес были бы в подходящих точках своей орбиты, Гермес приблизился бы к Земле на расстояние 310 000 километров и оказался бы даже ближе к нам, чем Луна. Это не особенно приятная мысль, ведь Гермес порядка километра в поперечнике, и столкновение с ним может причинить огромный вред. Однако мы не можем быть уверены в орбите, потому что Гермес с тех пор больше обнаружен не был, а это означает, что либо орбита была рассчитана неверно, либо Гермес был возмущен и покинул эту орбиту. И если бы его снова обнаружили, то лишь случайно.

Несомненно, существует намного больше «пасущихся у Земли», чем мы можем увидеть в наши телескопы, ведь объект, проходящий мимо Земли на близком расстоянии, проносится настолько быстро, что его можно просто упустить. К тому же, если тело окажется слишком маленьким (как и во всех подобных случаях, «пасущихся у Земли» тоже существует больше мелких, чем крупных), оно даже в лучшем случае будет очень неясным.

Американский астроном Фред Уиппл (р. 1911) полагает, что существует по крайней мере 100 «пасущихся у Земли» более 1,5 километра в диаметре. Отсюда следует, что вполне может быть несколько тысяч других, с диаметром от 0,1 до 1,5 километра.

10 августа 1972 года очень маленькое «пасущееся у Земли» тело прошло сквозь верхние слои атмосферы и нагрелось до видимого свечения. При самом близком подходе оно было в 50 километрах над югом Монтаны. Считают, что диаметр его был 0,013 километра (Международное астрономическое общество в марте 1998 года сообщило, что утром 27 октября 2028 года астероид XF-11 диаметром 1,5 км очень близко подойдет к нашей планете и, возможно, даже столкнется с ней, но НАСА тут же уточнило, что «очень близко» — это на расстояние примерно миллиона километров).

Итак, вкратце: регион, соседствующий с Землей, по-видимому, богат объектами, которых никто никогда не видел до двадцатого века, от такого огромного, как Эрос, до дюжины с лишним объектов размером с гору, до тысячи объектов размером с большой валун и миллиардов объектов, которые не что иное, как булыжники. (А если посчитать обломки комет, о которых я уже упоминал, то существуют несчетные триллионы объектов с булавочную головку и менее.) Может ли Земля проходить по столь населенному пространству и не подвергаться никаким столкновениям? Конечно, нет. Столкновения происходят постоянно(На основании некоторых данных ряд ученых (в том числе член-корреспондент Академии Наук СССР М. И. Будыко) в 1980 году пришли к выводу, что Земля уже однажды претерпела глобальную астероидную катастрофу, а именно в конце Мелового периода, т. е. около 70 миллионов лет назад. «Великое вымирание» в конце этого периода, которое привело к гибели гигантских пресмыкающихся, в том числе динозавров, некоторые склонны считать связанным именно с этой катастрофой и последовавшим резким изменением условий существования. Однако слежение за астероидной опасностью ведется и разрабатываются различные способы ее предотвращения. Так, «отцы» атомной бомбы с самого начала предполагали возможность ее применения для устранения астероидной опасности. Предполагается возможность изменения траектории движения Земли путем изменения на нее солнечного давления (например, с помощью изменения окраски ее поверхности), изменения движения опасных небесных тел. Но все это в далеком будущем, ибо в ближайшие столетия, а возможно, и тысячелетия астероиды нам не угрожают).

МЕТЕОРИТЫ

Почти во всех случаях эти фрагменты материи, достаточно большие, чтобы нагреться до видимого свечения, когда они проносятся по атмосфере (в это время они называются «метеорами»), превращаются в пыль и пар задолго до того, как достигнут поверхности Земли. Это в равной степени верно и по отношению к обломкам комет.

Возможно, самый сильный «метеорный дождь» в исторические времена прошел в 1833 году, когда наблюдателям в восточной части Соединенных Штатов сверкающие полосы казались такими крупными, как снежные хлопья, и простые люди считали, что это звезды падают с неба и миру приходит конец. Однако, когда метеорный дождь закончился, звезды на небе невозмутимо продолжали светить. Все до единой остались на месте. Более того, ни один из тех сверкающих кусков материи не достиг Земли как объект обнаруживаемого размера.

Если такой обломок, ударивший в атмосферу, достаточно велик, и его быстрое прохождение по воздуху недостаточно, чтобы испарить его полностью, тогда часть его достигнет поверхности Земли как «метеорит». Подобные объекты скорее всего не кометного происхождения, а являются маленькими «пасущимися у Земли», которые образовались в астероидном поясе.

В исторические времена поверхности Земли достигли примерно 5500 метеоритов, и около одной десятой из них были железными, остальные — каменными.

Каменные метеориты, если их не видели падающими, трудно отличить от обычной скалы, это может сделать только специалист. Железные метеориты^[7], однако, очень заметны, поскольку на Земле металлическое железо не возникает естественным путем.

До того как люди научились получать железо путем плавки железной руды, метеориты были ценным источником супертвердого металла для наконечников стрел, режущих кромок инструментов и орудий, намного более ценным, чем золото, хотя и менее привлекательным. Их настолько тщательно разыскивали, что в исторические времена в тех районах, где цивилизация процветала до 1500 года до н. э., не было найдено ни одного фрагмента железного метеорита. Культуры до железного века все их нашли и использовали.

Однако метеоритные находки не отождествлялись с метеорами. А почему их надо было отождествлять? Метеорит был просто куском железа, обнаруженным на земле; метеор был вспыхивающим в воздухе светом (Метеор — от греческих слов: «верхняя атмосфера», поскольку древним грекам метеоры, как и кометы, казались чисто атмосферными явлениями. Поэтому «метеорология» — это наука, изучающая погоду, а не метеоры. Изучение метеоров по современным понятиям называется «метеоритикой»). Какая тут связь?

Разумеется, были легенды об объектах, падающих с небес. «Черный камень» в Каабе, святыня мусульман, возможно, был метеоритом, падение которого кто-то видел. Другим, возможно, был своеобразный предмет почитания в храме Артемиды в Эфесе. Ученые до недавнего времени отметали подобные легенды, считали любой рассказ об объектах, падающих с неба, предрассудком.

В 1807 году американский химик Бенджамин Силлиман (1779–1864) и его коллега сообщили, что видели в Или падение метеорита. Президент Томас Джефферсон, услышав о сообщении, заявил, что легче поверить в то, что два профессора-янки соврали, чем в то, что с неба падают камни. Тем не менее, ученое любопытство было пробуждено многочисленными сообщениями подобного рода, и пока Джефферсон сохранял скептицизм, французский физик Жан Батист Био (1774–1862) уже в 1803 году написал доклад о метеоритах, и с тех пор такие падения перестали считаться небылицами.

Метеориты, которые падали в цивилизованных странах, большей частью были маленькими и не причинили особого вреда. Существует лишь одно сообщение о попадании метеорита в человека, речь идет о женщине из Алабамы, которая получила скользящий удар и царапину на бедре.

Самый крупный из известных метеоритов все еще лежит в земле Намибии, в Юго-Западной Африке. По грубым оценкам его вес 66 тонн (Еще больший метеорит упал 12 февраля 1947 года в отрогах Сихотэ-Алиня в Приморском крае. По грубым оценкам его вес при вхождении в земную атмосферу составлял 1500–2000 тонн. При движении в атмосфере он взорвался и выпал железным метеорным дождем на площади 3 квадратных километра. Общая его масса, достигшая поверхности Земли, оценивается в 100 тонн). Самый крупный из железных метеоритов демонстрируется в Хайденском планетарии в Нью-Йорке, его вес около 34 тонн.

Метеорит, даже не больше этого, если он упадет в густонаселенном городском районе, может причинить значительный ущерб недвижимости и убить сотни и даже тысячи людей. Велики ли все-таки шансы, что когда-нибудь нам будет нанесен и впрямь сильный удар? В космосе разгуливают довольно большие горы, которые могут причинить большую беду, если они ударят по нам.

Можно возразить, что большие объекты в пространстве (которых, конечно, гораздо меньше, чем маленьких объектов) находятся на орбитах, которые не пересекаются с орбитой Земли и никогда не подходят к нам ближе. Это объясняет, почему нас до сих пор по-настоящему не тряхануло и, следовательно, почему нам не надо бояться сильного удара в будущем.

Однако этот довод не убедителен по двум причинам. Во-первых, даже если большие метеорические объекты имеют орбиты, не пересекающие нашу, то будущие возмущения могут изменить их орбиты и поместить объект на курс потенциального столкновения. Во-вторых, уже были достаточно сильные удары, скажем, столь сильные, что могли бы разрушить город. И если они произошли не в исторические времена, то геологически произошли совсем недавно.

Свидетельства таких ударов добыть нелегко. Представьте себе, что сильный удар произошел несколько сотен тысяч лет назад. Метеорит, вероятно, закопался глубоко в землю, до него нелегко добраться и изучить. Разумеется, он может быть под большим кратером, но влияние ветра, воды и жизни разрушает кратер полностью через несколько тысяч лет.

Но даже при всем этом были обнаружены признаки круглых образований, иногда полностью или частично заполненных водой, их легко различить с воздуха. Круглость, в сочетании с четким отличием от окружающих его образований, вызывает острое подозрение, что это «ископаемый кратер», а более близкое обследование может затем подтвердить это.

Около двадцати подобных ископаемых кратеров обнаружено в разных концах Земли, и все они возникли в пределах последнего миллиона лет.

Последний ископаемый кратер определенно идентифицирован, это кратер Унгава-Квебек, на полуострове Унгава, в самой северной части канадской провинции Квебек. Открыт в 1950 году канадским изыскателем Фредом В. Чаббом (его так и называют иногда — кратер Чабба). На фотографиях, сделанных с воздуха, видно круглое озеро, окруженное другими меньшими озерами. В диаметре кратер 3,34 километра и в глубину 0,361 километра. Край озера, его берег, поднят над окружающей сельской местностью на 0,1 километра.

Ясно, что если бы подобный удар повторился и пришелся на Манхэттен, он бы полностью разрушил остров, нанес бы невероятный ущерб части соседнего Лонг-Айленда и Нью-Джерси, убил бы несколько миллионов человек.

Меньший, но гораздо лучше сохранившийся кратер находится в штате Аризона, рядом с городом Уинслоу. В этом засушливом районе нет воды и вообще мало видов жизни, и кратер хорошо сохранился. Он и сегодня выглядит совсем свеженьким и представляется удивительно похожим — прямо как маленький двоюродный брат — на кратеры, которые мы видим на Луне.

Он был открыт в 1891 году, но первым человеком, который в 1902 году заявил, что кратер — результат падения метеорита, а не потухший вулкан, был Даниэл Моро Баррингер. Поэтому кратер называют «Большой метеоритный кратер Баррингера» или иногда просто: «метеоритный кратер».

В поперечнике этот кратер 1,2 километра, в глубину около 0,18 километра. Его край поднимается над окружающей сельской местностью почти на 0,060 километра. Кратер образовался до 50 000 лет назад, хотя некоторые предполагают, что всего лишь 5000 лет назад. Вес метеорита, образовавшего кратер, оценивается разными учеными от 12 000 тонн до 1,2 миллиона тонн. Это означает, что метеорит мог быть от 0,075 до 0,360 километра в диаметре (Кратер, образовавшийся около 35 миллионов лет назад, обнаружен на Таймыре, найдены старые кратеры в ряде районов России, на Украине, в Германии).

Но все это в прошлом. А что мы можем ожидать в будущем? Астроном Эрнст Опик считает, что «пасущееся у Земли» должно двигаться по своей орбите в среднем в течение 100 миллионов лет перед тем, как столкнется с Землей. Если предположить, что существует две тысячи подобных объектов, достаточно больших, чтобы уничтожить город или даже принести еще больший вред при ударе, тогда средний интервал между такими бедствиями будет всего 50 000 лет.

Каковы же шансы попадания в определенную цель? Скажем, в город Нью-Йорк? Площадь Нью-Йорка — это одна полуторамиллионная часть площади Земли.

Это означает, что средний интервал между ударами, которые могли бы разрушить Нью-Йорк, около 33 миллиардов лет. Если мы предположим, что общая площадь расположения крупных городов на Земле в 100 раз больше, чем у Нью-Йорка, то средний интервал между градоразрушительными ударами около 330 миллионов лет.

Это в самом деле не повод, чтобы терять покой и сон, и неудивительно, что в письменных свидетельствах человеческой цивилизации (которой всего-то 5000 лет) нет ясного описания того, как падающий метеорит разрушает город.

Метеориту внушительных размеров нет необходимости ударять непосредственно в город, чтобы принести большой ущерб. Если он упадет в океан, то в семи из десяти случаев образуется такая приливо-отливная волна, которая опустошит побережье, топя людей и разрушая сооружения. Если среднее время между разрушительными прямыми ударами 50 000 лет, то среднее время между приливо-отливными волнами, спровоцированными метеоритами, примерно 71 000 лет (В начале 1997 года появилось сообщение о том, что японские ученые высказали предположение о падении 65 миллионов лет назад крупного метеорита; упав в океан, он вызвал такое облако пара, которое надолго затмило Солнце, что привело к гибели динозавров и некоторых других организмов).

Самое худшее состоит в том, что пока нет возможности заблаговременно предупредить о падении метеорита. Такой метеорит, вполне вероятно, будет достаточно маленьким и достаточно быстро двигающимся, чтобы достичь атмосферы Земли незамеченным. А от времени, когда он начнет светиться, до удара пройдет самое большее несколько секунд.

Если разрушение ударом большого метеорита и несколько менее вероятно, чем любая из других катастроф, о которых речь шла выше, то оно отличается от них в двух аспектах. Во-первых, хотя это может принести бедствие, повлечь за собой огромный вред, но совершенно маловероятно, чтобы такие удары были катастрофическими в том же смысле, в каком, например, было бы превращение Солнца в красный гигант. Вряд ли метеорит разрушит Землю, или уничтожит человечество, или даже сметет цивилизацию. Во-вторых, возможно, недолго остается до того времени, когда предотвращение этих ударов станет возможным до нанесения бедственного удара.

Мы выдвигаемся в космос, в пределах века на орбите вокруг Земли и на Луне могут появиться астрономические обсерватории (Телескопы на спутниках уже появились). Без мешающей атмосферы астрономы в таких обсерваториях будут иметь возможность лучше видеть «пасущихся у Земли». Они смогут наблюдать эти опасные тела пристальнее, определять положение их орбит тщательнее. Это будет относиться и к тем «пасущимся у Земли», которые слишком малы, чтобы видеть их с земной поверхности, но достаточно велики, чтобы разрушить город, и вследствие их большого количества намного опаснее, чем настоящие гиганты.

Тогда, возможно, спустя сотню лет или через тысячу лет какой-нибудь астроном оторвется от своего компьютера, чтобы сказать: «Орбита встречи!» И начнется контратака, ожидавшая этого момента в течение десятков лет или даже веков. Опасный камень будет выслежен, и при подходящем, заранее рассчитанном его положении в космосе будет послано мощное устройство для его перехвата и взрыва. Камень станет сиять, испаряться и превратится в булыжники. Земля не понесет никакого урона, самое худшее, что произойдет при этом, — Земля будет награждена впечатляющим метеорным ливнем.

А может быть и так, что каждый объект, который проявит малейшую склонность к сближению и который астрономы посчитают не представляющим научного интереса, будет уничтожен. И этот специфический вид бедствия никогда больше не заставит нас беспокоиться.

Катастрофа третьего класса предполагает гибель Земли как места обитания жизни в процессе, который не затрагивает Солнце. Как я только что сказал, о возможности такой катастрофы в результате вторжения из космоса, из-за лунной орбиты, не следует беспокоиться. Это либо очень маловероятно, либо не настолько уж катастрофично, либо, в некоторых случаях, находится на грани предотвращения. Нам следует тут же спросить себя, а нет ли чего-нибудь такого, что находится вовсе не за лунной орбитой, но, так сказать, внутри системы Земля-Луна, и что может угрожать нам катастрофой третьего класса? Начнем тогда с того, что разберемся с Луной.

Из всех астрономических тел ощутимых размеров Луна намного ближе к Земле. Расстояние от Луны до Земли, от центра до центра — 384 404 километра. Если бы орбита Луны вокруг Земли была совершенно круглой, это расстояние было бы неизменно. Орбита, однако, слегка эллиптическая, а это означает, что наименьшее расстояние при приближении Луны к Земле — 356 394 километра, и наибольшее при ее удалении — 406 678 километров.

Расстояние от Луны до Земли — это 1/100 расстояния от Земли до Венеры, когда последняя находится ближе всего к Земле; или это 1/140 расстояния от Земли до Марса при его максимальном приближении. Ни один объект, кроме единожды наблюдавшегося астероида Гермес (он не более километра в поперечнике), не оказывался почти так же близко к Земле, как Луна.

Можно указать на близость Луны по-другому: это единственное пока астрономическое тело, достаточно близкое для того, чтобы люди могли достичь его. Луна находится в трех днях пути от нас. Чтобы достичь Луны на ракете, требуется примерно столько же времени, сколько нужно, чтобы пересечь Соединенные Штаты по железной дороге.

Является ли необычайная близость Луны сама по себе опасностью? Может ли она по какой-нибудь причине упасть и травмировать Землю? Если это произойдет, это будет намного катастрофичнее, чем любое столкновение с астероидом, ведь Луна — тело весьма ощутимых размеров. Ее диаметр 3476 километров, или немного меньше четверти диаметра Земли. Ее масса составляет 1/81 массы Земли и в 50 раз больше массы самого крупного астероида.

Если Луна упадет на Землю, последствия столкновения будут, безусловно, гибельными для жизни на нашей планете. В результате столкновения оба объекта могут разлететься на мелкие кусочки. К счастью, как я говорил мимоходом в предыдущей главе, нет ни малейшей возможности, чтобы это случилось, разве только в составе другой, большей катастрофы. Угловой момент нельзя устранить вдруг и полностью, кроме как переносом на какое-то ощутимых размеров тело, приближающееся достаточно близко с соответствующего направления и с соответствующей скоростью. Шансы, что это случится, настолько ничтожны, что мы можем отбросить всякие страхи по этому поводу.

Нет необходимости опасаться и того, что с Луной случится что-нибудь такое, что будет угрожать катастрофой Земле. Например, совершенно невероятно, что Луна взорвется и на нас обрушится ливень обломков. С геологической точки зрения Луна почти мертва, ее внутреннего тепла недостаточно, чтобы произвести какие-либо действия, которые заметно изменили бы ее структуру или хотя бы ее поверхность.

В общем, мы с уверенностью можем считать, что Луна во многом будет оставаться такой, какая она сегодня, за исключением чрезвычайно медленных изменений, и что ее материальное тело не будет представлять для нас никакой опасности до тех пор, пока с течением времени Солнце не расширится в красный гигант, и как Луна, так и Земля будут разрушены.

Однако Луне нет надобности наносить Земле удар собой или своей частью для того, чтобы воздействовать на нас. Она оказывает гравитационное воздействие на нас через пространство, и воздействие сильное. Оно, собственно, второе по силе после гравитационного воздействия Солнца.

Гравитационное влияние любого астрономического объекта на Землю зависит от массы этого объекта, а масса Солнца в 27 миллионов раз больше массы Луны.

Гравитационное влияние, однако, уменьшается, как квадрат расстояния. Расстояние Солнца от Земли в 390 раз больше, чем Луны от Земли, а 390 х 390 = 152 000. Если мы разделим 27 000 000 на это число, мы получим, что гравитационное притяжение Солнца действует на Землю в 178 раз сильнее, чем лунное.

Несмотря на то, что сила лунного притяжения, действующая на нас, составляет только 0,56 процента от силы притяжения Солнца, это все-таки намного больше, чем любое другое гравитационное воздействие на нас. Так, лунное притяжение в 106 раз больше, чем притяжение Юпитера, когда он расположен ближе всего, и в 167 раз больше, чем притяжение Венеры, когда она ближе всего. Гравитационное воздействие на Землю остальных астрономических объектов еще меньше.

Может ли гравитационное притяжение, когда оно столь велико по сравнению со всеми другими объектами, кроме Солнца, оказаться для нас источником катастрофы? На первый взгляд кажется, что нет, не может, ведь гравитационное притяжение Солнца намного сильнее, чем у Луны. И поскольку первое не вызывает у нас тревоги, то почему же должно беспокоить второе?

Отрицательный ответ был бы правильным, если бы астрономические тела реагировали на силу гравитации во всех точках одинаково. Но это не так. Давайте вернемся к вопросу приливо-отливных эффектов, о которых я упомянул в предыдущей главе, и рассмотрим его более детально в отношении Луны.

Поверхность Земли, обращенная к Луне, находится на среднем расстоянии от центра Луны в 378 026 километров. Поверхность Земли на другой стороне от Луны дальше от центра Луны на толщину Земли и, следовательно, находится на расстоянии в 390 782 километра.

Сила притяжения Луны уменьшается, как квадрат расстояния. Если расстояние от центра Земли до центра Луны принять за 1, тогда расстояние от поверхности Земли, обращенной к Луне, составит 0,983, а расстояние от поверхности, обращенной прочь от Луны, составит 1,017.

Если сила притяжения поверхности Земли, обращенной к Луне, таким образом, 1,034, то сила притяжения поверхности Земли, обращенной прочь от Луны, составляет 0,966. Это означает, что притяжение Луной ближайшей поверхности Земли на 7 процентов сильнее, чем притяжение дальней поверхности Земли.

Результатом силы притяжения Луны, изменяющейся с расстоянием, является то, что Земля тянется к Луне. Сторона, находящаяся ближе к Луне, притягивается сильнее, чем центр, а центр, в свою очередь, притягивается сильнее, чем сторона, расположенная в сторону от Луны. В результате Земля деформируется с обеих сторон. Одна деформация — стороны, обращенной к Луне, происходит, так сказать, более энергично, чем остальной структуры Земли. Другая деформация — стороны, обращенной прочь от Луны, так сказать, отстает от всего остального.

Так как Земля состоит из неэластичного камня, который особенно не поддается даже большим усилиям, деформация в твердом теле Земли невелика, но она есть. Однако вода океана более податлива и деформируется сильнее, она «выпячивается» в направлении к Луне.

При вращении Земли континенты, оказываясь, так сказать, «под Луной», испытывают накат «выпяченной» воды. Вода по инерции набегает несколько выше береговой линии, затем отступает, происходят приливы и отливы. На противоположной, обращенной в сторону от Луны стороне Земли повернувшиеся туда континенты испытывают другую деформацию воды, через 12,5 часа происходит прилив, затем отлив. (Дополнительные полчаса набегают из-за того, что Луна за это время продвигается на некоторое расстояние.) Таким образом происходят два прилива и два отлива в день.

Приливо-отливный эффект, производимый на Земле любым телом, пропорционален его массе, но уменьшается, как расстояние в кубе. Солнце (повторим) в 27 миллионов раз массивнее Луны и в 390 раз дальше от Земли. 390 в кубе составляет около 59 300 000. Если мы поделим массу Солнца (соответственно Луны) на куб его расстояния от Земли (соответственно Луны), мы обнаружим, что приливо-отливный эффект Солнца на Землю составляет лишь 0,46 от приливо-отливного эффекта Луны.

Итак, Луна является основной причиной приливо-отливного эффекта на Земле, а Солнце значительно уступает ей. Все другие астрономические тела вообще не производят измеримого приливо-отливного эффекта на Землю.

Теперь нам следует спросить: не может ли существование приливов и отливов каким-нибудь образом привести к катастрофе?

БОЛЕЕ ДЛИННЫЙ ДЕНЬ

Говорить о приливах-отливах и о катастрофах, не переводя дыхания, по-видимому, было бы странно. В человеческой истории приливы и отливы существовали всегда, и они были совершенно регулярны и предсказуемы. Они всегда были полезны. Так, корабли обычно отплывали с началом прилива, когда вода поднимала их высоко над любыми скрытыми препятствиями, а отступающая вода несла корабль в нужном ему направлении.

Приливы и отливы и в будущем могут стать полезными иным образом. Так, во время прилива вода может подняться в резервуар, из которого может выйти при отливе, вращая турбину. Приливы и отливы могут таким образом дать миру неиссякаемый источник энергии. При чем же тут катастрофа?

Так вот, когда Земля поворачивается и на сушу накатывается вспучившаяся вода, двигаясь на берег и с берега, вода должна преодолеть сопротивление трения, и не только на самом берегу, но и на тех участках морского дна, где океан, случается, бывает особенно мелководен. Часть энергии вращения Земли затрачивается на преодоление этого трения.

Когда Земля поворачивается, твердое тело планеты тоже деформируется, выпячиваясь в сторону Луны, и это выпячивание составляет примерно одну треть от выпячивания океана. Тем не менее, выпячивание твердого тела Земли происходит за счет, так сказать, трения камня о камень, когда кора тянется кверху и опускается, и этот процесс повторяется снова и снова. Часть энергии вращения Земли затрачивается на это тоже. Конечно, энергия на самом деле не уничтожается. Она не исчезает, а превращается в тепло. Другими словами, в результате приливов и отливов Земля приобретает немножко тепла и немного теряет в скорости вращения. День становится длиннее.

Земля настолько массивна и вращается настолько быстро, что обладает огромным запасом энергии. Даже если большое количество энергии (большое по человеческим понятиям) затрачивается и превращается в тепло при преодолении приливо-отливного трения, день удлиняется очень незначительно. Однако даже очень незначительное увеличение продолжительности дня имеет совокупный эффект.

Предположим, что мы начали с дня с его настоящей продолжительностью 86 400 секунд и что каждый год день будет в среднем на 1 секунду длиннее. По истечении 100 лет он станет длиннее на 100 секунд или 1,5 минуты. Невелика разница.

Предположим, тем не менее, что мы начнем век с часами, которые показывают правильное время. Ко второму году они будут по сравнению с Солнцем спешить на 1 секунду каждый день, к третьему году — на 2 секунды каждый день, к четвертому году — на 3 секунды каждый день и так далее. В конце века, когда число дней, если бы мы следовали за восходами и закатами, было бы 36 524, а наши часы зарегистрировали бы 36 534,8 наборов дней по 86 400 секунд. Короче, имея увеличение длительности дня только на 1 секунду в год, мы накапливаем ошибку почти в 11 дней всего за век.

Конечно, день на самом деле увеличивается значительно меньшими темпами.

В древние времена определенные затмения были зарегистрированы как имевшие место в определенное время дня. Пересчитывая назад, устанавливаем, что они должны были бы произойти в другое время. Расхождение является накопленным результатом очень медленного удлинения дня.

Можно, конечно, усомниться, что древние люди пользовались только самыми примитивными методами измерения времени, и вся их концепция регистрации времени отличалась от нашей. Было бы, следовательно, рискованным делать какие-то выводы на основании того, что они говорили о времени затмений.

Однако в этом случае имеет значение не только время. Полное затмение Солнца можно видеть только с небольшого участка Земли. Если, скажем, затмение должно было произойти за час до расчетного времени, то Земля имела бы больше времени для поворота, и в умеренном поясе затмение произошло бы примерно на 1200 километров восточнее, чем указывают наши расчеты.

Даже если не доверять полностью тому, что говорят древние люди о времени затмения, мы можем быть уверены, что уж место-то затмения они сообщают точно, а это скажет нам о том, что мы хотим знать. По их свидетельствам мы определим суммарную ошибку, а по ней и темп удлинения дня. Вот так и было установлено, что день на Земле удлиняется со скоростью 1 секунда за 62 500 лет.

Это можно представить себе чем угодно, только не катастрофой. День сейчас приблизительно на 1/14 секунды длиннее, чем во времена, когда строили пирамиды.

Несомненно, разница не так велика, чтобы с ней считаться, но исторические времена — это мгновение по сравнению с геологическими эрами. За миллион лет наращивается 16 секунд, а история Земли насчитывает много миллионов лет.

Рассмотрим ситуацию, какой она была 400 миллионов лет назад, когда жизнь, которая до того существовала почти 3 миллиарда лет, наконец стала выходить из воды на сушу. За последовавшие 400 миллионов лет день увеличился на 6400 секунд, если настоящий темп увеличения сохранялся все это время.

Значит, 400 миллионов лет назад день был на 6400 секунд короче, чем сейчас. Поскольку 6400 секунд — это примерно 1,8 часа, жизнь выползла на сушу в мир, в котором день составлял только 22,2 часа. Поскольку нет причин предполагать, что длительность года изменилась за этот период, это также означает, что в году было 395 тех, более коротких дней.

Это только расчет. А нельзя ли найти прямое свидетельство? Оказывается, существуют ископаемые кораллы, которые образовались примерно 400 миллионов лет назад. Такие кораллы растут в течение дня одним темпом, в течение ночи — другим, и одним темпом летом, другим — зимой. В результате на их поверхности остаются отметки, очень похожие на кольца деревьев, которые отмечают дни и ночи.

В 1963 году американский палеонтолог Джон Вест Уэллс тщательно изучил эти ископаемые кораллы и нашел около 400 тонких отметок на каждую грубую отметку. Это означает, что в те древние времена, 400 миллионов лет назад, в году было около 400 дней. А если так, то каждый день продолжался 21,9 часа.

Это довольно близко к расчетам. На удивление близко, поскольку есть причина полагать, что темп удлинения (или укорачивания, если идти вспять) не обязательно постоянен. Существуют факторы, меняющие темп, с которым теряется энергия вращения. Расстояние до Луны изменяется (как мы скоро увидим) со временем, то же самое происходит с очертаниями континентов, мелями в морях и так далее.

Однако предположим (шутки ради), что день удлинялся этим неизменным темпом всю историю Земли. В таком случае, как быстро вращалась Земля 4,6 миллиарда лет назад, когда она только что образовалась? Это легко подсчитать, полагая, что величина изменения длительности дня постоянна. Период вращения Земли при ее рождении был 3,6 часа.

То есть, конечно, не обязательно так. Более сложные расчеты показывают, что день при самой своей короткой продолжительности был около 5 часов. Но не исключено, что и Луна не сопровождала Землю с самого начала, что она была захвачена лишь некоторое время спустя после образования Земли, и приливо-отливные явления начались менее чем 4,6 миллиарда лет назад, и, может быть, даже значительно менее. В таком случае день в начальные времена существования Земли был примерно 10 или даже 15 часов.

Пока мы еще не можем быть уверены. У нас нет прямого свидетельства о длительности дня в самые ранние периоды истории Земли.

Во всяком случае, более короткий день в далеком прошлом сам по себе не имеет большого значения для жизни. Определенное пятно на земной поверхности в течение короткого дня имело бы меньше времени разогреться и меньше времени остыть за короткую ночь. Следовательно, температура первобытной Земли имела тенденцию быть несколько более ровной, чем сейчас, и вполне очевидно, что живые организмы могли жить и жили при этом. Собственно, условия были даже более благоприятными для жизни, чем сейчас.

Что же, однако, насчет будущего и продолжающего удлиняться дня?

УДАЛЯЮЩАЯСЯ ЛУНА

Пройдут миллионы лет, и день будет все удлиняться, поскольку приливы и отливы никуда не денутся. Когда же это кончится? Мы можем получить представление об этом, если рассмотрим Луну, которая подвергается влиянию приливов и отливов Земли, когда Земля подвергается лунным.

Масса Земли в 81 раз больше, чем у Луны, так что, при прочих равных, ее приливо-отливное влияние на Луну должно быть в 81 раз больше, чем влияние Луны на нас. Однако не все так просто. Луна меньше Земли, поперечник Луны немного больше четверти поперечника Земли. По этой причине гравитационное притяжение претерпевает меньшее падение от одной стороны Луны до другой, и это снижает приливо-отливный эффект. Учитывая размер Луны, приливо-отливное воздействие Земли на Луну в 32,5 раза больше, чем Луны на Землю.

Все же это означает, что Луна подвергается гораздо большим потерям, когда вращается, и поскольку масса ее значительно меньше, чем масса Земли, у нее для потери меньше энергии вращения. Период вращения Луны, следовательно, должен удлиняться гораздо большим темпом, чем у Земли, и сейчас он должен быть довольно большим.

Так оно и есть. Период вращения Луны относительно звезд сейчас 27,3 дня. Это оказывается равно периоду ее оборота вокруг Земли относительно звезд, так что Луна, когда вращается, всегда повернута к Земле одной своей стороной.

Это не случайность, не невероятное совпадение. Период вращения Луны рос до тех пор, пока не стал достаточно большим, так что Луна подставляла Земле всегда одну и ту же сторону. Как только это произошло, приливо-отливная деформация всегда присутствует в одних и тех же точках на поверхности Луны, одна с видимой с Земли стороны направлена в сторону Земли, другая со стороны, никогда не видимой с Земли, направлена в сторону от Земли. Луна больше не вращается относительно этой приливо-отливной деформации, и больше нет преобразования вращения в тепло. Луна, так сказать, гравитационно заперта на месте.

Раз вращение Земли замедляется, значит, в конечном счете она станет вращаться так медленно, что всегда будет направлена одной стороной в сторону Луны и тоже будет гравитационно заперта на месте.

Означает ли это, что Земля станет вращаться так медленно, что ее день будет по длительности 27,3 продолжительности настоящего дня? Нет, будет значительно хуже, и вот по какой причине: можно превратить энергию вращения в тепло, поскольку это вопрос превращения одного вида энергии в другой и не нарушает закон сохранения энергии. Однако вращающийся объект имеет также и угловой момент, который не может быть превращен в тепло. Он может быть только перенесен.

Если мы рассматриваем систему Земля-Луна, то и Земля, и Луна — каждая обладает угловым моментом по двум причинам: каждая вращается вокруг своей оси и каждая оборачивается вокруг общего центра гравитации. Последний расположен на линии, соединяющей центр Луны и центр Земли. Если бы Земля и Луна были в точности равны по массе, то общий центр гравитации был бы расположен как разна полпути между ними. Поскольку Земля более массивна, чем Луна, общий центр гравитации расположен ближе к центру Земли. Фактически, поскольку Земля в 81 раз массивнее Луны, общий центр гравитации в 81 раз дальше от центра Луны, чем от центра Земли.

Это означает, что общий центр гравитации расположен (если мы рассматриваем Луну на ее среднем расстоянии от Земли) в 474 6 километрах от центра Земли и в 379 658 километрах от центра Луны. Общий центр гравитации находится, таким образом, в 1632 километрах ниже поверхности Земли на стороне, обращенной к Луне.

В то время как Луна описывает большой эллипс вокруг общего центра гравитации каждые 27,3 дня, центр Земли описывает гораздо меньший эллипс вокруг него в эти же самые 27,3 дня. Два тела движутся таким образом, что центр Луны и центр Земли всегда остаются на точно противоположных сторонах общего центра гравитации.

Когда Луна и Земля каждая удлиняют свой период вращения вследствие эффекта приливо-отливного трения, каждая теряет угловой момент вращения. В соответствии с законом сохранения углового момента, каждая должна приобрести угловой момент, связанный с ее обращением вокруг центра гравитации, с полной компенсацией потери углового момента, связанного с вращением вокруг своей оси. Таким образом возрастает угловой момент вращения Земли и Луны вокруг общего центра, вынуждающий их двигаться дальше от него.

Другими словами, когда либо Земля, либо Луна, либо та и другая увеличивают периоды своего вращения, они удаляются друг от друга, сохраняя общий угловой момент системы Земля-Луна неизменным.

В далеком прошлом, когда Земля вращалась вокруг своей оси быстрее, а Луна еще не замедлилась до точки гравитационного замыкания, они были ближе друг к другу. И если угловой момент собственного вращения у них был больше, то угловой момент вращения вокруг общего центра был меньше. Когда Луна и Земля были ближе друг к другу, они обходили друг друга по кругу, конечно, за меньшее время.

Таким образом, 400 миллионов лет назад, когда день на Земле длился только 21,9 часа, расстояние от центра Луны до центра Земли составляло только 90 процентов нынешнего. Луна была в 370 000 километрах от Земли. Если бы мы продолжили и далее наш расчет назад, то получилось бы, что 4,6 миллиарда лет назад, когда Земля только что сформировалась, Луна была в 217 000 километрах от Земли, или немного дальше половины ее нынешнего положения.

Расчет небезупречен, потому что, когда Луна оказывается ближе к Земле (если мы смотрим назад по времени), приливо-отливный эффект при прочих равных проявляется сильнее. Есть определенные шансы на то, что в ранние периоды существования Земли Луна была еще ближе, быть может, даже на расстоянии порядка 4 0 000 километров.

Заглядывая в будущее сейчас, когда период вращения Земли растет, можно сказать, что Земля и Луна будут медленно отдаляться. Луна медленно по спирали движется прочь от Земли. Каждый оборот вокруг Земли увеличивает среднее расстояние между ними приблизительно на 2,5 миллиметра.

Вращение Луны будет замедляться очень постепенно, так что оно будет продолжать соответствовать увеличивающейся длительности месяца. Со временем, когда период вращения Земли, продолжая удлиняться, достигнет точки, когда и Земля навсегда обратится одной стороной к Луне, последняя отступит настолько, что месяц будет длиться 47 дней. В то же время и период собственного вращения Луны будет 47 дней, так же как и у Земли. Два тела будут вращаться, как гантель, жестко скрепленные стержнем. Центры Земли и Луны будут находиться тогда на расстоянии 480 000 километров.

ПРИБЛИЖАЮЩАЯСЯ ЛУНА

Если бы не было приливо-отливных эффектов, вращение такой гантели продолжалось бы вечно. Однако приливо-отливные эффекты Солнца продолжали бы существовать. Эти эффекты работали бы в довольно сложной манере, ускоряя вращение Земли и Луны и подтягивая эти два тела друг к другу, но медленнее, чем они сейчас отдаляются. Очевидно, это сближение продолжалось бы неопределенно долго, и можно предположить, что Луна в конце концов упадет на Землю (хотя я и начал с того, что этого не может случиться), потому что ее угловой момент вращения вокруг общего центра полностью перейдет в угловой момент собственного вращения. Она не упадет в обычном смысле этого слова, но будет постепенно продвигаться по своему пути к нам, по мучительно медленно и неуклонно уменьшающейся спирали. Но даже и в этом случае она не упадет, столкновения не произойдет.

Когда оба тела будут подходить все ближе и ближе друг к другу, приливо-отливные эффекты будут усиливаться, как куб уменьшающегося расстояния. Ко времени, когда Землю и Луну будет разделять расстояние (от центра до центра) около 15 500 километров, между двумя их поверхностями останется лишь 7400 километров, приливо-отливный эффект Луны на Землю будет в 15 000 раз сильнее, чем сейчас. Но приливо-отливный эффект Земли на Луну будет все же почти в 500 000 сильнее, чем приливо-отливный эффект Луны на Землю сегодня.

Тогда приливо-отливное притяжение Луны к Земле будет столь сильным, что Луна будет просто разорвана на части и разломится на куски. Лунные осколки как результат дальнейших столкновений (и последующего разламывания) распространятся по лунной орбите, и Земля окажется опоясанной кольцом, как Сатурн, только намного более ярким и плотным.

А что станет с Землей, когда все это будет происходить?

Когда Луна подойдет к Земле, ее приливо-отливный эффект колоссально возрастет. Земля не подвергнется опасности разлома, поскольку приливо-отливный эффект на нее будет значительно меньше, чем ее приливо-отливный эффект на Луну. Кроме того, сильное гравитационное поле Земли будет более эффективно удерживать ее целостность, сопротивляясь приливоотливному эффекту; другое дело с Луной. И, конечно, как только Луна расколется и гравитационное поле ее фрагментов распределится вокруг Земли, приливо-отливный эффект станет намного меньше.

Однако именно перед расколом Луны приливы и отливы на Земле станут такими огромными, что океан, поднятый на несколько километров, будет полностью окатывать континенты. Поскольку период вращения Земли в этих условиях сближения с Луной может оказаться 10 часов, приливы и отливы будут повторяться каждые пять часов.

Не представляется возможным, что суша или море при подобных условиях будут достаточно стабильны, чтобы поддерживать что-либо, кроме высоко приспособленных форм жизни, скорее всего, очень простых по структуре.

Разумеется, можно предположить, что люди, если в ту пору они еще будут существовать, сумеют развить подземную цивилизацию ко времени подхода Луны (это, несомненно, будет очень медленное приближение, и она не подойдет врасплох). Однако это не спасет их, поскольку при подобном приливо-отливном воздействии трещащий по всем швам земной шар будут сотрясать постоянные землетрясения.

Однако нет нужды волноваться по поводу судьбы Земли при приближении Луны, поскольку Земля станет необитаемой задолго до этого.

Давайте вернемся к модели Земли и Луны, вращающихся друг с другом, как гантель, с периодом обращения 47 дней. Мы увидим, что Земля уже мертва. Представьте себе, что поверхность Земли находится под лучами Солнца 47 дней: температура поднимется до такого уровня, что можно кипятить воду. Представьте себе поверхность Земли, погруженную на 47 дней в темноту: температура станет антарктической.

Полярные области будут открыты солнечной радиации даже более, чем на 47 дней за один цикл, но это Солнцу, находящемуся низко над горизонтом. На медленно вращающейся Земле тропические области будут под лучами тропического Солнца 47 дней — существенная разница.

Крайние значения температур, несомненно, сделают Землю непригодной для большинства форм жизни. По крайней мере, она будет необитаемой на поверхности, хотя мы можем себе представить, что люди создадут подземную цивилизацию, о чем я упомянул ранее.

И все же не стоит тревожиться и о гантельном вращении системы Земля-Луна, поскольку, как ни странно, этого никогда не случится.

Если день на Земле увеличивается на 1 секунду каждые 62 500 миллионов лет, то через 7 миллиардов лет, в течение которых Солнце будет оставаться в главной последовательности, день наберет около 31 часа и станет продолжительностью 2,3 современного дня. Однако Луна за это время отдалится и ее приливо-отливный эффект уменьшится, так что будет справедливо сказать, что по истечении 7 миллиардов лет день на Земле будет примерно в два раза длиннее, чем сейчас.

Так что никак невозможно, чтобы день удлинился настолько, что Земля станет вращаться с Луной, как гантель, не говоря уже о том, что обе они начнут сближаться по спирали, чтобы построить великолепное кольцо. Задолго до того как случится нечто подобное, Солнце раздуется в красный гигант и равным образом разрушит и Землю, и Луну.

Отсюда следует, что Земля будет оставаться обитаемой, что же касается периода ее вращения, то пока она существовала бы с удвоенной продолжительностью дня, крайние значения температуры днем и ночью отличались бы больше, чем сейчас, и были бы несколько некомфортными.

Однако человечество, несомненно, покинет планету к тому времени (предполагая, что оно переживет эти миллиарды лет), и именно раздувающееся Солнце прогонит его от себя, а не замедляющееся вращение.

9. Дрейф земной коры

ВНУТРЕННЕЕ ТЕПЛО

Поскольку, похоже, что тела ощутимых размеров извне (даже Луна) серьезно не угрожают Земле, пока Солнце остается в главной последовательности, давайте на время отвлечемся от остальной части Вселенной (Нам придется время от времени возвращаться к ней в связи с небольшими телами) и сосредоточимся на планете Земля.

Может ли при отсутствии вторжения инородного тела иметь место катастрофа, которая коренится в самой Земле? Например, не может ли планета вдруг неожиданно взорваться? Или не может ли она расколоться надвое? Или, быть может, ее целостность окажется каким-то образом настолько радикально ослаблена, что это приведет к катастрофе третьего класса, положив конец Земле как обитаемому миру? В конце концов, Земля очень горячее тело, только ее поверхность холодная.

Первоначальным источником тепла была кинетическая энергия малых тел, которые 4,6 миллиарда лет назад сбились вместе, образовав Землю. Кинетическая энергия преобразовалась в тепло, достаточное, чтобы расплавить внутренность. И с тех пор, За миллиарды лет, Земля не остыла. Причиной тому — внешние слои камня, которые являются хорошим изолятором и плохо проводят тепло. Поэтому из Земли в окружающее пространство просачивается лишь сравнительно небольшое количество тепла.

Разумеется, некоторое количество тепла просачивается, так как нет совершенных изоляторов; несмотря на это, никакого охлаждения не происходит. Во внешних слоях Земли существуют определенные виды атомов, являющиеся радиоактивными. Четыре из них особенно важны: уран-238, уран-235, торий-232 и калий-40. Их распад идет очень медленно, после миллиардов лет существования Земли некоторые из этих элементов существуют практически в первозданном виде. Конечно, большая часть урана-235 и калия-40 в настоящий момент уже распалась, но распалась только половина ура-на-238 и только пятая часть тория-232.

Энергия преобразуется в тепло, и хотя количество тепла, произведенного одним-единственным атомом, незначительно, общее количество тепла, произведенного большим количеством распадающихся атомов, почти соответствует количеству тепла, теряемого недрами Земли. Следовательно, Земля скорее слегка набирает тепло, чем теряет.

А не может ли случиться так, что агрессивно горячие недра (а по некоторым оценкам температура в центре Земли достигает 26 000 по Цельсию) создадут такую расширяющую силу, которая, словно огромная планетарная бомба, взорвет холодную кору, оставив только пояс астероидов на месте, где когда-то находилась Земля?

Собственно говоря, такой поворот событий вполне возможен, так как между орбитами Марса и Юпитера уже имеется астероидный пояс. Откуда он взялся? Когда в 1802 году немецкий астроном Генрих В. М. Олберс (1754–1840) открыл второй астероид — Паллас, он тут же сделал предположение, что оба астероида Церера и Паллас — маленькие обломки большой планеты, которая когда-то двигалась по орбите между Марсом и Юпитером и взорвалась. Теперь, когда мы знаем, что существуют десятки тысяч астероидов, большинство которых в поперечнике не более двух километров, эта мысль выглядит еще более правдоподобной.

Представляется, что есть еще одно свидетельство по этой части. Дело в том, что 90 процентов метеоритов, которые достигают поверхности Земли (и которые, как считают, приходят из астероидного пояса), — это каменные метеориты, и 10 процентов — железо-никелевые. Это вызывает предположение, что они представляют собой обломки планеты с железо-никелевой сердцевиной и каменной мантией вокруг нее. У Земли такая сердцевина составляет примерно 17 процентов объема всей планеты. Марс несколько менее плотен, чем Земля, и, следовательно, должен иметь сердцевину (более плотную часть планеты) в пропорции, меньшей к общему объему, чем у Земли. Если взорвавшаяся планета была похожа на Марс, это объясняет соотношение каменных и железо-никелевых метеоритов.

Есть даже процента два каменных метеоритов — «углеродистых хондритов», которые содержат значительное количество легких элементов — даже воду и органические соединения. Их можно рассматривать как возникшие в самой внешней части коры взорвавшейся планеты. И все же, как ни убедительно звучит теория взрывного происхождения астероидов, она не принята астрономами. Наибольшая оценка общей массы астероидов определяет ее как примерно 1/10 массы Луны. Если бы все астероиды были единым телом, диаметр его был бы приблизительно 1600 километров. А чем меньше тело, тем меньше тепла в его центре и тем меньше причин мы найдем для того, чтобы оно взорвалось. Представляется крайне маловероятным, чтобы тело, имеющее размеры всего лишь со средний астероид, могло взорваться.

Представляется гораздо более вероятным, что когда Юпитер рос, он был настолько эффективен в захвате дополнительной массы, находящейся по соседству (благодаря своей уже достаточно большой массе), что оставил очень мало от того, что теперь называется поясом астероидов, для накопления в планету. Действительно, он оставил так мало, что Марс уже не смог вырасти таким большим, как Земля или Венера. Просто не осталось в наличии достаточно материи.

Возможно также, что астероидная материя была слишком мала по массе и созда вала слишком слабое гравитационное поле для того, чтобы собраться в единую планету, особенно потому, что этому противодействовало приливо-отливное воздействие гравитационного поля Юпитера. Вместо этого могли сформироваться несколько умеренных размеров астероидов, а столкновения между ними могли превратить в порошок несколько более мелких объектов.

Короче, теперь большинство исследователей сошлось на том, что астероиды не продукт взорвавшейся планеты, а материалы планеты, которая так и не сформировалась.

Поскольку в космосе между Марсом и Юпитером не было взорвавшейся планеты, у нас меньше оснований полагать, что какая-нибудь другая планета взорвется. Более того, не следует недооценивать силу гравитации. У объекта размером с Землю гравитационное поле доминирует. Расширительное влияние внутреннего тепла далеко не достаточно для того, чтобы преодолеть силу гравитации, направленную внутрь.

Стоит поинтересоваться, не поднимет ли радиоактивный распад атомов температуру выше опасного уровня? Что касается взрыва, то тут опасаться нечего. Если температура повысится настолько, что расплавит Землю, планета лишится существующей атмосферы и океанов, но остальная ее часть продолжит вращаться как огромная капля, все еще удерживаемая в целостности благодаря своей гравитации. (Гигантская планета Юпитер, как сейчас полагают, является как раз такой вращающейся каплей с температурой в центре порядка 54 000 градусов по Цельсию, однако гравитационное поле Юпитера в 318 раз сильнее, чем у Земли.) Разумеется, если бы Земля стала достаточно горячей, чтобы расплавить всю планету, кору и все прочее, это было бы настоящей катастрофой третьего класса. О взрыве тут и говорить нечего.

Однако это тоже вряд ли случится. Естественная радиоактивность Земли непрерывно падает. Сейчас она меньше половины той, что была в начале истории планеты. Если планета не расплавилась за первые миллиарды лет своей жизни, она не расплавится и сейчас. И даже если температура Земли возрастает в течение всего периода ее существования в постоянно уменьшающемся темпе и пока не преуспела в расплавлении коры, но все еще работает над этой задачей, температура будет подниматься настолько медленно, что предоставит человечеству много времени, чтобы оставить планету.

Более вероятно, что тепло недр Земли, в самом лучшем случае, поддерживает самое себя, и, если радиоактивность планеты продолжит падать, может начаться очень медленная потеря тепла. Мы даже можем предположить, что в очень далеком будущем Земля станет совершенно холодной.

Воздействует ли это на жизнь таким образом, что можно будет посчитать это катастрофой? Что касается температуры поверхности Земли, несомненно, такого воздействия не будет. Почти все тепло нашей поверхности поступает от Солнца. Если Солнце погаснет, температура поверхности Земли станет намного ниже, чем в Антарктике, а тепло недр будет оказывать лишь незначительное смягчающее действие. С другой стороны, если температура недр упадет до нуля, но Солнце не погаснет, то мы, что касается температуры поверхности, не заметим разницы. Тем не менее внутреннее тепло Земли связано с энергией распада атомов, с которой люди знакомы. Не окажется ли потеря его в какой-то степени катастрофичной, даже если Солнце не погаснет?

Это вопрос, над которым не надо ломать голову. Он никогда не встанет. Спад радиоактивности и потеря тепла продолжатся с такой малой скоростью, что ко времени, когда Солнце покинет главную последовательность, внутри Земля наверняка останется почти таким же горячим телом, как и сейчас.

КАТАСТРОФИЗМ

Перейдем теперь к катастрофам третьего класса, которые не ставят под угрозу целостность Земли, но, тем не менее, сделают планету необитаемой.

Основной частью многих мифов является рассказ о мировых бедствиях, которые ведут к уничтожению всей или почти всей жизни. Очень вероятно, что они родились из бедствий меньших размеров, а потом преувеличились в памяти и были еще больше преувеличены в легенде.

Например, самые ранние цивилизации возникли в долинах рек, а долины рек иногда подвергаются сильным наводнениям. Особенно бедственное наводнение, которое смыло весь район, с которым люди были знакомы (а люди ранних цивилизаций имели ограниченное представление о протяженности Земли), могло показаться им гибелью мира.

Древние шумеры, которые проживали в долинах Тигра и Евфрата, там, где теперь Ирак, по-видимому, подверглись особенно страшному наводнению около 2800 года до н. э. Оно произвело на них такое сильное впечатление и так потрясло их мир, что последующие события они датировали, как «до Потопа» и «после Потопа».

В конце концов шумерская легенда о Потопе выросла в то, что содержится в первом известном миру эпическом произведении: «Сказании о Гильгамеше», властителе шумерского города Урук. В своих приключениях он сталкивается с Ут-Напиштим, семья которого одна спаслась от Потопа на большом корабле, построенном им самим.

Эпос был популярен и распространился за пределы шумерской культуры и сохранился у наследников шумеров, которые продолжали жить в долинах Тигра и Евфрата. Он достиг иудеев и, возможно, греков, и те, и другие включили историю о Потопе в свои мифы о возникновении Земли. Версия, лучше всего известная на Западе, библейская история, изложенная в главах 6–9 Книги Бытия. Рассказ о Ное и ковчеге слишком хорошо известен, чтобы стоило его здесь пересказывать.

В течение многих веков события Библии были приняты почти всеми евреями и христианами как божественное откровение и, следовательно, как незыблемая истина. Словом, предполагалось, что в третьем тысячелетии до н. э. был всемирный потоп, который уничтожил практически всю жизнь на суше.

Это расположило ученых считать, что различные свидетельства изменений, которые они обнаружили в коре Земли, являются результатом резких катаклизмов планетарного Потопа. Когда оказалось, что Потопа недостаточно, чтобы объяснить все изменения, возникло искушение предположить, что периодически происходили другие катастрофы. Убеждение в этом получило название «катастрофизм" (Или, как принято в российской науке, „Теория катастроф".).

Соответствующее объяснение ископаемых остатков вымерших видов и разработка теории эволюции были задержаны существованием катастрофизма. Швейцарский натуралист Шарль Бонне (1720–1793) придерживался, например, взгляда, что окаменелые ископаемые являются остатками вымерших видов, которые погибли в результате той или иной планетарной катастрофы, периодически происходившей в мире. Ноев Потоп был лишь самой последней из них. После всякой катастрофы семена или другие остатки жизни, существовавшей до катастрофы, развивались в новые, более высокие формы. Словом, будто Земля была грифельной доской, а жизнь — сообщением, которое то и дело стирали и переписывали.

Такой взгляд был принят и французским анатомом Байроном Жоржем Кювье (1749–1832), который решил, что четыре катастрофы, в том числе последняя — Потоп, объясняют все ископаемые находки. Но их находили все больше и больше, и нужно было все больше и больше катастроф, чтобы разобраться с одними и подготовить почву для других. В 184 9 году ученик Кювье Альсид д'Орбиньи (1802–1857) решил, что требуется не меньше двадцати семи катастроф.

Д'Орбиньи был последним вздохом катастрофизма. Действительно, по мере того как все больше и больше обнаруживали ископаемых останков и история прошлого жизни вырисовывалась все более детально, стало ясно, что не было катастроф типа Бонне-Кювье.

Бедствия в истории Земли были не раз, и, как мы увидим, жизнь испытывала на себе их драматические последствия, но не было такой катастрофы, чтобы положить конец всей жизни и заставить ее начаться снова. Не имеет значения, где провести черту и сказать: «Вот катастрофа»; всегда можно найти большое количество видов, которые проживали в этот период без изменений и без какого-либо воздействия на них.

Жизнь, без сомнения, непрерывна, и ни в какое время, с тех пор как она появилась свыше трех миллиардов лет назад, не было какого-нибудь четкого знака полного ее прерывания. В любой момент за весь этот период Земля, как представляется, была в изобилии заполнена живущими созданиями.

В 1859 году, лишь десять лет спустя после заявления д'Орбиньи, английский натуралист Чарлз Роберт Дарвин (1809–1882) опубликовал свою книгу «О происхождении видов путем естественного отбора». Она продвинула вперед то, что мы называем «теорией эволюции», и она имела в виду постепенное изменение видов, без катастроф и возрождения. Книга была встречена значительной оппозицией прежде всего со стороны тех, кто был шокирован тем, что новая теория опровергает утверждения Книги Бытия, но она победила.

Даже сегодня огромное количество людей, приверженных буквальной интерпретации Библии и совершенно не знакомых с научными свидетельствами, из-за невежества остаются враждебно настроенными к концепции эволюции. Тем не менее нет научных сомнений в том, что эволюция является фактом, хотя остается много возможностей для дискуссий относительно того, каковы точные механизмы, благодаря которым она происходила (Те, кто предпочитает отрицать эволюцию, часто утверждают, что это «просто теория», но очевидность слишком далека от этого. Мы можем также сказать, что закон всемирного тяготения Исаака Ньютона (1643–1727) — тоже «просто теория».). При всем том история Потопа и пристрастие многих людей к драматическим выдумкам в том или ином виде сохраняют идею катастрофизма за пределами науки.

Сохраняющаяся привлекательность идей Иммануила Великовского обязана, по крайней мере, частично, катастрофизму, который он проповедует. Есть нечто драматическое и волнующее в видении Венеры, летящей к нам, и в прекращении вращения Земли. Тот факт, что это не согласуется ни с какими законами небесной механики, не беспокоит человека, которого волнуют подобные истории.

Великовский поначалу выдвинул свои идеи, чтобы объяснить библейскую легенду о том, как Джошуа останавливает Солнце и Луну. Великовский принимает то, что Земля вращается, потому что решил остановить вращение. Если бы вращение вдруг остановилось, как подразумевает библейский рассказ, все, что есть на Земле, со свистом бы улетело.

Даже если вращение прекратить постепенно, в течение дня (чтобы объяснить, почему все осталось на месте), то энергия вращения преобразуется в тепло и закипят океаны. Если бы океаны Земли вскипели во время Исхода, трудно понять, почему они так богаты морской жизнью сейчас.

Даже если проигнорировать кипение, какова вероятность того, что Венера так воздействует на Землю, что возобновит ее вращение в том же самом направлении и с тем же самым периодом — до секунды, — который существовал ранее?

Разумеется, многих астрономов ставит в тупик и расстраивает влияние подобных бессмысленных взглядов на множество людей, но они недооценивают притягательность катастрофизма. Они также недооценивают недостаток у большинства людей опыта в научных вопросах — особенно у людей, которые прекрасно образованы в иных областях. Действительно, образованные неученые гораздо легче поддаются псевдонауке, чем другие люди, поскольку простой факт образования, скажем, в области литературы способен возбудить у человека ложное мнение о его способности разобраться в чужой сфере.

Существуют другие примеры катастрофизма, которые привлекают неискушенных. Например, какое-нибудь заявление, что Земля время от времени вдруг поворачивается так, что полярные зоны становятся тропическими и, наоборот, находит благодарных слушателей. Таким образом, можно объяснить, почему некоторые сибирские мамонты замерзли так неожиданно. Предположить же, что мамонты просто совершили какое-то неудачное действие, оступились, попали в расщелину или болото, — это представляется недостаточным. Даже если Земля и впрямь так повернется, то тропическая зона в тот же миг не замерзнет. Потеря тепла требует времени. Если печку в доме вдруг прекратить топить холодным зимним днем, пройдет порядочно времени, прежде чем температура внутри дома упадет до уровня замерзания.

Кроме того, совершенно невероятно, чтобы Земля повернулась таким образом. В результате вращения Земли существует экваториальное выпячивание, и Земля из-за него представляет собой как бы гигантский гироскоп. Механические законы, управляющие движением гироскопа, достаточно хорошо известны, а количество энергии, которое необходимо, чтобы таким образом повернуться, огромно. Несмотря на Великовского, нет источника такой энергии, если не считать вторжения планетарных объектов извне. За последние четыре миллиарда лет такого вторжения не было, да и в обозримом будущем не будет.

Несколько более трезвое предположение состоит в том, что не Земля целиком повернулась, а сдвинулась только ее тонкая кора. Кора в несколько дюжин миль толщиной и составляющая только 0,3 от общей массы Земли, располагается на мантии Земли. Этот толстый слой скалы, который, хотя он не настолько горяч, чтобы быть расплавленным, тем не менее, довольно горяч и поэтому может представляться мягким. Возможно, время от времени кора скользит по поверхности мантии, производя для жизни, находящейся на поверхности, все эффекты полного смещения и с гораздо меньшей тратой энергии. (Такую мысль высказал в 1886 году немецкий писатель Карл Лоффельхольц фон Кольберг.) Что же вызвало такое смещение коры? Считали, что якобы огромная ледовая шапка в Антарктике, находящаяся не точно на Южном полюсе, в результате вращения Земли вызывает вне центра вибрацию, которая в конечном счете образует трещину коры, отделяет ее и затормаживает.

Но это совершенно невозможно. Мантия ни в коем случае не может быть настолько размягченной, что кора проскальзывает по ней. Если бы она и была такой, экваториальное выпячивание удержало бы кору на месте. И, во всяком случае, расположение антарктической ледовой шапки не точно на земной оси недостаточно, чтобы производить такой эффект.

Более того, этого просто никогда не было. Заторможенной, скользящей по мантии коре пришлось бы разрываться на части при прохождении от полярных регионов к экваториальным. Разрывы и сморщивание коры в случае подобного скольжения обязательно оставили бы массу следов — если не считать, что этот процесс мог уничтожить жизнь и не оставить никого для отыскания этих следов.

Собственно, можно обобщить. За последние 4 миллиарда лет не было катастроф, охватывающих всю нашу планету, которые были бы достаточно радикальными, чтобы вмешаться в развитие жизни, и возможность в будущем катастрофы, возникающей полностью из механики планеты, в высшей степени невероятна.

ДВИЖУЩИЕСЯ КОНТИНЕНТЫ

Придя к выводу об отсутствии таких катастроф, можем ли мы решить, что Земля абсолютно стабильна и неизменяема? Конечно, нет. Изменения происходят, и про исходят даже изменения типа, который я только что исключил. Как же это возможно?

Рассмотрим природу катастроф. Нечто катастрофичное, если оно происходит быстро, может быть совсем не катастрофичным, если происходит медленно. Если вы спуститесь с небоскреба очень быстро, спрыгнув с крыши, — это станет для вас личной катастрофой. С другой стороны, если спуститесь достаточно медленно на лифте — это не составит для вас никакой проблемы. В обоих случаях произойдет одно и то же — перемещение сверху вниз. Катастрофично изменение положения или нет, целиком будет зависеть от скорости изменения.

Аналогичный пример: пуля, вылетающая из дула оружия и ударяющая вам в голову, обязательно вас убьет, и та же самая пуля, двигаясь со скоростью, которую приобрела, запущенная рукой человека, попав вам в голову, причинит только боль.

Поэтому я исключил как неприемлемые катастрофы, изменения, которые происходят быстро. Те же самые изменения, но происходящие медленно, — совсем другое дело. Очень медленные изменения могут происходить и происходят, и они не должны быть катастрофическими, и они и на самом деле не являются катастрофическими.

Например, исключив возможность катастрофического скольжения коры, мы должны признать, что очень медленное скольжение, перемещение коры вполне возможно.

Считается, что около 600 миллионов лет назад, по-видимому, был период оледенения (судя по царапинам на камнях соответствующего возраста), это происходило одновременно в экваториальной Бразилии, в Южной Африке, в Индии и в Западной и Юго-Восточной Австралии. Эти районы, должно быть, были покрыты ледовыми шапками, как сейчас Гренландия и Антарктика.

Но как такое могло произойти? Если расположение на Земле суши и океанов было тогда точно таким, как сейчас, и если полюса были точно на тех же местах, то, чтобы тропические районы оказались под ледовыми шапками, вся Земля должна была бы оледенеть, а это уж совсем невероятно. В конце концов, в других континентальных районах нет признаков оледенения в то время.

Если мы предположим, что полюса изменили свое положение так, что тропическая зона была когда-то полярной и наоборот, то оказывается невозможно найти такое положение для полюсов, которое объяснило бы все те стародавние ледовые шапки в одно и то же время. Если бы полюса оставались на месте, а кора Земли целиком бы переменила положение, проблема возникает такая же. Нет расположения, при котором объясняются все ледовые шапки.

Единственное, чем можно объяснить это давнишнее оледенение, это то, что массивы суши сами изменили свое положение относительно друг друга и что различные оледенелые места были когда-то рядом друг с другом и находились на том или другом полюсе (или некоторые на одном полюсе, а прочие — на другом). Такое возможно?

Если взглянуть на карту мира, нетрудно заметить, что очертания восточного берега Южной Америки и западного побережья Африки на удивление похожи. Если вы попробуете вырезать оба континента (полагая, что форма их не слишком искажена при нанесении на плоскую поверхность карты), вам удастся приладить их друг к другу удивительно хорошо. Это было обнаружено, как только очертания этих побережий стали достаточно детально известны. Английский ученый Фрэнсис Бэкон (1564–1626) указал на это еще в 1620 году. А не могло ли быть так, что Африка и Южная Америка когда-то составляли одно целое, что они раскололись на части вдоль линии настоящего побережья и затем дрейфовали по отдельности?

Первым, кто детально занялся этой проблемой, был немецкий геолог Альфред Лотар Вегенер (1880–1930), который опубликовал в 1912 году книгу «Происхождение континентов и океанов».

Континенты состоят из менее твердых пород, чем дно океана. Континенты в основном из гранита, океанское дно главным образом базальтовое. Не могли ли гранитные блоки континентов очень медленно дрейфовать по низлежащему базальту? Это было бы чем-то вроде скольжения коры, только вместо перемещения всей коры движение совершали бы лишь континентальные блоки, и притом очень медленное.

Если бы континентальные блоки двигались независимо, не было бы серьезной проблемы с экваториальным выпячиванием, и, если бы они двигались очень медленно, не потребовалось бы очень много энергии, и в результате не было бы катастрофы. Более того, если бы континентальные блоки двигались независимо, это бы объясняло очень древнее оледенение обширных регионов мира, некоторых даже рядом с экватором. Все эти регионы были когда-то одновременно у полюсов.

Такой дрейф континентов мог бы дать ответ и на биологические загадки. Существуют сходные виды растений и животных в различных, далеко отстоящих друг от друга частях мира, разделенных океанами, через которые эти растения и животные не могли переправиться. В 1880 году австрийский геолог Эдвард Зюсс предположил, что когда-то существовали земляные мосты, соединявшие континенты. Например, он представлял себе большое суперконтинентальное пространство, протянувшееся вокруг всего южного полушария, объясняя, что именно благодаря ему эти особи достигли различных массивов суши, которые очень удалены друг от друга. Иными словами, выходит, что суша поднималась и опускалась в ходе истории Земли, одни и те же места в одно время были сушей, а в другое время — океанским дном.

Идея эта была популярной, но чем больше геологи узнавали о морском дне, тем менее вероятным казалось, что морское дно когда-либо было частью континентов.

Целесообразнее было представить движения горизонтальные, когда единый континент разламывается на части. Каждая часть несла бы на себе определенную группу особей, и в итоге аналогичные виды оказывались бы разделенными океанскими просторами.

Вегенер предположил, что когда-то все континенты существовали как единый, обширный блок суши, расположенный в едином огромном океане. Этот континент он назвал «Пангея» (от греческих слов, означающих: «вся Земля»). По какой-то причине Пангея раскололась на несколько фрагментов, которые дрейфовали друг от друга, пока не достигли теперешнего расположения континентов.

Книга Вегенера вызвала значительный интерес, но геологам трудно было принять ее всерьез. Низлежащие слои континентов Земли просто слишком неэластичны, чтобы дать возможность континентам дрейфовать. Южная Америка и Африка были твердо зафиксированы на своих местах, и ни той, ни другой не было возможности дрейфовать по базальту. Поэтому в течение сорока лет теория Вегенера отвергалась.

Тем не менее, чем больше изучали континенты, тем больше убеждались в том, что они когда-то были вместе друг с другом, особенно если рассматривать края континентальных шельфов как истинные границы континентов. Было бы наивным считать это просто совпадением.

Допустим, что Пангея действительно существовала и на самом деле разделилась на фрагменты. В таком случае дно океанов, которое оказалось между фрагментами, должно быть относительно молодым. Ископаемые некоторых пород на континентах по возрасту достигали 600 миллионов лет, но ископаемые атлантического морского дна, которое должно было сформироваться только после того, как раскололась Пангея, не могли быть настолько старыми. Собственно говоря, ископаемых старше 135 миллионов лет никогда не обнаруживалось в породах на дне Атлантики.

Накапливалось все больше и больше свидетельств в пользу дрейфа континентов. Однако требовались идеи относительно механизма, который бы сделал это возможным, поскольку вегенеровская пахота гранитом по базальту казалась совершенно невозможной.

Ключ нашелся при изучении морского дна Атлантики, которое скрыто от нас толщей воды. Первый намек на то, что там должно скрываться нечто интересное, был получен в 1853 году, когда понадобилось промерить глубины для прокладки трансконтинентального кабеля, чтобы соединить Европу с Америкой электрической связью. Тогда появились сообщения, что посреди океана обнаружены признаки подводного плато. Атлантический океан действительно оказался мельче посередине, чем по краям, и его центральная мель в честь кабеля была названа «Телеграфным плато».

В те дни замер глубин производился путем забрасывания за борт длинного линя с грузом на конце. Это было утомительно, трудно и не очень точно, и таких операций можно было произвести не так много, так что конфигурацию океанского дна можно было представить себе только очень схематично.

Однако во время Первой мировой войны французским физиком Полем Ланжевеном (1872–1946) был разработан способ определения глубин посредством отражения ультразвука от подводных объектов (называемый теперь «сонаром»). В 20-е годы германское океанографическое судно начало производить замеры глубин в Атлантическом океане с помощью сонара, и к 1925 году было установлено, что протяженная подводная горная гряда проходит через весь Атлантический океан примерно посередине. Со временем оказалось, что в других океанах тоже существует такая же гряда и фактически опоясывает земной шар длинным, извивающимся «Среднеокеанским гребнем».

После Второй мировой войны американские геологи Уильям Моррис Эвинг (1906–1974) и Брюс Чарлз Хеезен (1924–1977) энергично взялись за дело и к 1953 году установили, что вдоль гребня, параллельно его оси проходит глубокий каньон. В конце концов он был обнаружен на всем протяжении Среднеокеанского гребня, так что его иногда называют «Большой глобальной расселиной».

Большая глобальная расселина делит кору Земли на крупные пласты, достигающие в некоторых случаях тысяч километров в поперечнике и толщины от 70 до 150 километров. Поскольку эти пласты кажутся аккуратно подогнанными друг к другу, они получили название «тектонических плит».

Обнаружение тектонических плит подтвердило дрейф континентов, но не по принципу Вегенера. Континенты не плыли и не дрейфовали по базальту. Определенный континент вместе с частями прилегающего морского дна был неотъемлемой частью определенной плиты. Континенты могли двигаться, если двигались плиты, а было ясно, что плиты двигались. Как же они могли двигаться, если были плотно соединены?

Их можно было расталкивать. В 1960 году американский геолог Гарри Хэммонд Гесс (1906–1969) представил доказательства в пользу «расширения морского дна». Горячий, расплавленный камень закипал и медленно всплывал с больших глубин, например в Средней Атлантике, и затвердевал на или около поверхности. Это вскипание и затвердевание камня разделяло плиты и заставляло их раздвигаться со скоростью в некоторых местах от 2 до 18 сантиметров в год. Таким образом, например, разделились Южная Америка и Африка. Иначе говоря, континенты не дрейфовали, их толкали.

Откуда же взялась энергия для этого? Ученые не уверены, но вероятное объяснение состоит в том, что в мантии, находящейся под корой, имеются очень медленные «водовороты»: мантия достаточно горяча, чтобы под большим давлением быть пластичной. Если кружение направлено вверх, на запад и вниз, а соседнее кружение — вверх, на восток и вниз, то противоположные движения под корой имеют тенденцию толкать две соседние плиты в разные стороны, причем между ними вскипает горячее вещество.

Естественно, если две плиты расталкиваются в разные стороны, другие концы этих плит должны толкаться в соседние плиты. Когда две плиты медленно сталкиваются друг с другом, создается мятая складка, образуются горные цепи. Если они сталкиваются быстрее, одна плита скользит под другой, сдвигается в горячую область и расплавляется. Океанское дно опускается и образует впадины.

Вся история Земли может быть прослежена по тектоническим плитам, исследование этих плит неожиданно стало центральной догмой геологии, как эволюция — центральная догма биологии и как атомная теория — центральная догма химии. Когда тектонические плиты раздвигаются или соединяются, поднимаются горы, опускается морское дно, расширяются океаны, разделяются или соединяются континенты.

Время от времени континенты соединяются в одну огромную массу суши, затем опять раскалываются, снова соединяются и снова разделяются. Как представляется, последнее образование Пангеи произошло 225 миллионов лет назад, как раз тогда, когда началась эволюция динозавров, а разламываться Пангея начала примерно 180 миллионов лет назад.

ВУЛКАНЫ

Может показаться, что подвижка тектонических плит вряд ли явление катастрофическое, ведь она происходит так медленно. В течение исторических времен движение континентов можно было установить только с помощью особо точных научных измерений. Однако движение плит производит случайные эффекты помимо изменений на карте, эффекты неожиданные и локально-бедственные.

Линии, по которым стыкуются плиты, — эквивалент трещин в земной коре, называются «сдвигами». Эти сдвиги — не просто линии, они имеют всевозможные ответвления и рукава. Сдвиги — это слабые места, через которые тепло и расплавленный камень, находящийся под корой, могутвыбраться наверх. Тепло может заявить о себе довольно благожелательно, согревая грунтовые воды, образуя выходы пара, горячие источники. Иногда вода нагревается до тех пор, пока давление не достигнет критической точки, после чего масса ее вырывается на поверхность, высоко в воздух. Затем все утихает, снова создается подземный запас, снова нагревается, снова выбрасывается. Это — гейзер.

В некоторых районах эффект тепла более радикален. Расплавленный камень поднимается и застывает. Новый расплавленный камень вскипает сквозь возвышенность отвердевшего камня и увеличивает ее высоту. В конце концов образуется гора с центральным проходом, по которому расплавленный камень, или «лава», может подниматься и оседать и который может затвердевать на более или менее длительный период, потом плавиться снова.

Это «вулкан», который может быть действующим или недействующим. Иногда определенный вулкан более или менее активен в течение длительных периодов времени и, как любое хроническое заболевание, не является тогда очень опасным. Иногда, когда подземные события по каким-либо причинам повышают уровень активности, лава поднимается и выливается наружу. Тогда потоки раскаленной лавы сползают по склонам вулкана и иногда направляются к населенным пунктам, которые приходится эвакуировать.

Гораздо более опасны вулканы, которые какое-то время неактивны. Центральный проход, по которому в прошлом поднималась лава, полностью затвердел. Если бы внизу под ним окончательно прекратилась всякая активность, тогда все было бы хорошо. Тем не менее иногда случается, что подземная среда спустя длительное время начинает производить избыток тепла. Лава, образующаяся внизу, тогда оказывается заперта затвердевшей лавой наверху. Создается давление, и в конце концов верхушка вулкана под давлением прорывается. Происходит очень резкий и, что еще хуже, более или менее неожиданный выброс газа, пара, твердых камней и раскаленной лавы. Собственно, если бы под вулканом была задержана вода и под огромным давлением превращена в пар, вся верхушка вулкана могла бы разорвать ся, произведя взрыв намного больший, чем могли бы устроить люди даже в наши дни термоядерных бомб. Хуже также и то, что недействующий вулкан может казаться совершенно безобидным. Он может не проявлять никакого намека на активность на памяти человечества, а почва, которая сравнительно недавно появилась из глубин, обычно очень плодородна. Она привлекает людей, и когда вдруг начинается извержение (если оно все-таки происходит), последствия его могут быть особенно бедственными.

В мире существует 455 действующих вулканов, которые извергаются в атмосферу. Существует еще примерно 80 подводных вулканов. Около 62 процентов действующих вулканов находятся по краям Тихого океана, причем три четверти их — на Западном побережье вдоль цепи островов, которые окаймляют тихоокеанское побережье Азии.

Этот регион иногда называют «огненным кольцом», и раньше считали, что это как бы еще свежий шрам, след того, что в изначальные времена отсюда откололась часть Земли и образовала Луну. Подобное обстоятельство ныне не признается учеными, и огненное кольцо просто отмечает границу встречи Тихоокеанской плиты с другими плитами востока и запада. Еще 17 процентов вулканов расположены вдоль островов Индонезии, они отмечают границу Евразийской и Австралийской плит. Кроме того, 7 процентов вулканов находятся на линии восток-запад поперек Средиземноморья, отмечая границу между Евразийской и Африканской плитами.

В западной истории лучше всего известно извержение Везувия в 79 году нашей эры. Везувий — это вулкан в 1,28 километра высотой, расположенный в 15 километрах к востоку от Неаполя. В древние времена его не считали вулканом, поскольку он не действовал на памяти людей.

И вот 24 августа 79 года нашей эры он проснулся. Поток лавы, облака дыма и пара. На его южных склонах были полностью уничтожены города Помпеи и Геркуланум. Этот инцидент является олицетворением вулканического извержения, потому что он произошел в период расцвета Римской империи, потому что он был драматично, подробно описан Плинием Младшим (чей дядя Плиний Старший погиб во время извержения, пытаясь наблюдать бедствие вблизи), и потому, что раскопки, начатые в 1709 году, позволили воссоздать остановленную на ходу жизнь римской провинциальной общины. Однако в отношении разрушений это были пустяки.

Вот, например, остров Исландия, лежащий на Среднеокеанском гребне, на границе между Североамериканской и Евразийской плитами, особенно вулканичен. Он действительно разрывается на части, поскольку дно Атлантического океана продолжает распираться (Кстати, слово «гейзер» — это исландский вклад в английский язык).

В 1783 году начал извергаться вулкан Лаки, находящийся в центре Южной Исландии в 190 километрах к востоку от Рейкьявика, столицы Исландии. За два года лава покрыла площадь в 580 квадратных километров. Непосредственный ущерб от лавы был небольшим, но вулканический пепел распространился на большие расстояния, достигая даже Шотландии — на 800 километров к юго-востоку, и притом в концентрации, достаточной, чтобы повредить пахотные земли.

В самой Исландии пепел и вредные испарения погубили три четверти домашнего скота и привели в негодность те небольшие площади возделываемой земли, что были на острове. В результате 10 000 человек, одна пятая тогдашнего населения острова, умерли от голода и болезней.

Еще большее бедствие может произойти в густонаселенных районах. Обратимся к вулкану Тамборо, находящемуся на индонезийском острове Сумбава к востоку от Явы. В 1815 году Тамборо был высотой 4 километра. 7 апреля того же года сдерживаемая лава прорвалась и развалила верхний километр вулкана. Во время этого извержения из недр было исторгнуто примерно 150 кубических километров вулканического вещества, и это была самая большая масса, выброшенная в атмосферу в исторические времена (Возможно, это переоценка. Вероятно, верхний километр не вывалился полностью, так как большая часть его обрушилась в срединную дыру, образованную извергающейся лавой). Настоящий дождь камней и пепла убил 12 000 человек, а порча фермерских земель и гибель домашних животных привели к голоду и смерти на Сумбаве и соседнем острове Ломбок еще 80 000 человек.

В западном полушарии наиболее ужасное извержение произошло 8 мая 1902 года. Вулкан Мон-Пеле на северо-западной оконечности Карибского острова Мартиника был известен тем, что время от времени как бы слегка икал, но в тот день он взметнулся в гигантском взрыве. Поднялось облако горячего газа, река лавы потекла по склонам вулкана с большой скоростью, все это обрушилось на город Сен-Пьер и полностью уничтожило его жителей. Погибло 38 000 человек. (Чудом выжил один, содержавшийся в подземной тюрьме.) Однако самое крупное извержение современности произошло на острове Кракатау. Это был небольшой остров площадью 45 квадратных километров, немного меньше Манхэттена, расположенный в Зондском проливе между островами Суматра и Ява, в 840 километрах западнее Тамборо.

Кракатау не казался особенно опасным — было незначительное извержение в 1680 году. Однако 20 мая 1883 года появилась заметная активность, но она прошла сравнительно благополучно, хотя после нее слышался низкого тона несильный подземный гул. Затем в 10 часов утра 27 августа произошло мощное извержение, которое практически разрушило остров. Только в воздух было выброшено около 21 кубического километра вулканического вещества, это намного меньше, чем сомнительная цифра, которая относится к извержению Тамборо шестьдесят восемь лет до того, но то, что было выброшено здесь, было выброшено с намного большей силой.

Пепел выпал на площади 800 000 квадратных километров и затемнил окружающий район на два с половиной дня. Пыль достигла стратосферы и распространилась по всей Земле, вызывая эффектные закаты на протяжении почти двух лет. Звук взрыва был слышен на расстоянии тысяч миль, по приблизительным подсчетам на 1/13 земного шара, а сила извержения была примерно в двадцать шесть раз больше, чем у самой мощной когда-либо взорванной водородной бомбы.

Взрыв вызвал волну цунами (иначе говоря, «приливо-отливную волну»), которая окатила соседние острова и уже менее катастрофично прокатилась по всему океану. Жизнь всех видов на Кракатау была уничтожена, а волна цунами достигала высоты 36 метров, уничтожила 163 деревни и убила почти 40 000 человек.

Кракатау назвали самым громким взрывом, слышанным на Земле в исторические времена, но, как оказалось, это было неверно. Был взрыв громче.

В южной части Эгейского моря примерно в 230 километрах к юго-востоку от Афин есть остров Тира. Он имеет форму полумесяца, раскрытого на Запад. Между его рогами находятся два маленьких острова. В целом это — круг, который очень похож на большой кратер вулкана, и так оно и есть. Остров Тира вулканического происхождения и перенес несколько извержений, а недавние раскопки свидетельствуют, что приблизительно в 1470 году до н. э. остров был значительно больше, чем сейчас, и был местом процветающей ветви минойской культуры, центром которой был остров Крит, в 105 километрах южнее Тиры.

Примерно в тот год Тира и взорвалась, так же как Кракатау тридцать три века спустя, только с силой, в пять раз большей. Также и на Тире все было уничтожено, а возникшая волна цунами (достигшая в некоторых гаванях высоты 50 метров) с шумом обрушилась на Крит и произвела такие разрушения, что минойская цивилизация была уничтожена (Историкам было известно, что минойская цивилизация пришла в это время в упадок, но не знали почему, пока не были произведены раскопки на Тире). Должно быть, прошла почти тысяча лет, прежде чем развитие греческой цивилизации подняло культуру этих мест до уровня, который был достигнут до извержения.

Без сомнения, взрыв Тиры не убил столько людей, как взрыв Кракатау или Тамборо, потому что Земля в те времена была намного менее плотно заселена. Однако взрыв Тиры имеет печальную отличительную черту, будучи единственным извержением вулкана, которое полностью уничтожило не город или группу городов, а целую цивилизацию.

У взрыва Тиры есть еще одна довольно романтическая отличительная черта. Египтяне сохранили сведения об этом взрыве, впрочем, довольно путаные; греки узнали о нем от них, вероятно, в процессе изложения, искажая их еще больше (Великовский собрал легенды, касающиеся бедствий этого периода, — в их число он включает Исход, — и, если они вообще что-то значат, было бы гораздо логичнее отнести их к хаосу и опустошению, которые последовали за извержением Тиры, чем к невероятному вторжению планеты Венера). Эти рассказы появляются в двух диалогах Платона.

Платон (427–347 до н. э.) не пытался придерживаться исторической правды, поскольку использовал рассказ для того, чтобы поучать. Очевидно, он не мог поверить, что великий город, о котором говорили египтяне, существовал в Эгейском море, где были только маленькие, не имеющие никакого значения острова. Поэтому он поместил его далеко на западе в Атлантическом океане и назвал уничтоженный город Атлантидой. В результате многие с тех пор стали считать Атлантический океан местом затонувшего континента. Открытие Телеграфного плато, по-видимому, укрепило уверенность в этом, но тщательное исследование Среднеокеанского гребня, конечно, убило эту идею.

Предположение Зюсса о земляных мостах в океане и о подъеме и опускании обширных регионов суши еще больше воодушевило приверженцев «потерянного континента». Тут уже стали заявлять, что существовала не только Атлантида, но и аналогичные затонувшие континенты в Тихом и Индийском океанах, и дали им названия: Лемурия и Му. Разумеется, Зюсс был не прав, во всяком случае, он говорил о событиях, происходивших сотни миллионов лет назад, тогда как энтузиасты полагали, что океанское дно поднималось и опускалось всего десятки тысяч лет назад.

Тектонические плиты положили всему этому конец. Ни в каком океане нет затонувших континентов, хотя, конечно, приверженцы потерянного континента так или иначе будут продолжать верить в свои глупости.

До последнего времени ученые (включая меня) подозревали, что сообщение Платона было сплошной выдумкой ради морали. В этом мы оказались не правы. Некоторые из описаний Платона перекликаются с материалами раскопок Тиры, так что его рассказ, должно быть, основывался на действительном уничтожении города катастрофой, продолжавшейся целую ночь, но только города на маленьком острове, а не континента.

Однако, как бы ни плохи были вулканы в наихудшем своем проявлении, есть еще один эффект тектонических плит, который может быть даже более губительным.

ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ

Когда тектонические плиты разрываются на части или движутся вместе, это не обязательно происходит гладко. Действительно, можно ожидать определенного сопротивления от трения.

Мы можем себе представить, что две плиты держатся вместе благодаря огромным давлениям, линия соприкосновения неровна, простирается в глубину на мили, и края плит из неровного камня. И вот скажем, подвижка плит имеет тенденцию толкать одну на север, в то время как другая неподвижна или толкается на юг. Или, может быть, одна плита поднимается, в то время как другая неподвижна или опускается.

Огромное трение краев плит препятствует их движению, по крайней мере на время. Медленная циркуляция в мантии ломает плиты в некоторых местах на части. В других местах поднимается наверх расплавленный камень, углубляется морское дно, и это приводит к толчкам одной плиты о другую. Могут проходить годы, но рано или поздно трение преодолевается, и плиты, перемалывая края друг друга, движутся, возможно, только на сантиметры, или на метры. Давление в результате ослабевает, и плиты останавливаются на еще один неопределенный период времени до следующего заметного движения.

Когда движение плит все же происходит, Земля вибрирует и происходит «землетрясение». В течение века две плиты взаимодействуют друг с другом довольно часто, и землетрясение, если происходит одновременно с этим или через короткое время, может быть не особенно сильным. Но плиты могут настолько крепко удерживаться друг другом, что в течение века ничего не происходит, затем они вдруг срываются, движутся за весь век сразу, и происходит сильнейшее землетрясение. Как обычно в подобных случаях, степень ущерба зависит от скорости изменения во времени. Такое же высвобождение энергии, распределенное на протяжении века, может не причинить никакого вреда, в то время как сконцентрированное в один короткий временной интервал может быть катастрофичным.

Поскольку землетрясения, как и вулканы, связаны со сдвигами — местами, где взаимодействуют две плиты, — те же самые регионы, где находятся вулканы, подвержены и землетрясениям. Однако из двух этих явлений землетрясения более опасны. Извержения лавы случаются в определенных местах — из легко опознаваемых огромных вулканов. Обычно бедствия ограничены небольшим районом, лишь изредка возникают при этом цунами и происходит выброс большого количества пепла. Центры же землетрясений могут возникнуть в любом месте вдоль линии сдвига, которая может иметь в длину сотни миль.

Вулканы обычно дают какое-нибудь предупреждение. Даже когда взрывается верхушка вулкана, этому предшествуют предварительный грохот, выделение дыма, появление пепла. В случае с Кракатау, например, появились признаки активности вулкана за три месяца до неожиданного взрыва. Землетрясения же происходят обычно без ясно различимого предупреждения.

Извержения вулканов почти всегда связаны с определенным местом и почти всегда растянуты во времени настолько, что позволяет людям спастись бегством. Землетрясения обычно завершаются за пять минут и за эти пять минут могут нанести ущерб обширному району. Толчки земли сами по себе не опасны (хотя они могут быть ужасно пугающими), но они, как правило, разрушают дома, так что люди гибнут под руинами. В наше время землетрясения могут ломать плотины и стать причиной наводнений, разрушать линии электропередач и вызывать пожары, короче, наносить огромный ущерб недвижимости.

Самое известное в западной новой истории землетрясение произошло 1 ноября 1755 года. Эпицентр его был около побережья Португалии, и это землетрясение, безусловно, было одним из трех-четырех наиболее сильных зарегистрированных землетрясений. Лиссабон, столица Португалии, принял на себя главный удар стихии, все дома в нижней части города были разрушены. Потом волна цунами, вызванная подводной частью землетрясения, ворвалась в гавань и довершила катастрофу. Погибло шестьдесят тысяч человек, город был разрушен так, словно на него сбросили водородную бомбу.

Удар ощущался на площади 3,5 миллиона квадратных километров и нанес существенный ущерб не только в Португалии, но и в Марокко. Это был День всех святых, люди были в церквях, и по всей Европе те, кто был на богослужении, видели, как раскачивались и плясали в соборах паникадила.

Наиболее известное в американской истории землетрясение произошло в Сан-Франциско. Этот город лежит на границе между Тихоокеанской и Североамериканской плитами. Эта граница проходит вдоль западной Калифорнии и называется сдвигом Сан-Андреас. По всей длине сдвига и его ответвлений землетрясения ощущаются довольно часто, обычно слабые, но иногда участки сдвига застывают на месте, а когда глубинные силы все-таки сдвигают их, результаты разрушительны.

В 05.13 утра 18 апреля 1906 года сдвиг дал о себе знать в Сан-Франциско, и здания рухнули. Начался пожар, который продолжался в течение трех дней, пока дождь не потушил его. Четыре квадратных мили центра города были полностью разрушены. Около семисот человек погибли, а четверть миллиона осталась без крова. Ущерб недвижимости оценивался в полмиллиарда долларов.

В результате изучения этого землетрясения американским геологом Гарри Филдингом Ридом (1859–1944) было установлено, что произошло скольжение вдоль сдвига. Грунт одного края сдвига Сан-Андреас продвинулся вдоль относительно другого на 6 метров. Это исследование привело к современному пониманию землетрясений, хотя только полвека спустя после разработки учения о тектонических плитах была понята сила, вызывающая землетрясения.

Значительность этого землетрясения не должен исказить тот факт, что смертей было относительно немного, но ведь и город тогда был по числу жителей не так велик. По числу погибших были в западном полушарии и более значительные землетрясения.

В 1970 году на курортный городок Янгей в Перу, в 320 километрах от столицы страны Лимы, землетрясение обрушило воду, накопившуюся за земляным валом. Возникшее наводнение унесло 70 000 жизней.

Более значительный ущерб принесло землетрясение на другой стороне Тихоокеанской плиты, на Дальнем Востоке, где плотность населения очень велика и где строительство имело тенденцию быть настолько непрочным, что дома рушились при первом же сильном содрогании земли. 1 сентября 1923 года произошло очень сильное землетрясение, эпицентр которого пришелся на юго-восток столичного района Японии: Токио-Иокогама. Токио в 1923 году был намного крупнее

Сан-Франциско 1906 года; в районе Токио-Иокогама проживало тогда около двух миллионов человек.

Землетрясение произошло незадолго до полуночи, и 575 000 строений тотчас были уничтожены. От землетрясения и пожара, который последовал, погибло более 140 000 тысяч человек, материальный ущерб достиг почти трех миллиардов долларов (в ценах того времени). Это было по разрушениям, наверное, самое «дорогое» из всех до того случившихся землетрясений.

И все же, с точки зрения смертельных потерь, это было не самое худшее землетрясение. 23 января 1556 года в центральном Китае, в провинции Шенси при землетрясении погибло, по сообщениям того времени, 830 000 человек. Конечно, мы не можем полностью доверять этим старым сообщениям, но 28 июля 1976 года подобное разрушительное землетрясение произошло в Китае к югу от Пекина. Города Тяньцзинь и Таншань были сровнены с землей. Китай тогда не представил официальных данных о потерях и ущербе, но по неофициальным данным погибло 665 000 человек и 779 000 получили ранения.

Что же сказать о землетрясениях и вулканах в целом? Они, безусловно, бедственны, но они строго локальны. За миллиарды лет от появления жизни вулканы и землетрясения никогда и близко не подходили к тому, чтобы стать окончательными разрушителями жизни. Их также нельзя считать и уничтожителями цивилизации. То, что взрыв Тиры был мощным фактором в падении минойской цивилизации, несомненно, но цивилизации в те времена были весьма невелики. Минойская цивилизация ограничивалась островом Крит и еще некоторыми островами в Эгейском море и не имела сильного влияния на греческую часть материка.

Можем ли мы быть уверены, что все это останется без изменений, что тектонические нарушения покоя не станут катастрофическими в будущем, даже если они оставались такими в прошлом? В 1976 году, например, было около пятидесяти несущих гибель людям землетрясений, а некоторые из них были просто чудовищны (А вот данные за последние годы: 1996 год — 21 землетрясение силой 7 баллов и выше, 1997 — 17. И во всех гибли люди. В августе 1999 года землетрясение в Турции унесло десятки тысяч жизней). Не развалится ли Земля на части по какой-нибудь причине?

Вовсе нет, все это только кажется таким ужасным. Что же касается фактов, то 1906 год (год землетрясения в Сан-Франциско) видел бедственных землетрясений больше, чем 1976-й, но в 1906 году люди так о них не переживали. Почему же теперь землетрясения вызывают у них большее волнение?

Во-первых, после Второй мировой войны колоссальное развитие получили средства связи. Совсем не так давно обширные районы Азии, Африки и даже Южной Америки были почти недосягаемы для нас. И если в отдаленных районах происходило землетрясение, то лишь слабые отголоски о нем достигали широкой общественности. Сейчас каждое землетрясение в деталях описывается на первых страницах газет. Результаты бедствия можно даже увидеть по телевидению.

Во-вторых, возрос наш собственный интерес. Мы уже больше не изолированы и не варимся в собственном соку. Некоторое время назад, если мы и слышали подробности о землетрясениях на других континентах, мы просто отмахивались от них. Что происходит в далеких частях мира, было для нас не важно. Теперь же у нас окрепло понятие, что происходящее в любом уголке мира имеет влияние на нас, и мы больше обращаем внимания на происходящие события, и больше растет наше беспокойство.

В-третьих, население мира выросло. За последние пятьдесят лет оно удвоилось и сейчас насчитывает четыре миллиарда человек (Книга написана в 1979 году. К началу XXI века эта цифра перевалила за шесть миллиардов). Землетрясение, от которого в 1923 году в Токио погибло 140 000 человек, если бы оно повторилось теперь, унесло бы, возможно, миллион жизней. Прикинем, что население Лос-Анджелеса в 1900 году было 100 000 человек, сейчас — 3 миллиона. Землетрясение, нанеси оно сейчас свой удар по Лос-Анджелесу, вполне вероятно, погубит в тридцать раз больше людей, чем погубило в 1900 году. И это не означает, что землетрясение оказалось в тридцать раз сильнее, просто количество людей, попавших в зону бедствия, увеличилось в тридцать раз.

Например, наиболее сильное зарегистрированное землетрясение в истории Соединенных Штатов имело место не в Калифорнии, а в Миссури. Эпицентр землетрясения был около Нью-Мадрида на реке Миссисипи на юго-востоке штата, и оно было настолько сильным, что течение Миссисипи изменилось. Однако произошло это 15 декабря 1811 года, и район этот был тогда еще очень слабо заселен. Не было зарегистрировано ни одного несчастного случая. Точно такое же землетрясение в том же самом месте сегодня, несомненно, погубит сотни людей. А если произойдет несколькими километрами выше по реке, унесет десятки тысяч жизней.

Наконец, мы должны помнить, что, собственно, убивает людей при землетрясениях — это сооружения. Падающие здания хоронят людей, прорванные плотины — топят, пожары, возникающие от повреждения кабелей, — сжигают. Сооружения людей умножились с годами и стали более сложными и дорогими. И это не только увеличивает человеческие потери, но и значительно увеличивает ущерб недвижимости.

ТЕКТОНИЧЕСКОЕ БУДУЩЕЕ

Можно ожидать, как следует из сказанного, что с каждым десятилетием смертность от землетрясений и извержений вулканов будет повышаться, а разрушений будет становиться больше, даже если плиты не будут ничего делать, а только продолжать двигаться, как на протяжении уже нескольких миллиардов лет. Мы можем также ожидать, что люди, отмечая больше смертей и разрушений, будут уверены, что положение становится хуже и Земля прямо ходит ходуном.

Но это не так! Даже если и впрямь кажется, что положение ухудшается, то дело не в тектонических изменениях, а в человеческих. Конечно, всегда есть кто-нибудь, кто по каким-либо причинам стремится предсказать неизбежный конец света. В более ранние времена такое предсказание обычно вдохновлялось той или иной частью Библии и часто рассматривалось как следствие человеческой греховности. В наше время за причину гибели принимается некоторый материальный аспект Вселенной.

Например, в 1974 году была опубликована книга Джона Гриббина и Стефана Плагемана под заглавием «Эффект Юпитера», и я написал к этой книге предисловие, потому что считал, что это любопытная книга. Гриббин и Плагеман, исходя из предположения приливо-отливного влияния планет на вспышки на Солнце, подсчитали приливо-отливный эффект на него нескольких планет. Вспышки на Солнце — источник так называемого «солнечного ветра», который, видимо, влияет на Землю. Они задались вопросом, не может ли это, хотя и очень небольшое, влияние добавить что-то к давлениям, вызывающим различные сдвиги. Например, если сдвиг Сан-Андреас был уже на грани подвижки, связанной с опасным землетрясением, эффект солнечного ветра мог бы добавить последнюю каплю и ускорить подвижку. Гриббин и Плагеман предсказывали, что в 1982 году планеты расположатся таким образом, что их приливо-отливный эффект на Солнце будет больше, чем обычно. В таком случае, если сдвиг Сан-Андреас близок к тому, чтобы совершить подвижку, 1982 год мог оказаться подходящим годом для этого.

Но не следует забывать, что эта книга прежде всего предположительна. А во-вторых, даже если бы упомянутая цепь событий имела место, — если расположение планет и произвело бы необычно большой приливо-отливный эффект на Солнце, а Солнце увеличило число и интенсивность вспышек, это бы интенсифицировало солнечный ветер, который бы слегка подтолкнул сдвиг Сан-Андреас, — все, что произошло бы — это землетрясение, которое все равно бы произошло, возможно, в следующем году, если бы его не подтолкнули в этом. Это могло бы быть сильное землетрясение, но оно было бы не сильнее, чем без подталкивания. Оно могло бы нанести огромный ущерб, но не из-за своей силы, а только из-за того, что люди за время, прошедшее с землетрясения 1906 года, гораздо плотнее заселили Калифорнию и застроили ее своими сооружениями.

Тем не менее книга была неправильно понята, и возник лихорадочный страх, что вот в 1982 году «выстроятся в ряд» планеты и в результате своего астрологического влияния вызовут на Земле различные ужасные бедствия, наименьшее из которых приведет к сползанию Калифорнии в море. Глупости! (Поистине так, ведь мы благополучно пережили этот «парад планет», не ощутив никакого влияния ни на нас самих, ни на окружающую среду. А землетрясение все равно произошло, но несколько позже, как было отмечено выше, в 1989 году. Последний «парад планет» состоялся 5 мая 2000 года) Точка зрения о сползании Калифорнии в море представляет интерес для несведущих людей, по-видимому, не без причины. Отчасти, должно быть, потому, что они имеют неясное представление о сдвиге, проходящем по западному краю Калифорнии (который существует), и что, возможно, происходит перемещение вдоль сдвига (которое, возможно, и впрямь происходит). Однако перемещение это не превышает нескольких метров, причем края сдвига не разойдутся. В результате, конечно будет нанесен ущерб, но Калифорния в целом останется на месте.

Разумеется, можно предположить, что в будущем произойдет расширение вдоль сдвига; вещество хлынет наверх и раздвинет края сдвига, создавая впадину, которую может заполнить Тихий океан. Западный осколок Калифорнии отодвинется тогда от остальной Северной Америки, образуя длинный полуостров, нечто вроде нынешней Нижней Калифорнии, или, может быть, даже длинный остров. Но для того чтобы это произошло, потребовались бы миллионы лет, и процесс не сопровождался бы ничем хуже землетрясений и вулканической деятельности такого же вида, которая существует сейчас.

Но продолжим мысль о сползании Калифорнии в море. Существует астероид Икар, открытый в 1948 году Бааде. Орбита этого астероида весьма эксцентрична. На одном конце орбиты он проходит через зону астероидов, на другом ее конце — оказывается ближе к Солнцу, чем Меркурий. Примерно в срединной части орбиты Икар проходит довольно близко к орбите Земли, так что является «пасущимся у Земли».

Когда Икар и Земля оказываются в определенных точках на орбитах, их разделяет только 6,4 миллиона километров. Но даже на таком расстоянии, которое почти в семнадцать раз больше расстояния до Луны, эффект Икара на Землю нулевой. Тем не менее при недавнем наиболее близком подходе Икара можно было услышать предупреждения о сползании Калифорнии в море.

На самом деле опасность вулканической деятельности и землетрясений со временем может уменьшаться. Если, как утверждалось ранее, Земля в конце концов потеряет свое внутреннее тепло, ведущую силу подвижки тектонических плит, вулканическая деятельность и землетрясения вообще исчезнут. Однако никакое значительное ослабление этих явлений, безусловно, не произойдет до того, как для Солнца настанет время красного гиганта.

Весьма важен тот факт, что люди уже пытаются уменьшить опасность. В случае с вулканами это относительно просто. Осмотрительно сторониться этих объектов, внимательно следить за появлением предвестников извержения, которые появляются почти во всех случаях и помогают предотвратить ущерб и гибель. С землетрясениями труднее, хотя они тоже подают знаки. Когда одна из сторон сдвига добирается до точки скольжения о другую, то, прежде чем произойдет толчок, кое-какие незначительные изменения в грунте все-таки имеют место, их нужно только тем или иным способом обнаружить и измерить.

Изменения в камне, которые начинают появляться прямо перед землетрясением, включают в себя уменьшение электрического сопротивления, взгорбливание грунта и увеличение потока воды в нижних прослойках, образующихся из-за постепенного растягивания камня. Увеличение потоков может быть обнаружено благодаря увеличению концентрации радиоактивных газов в воздухе, таких, как радон, — газов, которые до тех пор были заключены в камне. Происходит также повышение уровня воды в колодцах.

Довольно странно, что одним из верных признаков неизбежного землетрясения является общее изменение в поведении животных. Обычно спокойные лошади ржут и носятся, собаки воют, рыбы прыгают. Такие животные, как змеи и крысы, обычно прячущиеся в своих норах, неожиданно попадаются на глаза. Шимпанзе меньше времени проводят на деревьях и больше на земле. Из этого не следует, что животные обладают способностью предсказывать будущее или обладают неизвестными чувствами, которыми не обладаем мы. Они живут в более тесном контакте с окружающей природой, и их жизнь, полная опасностей, заставляет обращать внимание на почти не воспринимаемые изменения, что мы делаем не всегда. Мелкая дрожь, которая предшествует настоящему толчку, настораживает их; незнакомые звуки, исходящие от трения краев сдвига, делают то же самое.

В Китае, где землетрясения довольно часты и разрушительнее, чем в Соединенных Штатах, предпринимаются большие усилия, чтобы предсказывать землетрясения. Население призывают обращать внимание на всякие изменения вокруг. О странном поведении животных, так же как и об изменениях уровня колодезной воды, возникновении странных звуков из земли и даже о необъяснимом отслаивании краски сразу же докладывается властям. Таким образом китайцы добиваются предупреждения о разрушительных землетрясениях за день или за два, и им удалось спасти много жизней — особенно, говорят, при землетрясении в Северо-Восточном Китае 4 февраля 1975 года. (С другой стороны, они, кажется, были застигнуты врасплох страшным землетрясением 28 июля 1976 года.) В Соединенных Штатах по пытки в предсказании землетрясений также становятся более серьезными. Наша сила — высокие технологии, и мы можем привлечь их для обнаружения слабых изменений в локальных магнитных, электрических и гравитационных полях, так же как и регистрировать повседневные изменения в уровне и химическом составе колодезной воды, производить пробы окружающего воздуха.

Однако необходимо определять место, время и силу предсказываемого землетрясения очень точно, потому что ложная тревога может дорого обойтись. Быстрая эвакуация может внести больше экономической сумятицы и личного дискомфорта, чем незначительное землетрясение, и если эвакуация окажется ненужной, реакция людей будет неблагоприятной. При следующем предупреждении люди откажутся эвакуироваться, но землетрясение может нанести удар.

Чтобы предсказать землетрясение с приемлемой точностью, вероятно, надо произвести разнообразные измерения и взвесить относительную важность их изменения. Можно представить себе дюжину стрелок, измеряющих различные свойства, вводимые в компьютер, который бы оценивал все воздействия и выдавал общий показатель, а по достижении определенной критической точки давал бы сигнал на эвакуацию.

Эвакуация означала бы уменьшение ущерба, но должны ли мы удовлетвориться этим? Нельзя ли полностью предотвратить землетрясение? По-видимому, нет практического способа изменить подземный камень, но подземная вода — другое дело. Если просверлить глубокие колодцы на расстоянии нескольких километров по линии сдвига, и если вода под напором заполнит их, если позволить ей потом отхлынуть — так можно ослабить подземное давление и таким образом избавиться от землетрясения. Конечно, вода может сделать больше, чем просто ослабить давление. Она может «смазать» породы и способствовать скольжению с более частыми интервалами. Серия малых землетрясений, которые не причиняют вреда, даже в совокупности гораздо лучше, чем одно большое землетрясение.

И хотя легче с упреждением за несколько дней предсказать извержение вулкана, чем предсказать землетрясение, было бы труднее и опаснее пытаться высвободить вулканическое давление, чем высвободить давление землетрясения. Все же не будет фантазией — представить, что недействующие вулканы могут быть пробурены таким образом, чтобы горячая лава могла подниматься по открытому центральному проходу, не создавая давления на взрывную точку, или у таких вулканов могут быть прорезаны новые каналы ближе к уровню земли в направлениях, которые не могут вызвать для людей особенно бедственных последствий.

Подводя итог, по-видимому, разумно предположить, что Земля будет оставаться достаточно стабильной во время пребывания Солнца в главной последовательности и что жизнь не будет находиться под угрозой из-за какого-нибудь содрогания Земли или какого-нибудь неблагоприятного движения ее коры. А что касается локальных бедствий — извержения вулканов и землетрясения, то, наверное, существует возможность снизить степень опасности.

10. Изменение погоды

ВРЕМЕНА ГОДА

Даже если мы предположим, что состояние Солнца абсолютно надежно и что Земля абсолютно стабильна, вокруг нас существуют периодические изменения, которые подчас неблагоприятно влияют на наши способности, в том числе на главную способность живого существа — оставаться живым. Из-за того, что Земля нагревается Солнцем неравномерно благодаря ее сферической форме, ее слегка изменяющемуся расстоянию от Солнца при движении по эллиптической орбите и тому факту, что ее ось наклонена, средняя температура во всяком определенном месте на Земле повышается и падает в течение года, что выражается в смене времен года.

В умеренных зонах у нас легко различаются теплое лето и холодная зима, с волнами тепла в первом случае и снежными заносами во втором. Между ними промежуточные времена года — весна и осень. Различия во временах года менее заметны, если мы передвинемся к экватору, по крайней мере в отношении температур. Но даже в тропических регионах, где разница температур в течение года невелика и стоит вечное лето, вероятно наличие сезонов дождей и засухи.

Различие времен года более заметно, когда мы движемся к полюсам. Зимы становятся длиннее и холоднее, солнце — ниже, а лето — короче и прохладнее. Наконец, на самих полюсах существуют легендарные дни и ночи по полгода, когда солнце скользит прямо по горизонту или, соответственно, на шесть месяцев скрывается за ним.

Естественно, времена года, как известно, не плавно изменяются по температурам. Существуют экстремальные значения, которые иногда достигают бедственных величин. Существуют также периоды, когда в течение продолжительного времени дождей меньше, чем обычно, и в результате наступает засуха, при которой гибнет урожай. А поскольку население в сельскохозяйственных районах имеет тенденцию к росту до лимита, который может поддерживаться в годы хорошего урожая, за засухой случается голод.

В доиндустриальное время, когда перевозка на большие расстояния была затруднительна, голод в одной провинции мог развиваться до крайности, несмотря на то, что соседние провинции имели излишки продуктов. Даже в современных условиях время от времени голодали миллионы. В 1877 и 1878 годах в Китае умерли от голода 9,5 миллионов человек, после Первой мировой войны в Советском Союзе умерло от голода 5 миллионнов. Голод должен теперь стать меньшей проблемой, потому что возможно, например, в случае необходимости перевезти на кораблях американскую пшеницу в Индию. Тем не менее, проблема все-таки есть. Между 1968 и 1973 годами в Сахеле, той части Африки, которая лежит к югу от пустыни Сахара, стояла засуха, и четверть миллиона людей умерло голодной смертью, а еще миллионы были доведены до крайней степени истощения.

И, напротив, бывают периоды, когда дождей выпадает больше нормы, и в самом худшем случае быстрое нарушение водного режима вызывает наводнение. Они особенно губительны на равнинных, прилегающих к рекам землях. Так, в Китае река Хуанхэ, или Желтая река (также называемая «горе Китая»), не раз выходила из берегов и губила сотни тысяч людей. Наводнение на Хуанхэ в 1931 году утопило около 3,7 миллиона человек.

Иногда разлив реки наносит не столь большой ущерб, как неистовый ветер, сопровождающий ливни. В ураганах, циклонах, тайфунах и так далее (в разных районах по-разному называют широкого захвата быстро вращающиеся ветры) сочетание ветра и воды может быть смертельным.

Особенно серьезный ущерб наносится густонаселенной низменной дельте реки Ганг в Бангладеш, где 13 ноября 1970 года до миллиона человек погибло под бешеными ударами циклона, который загнал море вглубь континента. Четыре других подобных циклона в предыдущем десятилетии унесли в Бангладеш жизни по крайней мере десяти тысяч человек каждый.

Зимой, там, где ветер при более низкой температуре сочетается со снегом и образуется метель, смертей меньше, наверное, только потому, что такие явления больше присущи полярным и приполярным районам, где населения мало. Тем не менее 11–14 марта 1888 года трехдневная снежная буря в северо-восточных штатах США унесла жизни 4000 человек, а буря с градом 30 апреля этого же года убила 24 6 человек в Морадабаде, в Индии.

Но самая драматичная буря — это торнадо, он представляет собой плотно двигающиеся со скоростью до 480 километров в час спиральные ветры. Они могут буквально все уничтожить на своем пути, единственная их милость — это кратковременность и неширокий охват. В Соединенных Штатах возникает до тысячи таких торнадо в год, большей частью в центральных районах, а общее количество погибших незначительно. В 1925 году от торнадо в Соединенных Штатах погибло 689 человек.

Однако эти и остальные погодные ситуации могут быть квалифицированы только как бедствия, но не катастрофы. Ни одно из них не угрожает жизни в целом, не угрожает даже цивилизации. Жизнь приспособлена к временам года. Существуют организмы, адаптировавшиеся к тропикам, пустыне, тундре, к тропическим лесам, и жизнь может продолжать существование, хотя может и изрядно пострадать в этих экстремальных ситуациях.

А не могут ли времена года, изменив свою природу, стереть с лица Земли большую часть жизни или даже всю ее? Скажем, посредством затянувшейся зимы или затянувшегося засушливого времени года? Не может ли Земля превратиться в планетарную Сахару или в планетарную Гренландию? Исходя из нашего опыта в исторические времена, есть искушение сказать «нет».

Происходили слабые колебания маятника. Например, во время минимума Мондера в семнадцатом веке средняя температура была ниже нормы, но недостаточно низкая для того, чтобы подвергнуть жизнь опасности. Могут быть подряд засушливые лета или мягкие зимы, штормовые весны или дождливые осени, но ход событий возвращается в свое русло, и ни одно из них не становится по-настоящему непереносимым. Пожалуй самую серьезную попытку изменения климата последние века Земля испытала в 1816 году после сильнейшего извержения вулкана Тамборо. В стратосферу было выброшено столько пыли, что значительное количество солнечной радиации было отражено ею обратно в космос и не достигло земной поверхности. Эффект был таков что казалось будто Солнце стало более тусклым и холодным. В результате 1816 год стал известен как «год без лета» В Новой Англии шел снег по крайней мере один раз каждый месяц, включая июль и август, в течение всего года.

Ясно что если бы это продолжалось из года в год без перерыва, результат был бы в конечном счете катастрофичным. Но пыль осела, и климат вошел в свой обычный ритм.

Однако обратимся к доисторическим временам. Был ли когда-нибудь период, когда климат был несомненно более экстремальным, чем в наши дни? Был ли он достаточно экстремальным, чтобы приблизиться ккатастрофическому? Естественно, он никогда не мог быть достаточно экстремальным, чтобы покончить со всей жизнью, поскольку живое продолжает в изобилии населять Землю, но не мог ли он быть настолько экстремальным, чтобы вызвать такие проблемы, что стань он еще хоть чуть-чуть хуже, и это бы серьезно угрожало жизни?

Первый намек на возможность такой экстремальности появился в конце восемнадцатого века, когда складывалась современная геология. Некоторые аспекты земной поверхности начали казаться озадачивающими и парадоксальными в свете новой геологии. То тут, то там обнаруживались на местности крупные валуны, не похожие на общий скальный фон. В других местах обнаруживались неподходящие отложения песка и гравия. Естественным объяснением того времени было то, что нарушения привнесены Ноевым потопом.

Однако во многих местах обнаженные скалы были изборождены параллельными царапинами, древними выветренными царапинами, которые могли быть следствием скобления камня по камню. Но в этом случае что-то должно было прижимать один камень к другому с большой силой, да еще иметь силу, чтобы двигать один камень по отношению к другому. Одна вода такого сделать не могла, но если не вода, то что же?

В 20-х годах XIX века два швейцарских геолога, Иоганн X. Шарпантье (1786–1855) и И. Венец занялись этим вопросом. Они были хорошо знакомы со Швейцарскими Альпами, они знали, что когда летом тают и несколько отступают ледники, они оставляют после себя отложения песка и гравия. Не перенесен ли этот песок и гравий вниз по склонам горы и не выполнил ли эту работу ледник, потому что он движется, как медленная, очень медленная река? А не могут ли ледники переносить большие камни точно так же, как песок и гравий? И если ледники когда-то были намного больше, чем сейчас, не могли ли они скоблить валунами по другим камням, делая царапины? А если ледники несли песок, гравий, гальку и валуны намного дальше тех пределов, до которых эти ледники сейчас простираются, не могли ли они, отступив, оставить свою ношу в окружении, к которому она не принадлежала?

Шарпантье и Венец заявили, что именно это и произошло. Они предположили, что альпийские ледники в давно прошедшие времена были намного мощнее и протяженнее и что отдельные валуны перенесены в Северную Швейцарию огромными ледниками, которые в прошлом простирались сюда от южных гор, и остались там, когда ледники постепенно уменьшились и отступили.

Поначалу теория Шарпантье-Венеца не была воспринята учеными всерьез, поскольку они сомневались, что ледники могут течь, как реки. Одним из сомневающихся был молодой друг Шарпантье, швейцарский натуралист Жан Л. Р. Агассиз (1807–1873). Агассиз решил исследовать ледники, чтобы установить, действительно ли они текут. В 1839 году он вбил колья по 6 метров в лед и к лету 1841 года увидел, что они продвинулись на существенное расстояние. Более того, те колья, что были в середине ледника, продвинулись значительно дальше, чем те, что были по краям, где лед двигался медленнее из-за трения с горным склоном. То, что было прямой линией кольев, превратилось в неглубокую букву U, открытая часть которой была направлена на вершину горы. Это показывало, что лед не двигался цельным куском. Налицо было своего рода пластичное течение, когда вес верхней части льда толкал его нижнюю часть, медленно выдавливая ее, подобной зубной пасте из тубы.

В конце концов Агассиз объездил всю Европу и Америку в поисках признаков скобления ледником камней. Он нашел обломки горных пород в неожиданных местах, которые отмечали продвижение ледников и их отступление. Он нашел впадины «котловины», которые имели много признаков того, что их могли выкопать ледники. Некоторые из них были заполнены водой, и Великие озера Северной Америки являются примером особенно больших заполненных водой котловин.

Агассиз сделал вывод, что время обширных ледников в Альпах было также временем обширных пластов льда во многих местах. То есть имел место «ледниковый период», когда пласты льда, подобные тем, что сейчас покрывают Гренландию, покрывали большие районы Северной Америки и Евразии.

С тех пор были проведены тщательные геологические исследования, и выяснилось, что погода, такая, какова она сегодня, несомненно далека от погоды, типичной для определенных времен в прошлом. Ледники в течение последнего миллиона лет несколько раз распространялись из полярных регионов на юг и отступали, а потом наступали снова. Между периодами оледенения были «межледниковые периоды», и сейчас мы живем в одном из них, но не установившемся полностью. Огромная ледовая шапка Гренландии сохранилась еще как живое напоминание о недавнем периоде оледенения.

ЧТО ДВИГАЕТ ЛЕДНИКИ?

Ледниковый период последнего миллиона лет, очевидно, не положил конец жизни на планете. Он не положил конец даже человеческой жизни. Homo sapiens и его человекообразные предки прожили весь ледниковый период последнего миллиона лет без какого-либо заметного перерыва в эволюции и развитии.

Тем не менее, мы вправе поинтересоваться, — не ждет ли нас впереди еще один ледниковый период, или мы живем еще в «хвосте» прошедшего? Даже если ледниковый период не означает конец жизни или хотя бы человечества и не катастрофичен в этом смысле, то мысль, что почти вся Канада и северная часть Соединенных Штатов покрыта ледником в милю толщиной (не говоря о покрытых льдом аналогичных частях Европы и Азии), представляется достаточно неприятной.

Чтобы ответить на вопрос, не могут ли ледники вернуться, сначала было бы полезно узнать, что вызывает такие ледниковые периоды. И перед тем, как попытаться это сделать, следует понять, что не так много и надо для того, чтобы привести в движение ледники, нет необходимости отыскивать большие и невозможные изменения.

Снег каждую зиму падает на большую часть Северной Америки и Евразии, и эти регионы остаются покрытыми замерзшей водой почти так, как если бы возвратился ледниковый период. Снежный покров, однако, составляет от нескольких сантиметров до пары метров, и за лето весь тает. В общем, существует баланс, и в среднем летом тает столько снега, сколько выпало зимой. Это обычные изменения.

Но, предположим, что-то случилось, и лета стали в среднем немного холоднее, совсем ненамного, может быть, на два-три градуса. Этого будет недостаточно для того чтобы заметить. И, конечно, не будем считать это непрерывным изменением, то есть будут лета потеплее и лета похолоднее с обычным произвольным их распределением, но лета потеплее будут менее частыми, так что в среднем снег, который выпадает зимой, не совсем весь растает летом. Происходит суммарное увеличение из года в год снежного покрова. Это будет очень медленное увеличение, и оно будет заметно в северном полярном и приполярном регионах, а также в высокогорных местностях. Накапливающийся снег превратится в лед, и ледники, которые существуют в полярных регионах и в южных широтах на больших высотах, расширятся за зиму и меньше сократятся за лето. Они будут расти из года в год.

Изменение питало бы и само себя. Лед отражает свет более эффективно, чем обнаженный камень или почва. Собственно лед отражает порядка 90 процентов света, который падает на него, в то время как почва отражает менее 10 процентов. Это означает, что когда ледовый покров расширяется, больше солнечного света отражается и меньше поглощается. Средняя температура понизится немного больше, лета станут все же немного прохладнее, ледовое покрытие будет расширяться быстрее. И вот, в результате очень незначительного первоначального охлаждающего действия ледники станут расти, превращаться в толстые ледяные пласты, которые медленно, год за годом, станут продвигаться, пока наконец не покроют обширные пространства Земли.

И вот ледниковый период установился, ледники продвинулись далеко на юг; тем не менее, достаточно очень маленького изменения в противоположную сторону, своеобразного «спускового крючка», и он может инициировать общее отступление. Если средняя температура лета вырастет на два-три градуса и на продолжительный период, то снега летом растает больше, чем выпало зимой, и лед станет из года в год отступать. С его отступлением Земля будет отражать несколько меньше света, а поглощать — несколько больше. Это сделает лета еще теплее и отступление ледника будет ускорено.

Нам остается установить, что это за «спусковой крючок», который инициирует продвижение ледника, а потом и его отступление. Это сделать легко. Однако существует слишком много возможных «спусковых крючков», и трудность задачи состоит в том, чтобы сделать выбор. Например, причина изменения может быть связана с самим Солнцем. Ранее я упоминал о том, что минимум Мондера приходится на то время, когда погода на Земле была в общем прохладной. Это время и впрямь иногда называют «маленьким ледниковым периодом».

Если существует причинная связь, если минимумы Мондера охлаждают Землю, тогда, примерно каждые сто тысяч лет Солнце проходит по протяженному минимуму Мондера, который длится не несколько десятков лет, а несколько тысячелетий. Земля может быть тогда достаточно холодной, чтобы инициировать и поддерживать ледниковый период. Когда Солнце, наконец, начнет снова покрываться пятнами и испытывать только короткие минимумы Мондера, Земля слегка согреется, и начнется отступление ледников.

Возможно, так оно и есть, но у нас нет свидетельств. Может быть, дальнейшее изучение солнечных нейтрино, и вопроса почему их так мало, поможет нам достаточно узнать о том, что происходит внутри Солнца, и позволит понять запутанность цикла солнечных пятен. Мы могли бы тогда сочетать вариации солнечных пятен с периодами оледенения и были бы способны предсказать, наступит ли следующий период оледенения и когда.

Но причиной может бы быть вовсе не Солнце, которое будет сиять с прежним постоянством. Причиной может быть природа пространства между Землей и Солнцем.

Я объяснял ранее, что существует лишь невероятно малый шанс столкновения со звездой или любым другим небольшим объектом из межзвездного пространства как самого Солнца, так и Земли. Существуют, однако, блуждающие облака пыли и газа между звездами в нашей Галактике (также и в других галактиках, подобных ей), и Солнце, двигаясь по своей орбите вокруг галактического центра, вполне может пройти через некоторые из этих облаков.

Облака не густые по обычным стандартам. Они не отравят ни нашей атмосферы, ни нас. Сами по себе они даже не были бы особенно заметны обычному наблюдателю, не говоря уже о том, что не были бы, конечно, катастрофическими. Ученый НАСА (Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства в Соединенных Штатах) Диксон М. Батлер даже предположил в 1978 году, что наша Солнечная система прошла за время своего существования по крайней мере дюжину довольно обширных облаков, и, если уж на то пошло, он мог ошибиться в меньшую сторону.

Почти все подобные облака состоят из водорода и гелия, которые никак не воздействуют на нас. Однако около 1 процента массы таких облаков составляют пыль, зерна льда и камня. Каждое из этих зерен отражает, поглощает и вновь излучает солнечный свет, так что меньше солнечного света пробивает себе путь мимо зерен, меньше его попадает и на поверхность Земли.

Зерна могут не так уж сильно загораживать направленный на Землю солнечный свет. Солнце может для нас выглядеть так же ярко, даже звезды могут не выглядеть по-иному. Тем не менее, особенно плотное облако могло бы задержать некоторое количество света, вполне достаточное, чтобы запустить механизм наступления ледникового периода. Смещаясь в сторону, облако способно послужить причиной отступления ледника.

Возможно, в последний миллион лет Солнечная система пересекала регион облаков Галактики, и всякий раз, когда мы проходили через особенно густое облако, которое задерживало достаточное количество света, начинался ледниковый период, и, когда мы оставляли облако позади, ледники отступали. Перед последним ледниковым периодом в миллион лет был период 250 миллионов лет, во время которого не было ледниковых периодов, и, по-видимому, Солнечная система в течение этого периода проходила через чистые регионы Галактики. Перед этим был 1-й ледниковый период, наводящий на мысль о Пангее.

Возможно, каждые 200 или 250 миллионов лет существуют серии ледниковых периодов. Поскольку это не очень отличается от периода полного оборота Солнечной системы вокруг галактического центра, может быть, каждый оборот мы проходим через тот же самый облачный регион. Если мы теперь прошли через этот регион полностью, тогда, возможно, периодов оледенения не будет четверть миллиарда лет. Если же нет, тогда еще один — или целая серия их — должен наступить гораздо раньше этого срока.

Например, группа французских астрономов в 1978 году представила свидетельство о возможности еще одного межзвездного облака, и как раз впереди. Солнечная система приближается к нему со скоростью около 20 километров в секунду и может достичь краев облака примерно через 50 000 лет.

Но Солнце непосредственно или облака межзвездной пыли могут не быть истинным «спусковым крючком». Сама Земля или, скорее, ее атмосфера, может послужить таким механизмом. Солнечной радиации приходится преодолевать атмосферу, и это способно дать свой эффект.

Примем во внимание, что солнечная радиация достигает Земли главным образом в форме видимого света. Пик солнечной радиации приходится на длины волн видимого света, который легко проходит сквозь атмосферу. Другие формы радиации — ультрафиолет и рентгеновские лучи, которые Солнце производит не в таком изобилии, атмосферой задерживаются.

В отсутствие Солнца, ночью, поверхность Земли излучает тепло в открытый космос. Это происходит главным образом в виде длинных инфракрасных волн. Они тоже проходят сквозь атмосферу. При обычных условиях оба эти эффекта балансируются, и Земля теряет столько тепла со своей окутанной ночью поверхности, сколько получает на свою поверхность, залитую дневным светом. Средняя температура поверхности остается одной и той же из года в год.

Азот и кислород, которые фактически составляют всю атмосферу, пропускают как видимый свет, так и инфракрасное излучение. Двуокись углерода, или углекислый газ, и водяной пар пропускают видимый свет, а инфракрасное излучение не пропускают. Это впервые было отмечено ирландским физиком Джоном Тиндалом (1820–1893). Углекислый газ составляет только 0,03 процента земной атмосферы, а содержание водяного пара непостоянное и низкое. Следовательно, они не блокируют полностью инфракрасное излучение.

Тем не менее, отчасти они его все-таки блокируют. Если бы в атмосфере Земли совершенно не было углекислого газа и водяного пара, то по ночам инфракрасное излучение исчезало бы интенсивнее, чем сейчас. Ночи были бы холоднее, чем сейчас, и дни, разогреваясь от холодного старта, тоже были бы холоднее. Средняя температура Земли была бы заметно ниже, чем сейчас.

Углекислый газ и водяной пар в нашей атмосфере, хотя они и присутствуют в ней в малых количествах, все же блокируют достаточное количество инфракрасного излучения, чтобы служить ощутимыми хранителями тепла. Их наличие способствует заметно более высокой средней температуре на Земле, чем была бы при их отсутствии. Это называется «парниковым эффектом», потому что стекло парника действует подобным же образом, пропуская видимый свет Солнца и удерживая внутри инфракрасное излучение.

Предположим, что по какой-то причине содержание углекислого газа в атмосфере немного повысилось. Допустим, оно удвоилось до 0,06 процента. Это не повлияет на возможность дышать атмосферным воздухом, и мы ничего не узнаем о самом изменении, но лишь о его последствиях. Атмосфера с таким содержанием углекислого газа будет все же менее прозрачна для инфракрасного излучения. Поскольку инфракрасное излучение будет задерживаться, средняя температура на Земле слегка поднимется. Немного более высокая температура увеличит испарение океанов, поднимет уровень водяного пара в воздухе, и это также будет способствовать усилению парникового эффекта.

Предположим, с другой стороны, что содержание углекислого газа в атмосфере слегка понизилось, с 0,03 процента до 0,015 процента. Теперь инфракрасное излучение исчезает легче и температура на Земле слегка понижается. При более низкой температуре уменьшается содержание водяного пара, добавляя свою долю к ослаблению парникового эффекта. Такие повышения или падения температуры тоже могут быть достаточными для того, чтобы начать или закончить период оледенения.

Но что может вызвать такие изменения концентрации углекислого газа в атмосфере? Животная жизнь производит углекислый газ в большом количестве, но жизнь растительная потребляет его в эквивалентном количестве, и эффект жизни в целом в том и состоит, что она поддерживает баланс (Это не вполне верно в отношении той части жизни, которая включает в себя человеческую деятельность. Я вернусь к этому позже). Существуют, однако, естественные процессы, которые производят или потребляют углекислый газ независимо от жизни, и они могут балансировать равновесие в достаточной степени для того, чтобы запустить этот механизм.

Например, значительная часть углекислого газа, находящегося в атмосфере, может раствориться в океане, но углекислый газ, растворенный в океане, может быть легко снова отдан в атмосферу. Углекислый газ способен также реагировать с окислами коры Земли и образовывать карбонаты, из которых двуокись углерода скорее всего, никуда уже не денется.

Конечно, открытые воздуху части земной коры уже поглотили то количество двуокиси углерода, которое могли. Однако в периоды горообразования новые породы достигают поверхности, то есть породы, которые не были открыты для доступа углекислого газа, и они могут действовать как среда, поглощающая углекислый газ, снижая его концентрацию в атмосфере.

С другой стороны, большое количество углекислого газа извергают в атмосферу вулканы, поскольку высокая температура, расплавляющая камни в лаву, расщепляет карбонаты и освобождает двуокись углерода. В периоды необычно высокой вулканической активности содержание в атмосфере углекислого газа может повышаться.

Как вулканическая деятельность, так и горообразование являются, как я уже говорил, результатом движения тектонических плит, но существуют периоды, когда условия более благоприятны для вулканической активности, чем для горообразования, и наоборот, когда условия более благоприятны для горообразования.

Вполне возможно, что когда горообразование в истории Земли проявлялось более ярко, содержание углекислого газа в атмосфере понижалось, температура на поверхности Земли падала, и ледники начинали наступать. Когда же активизировалась вулканическая деятельность, содержание углекислого газа повышалось, поднималась температура поверхности Земли, и ледники, если они были, начинали отступать.

И, наконец, чтобы показать, что не все так просто, как порой кажется, еще одна возможность. Если вулканическое извержение оказывается особенно сильным, в стратосферу может быть поднято большое количество пыли, и это способно послужить причиной такого количества «лет без лета», как было в 1816 году, что в свою очередь может запустить механизм наступления ледникового периода.

По вулканическому пеплу в океанских отложениях можно заключить, что вулканическая деятельность в последние 2 миллиона лет была примерно в четыре раза интенсивнее, чем за предыдущие 18 миллионов лет. Может быть, как раз сейчас пыльная стратосфера и подвергает Землю своим периодическим оледенениям.

ОРБИТАЛЬНЫЕ ВАРИАЦИИ

Пока возможные спусковые механизмы оледенения и деоледенения, которые я описал, не являются вполне достоверными факторами предсказания будущего.

Мы недостаточно хорошо знаем, каковы правила, управляющие слабыми изменениями в солнечной радиации. Мы не вполне осведомлены и о том, что нас ждет впереди, в отношении столкновений с космическими облаками. Мы, конечно, также не можем предсказывать характер вулканических извержений и горообразования.

Существует, однако, предположение, согласно которому наступление и уход ледниковых периодов столь же регулярны и столь же неизбежны, как смена времен года в годичном цикле.

В 1920 году югославский физик Милутин Миланкович предположил, что существует большой погодный цикл, связанный с небольшими периодическими изменениями орбиты Земли и наклонного положения ее оси. Он выдвинул идею «Великих зим», в течение которых имеют место ледниковые периоды, и «Великих лет», которые представляют собой межледниковые периоды. Между ними предполагались, соответственно, «Великая весна» и «Великая осень».

В то время теория Миланковича привлекла не больше внимания, чем теория Вегенера о дрейфе континентов, но дело в том, что изменения орбиты Земли существуют. Например, орбита Земли не абсолютно круглая, а слегка эллиптическая, с Солнцем в одном из фокусов эллипса. Это означает, что расстояние Земли от Солнца день ото дня слегка меняется. Существует время, когда Земля находится в «перигелии», то есть ближе всего к Солнцу, и существует время, когда Земля находится в «афелии», то есть дальше всего от Солнца.

Разница невелика. Орбита настолько слабо эллиптическая (эллипс малой эксцентричности), что если ее начертить в масштабе, то на глаз ее нельзя отличить от круга. Несмотря на это, малая эксцентричность в 0,01675 означает, что в перигелии Земля находится от Солнца на расстоянии 147 миллионов километров, а в афелии — в 152 миллионах километров. Разница в расстоянии составляет 5 миллионов километров.

Это большая величина по масштабам Земли, но вместе с тем это разница только на 3,3 процента. Солнце в перигелии появляется по размеру чуть больше, чем в афелии, но недостаточно для того, чтобы это заметил кто-либо, кроме астрономов. Также и сила гравитации в перигелии немного сильнее, чем в афелии, так что в перигелиевой половине орбиты Земля движется быстрее, чем в афелиевой Головине, и времена года тоже не точно равны по длительности, и это тоже остается не замеченным обычным человеком.

И, наконец, это означает, что в перигелии мы получаем от Солнца больше радиации, чем в афелии. Радиация, которую мы получаем, изменяется обратно пропорционально квадрату расстояния, так что, оказывается, Земля получает в перигелии на 7 процентов больше радиации, чем в афелии. Земля достигает своего перигелия 2 января каждого года и афелия — 2 июля. Так случилось, что 2 января — это меньше чем две недели после зимнего солнцестояния, в то время как 2 июля — меньше двух недель после летнего солнцестояния. Это означает, что, когда Земля в перигелии или близко к нему и получает больше тепла, чем обычно, в северном полушарии глубокая зима, а в южном полушарии самый разгар лета. Дополнительное тепло означает, что северная зима мягче, чем она была бы, будь орбита Земли круглой, в то время, как южное лето жарче. Когда Земля находится в афелии или близко к нему и получает меньше тепла, чем обычно, в северном полушарии разгар лета, а южное полушарие в глубокой зиме. Недостаток тепла означает, что северное лето холоднее, чем оно было бы, будь орбита Земли круглой, в то время как южная зима холоднее.

Отсюда мы видим, что эллиптичность орбиты Земли дает северному полушарию, кроме тропиков, менее экстремальные колебания между летом и зимой, чем южному полушарию, кроме тропиков.

Может показаться, что северное полушарие не предрасположено к ледниковому периоду, в то время как южное — предрасположено, но это неверно. На самом деле именно мягкая зима и прохладное лето — менее экстремальные колебания — предрасполагают полушарие к ледниковому периоду.

В конце концов, зимой идет снег, поскольку температура ниже точки замерзания воды и при условии, что в воздухе имеется избыточная влага. Температура опускается ниже точки замерзания, но снега выпадет меньше, потому что чем ни же температура, тем меньше влаги может содержать воздух. Максимальное количество выпавшего снега приходится на более мягкие зимы, когда температура не слишком часто опускается ниже точки замерзания.

Количество снега, тающего летом, зависит, конечно, от температуры. Чем жарче лето, тем больше тает снега, и чем прохладнее лето, тем меньше тает снега. Отсюда следует, что раз у нас мягкие зимы и прохладные лета, то у нас много снега и его меньше тает, а это как раз то, что нужно для начала ледникового периода.

И все же ледникового периода сейчас в северном полушарии нет, хотя у нас мягкие зимы и прохладные лета. Возможно, что перепады все-таки еще слишком экстремальны, и что существуют другие факторы, которые могут действовать так, что делают зимы еще более мягкими, а лета более прохладными. Например, в настоящий момент ось Земли отклонена от вертикали примерно на 23,5°. При летнем солнцестоянии 21 июня северный конец оси наклонен в направлении Солнца. При зимнем солнцестоянии 21 декабря северный конец оси наклонен в направлении от Солнца.

Ось Земли, однако, не остается наклоненной в том же самом направлении постоянно. Из-за влияния Луны на экваториальную выпуклость Земли ось Земли медленно колеблется. Она остается наклоненной, но направление наклона совершает круг каждые 25 780 лет. Это называется «предварение равноденствия».

Примерно через 12 890 лет от нашего времени ось Земли будет смещена в противоположном направлении, так что, если это будет единственным изменением, летнее солнцестояние наступит у нас 21 декабря, а зимнее солнцестояние — 21 июня. Летнее солнцестояние окажется тогда в перигелии, и северное лето станет жарче, чем сейчас. Зимнее солнцестояние окажется в афелии, и северная зима станет холоднее, чем сейчас. Другими словами, ситуация окажется противоположной той, что в настоящее время. Северное полушарие получит холодные зимы и жаркие лета, а южное — мягкие зимы и прохладные лета.

Существуют и другие факторы. Точка перигелия медленно движется вокруг Солнца. Каждый раз, когда Земля совершает оборот вокруг Солнца, она достигает точки перигелия немного в другом месте и немного в другое время. Перигелий (и афелий тоже) совершают полный круг вокруг Солнца приблизительно за 21 310 лет. Каждые 58 лет перигелий сдвигается на один день по нашему календарю.

Но и это еще не все. Один из эффектов влияния различных гравитационных сил на Землю является причиной колебания наклонной оси, изменения наклона по величине. В 1979 году осевой наклон составляет 23,44229°; но в 1900 году он был 23,45229°, а в 2000 году будет 23,43928°. Как видите, наклон оси уменьшается, но уменьшаться он будет только до последнего приведенного значения, а потом будет снова увеличиваться, потом опять уменьшаться и так далее. Но он никогда не становится менее примерно 22° и никогда более примерно 24,5°. Длительность цикла составляет 41 000 лет.

Меньший наклон оси означает, что как северный, так и южный полюса Земли получают меньше солнца летом и больше зимой. Результатом являются более мягкие зимы и более прохладные лета для обоих полушарий.

Наконец, орбита Земли становится то более, то менее эксцентричной. Эксцентричность, которая сейчас составляет 0,01675, уменьшается и в конечном счете достигнет минимального значения 0,0033, или только 1/5 своего настоящего значения. В то время Земля будет только на 990 000 километров ближе к Солнцу в перигелии, чем в афелии. Затем эксцентричность опять начнет увеличиваться до максимума 0,0211, или в 1,6 раза больше ее настоящего значения. Тогда Земля будет в перигелии на 6 310 000 километров ближе к Солнцу, чем в афелии. Чем меньше эксцентричность и чем круглее орбита, тем меньше разница в количестве тепла, которое Земля получает от Солнца в разные врем! на года. Это приводит к ситуации «мягкая зима — прохладное лето».

Если учитывать все эти вариации в орбите Земли и наклоне ее оси, то в целом представляется, что тенденция к мягким временам года и экстремальным временам года меняется, грубо говоря, каждые 100 000 лет.

Другими словами, каждый «Великий сезон» Миланковича длится около 25 000 лет. Мы, кажется, прошли сейчас «Великую весну» отступающих ледников и нас ожидает «Великое лето», «Великая осень» и примерно через 50 000 лет «Великая зима» — ледниковый период. Тем не менее, верны ли все эти выкладки? Вариации в орбите и в наклоне оси маленькие, и разница между холодной зимой — жарким летом и мягкой зимой — прохладным летом реально незначительна. Достаточна ли эта разница?

Проблемой занялись трое ученых: Дж. Д. Хейс, Джон Имбри и Н. Дж. Шеклтон, — и полученные ими результаты были опубликованы в декабре 1976 года. Они работали с длинными стержнями донных осадков, извлеченными из двух разных мест в Индийском океане. Места находились далеко от суши, чтобы не было материала, смытого с побережья, который бы исказил показания. Места были также относительно мелкие, но такие, чтобы не было материала, смытого с менее глубоких районов.

Осадок, как полагали, был нетронутым материалом, лежащим на месте из века в век, и длина извлеченного стержня «простиралась» примерно на 450 000 лет назад. Была надежда обнаружить изменения вдоль стержней, которые будут настолько же выраженными, как изменения в годичных кольцах деревьев, позволяющих определить лета сухие и лета влажные.

Одно изменение было связано с крошечной радиолярией, которая обитала в океане в течение всего изучаемого полумиллиона лет. Это простейший одноклеточный животный организм с очень маленьким хорошо развитым скелетом, который после гибели особи опускается на дно, как своего рода ил. Существует много разновидностей радиолярий, некоторые из них процветают при более теплых условиях, чем другие. Их легко отличить друг от друга по скелету, и поэтому можно, миллиметр за миллиметром проходя вдоль стержня осадков и изучая скелеты радиолярий, установить по ним, какая вода была в океане в каждое данное время — теплая или холодная. Таким путем можно построить фактическую кривую температуры океанской воды во времени.

Изменение температуры воды в океане во времени можно также установить путем определения отношения в различное время двух разновидностей атомов кислорода: кислорода-16 и кислорода-18. Вода, содержащая в своих молекулах кислород-16, испаряется легче, чем вода, содержащая кислород-18.

Это означает, что дождь или снег, выпадающие на землю, состоят из молекул, более богатых кислородом-16 и более бедных кислородом-18, чем океанская вода. Если большое количество снега выпадает на землю и сковывается в ледниках, то остающаяся в океанах вода страдает значительным дефицитом кислорода-16, в то время как содержание в ней кислорода-18 увеличивается. Оба метода суждения о температуре воды (и преобладании льда на суше) дали идентичные результаты, хотя они принципиально различны. Более того, цикл, построенный по этим двум методам, оказался очень похожим на цикл, рассчитанный по изменениям орбиты Земли и наклона ее оси.

Поэтому в настоящий момент и в ожидании дальнейших свидетельств этого представляется, что идея Миланковича о «Великих сезонах» выглядит неплохо.

(Сейчас ученые склоняются к мысли, что идет глобальное потепление, и даже быстрее, чем предполагалось настоящее «Великое лето». Весной 1999 года установили, что почти 1/3 Гренландии освободилась от вечных льдов, с самолета даже невооруженным глазом видно, что обнажились скалы и озера. В результате потепления на рубеже веков участились ураганные ветры, проливные дожди, обильные снегопады, наводнения, землетрясения и извержения вулканов).

СЕВЕРНЫЙ ЛЕДОВИТЫЙ ОКЕАН

Если ледниковые периоды сопутствуют «Великим сезонам», то можно точно предсказать, когда начнется следующий ледниковый период. Он должен наступить через 50 000 лет.

Но не следует полагать, что причина ледникового периода в природе естественна. Может существовать не одна способствующая причина. Например, изменения орбиты и положения оси могут установить основной период, но другие факторы способны корректировать его. Изменение солнечной радиации, запыленности космоса между Солнцем и Землей или содержания углекислого газа в атмосфере могут по отдельности или вместе воздействовать на цикл, усиливая его в одних случаях и противодействуя в других.

Если два и более эффекта совпадают, ледниковый период может быть более суровым, чем обычно. Если орбитальным и осевым изменениям противодействует необычно ясный космос, необычно высокое содержание углекислого газа или необычно пятнистое Солнце, то ледниковый период может быть необычно мягким или вообще пропущен.

В настоящем случае мы имеем основания бояться самого худшего, поскольку через 50 000 лет мы не только достигнем Великой зимы, но мы также (как я говорил ранее в этой главе) можем войти в космическое облако, которое ослабит достигающую нас солнечную радиацию.

Однако мы тут совершенно отвлекаемся от главного. В конце концов, орбитально-осевые колебания должны продолжаться с абсолютной регулярностью, поскольку Солнечная система существует в своей настоящей структуре. В течение всей жизни должны были быть и ледниковые периоды каждые сто тысяч лет.

И вдруг оказывается, что ледниковые периоды были присущи только последнему миллиону лет. До того, в течение примерно 250 миллионов лет, по-видимому ледниковых периодов не было вообще. Не исключено даже, что существуют последовательные периоды ледниковых периодов, скажем, в несколько миллионов лет отделенные друг от друга интервалами в четверть миллиарда лет.

Но почему интервалы? Почему в течение этих длительных интервалов не было ледниковых периодов, хотя орбитально-осевые колебания происходили и тогда точно так же, как они происходят сейчас? Причина может быть в конфигурации расположения суши и океанов на поверхности Земли.

Если бы полярный район состоял из обширного морского пространства, было бы несколько миллионов квадратных километров морского льда, не очень толстого, окружающего полюс. Морской лед был бы толще и более обширным зимой, тоньше и менее обширным летом.

В конце ледникового периода, обусловленного орбитально-осевым колебанием, морской лед был бы в общем толще и более обширным зимой и летом, но не намного больше. В конце концов существуют океанские течения, которые постоянно приносят более теплую воду в высокие широты из умеренных и тропических регионов, и это создает тенденцию смягчать полярную погоду даже в течение ледникового периода.

С другой стороны, если бы полярный регион состоял из континента с полюсом более или менее в его центре и с несломанным льдом на море вокруг него, мы полагаем, что и континент был бы покрыт толстой шапкой льда, который бы не таял в течение очень прохладного лета и накапливался из года в год.

Но, конечно, лед бы не накапливался вечно, так как под влиянием значительного веса он течет, как доказал полтора века назад Агассиз. Лед постепенно стекает в окружающий океан, разламываясь на громадные айсберги. Айсберги вместе с морским льдом плавали бы вокруг полярного континента и, когда они дрейфовали бы в направлении более умеренных широт, постепенно бы таяли. В ледниковый период айсберги бы приумножались, в межледниковые периоды их количество бы уменьшалось, но изменение не было бы большим. Окружающий океан, благодаря океанским течениям, поддерживал бы свою температуру на уровне, очень близком к нормальному, будь то ледниковый период или нет.

Подобная ситуация существует на Земле, поскольку Антарктика покрыта толстой шапкой льда, и океан, окружающий ее, полон айсбергов. Антарктика, однако, имеет эту ледовую шапку приблизительно 20 миллионов лет, и едва ли на ней сказывалось наступление или отступление ледниковых периодов.

Предположим, однако, что у вас есть полярный океан, не очень обширный. Предположим, у вас маленький, почти замкнутый сушей океан, такой, как Северный Ледовитый. Северный Ледовитый океан не больше Антарктиды, и он почти весь окружен огромными континентальными массами Евразии и Северной Америки. Единственная значительная связь Северного Ледовитого океана с остальными водами мира — это пролив в 1600 километров шириной между Гренландией и Скандинавией, и даже тот частично блокируется островом Исландия.

Именно северные земли составляют все различие, тот дополнительный снег, который во время мягкой зимы, во время пуска механизма ледникового периода выпадает на сушу, а не в океан. В океане снег бы просто таял, потому что вода имеет большую теплоемкость и потому что, даже если скапливающийся снег и был бы способен понизить температуру океана до точки замерзания, водные течения из более теплых краев предотвращали бы это.

На суше, однако, положение снега лучше. Суша имеет более низкую теплоемкость, чем вода, так что она остывает гораздо быстрее под тем же количеством снега.

Более того, тут нет никаких течений, чтобы улучшить положение, так что земля как следует застывает. Затем если летом недостаточно тепла, чтобы растопить весь снег, снег превращается в лед и ледники начинают свой марш.

Наличие больших массивов суши, имеющихся вокруг Северного полюса, обеспечивает огромную площадь для снега и льда, а Северный Ледовитый океан (особенно до наступления ледникового периода, покроющего его морским льдом) является источником влаги. Распределение океана и континентов в северном полушарии как раз такое, чтобы максимально ужесточить ледниковый период.

Но распределение океана и континентов в северном полушарии не является постоянным. Оно меняется в результате тектонических подвижек.

Отсюда следует, что пока поверхность Земли распределяется таким образом, что полярные районы являются либо открытым океаном, либо изолированным континентом, окруженным океаном, — нет места ледниковым периодам. И только когда движущиеся плиты случайно создают такое распределение суши и океана, какое существует в северных полярных регионах сегодня, орбитально-осевой цикл приносит тот тип ледниковых периодов, с которым мы знакомы. Это происходит только один раз за 250 миллионов лет.

Но мы существуем сегодня, и, несомненно, распределение континентов в течение последующего миллиона лет существенно не изменится, так что нас ожидает не один, а целый ряд ледниковых периодов.

ЭФФЕКТ ОЛЕДЕНЕНИЯ

Предположим, что ледниковый период уже наступил. Насколько это страшное бедствие? В конце концов, миллион лет ледники приходили и уходили, а мы вот продолжаем существовать. Пожалуй, забудем думать об этом, ведь ледники ползут очень медленно. Им требуются тысячи лет, чтобы продвинуться. И удивительно, насколько малые изменения претерпевают существенные части мира даже в стадии максимума оледенения.

В настоящее время существует 25 миллионов кубических километров льда, покоящегося на различных поверхностях суши, главным образом в Гренландии и в Антарктике. На вершине пика оледенения существовал чудовищный ледовый пласт, покрывавший северную половину Северной Америки, и меньшие ледовые пласты в Скандинавии и северной Сибири. В то время на суше находилось примерно 75 миллионов кубических километров льда. Это означает, что на верхнем пике оледенения 50 миллионов кубических километров воды, которые сейчас в океане, находились на суше.

Вода, вычтенная из океана, чтобы напитать ледники, составляла, однако, даже на верхнем пике оледенения всего 4 процента от ее общего количества. А это означает, что даже в то время 96 процентов воды находилось именно там, где находится сейчас.

Следовательно, с точки зрения пространства морская жизнь не ощущала заметного сужения среды обитания. Конечно, океанская вода в среднем была, наверное, несколько холоднее, чем сейчас, но что из того? Холодная вода растворяет больше кислорода, чем теплая, а морская жизнь в такой же степени зависит от кислорода, как и мы. Вот почему полярные воды намного богаче жизнью, чем тропические, и вот почему полярные воды могут поддерживать жизнь гигантских млекопитающих, которые питаются морской живностью, — таких, как большие киты, белые медведи, морские слоны и так далее.

Если в течение ледникового периода океанская вода была холоднее, чем сейчас, на самом деле это лишь подстегнуло жизнь. Может быть, как раз сейчас жизнь в море несколько ущемлена, а не тогда.

Иной была ситуация на суше, и может показаться что она была бедственной. В настоящий момент 10 процентов суши покрыто льдом. На верхнем пике оледенения площадь оледенения была в три раза больше — 30 про центов нынешней поверхности Земли было покрыто льдом. Это означает, что площадь, предоставленная жизни на суше, была снижена примерно с 117 миллионов квадратных километров, свободных ото льда, по крайней мере, летом, до не более чем 90 миллионов квадратных километров. И все же это не вполне верная картина того, что тогда могло быть фактически.

На верхнем пике оледенения потеря 4 процентов воды из океана означает падение уровня моря примерно на 150 метров. Это не изменило бы сильно сам океан, но вокруг континентов по краям океана находятся отмели с небольшими глубинами. Эти отмели с глубинами менее 180 метров называются континентальным шельфом». Когда уровень моря падает, континентальный шельф мало-помалу появляется из воды и открывается для вторжения жизни с суши.

Другими словами, когда ледники продвигаются и покрывают сушу, уровень моря падает и открывает новую сушу. Эти явления могут в значительной степени уравновешиваться. Поскольку ледники движутся крайне медленно, растительность медленно продвигается впереди ледников на юг и на оголившиеся континентальные шельфы, животная жизнь, естественно, следует за растительной.

Когда продвигаются ледники, штормовые пояса также отступают в южном направлении, принося дожди в более теплые края Земли, которые не получали их раньше (и с тех пор — тоже). Короче говоря, то, что сейчас — пустыня, не было пустыней в ледниковый период. До последнего отступления ледников нынешняя Сахара была плодородными луго-пастбищными угодьями.

И общая площадь суши, открытой обильному насыщению различными видами жизни, как это ни парадоксально была на пике ледникового периода больше, чем сейчас и этот парадокс мы аргументируем оголением континентальных шельфов и сокращением пустынь. Во время последнего ледникового периода люди — не наши человекообразные предки, а собственно Homo sapiens, процветали, они переселялись на юг по мере продвижения ледников, а помере их отступления — на север.

Каким же будет грядущий ледниковый период? Предположим, ледники начнут свое новое наступление сейчас. Насколько это будет бедственно?

Конечно, человечество сейчас менее мобильно, чем было. В последний ледниковый период общая численность людей, была около 20 миллионов, сейчас на Земле 4 миллиарда (Сейчас, в 2000 году, более 6 миллиардов) человек, то есть в двести раз больше. 4 миллиардам человек перемещаться труднее, чем 20 миллионам.

Рассмотрим также изменения в стиле жизни. Во время последнего ледникового периода люди не были ни в коей мере привязаны к земле. Они были собирателями пищи и охотниками за пищей. Они следовали за растениями и животными, и все места были для них похожими, поскольку они могли найти фрукты, орехи, ягоды и дичь.

С тех пор люди научились быть фермерами и рудокопами. Фермы и шахты нельзя сдвинуть с места. Нельзя сдвинуть с места и многочисленные сооружения, которые воздвигли люди, города, туннели, мосты, дороги, линии электропередач и так далее. Ничего этого сдвинуть нельзя, это может быть только оставлено, и где-нибудь еще возведено новое.

Тем не менее, не забывайте, насколько медленно ледники надвигаются и отступают и насколько медленно в результате опускается и поднимается уровень моря. Будет масса времени для того, чтобы передвижение произошло без бедствий. Мы можем представить себе человечество, медленно продвигающимся на юг и на континентальные шельфы, затем вглубь суши, и опять на север, и так поочередно много раз в течение всего времени, пока продолжает существовать нынешняя конфигурация континентов вокруг Северного полюса. Это — как бы своего рода выдох в течение 50 000 лет, затем — как бы вдох за следующие 50 000 лет и так далее.

И это не будет равномерным движением, поскольку ледники наступают с интервалами частичного отступления и отступают с интервалами частичного наступления; а люди будут следовать этим нюансам наступления и отступления, ведь все они достаточно медленные.

Изменения в окружающей среде — это не обязательно только движение ледников. Пока что отступление ледников последнего ледникового периода не является абсолютным. Остается ледовая шапка Гренландии, не растаявший остаток ледникового периода. Что если впереди «Великое лето», климат смягчится и растает лед на Северном полюсе и ледовая шапка Гренландии?

Ледовая шапка Гренландии содержит 2,6 миллиона кубических километров льда. Если и меньшие пласты льда на некоторых других полярных островах растают и вольются в океан, уровень моря поднимется примерно на 5,5 метра. Это, конечно, будет неприятностью для некоторых наших прибрежных районов и в особенности для низко расположенных городов; такие, например, как Новый Орлеан, будут просто затоплены (В России такая же участь постигла бы Санкт-Петербург и многие другие прибрежные города). Опять же если таяние будет происходить достаточно медленно, и уровень моря соответственно подниматься, то можно представить себе прибрежные города, медленно оставляющие линию берега и безо всяких бедствий отступающие на более высокие места.

Предположим, что по каким-то причинам слой льда Антарктики тоже растает. Это маловероятно по естественному ходу вещей, потому что этот лед пережил все межледниковые периоды прошлого, — но предположим! Поскольку 90 процентов льда на Земле располагается в Антарктике, то, если он растает, уровень моря поднимется в сумме с тем, что растаяло в Гренландии, в десять раз больше. Уровень моря поднимется примерно на 55 метров, и вода достигнет восемнадцатого этажа небоскребов Нью-Йорка. Низко расположенные края нынешних континентов окажутся под водой. Штат Флорида и многие другие штаты залива исчезнут, также исчезнут Британские острова, Нидерланды, Северная Германия и так далее.

Однако климат Земли станет более равномерным и не будет ни полярных земель, ни пустынь. И опять же, территория, пригодная для обитания человечества, останется такой же большой, как и раньше, и, если изменение будет достаточно медленным, даже таяние льдов Антарктики не станет ужасным бедствием.

Однако, если наступление следующего ледникового периода или таяние льдов Антарктики отодвинется хотя бы на десять тысяч лет, ничего этого не случится. Передовая технология человечества вполне способна видоизменить пусковой механизм ледникового периода и сохранить средние температуры Земли на обычном Уровне, если это будет желательно.

Например, в ближнем космосе можно разместить зеркала (В феврале 1999 года американской ракетой было отправлено на орбиту космическое зеркало из пленки диаметром 25 метров. «Развернутом виде оно должно было давать отраженный свет сильнее света Луны в полнолуние. О результатах эксперимента нам неизвестно.), направленные таким образом, чтобы отражать солнечный свет, который минует Землю, и направлять его на ночную поверхность Земли или при необходимости отражать солнечный свет, который обычно падает на дневную поверхность Земли, не давая ему достичь земной поверхности. Таким способом Землю можно слегка нагревать, если угрожают ледники, или слегка охлаждать, если угрожает таяние льда (Сходные сооружения, если люди удосужатся взять на себя такой труд, могут послужить и для того, чтобы сохранить Землю обитаемой еще на несколько десятков тысяч лет после того, как постепенно разогревающееся Солнце может сделать ее необитаемой.).

Опять же, мы можем разработать методы влияния на концентрацию углекислого газа в атмосфере Земли и действовать с помощью этих методов таким образом, чтобы сохранять тепло, если будут угрожать ледники, и выпускать его с Земли, если будет угрожать таяние льда.

Наконец, когда все больше и больше населения Земли переберется в космические поселения, приход и уход ледников станут менее опасны для человечества в целом.

Короче: ледниковые периоды, как они возникали в прошлом, могут не быть катастрофическими в будущем, они могут даже не быть бедственными. Они могут и не возникнуть благодаря технологии человечества.

Но что если ледники подойдут неожиданно и с беспрецедентной скоростью, или если запас льда Земли неожиданно растает до того, как мы будем к этому готовы в технологическом плане?

Тогда нас может ожидать огромное бедствие или даже катастрофа, и существуют условия, при которых это могло бы произойти, о чем я расскажу ниже.

11. Перемещение магнетизма

КОСМИЧЕСКИЕ ЛУЧИ

Различные катастрофы, которые происходили на Земле, будь то ледниковые периоды или землетрясения, никогда не были достаточно сильными, чтобы стереть с поверхности планеты жизнь, как предполагал Кювье и другие катастрофисты несколько веков назад, но все же бывало так, что жизнь несла значительный урон. По окончании Пермского периода, 225 миллионов лет назад, за сравнительно короткий период времени прекратили свое существование примерно 75 процентов семейств земноводных и 80 процентов семейств рептилий, которые проживали в Пермский период. Некоторые называют это «великим вымиранием».

После того, по-видимому, было еще шесть таких великих вымираний. Время, наиболее часто обозначаемое этим выражением, относится к концу Мелового периода — это около 70 миллионов лет назад. В то время после процветания в течение почти 150 миллионов лет полностью вымерли динозавры. Также вымерли и другие рептилии, — ихтиозавры, плезиозавры и летающие птерозавры. Из беспозвоночных вымерли аммониты, которые были большой и процветающей группой. Собственно, тогда исчезло до 75 процентов животных, и, по-видимому, за сравнительно короткое время.

Представляется вероятным, что такие великие умирания были результатом некоторого заметного и сравнительно неожиданного изменения в окружающей среде, но это было такое изменение, которое оставило в живых большое количество особей, насколько мы можем судить, едва затронутых этим изменением.

Особенно логично объяснение о мелководных морях, которые время от времени вторгались на континенты и время от времени исчезали. Вторжение может происходить, когда ледовая нагрузка на полярные земли особенно низка, а исчезновение может иметь место в период горообразования, когда средняя высота континентов над уровнем моря возрастает. Во всяком случае, мелководные внутриконтинентальные моря предоставляют благоприятные условия для морских животных, а они в свою очередь представляют собой стабильный и богатый запас пищи для других животных, которые живут на берегах. Когда внутренние моря исчезают, то как сами морские животные, так и на земные животные, жизнь которых зависит от них, естественно, вымирают (Хорошо известные нам Аральское и Каспийское моря быстро «усыхают» на глазах у трех поколений. Возможно, они, как и ледники Гренландии, тоже являются остатками не до конца отступившего ледникового периода).

В пяти из семи случаев великих вымираний за последнюю четверть миллиарда лет причиной, по-видимому, было исчезновение морей. Это объяснение подтверждается также тем, что морские животные, по всей видимости, более подвержены великим вымираниям, чем животные наземные, и что растительный мир, по-видимому, едва ли вообще подвержен этим вымираниям.

Усыхание морей, может быть, наиболее логичное и разумное объяснение проблемы (объяснение, не содержащее в себе никаких ужасов для людей, которые не живут во внутриконтинентальных морях, но живут в мире, где нет значительных внутриконтинентальных морей) среди многих других предположений, которые выдвигались для объяснения великих вымираний. Одно из таких предположений, хотя и маловероятное, отличается своей драматичностью. Более того, оно приводит нас к новому типу катастроф, который мы еще не рассматривали и который может угрожать человечеству. Это предположение связано с радиацией из космоса, поступающей не от Солнца.

В первые годы двадцатого века была обнаружена радиация, причем даже более проникающая и энергетичная, чем чуть ранее открытая радиоактивность. В 1911 году австрийский физик Виктор Фрэнсис Гесс (1883–1964), чтобы удостовериться, что эта проникающая радиация поступает от Земли, направил регистрирующие радиацию приборы на воздушных шарах на высоту 9 километров. Он ожидал, что уровень радиации там будет меньше, потому что отчасти ее должен был поглотить воздух между поверхностью земли и поднятыми на высоту приборами.

Оказалось наоборот, интенсивность проникающей радиации увеличилась с высотой настолько, что стало ясно: она поступает из внешней Вселенной, из космоса. С легкой руки американского физика Роберта Эндрюса Милликена (1863–1953) этой радиации было дано название — «космические лучи». В 1930 году американский физик Артур Холли Комптон (1892–1962) доказал, что космические лучи — это очень энергетичные положительно заряженные частицы. Тогда стало понятным, что является источником космических лучей.

Солнце и, предположительно, все звезды претерпевают процессы, которые достаточно энергетичны для того, чтобы выпрыснуть в пространство частицы. Эти частицы, большей частью, — атомные ядра. Поскольку Солнце в основном состоит из водорода — ядра водорода, которые представляют собой простые протоны, являются наиболее частыми среди этих частиц.

Эти энергетичные, то есть несущие энергию протоны и другие ядра идут от Солнца потоками во всех направлениях и представляют собой солнечный ветер, о котором я упоминал ранее.

Когда в Солнце происходят особенно мощные процессы, частицы выбрасываются с большей энергией. Когда на солнечной поверхности образуются большие «вспышки», в солнечный ветер включаются и очень энергетичные частицы, но в нем могут содержаться частицы и низких даже для космических лучей уровней энергии (о которых говорят, как о «мягких космических лучах»).

Другие звезды тоже посылают звездные ветры, и эти звезды, которые массивнее и горячее Солнца, посылают более энергетичные ветры, более богатые частицами с высоким уровнем энергии. В особенности это относится к сверхновым.

Частицы космических лучей, будучи электрически заряженными, искривляют свой путь при прохождении магнитного поля. Все звезды имеют магнитные поля, и Галактика в целом тоже. Частицы космических лучей следуют сложными искривленными путями, в процессе движения ускоряются магнитными полями, которые проходят, и в результате приобретают еще больше энергии.

В конечном счете, все межзвездное пространство в пределах нашей Галактики насыщено частицами космических лучей, идущими во всех направлениях. Определенный, очень маленький их процент обязательно и по чистой случайности попадает на Землю и попадает со всех возможных направлений.

Тут у нас появляется новый тип вторжения из открытого космоса, который мы еще не рассматривали. Ранее я указывал, насколько невероятно, чтобы Солнечная система столкнулась с какой-нибудь звездой или через нее прошли бы даже маленькие куски вещества, пришедшие из других планетарных систем. Упоминал я и о частицах пыли, и об атомах из межзвездных облаков.

Теперь нам предстоит рассмотреть вторжение из космоса, извне Солнечной системы, мельчайших материальных объектов — субатомных частиц. Их настолько много, они распределены по космосу настолько плотно и передвигаются со скоростью, настолько близкой к скорости света, что Земля подвергается ими постоянной бомбардировке.

Однако космические лучи не оставляют никаких меток на Земле, и мы не знаем об их появлении. Только ученые с их специальными приборами могут обнаруживать космические лучи, и то лишь в пределах жизни двух последних поколений.

Кроме того, космические лучи попадают на Землю в течение всей истории жизни на нашей планете, и, по-видимому, Земля совсем не стала хуже от этого. Очевидно, и люди не страдали от этого в ходе всей истории. Поэтому может показаться, что мы имеем все основания исключить космические лучи как причину катастрофы, — и все же это не так.

ДНК И МУТАЦИИ

Всякая живая клетка является крошечной химической фабрикой. Свойства определенной клетки, ее форма, ее структура и ее способности зависят от определенной природы происходящих в ней химических изменений, от скорости, с которой каждое из них происходит, и способа, которым они между собой связаны. Подобные химические реакции происходят очень медленно, если вещества, составляющие клетки и участвующие в реакциях, просто смешаны вместе. Чтобы реакции шли быстро и равномерно (как, по наблюдениям, это и происходит, и как необходимо для того, чтобы клетка могла жить), эти реакции должны направляться определенного рода комплексами молекул, называемыми «ферментами».

Ферменты принадлежат к классу веществ, называемых «протеинами». Протеины состоят из гигантских молекул, каждая из которых построена из цепей более мелких строительных блоков, называемых «аминокислотами». Эти аминокислоты выступают примерно в двадцати разновидностях и способны соединяться друг с другом в любом порядке.

Предположим, мы начнем с одной из этих двадцати аминокислот и каждую из них поставим с остальными во всех возможных сочетаниях. Общее количество сочетаний — около 50000000000000000000 (пятьдесят миллиардов миллиардов), и каждое отличается от другого расположением аминокислот, каждое представляет собой разные молекулы. Фактически молекулы ферментов состоят из сотни или более аминокислот, и число возможного комбинирования этих аминокислот неисчислимо велико. Однако определенная клетка будет содержать только определенное, ограниченное количество ферментов, и каждая молекула определенного фермента будет иметь конструкцию аминокислотной цепочки, составленную из аминокислот в одном особом порядке.

Определенный фермент построен так, что определенные молекулы будут присоединяться к поверхности фермента таким образом, что взаимодействие между ними — включая перенос атомов — сможет происходить очень быстро. После взаимодействия измененные молекулы не будут больше держаться на поверхности. Они уходят, а другие молекулы присоединяются и вступают в реакцию. Именно в результате наличия нескольких молекул определенного фермента большие количества молекул реагируют друг с другом. В отсутствие фермента они бы не реагировали вообще^[8].

Что же из этого следует? А то, что форма, структура и свойства определенной клетки зависят от различной природы ферментов в этой клетке, от числа этих ферментов и способа, которым они производят свою работу. Свойства многоклеточного организма зависят от свойств клеток, которые его составляют, и от способа, которым взаимосвязаны отдельные клетки. В общем (конечно, это не так просто), все организмы, включая и человеческий, являются продуктом ферментов.

Но это представляется случайной зависимостью. Если конструкция фермента не имеет точного порядка аминокислот, он может оказаться неспособным исполнить свою работу. Поменяйте одну аминокислоту на Другую и фермент не послужит подходящим катализатором для реакции, которой он управляет.

Что же тогда образует ферменты так точно? Что следит за тем, чтобы устанавливался определенный порядок аминокислот для определенного фермента, и никакой другой? Существует ли в клетке какое-нибудь ключевое вещество, которое, содержит, так сказать, «программу» всех ферментов в клетке, направляя таким образом их изготовление?

Если такое ключевое вещество существует, оно должно быть в хромосомах. Это маленькие объекты внутри центрального ядра клетки, и ведут они себя так, словно несут в себе программу.

В различных видах организмов хромосомы присутствуют в разных количествах. У человека, например, каждая клетка содержит двадцать три пары хромосом.

Каждый раз, когда делится клетка, каждая хромосома делится на две хромосомы, каждая — точная копия другой. В процессе деления клетки одна из точных копий каждой хромосомы идет в одну клетку, другая точная копия — в другую клетку. Таким образом, каждая дочерняя клетка получает по двадцать три пары хромосом, причем оба набора пар являются идентичными. Это и указывает на то, что хромосомы несут в себе программу структуры ферментов.

Все организмы, кроме наиболее примитивных, вырабатывают половые клетки, задача которых состоит в том, чтобы образовывать новые организмы более сложным способом, чем простое деление клетки. Таким образом, мужчины (и самцы большинства животных) вырабатывают клетки спермы, а женщины производят яйцеклетки. Когда клетка спермы соединяется с яйцеклеткой, «оплодотворяет» ее, результирующая комбинация может претерпеть повторные деления, пока не образуется новый, отдельно живущий организм.

Как яйцеклетки, так и клетки спермы имеют только половину обычного количества хромосом. Все яйцеклетки и все клетки спермы получают только по одной хромосоме от каждой из двадцати трех пар. Когда они сочетаются, оплодотворенная яйцеклетка имеет опять двадцать три пары хромосом, но одну в каждой паре от матери, одну — от отца. Таким образом, потомство наследует свойства равным образом от обоих своих родителей, и хромосомы ведут себя так, словно несут в себе программу для приготовления фермента.

Но какова химическая природа этой предполагаемой программы?

Со времени открытия хромосом в 1879 году немецким анатомом Вальтером Флеммингом (1843–1905) имело место общее допущение, что программа, если она существует, это — протеин. Протеины, как известно, наиболее сложные вещества, существующие в тканях, а ферменты, как стало известно в 1926 году из работ американского биохимика Джеймса Батчелора Самнера (1887–1925), собственно и есть протеины. Безусловно, именно протеин должен служить программой для конструирования других протеинов.

Однако в 1944 году канадский физик Освальд Теодор Авери (1877–1955) доказал, что молекулой программы является совсем не протеин, а молекула другого типа, называемая «дезоксирибонуклеиновая кислота», или сокращенно ДНК.

Это было большим сюрпризом, потому что полагали, что ДНК является простой молекулой, такой, которая совсем не подходит для того, чтобы служить программой для сложных ферментов. Более пристальное изучение ДНК, однако, показало, что это на самом деле сложная молекула, более сложная, чем протеины.

Как и молекула протеина, молекула ДНК состоит из длинных цепей простых строительных блоков. Строительный блок здесь называется «нуклеотидом», и одна молекула ДНК может быть построена цепями из многих тысяч нуклеотидов. Нуклеотиды представлены четырьмя разновидностями (не двадцатью, как протеины), и эти четыре разновидности могут быть сцеплены вместе в каком угодно порядке.

Возьмем три нуклеотида. Тогда будет 64 различных «тринуклеотида». Если пронумеровать нуклеотиды: 1, 2, 3 и 4, — получим тринуклеотиды: 1-1-1, 1-2-3, 3-4-2, 4-1-4 и так далее, всего 64 различных комбинаций. Один или более из этих тринуклеотидов могут соответствовать определенной аминокислоте; некоторые могут обозначить «пунктуацию» — начало цепи аминокислот или ее окончание. Перевод тринуклеотидов молекулы ДНК в аминокислоты ферментной цепи называется «генетическим кодом».

Но это, просто заменяет одну проблему другой. Что позволяет клетке из неисчислимого количества молекул ДНК, которые могут существовать в принципе, строить определенную молекулу ДНК, которая приведет к построению молекулы определенного фермента?

В 1953 году американскому биохимику Джеймсу Дьюи Уотсону (р. 1928) и английскому биохимику Фрэнсису Г. К. Крику (р. 1916) удалось установить структуру молекулы ДНК. Она состояла из двух прядей, свитых в двойную спираль. (То есть каждая прядь имела форму винтовой лестницы, и обе пряди переплетались.) Каждая прядь в определенном смысле была противоположностью другой, так что они совершенно подходили друг к другу. В процессе деления клетки каждая молекула ДНК разматывалась на две отдельные пряди. Каждая прядь затем сама собой осуществляла построение второй пряди, которая совершенно ей подходила. Каждая прядь служила программой для своего нового партнера, и результат был таков, что там, где вначале существовала одна двойная спираль, образовывались две двойные спирали, каждая — точная копия другой. Процесс был назван «репликацией». Таким образом, раз существовала определенная молекула ДНК, она размножалась сама, точно сохраняя свою форму от клетки к дочерней клетке и от родителя к потомству.

Отсюда следует, что каждая клетка и, конечно, каждый организм, в том числе человеческий, имеет свою форму, свое строение, свою химию (до определенной степени даже свое поведение), в точности определяемые его ДНК. Оплодотворенная яйцеклетка одного вида организма не очень отличается от яйцеклетки организма другого вида, но молекулы ДНК в каждой существенно отличаются одна от другой. По этой причине человеческая оплодотворенная яйцеклетка будет развиваться в человеческое существо, а оплодотворенная яйцеклетка жирафа будет развиваться в жирафа, и никакая путаница тут невозможна.

Но так уж происходит, что передача молекул ДНК от клетки к дочерней клетке и от родителя к потомку не столь же совершенна, как все остальное. Опыт пастухов и фермеров говорит, что то и дело появляются животные или растения, которые далеко не во всем похожи на родительские организмы, В целом эти отличия невелики и иногда даже не особенно заметны. Иногда же отклонение настолько велико, что создает так называемую «разновидность» или «монстра». Научный термин для всех таких потомков с измененными характеристиками, экстремальными или незаметными — мутант, от латинского слова «мутация» — изменение.

Обычно ярко выраженные мутации вызывали тревогу и мутанты уничтожались. Однако в 1791 году массачусетский фермер по имени Сэт Райт взглянул на мутацию более практично. У него в отаре овец родился ягненок с ненормально короткими ногами, и практичному янки пришло в голову, что коротконогая овца не сможет убежать через низкую каменную ограду вокруг фермы. И с этого не совсем счастливого случая он принялся разводить коротконогих овец и помог людям вообще обратить внимание на мутацию. Однако только с 1900 года, с опубликования работ голландского ботаника Гуго Марие де Врие (1848–1935) мутации стала изучать наука.

Собственно, когда мутации не были особенно сильно выражены, не пугали и не вызывали отвращения, пастухи и фермеры давно заведенным порядком использовали их преимущества. Путем отбора из каждого поколения животных, которые казались наиболее подходящими для использования человеком — коров, дающих много молока кур, несущих много яиц, овец, дающих много шерсти, и так далее, — развивались породы, качества которых сильно отличались от тех диких особей, которые были приручены первоначально.

Это результат отбора маленьких и не очень значительных мутаций, которые, однако, как коротконогие овцы Райта, передаются по наследству. Отбирая мутацию за мутацией и все в одном направлении, человек, со своей точки зрения, «улучшает» породу. Если вспомнить о множестве разновидностей собак и голубей, мы можем представить, насколько искусно умеем изменять и создавать породы, тщательно подбирая пары, сохраняя одних отпрысков и выбраковывая других.

То же самое и гораздо легче может быть проделано с растениями. Американский садовод Лютер Бербанк (184 9-1926) сделал успешную карьеру на выведении сотен новых разновидностей растений, усовершенствованных в том или ином отношении по сравнению со старыми, не только путем мутаций, но и направленным скрещиванием и прививками (В России огромная подобная работа проделана садоводом И. В. Мичуриным (1855–1935)).

То, что люди делают целенаправленно, слепые силы естественного отбора делают очень медленно, в течение веков. В каждом поколении отпрыски определенных особей из-за незначительных мутаций частично изменяются, изменения передаются от особи к особи. Те, чьи мутации позволяют участвовать в игре жизни более эффективно, имеют больше шансов выжить и передать эти мутации более многочисленным потомкам. Одна особь заменяет другую, и понемногу за миллионы лет из видов особей создаются новые.

Это — основная мысль теории эволюции путем естественного отбора, выдвинутая в 1858 году английским натуралистом Чарлзом Дарвином и Альфредом Расселом Уоллесом.

На молекулярном уровне мутации являются результатом несовершенного копирования ДНК. Оно может иметь место от клетки к клетке в процессе деления клеток. В этом случае в пределах организма может быть произведена клетка, которая непохожа на другие клетки. Это — «соматические мутации».

Обычно мутация неблагоприятна. В конце концов, если мы обратимся к сложной молекуле ДНК, которая повторяет себя и ставит в соответствующее место неправильный строительный блок, то нам станет ясно, что вряд ли из-за ошибки результат будет лучше. В итоге клетка кожи или, скажем, печени, подвергнувшаяся мутации, может работать настолько плохо, что по существу не будет производить нужного действия, и очень вероятно, что будет не способна делиться. Другие, нормальные клетки будут, когда необходимо, продолжать деление и будут вытеснять ее из жизни. Таким образом, ткань в целом остается нормальной, несмотря на случайные мутации.

Главное исключение — мутация, направленная на процесс роста. Нормальные клетки в ткани растут и делятся, только когда это необходимо, чтобы заменить пропавшие или поврежденные клетки, но у мутировавшей клетки может не хватать механизма, предназначенного для прекращения роста в соответствующее время. Она может только расти и беспомощно множиться, хотя в этом нет необходимости для существования. Подобный анархический рост — это рак, он является наиболее серьезным результатом соматической мутации.

Иногда молекула ДНК мутирует таким образом, что при определенных условиях может работать лучше. Это происходит не часто, но клетки, содержащие ее, будут выживать и процветать, так что естественный отбор действует не только в отношении целых организмов, но и в отношении программы ДНК. Так, должно быть, и образовались первые молекулы ДНК из простых строительных блоков, благодаря случайным факторам, пока не сформировалась одна, способная к копированию, а эволюция довершила остальное.

Время от времени клетки спермы или яйцеклетки образуются с несовершенно повторенной ДНК. Это приводит к мутации в потомстве. Опять же большинство мутаций неблагоприятны, так что претерпевший мутацию приплод либо не способен развиваться, либо умирает молодым, либо, если даже остается жить и имеет потомство, то оно постепенно вытесняется более эффективными особями. Благоприятная мутация происходит исключительно случайно, такая мутация утверждает себя и передается потомству.

Хотя благоприятные мутации происходят значительно реже, чем неблагоприятные, именно первые имеют тенденцию выживать и вытеснять последние. По этой причине любой, кто наблюдает за ходом эволюции, может увидеть, что за этим как бы стоит цель: организм как бы сознательно пытается усовершенствовать се-

Трудно поверить, что случайные процессы, успехи и неудачи могут дать такие результаты, которые мы сегодня видим вокруг себя. Но при наличии достаточного количества времени и при наличии системы естественного отбора, которая допускает гибель миллионов особей, так, что могут утвердиться немногие улучшения, случайные процессы делают свою работу.

ГЕНЕТИЧЕСКИЙ ГРУЗ

Но почему молекулы ДНК то и дело копируют себя несовершенно? Копирование — случайный процесс. Когда нуклеотидные строительные блоки выстраиваются против пряди ДНК, только один-единственный определенный нуклеотид должен идеально соответствовать по строению каждому расположенному против него определенному нуклеотиду уже существующей пряди. Только этот должен, так сказать, приклеиться. Нуклеотиды остальных трех разновидностей не должны делать этого.

Однако при слепом движении молекул нуклеотид, которому вообще говоря, здесь не место, не успев отскочить, может быть зажат с обеих сторон другими нуклеотидами, которые преждевременно заняли соответствующие распорядку свои места. Теперь у нас новая прядь ДНК, которая не точно соответствует тому, что требовалось, а отличается одним нуклеотидом и поэтому будет производить фермент, отличающийся одной аминокислотой. Несмотря на это, несовершенная прядь оформилась в новую модель и в новых копированиях будет воспроизводить себя, а не первоначальный оригинал.

При естественных обстоятельствах шанс несовершенного копирования пряди ДНК только 1 на 50000-100 000 случаев, но в живых организмах существует так много генов и происходит так много копирований, что шанс мутации становится непреложным фактом.

У людей примерно 2 из 5 оплодотворенных яйцеклеток содержат по крайней мере один мутировавший ген. Это означает, что около 4 0 процентов людей так или иначе являются мутантами в отношении своих родителей. Поскольку мутировавший ген передается по наследству, покуда не «вымрет», по некоторым оценкам каждый человек несет в себе примерно восемь мутировавших генов — и почти во всех случаях мутация генов является неблагоприятной. (Тем обстоятельством, что мы почти не ощущаем этого, мы обязаны тому, что гены формируются парами, и если один ненормален, то нас поддерживает другой.) Вероятность мутаций зависит лишь от слепой случайности. Существуют факторы, которые увеличивают вероятность несовершенного копирования, например, различные химикаты, которые вмешиваются в четкую работу ДНК и затрудняют ее стремление работать только с соответствующими нуклеотидами. Поскольку молекула ДНК очень сложна, в нее способны внедряться многие химикаты. Такие химикаты называют «мутагенами».

Существуют также субатомные частицы с их выходками. Молекулы ДНК спрятаны в хромосомах, которые сами погребены в ядрах, в центре клеток, и химикатам не так-то просто добраться до них. Субатомные частицы, однако, легко пробиваются в клетки, и, ударяя в молекулы ДНК, способны выбить из их структуры какие-либо атомы или изменить их физически.

Работа молекул ДНК в этом случае будет нарушена настолько, что они вообще потеряют способность копироваться, и клетка может погибнуть. Если большое число жизненно важных клеток убито, индивидуум может погибнуть от «лучевой болезни».

При менее сильном воздействии клетка может выжить, а произойдет лишь мутация. (Мутация может вызывать заболевание раком, и известно, что энергетическое излучение канцерогенно точно так же, как и мутагенно. Собственно, одно подразумевает другое.) Конечно, если яйцеклетки или клетки спермы испытывают такое воздействие, образуются отпрыски с мутациями, иногда настолько радикальными, что наблюдаются серьезные врожденные дефекты. (Это может быть вызвано также и химическими мутагенами.) Мутагенный эффект радиации был впервые продемонстрирован в 1926 году американским биологом Германом Джозефом Мюллером (1890–1967), когда он исследовал мутации на плодовых мушках; для удобства он размножал их и подставлял под рентгеновские лучи.

Рентгеновские лучи и радиоактивное излучение были недоступны до двадцатого века, но это не означает, что тогда не было мутагенных форм радиации. На протяжении жизни солнечный свет существовал всегда, а солнечный свет — тоже слабый мутаген, так как содержит излучение (поэтому слишком длительное пребывание на солнце увеличивает вероятность заболевания раком кожи).

Кроме того, существуют космические лучи, которым жизнь подвергается постоянно. Нет сомнения (хотя кое-кто может не согласиться), что космические лучи вследствие мутаций, которые они вызывают, были главной движущей силой эволюции в течение последних нескольких миллиардов лет. Так что восемь мутировавших генов на индивидуум — почти все вредоносные — это, так сказать, цена, которую мы платим за кое-какие благоприобретения, от которых зависит будущее.

Конечно, если немного — хорошо, это не означает, что много — лучше. Наиболее неблагоприятные мутации, возникшие по какой бы то ни было причине, подтачивают здоровье данной особи, поскольку в результате дают ряд индивидуумов, так сказать, «ниже нормы». Это «генетический груз» для таких особей (термин впервые применен Г. Дж. Мюллером). Однако имеется все же существенный процент индивидуумов без серьезных неблагоприятных мутаций, а также немного индивидуумов, обладающих благоприятными мутациями. Им удается последовательно перебороть и выпестовать ненормативных, так что в целом особи выживают и развиваются, несмотря на генетический груз.

Но что, если генетический груз возрастет из-за того, что по какой-то причине возрастет частота мутаций? Это означает, что будет больше индивидуумов ниже нормы и меньше нормальных, лучших по качествам особей. При этих условиях просто может не оказаться достаточного количества нормальных или лучших по качествам индивидуумов, чтобы сохранить особи растущими, несмотря на всех ненормативных индивидуумов. Короче говоря, увеличивающийся генетический груз не ускорит эволюцию, как можно было бы предполагать, а ослабит особи, приведет к их вымиранию. Малый генетический груз — полезен, большой — смертелен.

Но что может вызвать увеличение частоты мутаций? Случайные факторы остаются случайными, и большинство мутагенных факторов в прошлой истории — солнечный свет, химикаты, естественная радиоактивность — были более или менее постоянными в своем влиянии. А как насчет космических лучей? Что, если по какой-либо причине интенсивность космических лучей, достигающих Земли, увеличится? Не может ли это ослабить многие особи и привести к великому умиранию благодаря генетическому грузу, который станет слишком большим для того, чтобы выжить?

Даже если согласиться с тем, что имевшие место великие умирания в истории Земли были связаны с высыханием внутренних морей, не могло ли привести к великому умиранию также и неожиданное увеличение интенсивности космических лучей? Вероятно, могло, но что в таком случае вызывало неожиданное увеличение интенсивности космических лучей?

Одна возможная причина — расширение сферы действия сверхновых, которые, в конечном счете, являются основным источником космических лучей. Но это маловероятно. В сотнях миллиардов звезд нашей Галактики общее количество сверхновых из года в год, из века в век, остается приблизительно одним и тем же. А не могло ли быть так, что расположение сверхновых меняется, что одно время большее их число находится на другом конце Галактики, а в другое время большее число их находится на нашем конце?

Собственно, это не воздействовало бы на интенсивность космических лучей так сильно, как можно подумать. Поскольку частицы космических лучей движутся искривленными путями благодаря большому числу обширных магнитных полей в Галактике, они имеют тенденцию, так сказать, размазываться, распределяться равномерно по Галактике, независимо от места происхождения.

Сверхновыми постоянно образуются большие количества частиц новых космических лучей, в меньшем количестве их образуют обычные гигантские звезды, частицы эти постоянно ускоряются и становятся более энергетичными. При достаточном ускорении они вообще улетают из Галактики, к тому же большие их количества постоянно попадают в звезды и другие объекты Галактики. Возможно, за 15 миллиардов лет существования Галактики установилось равновесие, и сколько частиц космических лучей образуется, столько же и исчезает. По этой причине мы можем считать, что интенсивность космических лучей вблизи Земли будет оставаться постоянной.

Существует, однако, одно возможное исключение. Если бы сверхновая взорвалась вблизи Земли, это могло бы вызвать бедствие. Я рассматривал ранее такие близкие сверхновые и пришел к выводу, что шансы такого происшествия в обозримом будущем очень малы. Даже в этом случае у меня речь шла только о свете и о тепле, которые мы могли бы получить от подобного объекта. А как же насчет космических лучей, которые бы мы получили, поскольку расстояние от близкой сверхновой было бы для нас слишком малым, чтобы рассчитывать на достаточное их распространение и рассеяние их магнитными полями?

В 1968 году американские ученые К. Д. Терри и В. X. Такер обратили внимание на довольно большую сверхновую, которая излучала космические лучи в триллион раз интенсивнее, чем Солнце, и это излучение в космос продолжалось по крайней мере неделю. Если бы такая сверхновая была от нас на расстоянии хотя бы в 16 световых лет, энергия космических лучей, достигающих нас даже с такого огромного расстояния, была бы равна суммарной солнечной радиации за этот же период, и этого должно было бы хватить, чтобы каждый из нас (возможно, также и большинство других форм жизни) получил смертельную дозу радиации. Дополнительное тепло, доставляемое такой сверхновой, и тепловая волна, которая получилась бы в результате, в таком случае не имели бы уже никакого значения.

Конечно, нет настолько близких к нам звезд, способных взорваться в гигантскую сверхновую, такой ситуации не было в прошлом и, насколько нам известно, не ожидается и в обозримом будущем. Однако сверхновая, находящаяся гораздо дальше, могла бы тоже причинить значительный вред.

В настоящее время интенсивность космических лучей, достигающих атмосферы Земли, составляет около 0,03 рентгена в год, и потребовалось бы в 500 раз больше, или 15 рентген в год, чтобы причинить вред. И все же по частоте сверхновых, по их случайным позициям и размерам Терри и Такер рассчитали, что вследствие взрывов сверхновых Земля могла бы получать концентрированную дозу излучения в 200 рентген, примерно каждые 10 миллионов лет, и значительные дозы, соответственно, в более длительные интервалы. За 600 миллионов лет, со времени, до которого добирается изучение окаменелостей, существует реальный шанс, что по крайней мере одна вспышка в 25 000 рентген достигла нас. Безусловно, это могло бы привести к бедствию, но существуют естественные механизмы, снижающие эффективность бомбардировки космическими лучами.

Например, я только что говорил об интенсивности космических лучей, достигающих атмосферы Земли. Это было сказано намеренно, потому что атмосфера не вполне прозрачна для космических лучей. Когда космические частицы несутся мимо атомов и молекул, составляющих атмосферу, рано или поздно происходят столкновения. Атомы и молекулы разбиваются вдребезги, и частицы вылетают из них уже как «вторичная радиация».

Вторичная радиация менее энергетична, чем «основная радиация», состоящая из частиц космических лучей в открытом космосе, но она все еще достаточно энергетична, чтобы принести немало вреда. Однако и вторичная радиация претерпевает дальнейшие столкновения с атомами и молекулами в атмосфере Земли, и к тому времени, когда летящие частицы достигают поверхности Земли, атмосфера поглощает существенную часть энергии.

Короче говоря, атмосфера действует, как защитное одеяло, не до конца эффективное, но не такое уж и неэффективное. Астронавты на околоземной орбите или на Луне подвергаются более интенсивной бомбардировке космическими лучами, чем мы на поверхности Земли, и это приходится учитывать.

Астронавты во время сравнительно коротких выходов в космос могут получить дополнительную дозу радиации, но обитателям космических поселений такая опасность не грозит. Ведь поселения можно спроектировать со стенами, достаточно толстыми, чтобы обеспечить по крайней мере такую же защиту от космических лучей, какую дает атмосфера Земли.

Правда, если наступит время, когда основная часть человечества разместится в космических поселениях и сочтет себя свободной от перипетий Солнца — она будет безразлично относиться к тому, что Солнце превратится сначала в красного гиганта, а потом станет белым карликом, — прилив и отлив потока космических лучей может оказаться его главной заботой и главной угрозой катастрофы.

Возвращаясь снова к Земле, замечу: пока атмосфера сохраняет свою настоящую структуру и состав, нет причин полагать, что ее защитное действие ослабнет и сделает нас более уязвимыми при увеличении интенсивности космических лучей. Существует, однако, и другой вид защиты, который нам предоставляет Земля. Он более эффективен, но зато менее долговечен, и чтобы это объяснить, понадобится небольшое отступление.

МАГНИТНОЕ ПОЛЕ ЗЕМЛИ

Уже за 600 лет до н. э. греческий философ Фалес (624–546 до н. э.) впервые проводил опыты с естественными магнитными минералами и открыл, что они могутпритягивать железо. Со временем узнали, что минерал магнитный железняк (который известен нам, как окись железа) можно использовать для притягивания тонких кусочков стали, которые потом проявляют это свойство более интенсивно, чем сам магнитный железняк.

В средние века открыли, что если намагниченную иголку поместить на легкий плавающий предмет, то эта иголка непременно остановится в направлении север-юг. Один конец иголки был поэтому назван северным магнитным полюсом, а другой — южным. Первыми, заметившими этот факт незадолго до 1100 года, были китайцы, приблизительно век спустя он стал известен и европейцам.

Именно использование намагниченной иголки в качестве «морского компаса» обезопасило европейских штурманов в море и позволило совершать дальние путешествия, а вскоре после 1400 года привело к великим географическим открытиям, которые дали Европе мировое господство почти на пять веков. (Финикийцы, викинги и полинезийцы совершали замечательные морские путешествия без компасов, но подвергались большому риску.) Способность иглы компаса казалась поначалу весьма загадочной, и наименее мистическое объяснение состояло в том, что на дальнем севере находится гора из магнитной руды и она притягивает иголки. Естественно, рождались рассказы о кораблях, рискнувших приблизиться к этому огромному магниту. В этом случае магнит вытаскивал гвозди из кораблей, корабли распадались на части и тонули. Одна из таких историй содержится в «Тысяче и одной ночи».

Английский врач Уильям Гильберт (1544–1603) дал в 1600 году гораздо более интересное объяснение. Он придал куску магнитного железняка форму шара и исследовал направления, которые указывала игла компаса рядом с этим шаром. Он установил, что она вела себя в отношении магнитного шара точно так же, как и в отношении Земли. Он заключил из этого, что Земля представляет собой огромный магнит с северным магнитным полюсом в Арктике и южным магнитным полюсом в Антарктике.

В 1831 году шотландским исследователем Джеймсом Кларком Россом (1800–1862) было определено местоположение северного магнитного полюса, он оказался на Западном берегу полуострова Бутия на крайнем севере Северной Америки. На этом месте северный конец иглы компаса указал прямо вниз. Местоположение южного магнитного полюса было определено в 1909 году австралийским геологом Эджвортом Дэвидом (1858–1934) и британским исследователем Дугласом Моусоном (1882–1958), он оказался на краю Антарктиды.

Но почему Земля — магнит? С тех пор как английский ученый Генри Кавендиш (1731–1810) измерил в 1798 году массу Земли, стало ясно, что плотность Земли слишком высока, чтобы она состояла только из камня. Родилась идея, что центр ее состоит из металла. Так как уже было известно, что большинство метеоритов состоит из железа и никеля в соотношении примерно 10:1, возникла мысль, что и центр Земли может состоять из подобной же смеси металлов. Об этом впервые заявил в 1866 году французский геолог Габриэль Август Дебре (1814–1896).

В конце девятнадцатого века были детально изучены волны землетрясений, распространяющиеся по Земле. Было доказано, что эти волны, проникая на глубину до 2900 километров, резко изменяют направление.

В 1906 году предположили, что на этой глубине происходит резкое изменение химического состава, что волны здесь, пройдя каменную мантию, достигают металлического ядра. Теперь это подтвердилось. Земля имеет железо-никелевое ядро, то есть сферу приблизительно 6900 километров в диаметре. Это ядро составляет одну шестую объема Земли, а из-за своей высокой плотности — одну треть ее массы.

Есть искушение предположить, что это-то железное ядро и является магнитом, и что это объясняет поведение стрелки компаса. Однако это не так. В 1896 году Французский физик Пьер Кюри (1859–1906) доказал, что магнитная субстанция теряет магнетизм, если ее нагреть до достаточно высокой температуры. Железо теряет свои магнитные свойства в точке Кюри — 760 °C. Для никеля точка Кюри составляет 356 °C.

Возможно, температура железо-никелевого ядра выше точки Кюри? Действительно, волны некоторых типов землетрясений никогда не проникают в ядро из мантии. Они относятся к таким волнам, которые не могут двигаться по жидкостному телу, и выходит, что ядро — жидкое, и оно достаточно горячо, чтобы состоять из жидкого никелевого железа. Точка плавления железа 1535 °C при обычных условиях и должна быть еще выше при большом давлении на границе ядра, уже только из этого следует, что ядро не может быть таким же магнитом, каким был кусок обычного железа.

Однако наличие жидкого ядра открыло новые возможности. В 1820 году датский физик Ганс Христиан Эрстед (1777–1851) открыл возможность производить магнитные эффекты с помощью электричества (электромагнетизм). Если электрический ток проходит по проволочной спирали, возникает магнитный эффект, очень похожий на тот, который производил бы обычный брусочный магнит, если бы мы мысленно разместили его вдоль оси спирали.

Основываясь на этом, американский геофизик немецкого происхождения Вальтер Мориц Эльзассер (р. 1904) в 1939 году высказал предположение, что вращение

Земли может образовывать в ее жидком ядре завихрения, своего рода обширные, медленные водовороты расплавленного никелевого железа. Атомы состоят из электрически заряженных субатомных частиц, и из-за определенной структуры атома железа такие водовороты могли бы создавать эффект электрического тока, текущего по кругу.

Поскольку водовороты образуются благодаря вращению с запада на восток, они бы тоже восприняли движение с запада на восток, и железо-никелевое ядро тогда бы действовало как брусок магнита, поставленный по вертикали север-юг.

Магнитное поле Земли, однако, не всегда постоянно. Магнитные полюса с годами меняют свое положение и по какой-то причине, которую мы пока не можем объяснить, находятся примерно в 1600 километрах от географических полюсов. К тому же магнитные полюса расположены не точно на противоположных сторонах Земли. Линия, опущенная от северного магнитного полюса к южному, пройдет приблизительно в 1100 километрах в стороне от центра Земли. Вдобавок магнитное поле изменяется из года в год по напряженности.

Сопоставив все эти вещи, можно задуматься над тем, что же произошло с магнитным полем в прошлом и что может произойти с ним в далеком будущем. К счастью, есть способ разобраться по крайней мере с прошлым.

Среди компонентов лавы, извергаемой вулканами, обнаруживаются различные слабо магнитные минералы. Молекулы этих минералов имеют свойство ориентироваться вдоль магнитных силовых линий. Пока минералы в жидком виде, это свойство преодолевается беспорядочным движением молекул, связанным с высокой температурой. Однако, когда вулканическая порода медленно остывает, беспорядочное движение молекул замедляется, и в конечном счете молекулы ориентируются на север и юг. Когда лава застывает, эта ориентация фиксируется. Молекула за молекулой застывают, и наконец образуются целые кристаллы, в которых мы можем обнаружить их магнитные полюса: северный полюс, указывающий на север, и южный полюс, указывающий на юг, точно так же как и магнитный компас. (Мы можем установить, где северный полюс кристалла или любого другого магнита, так как он отталкивает северный полюс стрелки компаса.) В 1906 году французский физик Бернар Брюнес обнаружил, что некоторые вулканические кристаллы намагничены в направлении, противоположном нормальному. Их северные магнитные полюса (как установлено стрелкой компаса) указывали в южном направлении. Спустя годы после оригинального открытия Брюнеса было изучено огромное количество вулканических пород и установлено, что хотя во многих случаях у кристаллов северные магнитные полюса указывают на север, как и обычно, во многих других случаях у кристаллов их северные магнитные полюса указывают на юг. Очевидно, магнитное поле Земли периодически меняется на противоположное.

Измеряя возраст изучаемых горных пород (всеми известными методами), установили, что последние 700 000 лет магнитное поле находилось в его настоящем положении, которое мы назовем «нормальным». До этого в течение примерно миллиона лет оно было в «противоположном» положении, за исключением двух периодов по 100 000 лет, в течение которых оно было нормальным.

В общем, за последние 76 миллионов лет установлено не менее 171 перемены расположения магнитного поля. Средняя продолжительность периода полной перемены положения составляет около 450 000 лет, а два возможных положения, нормальное и противоположное, занимают в конечном счете такое же количество времени. Однако время между переменами положения сильно изменяется. Самое продолжительное время между переменами положения составляет 3 миллиона лет, самое короткое — 50 000 лет.

Каким же образом происходит перемена положения на обратное? Неужели магнитные полюса Земли только и знают, что все время гуляют по земному шару, один прогуливается от Арктики до Антарктики, другой — в обратном направлении? В таком случае должны быть обнаружены кристаллы, которые ориентированы примерно на восток или на запад, а их нет.

Более вероятным представляется то, что просто изменяется напряженность магнитного поля. Она падает порой до нуля, а затем снова растет, но уже в другом направлении. Со временем она опять падает до нуля и опять начинает расти уже в первоначальном направлении, и так далее.

Это некоторым образом похоже на то, что происходит с циклом солнечных пятен. Солнечные пятна увеличиваются количественно, затем уменьшаются, затем начинают увеличиваться снова в обратном направлении по отношению к своему магнитному полю. Затем они уменьшаются опять и снова начинают увеличиваться в первоначальном направлении. Как пики солнечных пятен попеременно нормальные и обратные, точно так и пики магнитного поля Земли попеременно нормальные и обратные. Только изменения магнитного поля Земли намного менее регулярны, чем цикл солнечных пятен.

Представляется вероятным, что изменение напряженности магнитного поля Земли и перемена его ориентации на противоположную связаны с самой Землей, с изменением скорости и направления вращения вещества в жидком ядре Земли. Иначе говоря, жидкое ядро вращается в каком-то определенном направлении, затем вращение замедляется до кратковременной полной остановки, после чего начинается вращение в другом направлении, затем вращение опять замедляется до полной остановки и опять начинается в другом направлении, и так далее. Отчего направление меняется, отчего изменяется скорость и отчего так неправильно, — мы пока сказать не можем. Но зато мы очень хорошо знаем, как магнитное поле Земли влияет на ее бомбардировку космическими лучами.

В 20-х годах XIX века английский ученый Майкл Фарадей (1791–1867) разработал теорию «силовых линий». Это воображаемые линии, идущие по кривой от северного магнитного полюса и отмечающие путь, вдоль которого напряженность магнитного поля имеет постоянное значение.

Намагниченная частица может свободно двигаться вдоль силовых линий. Но чтобы пересечь силовые линии, требуется энергия.

Магнитное поле Земли окружает Землю магнитными силовыми линиями, соединяющими ее магнитные полюса. Любая заряженная частица, летящая из открытого космоса, чтобы достигнуть поверхности Земли должна пересечь эти силовые линии, а при этом она теряет энергию. Если вначале она обладает небольшим количеством энергии, она может лишиться ее, так и не достигнув земной поверхности. В таком случае она способна двигаться только вдоль силовой линии, по спирали, вплотную к ней и переходя от северного магнитного полюса Земли к южному, снова к северному, и снова к южному, и так далее.

Это происходит со многими частицами солнечного ветра, поэтому всегда существует большое количество заряженных частиц, двигающихся вдоль силовых линий магнитного поля Земли и образующих то, что мы называем «магнитосферой», которая находится далеко вне атмосферы.

Силовые линии сходятся у двух магнитных полюсов, и там частицы, следуя по этим линиям, движутся к поверхности Земли и ударяют в верхние слои атмосферы. В процессе столкновения с атомами и молекулами они отдают свою энергию и порождают изумительное по красоте явление ночного полярного неба: на севере — северное сияние, на юге — южное сияние.

Частицы, которые особенно энергетичны, могут пересечь все силовые линии и нанести удар по поверхности Земли, но всегда с меньшей энергией, чем начальная. Кроме того, они отклоняются на север и юг, и чем меньшей энергией они обладают, тем дальше они отклоняются.

Космические частицы достаточно энергетичны, чтобы пробить земную поверхность, но они при этом сильно ослабевают и тоже отклоняются, так как существует «широтный эффект». Космические лучи наименее интенсивно проникают к Земле у экватора и наиболее интенсивно на севере и юге.

Плотность жизни на суше тоже уменьшается по мере продвижения от тропиков к полюсам (морская жизнь до определенной степени защищена толщей воды), и наличие широтного эффекта приводит к общему конечному результату, который состоит не только в том, что космические лучи ослабевают в магнитном поле, но они еще и сдвигаются от регионов с интенсивной жизнью к регионам с менее интенсивной жизнью.

Даже несмотря на то, что космические лучи на магнитных полюсах, где они наиболее интенсивны, как представляется, не влияют на жизнь, это совсем не означает, что мутагенный эффект космических лучей ослабевает благодаря существованию магнитного поля Земли.

Когда уменьшается напряженность магнитного поля Земли, его защищающее от космических лучей действие ослабевает. В периоды, когда магнитное поле претерпевает перемену направления на обратное, Земля какое-то время остается вообще без магнитного поля, и поток космических лучей не ослабляется и не отклоняется. В этот период тропическая и умеренные зоны, которые несут основной груз жизни на суше (включая человеческую жизнь), подвергаются большему воздействию космических лучей, чем в какое-либо иное время.

Что если в период такой перемены магнитного поля поблизости случится взрыв сверхновой? Ее воздействие на Землю будет значительно большим, чем при наличии у Земли магнитного поля. Не случилось ли так, что одно (или более) из великих вымираний произошло как раз тогда, когда близлежащая сверхновая взорвалась в период перемены направления магнитного поля на обратное?

Это маловероятно, близкое расположение сверхновой случается крайне редко, и перемена направления магнитного поля на обратное тоже происходит редко. Совпадение двух очень редких явлений гораздо менее вероятно, чем возникновение одного из них. И все же совпадение возможно. А если так, то что же насчет будущего?

Магнитное поле Земли, по-видимому, потеряло 15 процентов силы, которую оно имело в 1670 году, когда впервые производились надежные измерения, и при настоящем темпе падения оно достигнет нуля к 4000 году нашей эры. Даже если не будет общего увеличения космических частиц из-за находящейся поблизости сверхновой, число частиц, достигающих места главной концентрации человечества, будет примерно вдвое больше, чем сейчас, и генетический груз человечества может в результате заметно увеличиться.

Эффект, вероятно, не будет очень сильным, если поблизости не взорвется сверхновая, а этого не может быть, потому что ближайшей сверхновой к 4000 году является Бетельгейзе, а она не настолько близко, чтобы из-за этого волноваться, даже в отсутствие магнитного поля.

Конечно, совпадение может произойти в более отдаленном будущем, но ни близлежащая сверхновая, ни перемена на обратное магнитного поля не смогут, скорее всего, застать нас врасплох. И те и другие события дадут достаточно заблаговременное предупреждение и возможность подготовиться к защите от внезапного прорыва космических лучей.

Однако это пока единственная, на мой взгляд, катастрофа, которая (повторяю) могла бы воздействовать на космические поселения более опасно, чем на Землю.

Часть IV КАТАСТРОФЫ ЧЕТВЕРТОГО КЛАССА

12. Конкуренция видов

КРУПНЫЕ ЖИВОТНЫЕ

Давайте остановимся и подведем некоторые итоги.

Из катастроф третьего класса, которые мы только что рассмотрели, катастроф, в которых Земля в целом страдает от ухудшения своего жизненного пространства, вероятно, единственным по-настоящему неблагоприятным событием является ледниковый период или, наоборот, таяние существующих ледников. Если то и другое будет происходить своим путем, как это обыкновенно происходит в природе, процесс этот будет идти очень медленно и, определенно, займет не одну тысячу лет, а значит, и то, и другое люди смогут перенести или, что еще более вероятно, повлиять на них.

Значит, человечество может прожить достаточно долго, чтобы дождаться катастрофы второго класса, такой, при которой Солнце претерпевает изменения, делающие жизнь на Земле невозможной. Солнце может стать красным гигантом только через несколько миллиардов лет, и повлиять на этот процесс пока невозможно, и единственный вариант спасения состоит в том, что от Солнца можно уклониться.

Значит, человечество может прожить достаточно долго, чтобы дождаться катастрофы первого класса, при которой вся Вселенная станет необитаемой. Наиболее вероятной причиной этого, по моему мнению, является образование нового космического яйца. Как бы то ни было здесь уже ни повлиять, ни уклониться нельзя. По сути это — абсолютный конец жизни. Но этого не случится в течение, примерно, триллиона лет, и кто знает, на что к тому времени будет способна техника.

И все же мы не можем чувствовать себя в безопасности даже до следующего ледникового периода, есть более непосредственные опасности, которые нам угрожают, хотя Вселенная, Солнце и Земля останутся такими же, как сегодня.

Иначе говоря, нам предстоит рассмотреть катастрофы четвертого класса, такие катастрофы, которые угрожают существованию на Земле жизни именно человека, тогда как вообще жизнь на планете может продолжать существование, как и до сих пор.

Но что же способно привести к концу человечество, в то время как жизнь в целом останется?

Начнем с того, что люди — это особый вид организмов, а вымирание является обычной участью видов. По крайней мере 90 процентов всех видов, которые когда-либо жили, вымерли, а те, что сохранились до сегодняшнего дня, большей частью не столь многочисленны или не настолько процветают, как когда-то. Фактически многие из них находятся на грани вымирания.

Вымирание может происходить вследствие изменений в окружающей среде, которые губят виды, не способные пережить по той или иной причине эти отдельные изменения. Мы уже рассматривали некоторые типы изменений окружающей среды и будем рассматривать другие. Однако вымирание может произойти и непосредственно в конкуренции видов, будучи итогом победы одного вида над другим или группы видов над другими. Так, в большей части мира плацентарные млекопитающие выжили и вытеснили сумчатых и однопроходных, боровшихся за жизнь в одной и той же окружающей среде. Только в Австралии сохранилось процветающее разнообразие сумчатых и даже пара видов однопроходных, потому что Австралия откололась от Азии еще до того, как развились плацентарные виды.

Существует ли вероятность того, что мы можем быть каким-либо образом стерты с лица Земли той или иной формой жизни, лишены возможности дальнейшего существования? Мы не единственная в мире форма жизни. Насчитывается около 350 000 видов растений и, примерно, 900 000 видов животных. Существуют, может быть, еще миллион или два видов, которые пока не открыты. Представляют ли какие-либо из этих других видов серьезную опасность для нас?

На ранней стадии существования семейства гоминидов опасности такого рода существовали на каждом шагу. Наши гоминидные предки, одетые только в собственную кожу и не обладающие никакими орудиями, кроме собственных рук, не могли противостоять крупным хищникам и даже крупным травоядным.

Первые гоминиды, должно быть, собирали пищу неактивного растительного мира, и, может быть, иногда, подталкиваемые голодом, питались мелкими животными, каких только могли поймать, как это ныне делают шимпанзе. Когда же дело касалось чего-то ростом с человека или больше, ранним гоминидам оставалось только спасаться бегством или прятаться.

Однако даже на ранних стадиях гоминиды учились пользоваться орудиями. Рука гоминида была хорошо устроена и могла держать ветку дерева или берцовую кость, а с ними гоминид уже не был безоружен и мог с большей уверенностью противостоять копытам, крепким челюстям и клыкам. Появились гоминиды с более крупным мозгом, они научились изготавливать каменные топоры и копья с каменными наконечниками, и ситуация повернулась в их пользу. Каменный топор был лучше, чем копыто, копье с каменным наконечником — лучше, чем клыки или челюсти.

Как только появился Homo sapiens, и как только люди начали охотиться группами, стало возможным (с определенным риском, конечно) убивать или тяжело ранить крупных животных. Во время последнего периода оледенения эти люди были уже вполне способны охотиться на мамонтов. Не исключено, что как раз охота привела мамонтов (и других крупных животных) к вымиранию.

Использование огня дало людям оружие и защиту, ни один из других видов не мог ни копировать их, ни противостоять им. С огнем люди могли не опасаться хищников. С тех пор животные, какими бы крупными и мощными они ни были, избегали огня, чуя его издалека. К началу цивилизации крупные хищники, по существу, были уничтожены.

Конечно, отдельные люди все еще оставались беспомощными, если в западне оказывался лев, медведь или другое плотоядное животное, или даже разъяренное травоядное вроде водяного буйвола или зубра.

И все-таки уже на заре цивилизации, если возникала необходимость избавить какое-то место от опасного животного, люди всегда могли это сделать, хотя подчас это было связано с потерями среди них. Более того, хорошо вооруженные люди, решившиеся убить животное ради забавы или поймать его, чтобы выставить напоказ, всегда могли это сделать, хотя опять-таки с возможными потерями.

Даже сегодня с людьми происходят отдельные несчастные случаи, но никто и мысли не допускает, что человеку как виду угрожает какое-либо животное, или даже все существующие животные вместе взятые. Несомненно, ситуация полностью поменялась на обратную. Человечество с минимальными усилиями может довести всех крупных животных до вымирания и, несомненно, должно предпринять сознательные (иногда почти безнадежные) усилия не делать этого. Исход сражения предрешен, и человечество чуть ли не сожалеет о потере достойного противника.

В древности, когда победа была уже обеспечена, возможно, сохранялись еще призрачные воспоминания о временах, когда животные были более опасными, более угрожающими, более смертоносными, и в жизни поэтому было больше тревог и волнений. Естественно, ни одно из известных животных уже не могло представляться существенно опасным и угрожающим для соединенных усилий, и возникли мифические животные. В Библии мы читаем о «бегемоте», который был, по-видимому, слоном или гиппопотамом, но которого создатели легенды увеличили до огромных размеров; ни одно животное на самом деле не могло быть таким большим. Мы также читаем о «левиафане», который, возможно, вдохновлен крокодилом или китом, но который опять-таки был преувеличен до невозможности.

В Библии упоминаются и гиганты в человеческом облике, ими изобилует и фольклор. Таковы, например, Полифем, одноглазый Циклоп в «Одиссее», и великаны, которые угрожают молодым парням в английских народных сказках.

При недостаточной величине животным придают смертоносную силу, какой они, собственно, не обладают.

У крокодила вырастают крылья, и он дышит огнем, становясь наводящим страх драконом. Змеи, которые на самом деле могут убить, лишь укусив, наделяются способностью убивать дыханием или даже взглядом, становясь василисками. Осьминог, головоногое животное, возможно, дал повод для сказки о девятиголовой Гидре (убитой Гераклом), или о многоголовой Сцилле (из-за которой Одиссей потерял шесть человек), или о Медузе с волосами из живых змей, которая превращала в камень взглянувших на нее людей (и которая была убита Персеем).

Существовали комбинации существ. Были кентавры с головой и туловищем человека, соединенными с телом лошади (инспирированные крестьянами, впервые увидевшими всадников). Были сфинксы с головой и торсом женщины, соединенными с телом льва, грифоны — сочетание орла и льва, химеры, которые были сочетанием льва, козы и змеи. Были и более добродушные твари: крылатые лошади, единороги и так далее.

Общим для всех них было то, что они никогда не существовали, и даже если бы они все-таки существовали, они бы не могли противостоять Homo sapiens. Конечно, и в легендах они никогда не побеждали: рыцарь в итоге убивал дракона. А великаны, даже если бы они существовали, но были бы такими примитивными и неразумными, какими всегда описывались, они бы никогда не представляли для нас опасности.

МЕЛКИЕ ЖИВОТНЫЕ

Мелкие животные на самом деле могут представлять большую опасность, чем крупные. Конечно, отдельное мелкое млекопитающее менее опасно, чем крупное, по очевидным причинам. В распоряжении мелкого меньше энергии, его легче убить, оно менее эффективно дает отпор.

Вообще мелкие млекопитающие не склонны давать отпор, они спасаются бегством. А из-за того, что они мелкие, им легче спрятаться, ускользнуть в укромные уголки и щели, где их нельзя увидеть и откуда их нелегко достать. Если за ними не охотятся как за пищей, их чрезвычайная малость увеличивает их незначительность и возможность спастись от преследования.

Отдельно взятое мелкое млекопитающее в общем не влияет существенно на окружающее. Мелкие организмы также более короткоживущие, чем крупные, но живут гораздо быстрее, то есть раньше достигают половой зрелости, раньше приносят потомство. Более того, для производства мелкого млекопитающего требуется гораздо меньше энергии, чем для производства крупного. У мелких млекопитающих длительность беременности короче и количество произведенного за раз потомства больше, чем у крупных млекопитающих. И вот что получается.

Человек не достигает половой зрелости ранее тринадцати лет, беременность длится девять месяцев, и женщина в течение своей жизни при благоприятных обстоятельствах может иметь десяток детей. Если бы человеческая пара имела десять детей, и если бы все они имели по десять детей, то за три поколения общее количество потомков первоначальной пары составило бы 1110 человек.

С другой стороны, серая крыса достигает половой зрелости в возрасте от десяти до двенадцати недель. Она может произвести потомство от трех до пяти раз в год и в помете от четырех до двенадцати крысят. Такая крыса живет три года, и за это время она может произвести на свет шестьдесят крысят. Если бы каждый из них произвел тоже шестьдесят, и каждый из этих шестидесяти — тоже шестьдесят, то за три поколения было бы произведено на свет 219 660 крыс, и это за девять лет.

Если бы эти крысы продолжали бесконтрольно размножаться в течение продолжительности жизни человека (семьдесят лет), то общее количество крыс только в конечном поколении было бы 5 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000, и они бы весили почти в миллион триллионов раз больше, чем Земля.

Естественно, крысы не могут выжить все, и дело в том, что очень немногие из них живут достаточно долго, чтобы полностью осуществить свой потенциал воспроизводства, не вполне ясны и потери в этой схеме, ведь крысы являются существенной частью рациона более крупных животных.

Тем не менее, эта плодовитость, эта способность очень быстро производить на свет многочисленное потомство означает, что отдельная крыса, по существу — ничто, и что уничтожение крыс, по существу, не дает эффекта. И хотя почти каждая крыса убивается в настоящем крестовом походе против животного, те, что остаются, могут восполнить дефицит с обескураживающей скоростью. Собственно, чем меньше организм, тем менее важен и эффективен индивидуум и тем более близок к бессмертному и потенциально опасному вид в целом.

Более того, наличие плодовитости ускоряет процесс эволюции. Если в нескольких поколениях на крыс вредно воздействуют определенным ядом или делают уязвимой определенную особенность их поведения, то, в результате благоприятных мутаций, они становятся необычайно стойкими к данному яду или изменяют поведение, так, что становятся менее уязвимыми. Именно эти стойкие, менее уязвимые крысы имеют тенденцию выживать и давать приплод, и этот приплод, очень вероятно, унаследует стойкость и сравнительную неуязвимость. Следовательно, какая бы стратегия ни использовалась, чтобы сократить популяцию крыс, вскоре она перестает срабатывать.

В итоге кое-кому представляется, что крысы злорадно умны. Конечно, они умны для такого маленького животного, однако, не настолько. Мы же ведем речь совсем не об индивидууме, а о плодовитом эволюционирующем виде.

Собственно, вполне разумно предположить, что если и существует в жизни какое-нибудь свойство, которое наиболее благоприятно для выживания вида и которое поэтому делает вид наиболее успешным, то это — плодовитость.

Мы привыкли считать, что разум — это вершина эволюции, мы судим так, исходя из собственной точки зрения, но это еще вопрос, является ли разум, в конечном счете, неизбежно победителем в сопоставлении с плодовитостью. Люди по существу уничтожили много крупных видов, которые не особенно плодовиты, но они даже не ослабили популяцию крыс.

Еще одно свойство очень ценно для выживания — это всеядность. Быть способным усваивать один и только один вид пищи — это означает иметь тонко настроенные пищеварительную систему и обмен веществ. Животное не страдает ни от каких пищеварительных проблем до тех пор, пока достаточен запас его специфической пищи. Так австралийский коала, который ест только листья эвкалипта, чувствует себя на седьмом небе, пока находится на эвкалипте. Однако такое ограниченное меню ставит коалу в зависимость от обстоятельств. Там, где не растут эвкалипты, не живут и коалы (за исключением, естественно, зоопарков). Если эвкалипты исчезнут, исчезнут и коалы, даже в зоопарках.

С другой стороны, животное с менее строгой диетой может перенести подобное несчастье. Потеря лучшей пищи означает, что надо удовлетвориться той, что похуже, но выжить можно. Одна из причин, по которой человек как вид процветает по сравнению с другими видами приматов, состоит в том, что Homo sapiens всеяден и ест почти все, в то время как другие приматы большей частью травоядные (горилла, например, полностью).

К несчастью для нас, крыса тоже всеядна, и какое бы разнообразие пищи люди себе ни обеспечивали, крыса им удовлетворится. Поэтому, куда бы ни отправились люди, крыса идет следом. Если бы нас спросили, какое млекопитающее более всего угрожает нам сегодня, мы бы не могли ответить: лев или слон, которых мы можем стереть с лица Земли в любой момент, когда захотим. Нам придется сказать: серая крыса.

Все же, если крысы более опасны, чем львы, и, по аналогии, скворцы более опасны (В России до последнего времени скворец считается птицей полезной, и мы бы поставили тут скорей воробья, который местами настолько вредит урожаям, что в Китае, например, некоторое время тому назад по всей стране в течение нескольких месяцев велась настоящая война по уничтожению этой птицы), чем орлы, то самое худшее, что можно сказать человечеству, это то, что борьба против мелких млекопитающих и птиц на данный момент в патовой ситуации. Они и другие, подобные им организмы раздражают и досаждают, и их нельзя удержать на этом уровне без больших хлопот. Тем не менее, если мы не подвергнемся удару каким-либо иным образом, реальной опасности, что они уничтожат человечество, нет.

Существуют организму еще более опасные, чем крысы или любые другие хищники. Если с крысами при их малых размерах и плодовитости трудно бороться, то что же сказать о других организмах, еще меньших по размерам и еще более плодовитых? Что сказать о насекомых?

Насекомые из всех многоклеточных организмов намного более преуспевающие, если рассматривать их с точки зрения количества видов. Насекомые так мало живут и настолько плодовиты, что скорость их эволюции просто взрывная. Сейчас известно около 700 000 видов насекомых и только 200 000 видов животных всех других типов, вместе взятых.

Более того, список видов насекомых не полон или даже далеко не полон. Порядка 6000–7000 новых видов насекомых открывают каждый год, и не исключено, что существует по меньшей мере 3 миллиона видов насекомых.

Что касается количества насекомых вообще, оно потрясающе. В Индии, например, на одном-единственном акре (Примерно 0,4 гектара.) влажной почвы может находиться до 4 миллионов насекомых различных видов. И в мире сейчас может быть до миллиарда миллиардов насекомых, около 250 миллионов насекомых на каждого живого мужчину, женщину и ребенка. Общий вес всех живущих на планете насекомых больше, чем общий вес всех других животных, вместе взятых.

Почти все виды насекомых безвредны для человека. Лишь около 3000 видов насекомых из возможных 3 миллионов доставляют нам неудобства. Это насекомые, которые живут на нас, на нашей пище и на вещах, которые мы ценим, — мухи, блохи, вши, осы, шершни, амбарные долгоносики, тараканы, ковровые мухи, термиты и так далее (Этот список, на наш взгляд, следует дополнить хотя бы клопами, комарами, саранчой, платяной молью, жучками-древоточцами, долгоносиками зелеными, колорадским жуком.).

Некоторые из них — гораздо больше, чем неудобство. В Индии, например, существует красный хлопковый жук. Он живет на растении хлопка. Каждый год им уничтожается половина выращенного в Индии хлопка. Шаровые долгоносики питаются растениями хлопка в Соединенных Штатах. У нас с шаровым долгоносиком борются более успешно, чем в Индии с хлопковым жуком. Тем не менее, в результате ущерба от шарового долгоносика каждый фунт хлопка, произведенного в Соединенных Штатах, стоит на десять центов дороже, чем стоил бы, если бы не было хлопкового долгоносика. Потери от ущерба, нанесенного насекомыми урожаям и имуществу человека, только в Соединенных Штатах достигают 8 миллиардов долларов в год.

Традиционное оружие, разработанное человеком в первобытные времена, было направлено против крупных животных, которых он больше всего боялся. Копья и стрелы, которые хороши против оленя, едва ли представляют ценность против кроликов или крыс. А направлять копье или стрелу против саранчи или комара настолько нелепо, что, вероятно, ни один нормальный человек этого не делал.

Изобретение пушек и ружей ничего не дало для улучшения ситуации. Даже ядерное оружие не уничтожит мелких животных так же легко и совершенно, как самого человека.

В таком случае начнем с того, что против мелких животных применялось биологическое оружие. Кошки, собаки и ласки использовались для ловли и уничтожения крыс и мышей. Небольшие плотоядные животные лучше приспособлены преследовать грызунов, куда бы те ни забирались, и поскольку эти плотоядные действуют скорее в поисках пищи, чем из-за того, что им досаждают, они проявляют большее рвение и целеустремленность, чем этого можно было бы ждать от людей.

Особенно кошки, они были приручены в Древнем Египте, наверное, не столько за свои качества составлять компанию (чего мы почти не ожидаем от них в наши дни), сколько за умение расправляться с мелкими грызунами. Дело обстояло так, что кошки оказались между египтянами и уничтожением их зернового запаса. Одно из двух: либо кошки, либо голод; и неудивительно, что египтяне боготворили кошку и сделали ее главным уничтожителем грызунов.

У насекомых тоже есть биологические враги. Птицы, маленькие млекопитающие и рептилии — все они готовы истреблять насекомых, это — их пища. Даже некоторые насекомые истребляют насекомых. Выберите нужного хищника, правильное время, необходимые условия, и вы можете сделать большой шаг в сторону контроля определенного насекомого-вредителя.

Однако ранняя цивилизация не применяла таких биологических действий, и невозможно было найти насекомое, эквивалентное кошке. Собственно, действенного метода контроля за насекомыми не было, он появился примерно сто лет назад, когда стали применять опрыскивание ядами.

С 1877 года для борьбы с насекомыми-вредителями стали применяться соединения меди, свинца и мышьяка. Одним из ядов, который особенно часто использовался, была «парижская зелень» (представляющая собой уксусно-мышьяковую соль меди). Она была достаточно эффективна. «Парижская зелень» не влияла на растения, которые ею опрыскивались. Растения питались неорганическими веществами из воздуха и почвы и заряжались энергией от Солнца. Минеральные кристаллики, оставшиеся на листьях, не мешали этому. Однако любое насекомое, пытавшееся съесть листья, немедленно погибало.

Такие минеральные «инсектициды» (Термин «пестициды» вошел в обиход в недавние годы, поскольку эти химикаты воздействуют, кроме насекомых, и на другие организмы.) имеют свои недостатки. Кроме насекомых, они ядовиты и для других животных, а значит, и для человека. Более того, эти минеральные яды очень устойчивы. Дождь смывает часть минерала, он попадает в почву. Мало-помалу почва аккумулирует медь, мышьяк и другие элементы, и они, в конце концов, достигают корней растений. Таким образом, они все-таки вредно воздействуют на растения, а почва постепенно отравляется. Кроме того, подобные яды могут отравить самих людей. Следовательно, они неэффективны против насекомых, которые делают своими жертвами людей.

Естественно, делались попытки найти химикаты, которые приносили бы вред только насекомым и не накапливались бы в почве. В 1935 году швейцарский химик Пауль Мюллер (1889–1965) начал искать такие химикаты. Он хотел найти такое вещество, которое было бы недорого в производстве, у которого не было бы запаха и которое было бы безвредно для всей остальной жизни, кроме насекомых. Он вел поиски среди органических соединений углерода, близких к тем, что находятся в живых тканях, надеясь найти такое вещество, которое бы не было таким устойчивым в почве как минеральные соединения. В сентябре 1939 года Мюллер заинтересовался «дихлордифенилтрихлорэтаном», сокращенно ДДТ. Это соединение было впервые получено и описано в 1874 году, но в течение шестидесяти лет его инсектицидные свойства оставались неизвестными (Уже после написания этой книги и у ДДТ были обнаружены вредные для окружающей среды свойства, и применение его в России (а также и в других странах) было запрещено).

Были открыты и многие другие органические пестициды, и война человека против насекомых-вредителей получила более благоприятный поворот.

Но все-таки не полностью благоприятный. Способность эволюционного изменения насекомых — это то, с чем приходилось считаться. Так, если, скажем, инсектициды убили всех насекомых, кроме небольшой горстки тех, что оказались относительно невосприимчивы к ДДТ и другим химикатам подобного вида, то эти выжившие немедленно размножились бы в новую, невосприимчивую к этим химикатам ветвь. Если же те же самые инсектициды убьют также конкурентов насекомых и хищников, их уничтожающих, то новое устойчивое потомство, поначалу подвергшееся яростной атаке, со временем может размножиться еще в большей степени, чем до использования инсектицида. Чтобы не выпускать их из-под контроля, необходимо было увеличивать концентрацию инсектицидов и применять новые.

Когда инсектициды стали применяться все шире и шире, без разбора и во все больших концентрациях, проявились другие их недостатки. Инсектициды были безвредны для других видов жизни, но не полностью. Часто они не до конца разрушались в теле животного, и животные, питающиеся растениями, обработанными инсектицидами сохраняли химикаты в отложениях жира и передавали другим животным, которые их ели. Например, в результате нарушался механизм яйцеобразования у некоторых птиц, сильно снижая коэффициент рождаемости.

Американский биолог Рейчел Луиз Карсон (1907–1964) опубликовала в 1962 году книгу «Безмолвная весна» (Silent Spring), в которой обращала внимание на опасность использования пестицидов без разбора. После этого стали использоваться новые методики: пестициды меньшей токсичности, использование биологических врагов, стерилизация насекомых мужского пола путем радиоактивного об лучения, использование гормонов насекомых для предотвращения оплодотворения или созревания насекомых.

В целом битва против насекомых идет достаточно успешно. Нет, правда, признаков того, что люди выигрывают ее, в том смысле, что насекомые-вредители постоянно будут что-то уничтожать, но и мы тоже не теряемся. Что касается крыс, война находится в тупиковом состоянии, но нет и признаков того, что человечество потерпит сокрушительное поражение. Если человек как вид не будет серьезно ослаблен по другим причинам, маловероятно, что нас уничтожат насекомые, с которыми мы боремся.

ИНФЕКЦИОННЫЕ БОЛЕЗНИ

Еще большую опасность для человечества, чем действие мелких плодовитых вредителей на человека, его пищу и вещи, представляет их способность распространять некоторые виды инфекционных заболеваний (Скоро станет ясно, что некоторые болезни ассоциируются с живыми организмами, еще более мелкими, более плодовитыми и даже более опасными, чем насекомые).

Каждый живой организм подвергается различным болезням, болезнь в широком смысле этого слова понимается как «недомогание», то есть любое нарушение или изменение физиологии или биохимии, которое вмешивается в нормальное функционирование организма. В конце концов накопившийся эффект нарушений функционирования, неправильное функционирование или нефункционирование, даже если многое действует верно, наносят необратимый ущерб — мы говорим: это старость, — и даже самый лучший в мире уход приводит к неотвратимой гибели.

Существуют некоторые деревья, которые могут жить пять тысяч лет, некоторые холоднокровные животные, которые могут жить двести лет, некоторые теплокровные животные, которые могут жить сто лет, но каждому многоклеточному организму приходит конец — смерть.

Смерть является существенной частью успешного функционирования жизни. Постоянно появляются новыеиндивидуумы с новыми сочетаниями хромосом и генов, а также с мутировавшими генами. Они, так сказать, представляют новые попытки приспособления организмов к окружающей среде. Без непрерывного прибывания новых организмов, которые не просто копии старых, остановилась бы эволюция. Естественно, новые организмы не могут должным образом выполнять свою роль, если старые не ушли со сцены после того, как выполнили свою функцию воспроизводства. Короче говоря, смерть отдельного индивидуума существенно важна для жизни вида.

Однако существенно важно, чтобы отдельный индивидуум не умирал, не успев воспроизвести потомство, по крайней мере, не в столь многочисленных случаях, чтобы привести популяцию к вымиранию.

У людей нет относительного иммунитета против ущерба, причиняемого преждевременной смертью индивидуума, которым обладают мелкие плодовитые виды. Люди сравнительно крупны, долго живут и медленно размножаются, так что слишком быстрые отдельные смерти заключают в себе угрозу катастрофы. Быстрая смерть неожиданно большого количества людей может нанести серьезный урон популяции человека. Нетрудно себе представить, как преждевременная смертность, дошедшая до крайности, стирает с лица Земли род человеческий.

Наиболее опасным в этом отношении является класс нарушения функций, называемый «инфекционное заболевание». Существует много нарушений, которые воздействуют на человека по той или иной причине и могут убить его, но которые не будут сами по себе представлять опасность для вида, потому что строго ограничиваются страдающим индивидуумом. Однако там, где болезнь определенным образом может перейти от одного человека к другому, и где ее появление у отдельного индивидуума может привести к смерти не только его самого, но также и миллионы других, там существует возможность катастрофы.

И, конечно, в исторические времена инфекционные заболевания подошли к уничтожению человеческого вида ближе, чем хищническое истребление каким-либо животным. Хотя инфекционные заболевания, даже в наихудшем варианте, никогда на самом деле до конца не расправлялись с людьми как с видом (это очевидно), они могут нанести серьезный урон цивилизации и изменить ход истории. Они, собственно, и делали это, и не однажды.

Ситуация, может быть, даже ухудшилась с приходом Цивилизации. Цивилизация означает рост городов и скопление людей в тесных кварталах. Точно так же как огонь может гораздо быстрее с дерева на дерево распространиться в густом лесу, так и инфекционное заболевание может гораздо быстрее распространиться в густонаселенных кварталах, чем в разбросанных поселках.

Приведем несколько печально известных случаев из истории.

В 431 году до н. э. город Афины и его союзники вступили в войну со Спартой и ее союзниками. Это была двадцатисемилетняя война, которая разрушила Афины и в значительной степени всю Грецию. Поскольку Спарта контролировала страну, все афинское население сгрудилось в окруженном стеной городе Афины. Здесь они были в безопасности и могли снабжаться провизией с моря, которое контролировалось афинским флотом. Весьма вероятно, что Афины выиграли бы войну на истощение, и Греция избежала бы разрушений, если бы не болезнь.

В 430 году до н. э. на густонаселенные Афины обрушилась чума и убила 20 процентов жителей, включая их харизматического лидера Перикла. Афины продолжали сражаться, но так и не восстановили своего населения и своей мощи и в конце концов войну проиграли.

Эпидемии очень часто вспыхивали в Восточной и Южной Азии, где население было более плотное, и распространялись на Запад. В 166 до н. э. при энергичном императоре-философе Марке Аврелии, когда Римская империя была на пике своего могущества и цивилизации, римские армии, сражавшиеся на восточных границах в Малой Азии, начали страдать от эпидемического заболевания (возможно, оспы). Они принесли ее с собой в другие провинции и в сам Рим. В разгар эпидемии в Риме ежедневно умирало 2000 человек. Население стало убывать и не достигло своего «дооспенного» уровня до двадцатого века. Существует множество причин, объясняющих постепенное падение Рима, которое последовало за правлением Марка Аврелия, но ослабляющий эффект оспы 166 года, безусловно, сыграл свою роль.

После того как западные границы империи подверглись нашествию германских племен и сам Рим пал, восточная половина Римской империи продолжала существовать со столицей в Константинополе. Во время правления талантливого императора Юстиниана I, который вступил на трон в 527 году, были возвращены Африка, Италия и часть Испании, и некоторое время казалось, что империя может возродиться. В 541 году пришла бубонная чума. Болезнь вообще-то в основном поражала крыс, но блохи, которые кусали больную крысу, кусали потом человека и таким образом заражали его. Бубонная чума — весьма скоротечное и часто завершающееся смертельным исходом заболевание. Она может сопровождаться еще более смертоносным недугом — легочной чумой, которая передается от человека к человеку.

В течение двух лет свирепствовала чума, и от трети до половины населения Константинополя умерло, а также множество людей из пригородов. После этого надежды на возрождение империи уже не было, и ее восточная часть, ставшая известной как Византийская империя, продолжила свое угасание (с редкими временными улучшениями).

Самая страшная эпидемия в истории рода человеческого произошла в четырнадцатом веке. В 30-х годах XIV века в Центральной Азии появилась новая разновидность бубонной чумы, особенно смертоносная. Начали умирать люди, а чума неумолимо стала распространяться.

В конце концов, она достигла Черного моря. Здесь, на Крымском полуострове, выступающем из середины северного побережья этого моря, находился морской порт Каффа, где итальянский город Генуя основал свое торговое поселение. В октябре 1348 года генуэзский корабль едва смог возвратиться из Каффы в Геную. Несколько человек на борту, кто еще не погиб от чумы, тоже начали умирать. Их привезли на берег, и таким образом чума пришла в Европу и начала быстро распространяться.

Иногда заражались легкой разновидностью болезни, но чаще она обрушивалась со всей жестокостью. В последнем случае почти всегда больной погибал в течение одного-трех дней после появления первых симптомов. Из-за того, что экстремальная стадия характеризовалась геморрагическими пятнами, которые потом чернели, болезнь назвали «черной смертью».

«Черная смерть» стихийно распространялась. Подсчитано, что перед тем, как угаснуть, она унесла в Европе жизни 25 миллионов человек, и намного больше в Африке и в Азии. Она уничтожила треть населения планеты, то есть примерно 60 миллионов человек. Никогда ни до этого, ни после этого мы не знали ничего, что уничтожило бы такой большой процент населения, как «черная смерть».

Не удивительно, что она вселила в людей страх. Все ходили, охваченные ужасом. Неожиданный приступ лихорадки, головокружение, просто головная боль могли означать, что смерть наметила себе жертву, и что до конца остались считанные часы. Опустевали целые города, едва кто-нибудь умирал, как все, оставляя его непогребенным, разбегались и распространяли болезнь. Фермы стояли заброшенные, животные — оставленные без ухода. Целые страны — Арагон, например, сейчас восточная область Испании — были настолько серьезно поражены, что по-настоящему так и не восстановились.

Дистиллированные спиртные напитки впервые были разработаны в XII веке в Италии. И вот вдруг два века спустя стали популярными. Дело в том, что крепкий напиток считали предупредительным средством против инфекции. Это было не так, но в тех обстоятельствах делало менее озабоченным того, кто пил. Так в Европе возникло пьянство, оно осталось и после того, как ушла чума; конечно, она ушла не навсегда. Чума также расстроила феодальную экономику, и очень серьезно, она ведь существенно сократила трудовые ресурсы. Она настолько же сильно разрушила феодализм, как и изобретение пороха^[9].

Эпидемии чумы были и после, но ни одна не могла сравниться ужасом и разрухой с «черной смертью». В 1664 и 1665 годах бубонная чума охватила Лондон и унесла жизни 75 000 человек.

Холера, которая всегда имела место в Индии как «эндемическая» болезнь, то есть носила характер вспышек, то и дело разгоралась и становилась «эпидемической». Европу посещали смертоносные эпидемии холеры в 1831 году, затем снова в 1848 и 1853. Тропическое заболевание желтая лихорадка распространялось моряками и в более северных портах, так что периодически ею косились и американские города. Даже в 1905 году была ужасная эпидемия желтой лихорадки в Новом Орлеане.

Наиболее серьезной эпидемией со времен «черной смерти» была «испанская инфлюэнца^[10], которая охватила мир в 1918 году и за один год унесла 30 миллионов жизней во всем мире, и около 600 000 из них в Соединенных Штатах. Для сравнения: за четыре года Первой мировой войны, как раз перед 1918 годом, погибло 8 миллионов человек. Однако эпидемия инфлюэнцы истребила менее 2 процентов населения мира, так что „черная смерть" остается непревзойденной.

Инфекционное заболевание может, конечно, поразить не только Homo sapiens, но и другие виды. В 1904 году на каштанах в Нью-Йоркском Зоологическом саду обнаружили «болезнь каштанов», а дней через двадцать каждый каштан в Соединенных Штатах был поражен этой болезнью. Опять же в 1930 году в Нью-Йорке обнаружилось заболевание голландского вяза и с большой скоростью распространилось. С ним борются всеми средствами современной ботанической науки, но вязы продолжают погибать, и сколько их может быть, в конце концов, спасено, неясно.

Иногда люди могут использовать заболевания животных в качестве пестицида. В 1859 году в Австралию был завезен кролик, и в отсутствие естественных врагов он размножился с дикой наглостью. За пятьдесят лет он заполонил все уголки континента, и, казалось, люди уже не в силах снизить численность этих животных. Тогда в 50-е годы XX века решили внедрить эндемическое заболевание кроликов под названием «инфекционный миксематоз», которым болели кролики в Южной Америке. Для австралийских кроликов, которые никогда им не болели, оно оказалось особо заразным и смертоносным. Почти сразу кролики стали умирать миллионами. Они, конечно, не были полностью истреблены, и все выжившие стали гораздо устойчивее к болезни, но даже сейчас популяция кролика в Австралии намного ниже своего пика.

Заболевания растений и животных могут непосредственно и бедственно воздействовать на экономику. В 1872 году в Соединенных Штатах эпидемия охватила лошадей. Против нее не было никаких средств. Никто тогда не понимал, что она разносилась москитами, и, до того как она затихла, четверть американских лошадей была уничтожена. Но это представляло собой не только серьезные потери собственности, лошади в то время были важным средством тягловой силы. Работа сельского хозяйства и промышленности была нарушена, эпидемия способствовала наступлению депрессии.

Инфекционные заболевания не раз уничтожали урожаи, принося бедствия. «Бледная порча» (Late blight) погубила в 1845 году урожай картофеля в Ирландии, и треть населения острова умерла голодной смертью или эмигрировала. До сегодняшних дней Ирландия не восстановила потерю населения от голода. Если говорить о Соединенных Штатах, то в 184 6 году та же самая болезнь уничтожила половину урожая томатов на востоке страны.

Очевидно, инфекционное заболевание может быть более опасным для существования человека, чем животных, и было бы разумно задуматься, не послужит ли оно окончательной катастрофой еще до того, как наступят ледники, и, безусловно, до того, как Солнце начнет продвигаться к состоянию красного гиганта.

Что стоит между подобной катастрофой и нами, так это — новые знания о причинах инфекционных заболеваний и о методах борьбы с ними, которые мы приобрели за последние полтора столетия.

МИКРООРГАНИЗМЫ

На протяжении почти всей истории люди не имели никакой защиты от инфекционных заболеваний. И, конечно, даже сам факт инфекции не признавался ни в древности, ни в средние века. Когда начиналась массовая гибель людей, обычно заключали, что это рассерженный бог мстит по той или иной причине. Летели стрелы Аполлона, и одну смерть не связывали с другой. Со всеми смертями был в равной степени связан Аполлон.

Библия рассказывает о ряде эпидемий, и в каждом случае именно гнев Бога обрушивался на грешников, как во Второй книге Царств (гл. 24). Во времена Нового завета говорили о вселении в человека дьявола и о том, как Иисус и апостолы изгоняли дьявола. Библейский авторитет, таким образом, создал теорию, которая существует до сих пор, и свидетельством тому популярность такого фильма, как «Экзорцист» (заклинатель, изгоняющий дьявола).

Так как причиной болезни считалось божественное или демоническое воздействие, инфекция оставалась незамеченной. К счастью, Библия содержит также указания по изоляции больных проказой (название это относилось не только к собственно проказе, но и к другим, менее серьезным поражениям кожи). Библейская практика изолирования была вызвана скорее религиозными причинами, чем гигиеническими, потому что заразность проказы довольно низка. По авторитетным библейским указаниям прокаженные изолировались и в средние века, хотя люди с по-настоящему заразными заболеваниями не изолировались. Практика изоляции заставила некоторых врачей рассматривать ее в связи с болезнями вообще. Необъятный ужас «черной смерти» в особенности помог распространить понятие о карантине, название которого первоначально связано с изолированием на сорок (по-французски quarante) дней.

То, что изоляция действительно замедляла распространение болезни, заставило заметить, что заразность связана с заболеванием. Первым, кто детально занялся этой проблемой, был итальянский врач Джироламо Фракасторо (1478–1553). Он рассудил, что болезнь может распространяться путем прямого контакта здорового человека с больным, или путем косвенного контакта через зараженные предметы, или даже путем передачи на расстояние. Он предположил, что существуют крошечные тела, слишком маленькие, чтобы их можно было видеть, и они переходят от больного человека к здоровому, и что эти тела имеют способность саморазмножаться.

Это был замечательный пример проницательности, но у Фракасторо не было доказательств для поддержки своей теории. Если дойти до того, чтобы признать существование мелких невидимых тел, прыгающих с одного человека на другого, и сделать это исключительно из-за веры в это, то ведь можно признать и невидимых демонов.

Впрочем, мелкие тела не остались невидимыми. Уже во времена Фракасторо в помощь зрению применялись линзы. К 1608 году научились использовать сочетания линз для увеличения отдаленных объектов, и появился телескоп. Не потребовалось значительных изменений для того, чтобы использовать линзы для увеличения мелких объектов. Итальянский физиолог Марчелло Мальпиги (1628–1694) первым использовал микроскоп и докладывал о своих наблюдениях в 50-е годы XVII века.

Голландский мастер-оптик Антон ван Левенгук (1632–1723) тщательно отшлифовал маленькие, но отличные линзы, и они дали ему такое хорошее увеличение мелких предметов, которого еще не добивался никто в мире. В 1677 году он поместил воду из канавы в фокус одной из своих маленьких линз и обнаружил живые организмы, слишком маленькие, чтобы видеть их невооруженным глазом, но каждый столь же живой, как кит, слон или человек. Это были одноклеточные животные, которых мы теперь называем «протозоа» — простейшие.

В 1683 году Левенгук открыл структуры еще мельче, чем простейшие. Они были на пределе видимости даже при его самых лучших линзах, но по рисункам, изображающим то, что он видел, ясно, что он открыл бактерии, самые мелкие клеточные живые существа.

Чтобы сделать больше, чем Левенгук, надо было иметь намного более сильные микроскопы, а их совершенствовали медленно. Следующим был датский биолог Отто Фридрих Мюллер (1730–1784), который написал о бактериях в книге, опубликованной посмертно в 1786 году.

Оглядываясь назад, кажется, можно было бы догадаться, что бактерии — это и есть переносчики инфекции Фракасторо, но не было доказательств, да и наблюдения Мюллера были еще настолько сомнительными, что даже не привели к общему мнению, что бактерии существуют или что они живые, если существуют.

Английский оптик Джозеф Джаксон Листер (1786–1869) сконструировал в 1830 году ахроматический микроскоп. До того времени применяемые линзы преломляли свет в радугу, так что мелкие объекты обрамлялись цветом и их нельзя было видеть четко. Листер скомбинировал линзы из различных видов стекла таким образом, что убрал цвета.

При отсутствии цветов мелкие объекты были видны более четко, и в 60-е годы XIX века немецкий ботаник Фердинанд Юлиус Кон (1828–1898) увидел и впервые по-настоящему убедительно описал бактерии.

Только с работы Кона берет начало наука бактериология, и всем стало ясно, что бактерии существуют.

Тем временем некоторые врачи, даже без всяких ссылок на существование агентов Фракасторо, разрабатывали новые методы борьбы с инфекциями.

Венгерский терапевт Игнац Филипп Земмельвейс (1818–1865) уверял, что родильная горячка, которая погубила так много женщин при родах, распространяется самими врачами, поскольку они часто прямо после вскрытия трупов направлялись к женщинам, мучающимся в родах. Он боролся за то, чтобы врачи мыли руки перед посещением рожениц, и, когда ему удалось добиться соблюдения этого правила в 1847 году, число случаев родильной горячки резко снизилось. Однако оскорбленные доктора, гордые своей профессиональной грязью, взбунтовались, и им снова позволили работать грязными руками. Число случаев родильной горячки снова поднялось с той же быстротой, как и упало ранее, но это не беспокоило докторов.

Решающий перелом наступил благодаря трудам французского химика Луи Пастера (1822–1895). Он был химиком, но свою деятельность все больше и больше посвящал работе с микроскопами и микроорганизмами. В 1865 году он занялся исследованием заболевания шелковичного червя, которое губило шелковую промышленность Франции. Используя свой микроскоп, он обнаружил мелких паразитов, которые прямо кишели на шелковичных червях и на листьях тутового дерева, которыми они питались. Решение Пастера было радикальным, но рациональным: все пораженные черви и пораженные листья должны быть уничтожены. Новые плантации должны быть населены здоровыми червями, и заболевание исчезнет. Его совету последовали, и шелковая промышленность Франции была спасена.

Это заставило Пастера проявить интерес к инфекционным заболеваниям. Ему казалось, что если болезнь шелковичных червей была вызвана микроскопическими паразитами, то и другие заболевания могут вызываться ими. Так родилась «микробная теория». Невидимыми агентами Фракасторо были микроорганизмы, часто бактерии, которых ясно увидел Кон.

Теперь появилась возможность сознательно атаковать заболевания, используя достижения, введенные в медицину еще за полвека до этого. В 1798 году английский врач Эдвард Дженнер (174 9-1823) доказал, что люди, привитые ослабленной болезнью коровьей оспы, или вакциной (по-латыни «вакка» — корова), приобретали иммунитет не только к самой коровьей оспе, но также и к связанной с ней оспе, такой заразной и опасной болезни. Метод «вакцинации» по существу положил конец распространению опустошительной оспы.

К сожалению, не было установлено, чтобы другие заболевания существовали в таких удобных парах с болезнью мягкой, но предоставляющей иммунитет от своей серьезной напарницы. Тем не менее, с понятием о микробной теории методику можно было дополнить еще одним способом.

Пастер определил микробы, связанные с определенными болезнями, затем осла бил эти микробы путем нагревания или другими способами и использовал ослабленных микробов для прививки. Болезнь протекала в очень мягкой форме и вырабатывался иммунитет. Первые такие прививки были опробованы на сибирской язве, смертоносном заболевании, которое уничтожало стада домашних животных.

Аналогичная работа, и даже более успешно, была проделана немецким бактериологом Робертом Кохом (1843–1910). Им были также разработаны антитоксины, вещества, нейтрализующие бактериальные яды.

Тем временем английский хирург Джозеф Листер (1827–1912), сын изобретателя ахроматического микроскопа, довел до конца работу Земмельвейса. Как только он узнал об исследованиях Пастера, у него в оправдание появилось убедительное логическое обоснование, и он начал настаивать, чтобы до операции хирурги мыли руки в растворе химикатов, убивающих бактерий. С 1867 года практика «антисептической хирургии» быстро распространилась по миру.

Микробная теория также ускорила утверждение таких рациональных превентивных мер личной гигиены, как мытье рук, купание, тщательное удаление отходов, поддержание чистоты пищи и воды. Лидерами в пропаганде этих основ были немецкие ученые Макс Йозеф Петтенкофер (1818–1901) и Рудольф Вирхов (1821–1902). Сами они не принимали микробной теории болезней, но поскольку другие ее приняли, их рекомендации вскоре были широко распространены.

Вдобавок было установлено, что такие заболевания, как желтая лихорадка и малярия, переносятся комарами и москитами, сыпной тиф — вшами, лихорадку в Скалистых горах переносят клещи, бубонную чуму — блохи и так далее. Меры, принимаемые против этих переносящих микробы организмов, помогали снизить заболеваемость. Участниками подобных открытий были американцы Уолтер Рид (1851–1902), Говард Тейлор Риккетс (1871–1910) и француз Шарль-Жан Николь (1866–1936).

Немецкий бактериолог Поль Эрлих (1854–1915) был пионером в использовании специальных химикатов, которые убивают определенные бактерии, не убивая человека, в котором они существовали. Его наиболее важное открытие сделано в 1910 году, когда он нашел соединение мышьяка, которое активно действовало против бактерии, вызывающей заболевание сифилисом.

Это направление в работе достигло кульминации с открытием антибактериального эффекта сульфаниламидов и связанных с ними соединений и антибиотиков. Начало разработке сульфаниламидных препаратов (В их число входят такие широко известные, как стрептоцид, сульфидин, сульфазол, норсульфазол, сульфадимезин, дисульфан и другие) положил в 1935 году труд немецкого биохимика Герхарда Домагка (1895–1964), а разработке антибиотиков — труд американского микробиолога французского происхождения Рене Жюля Дюбо (р. 1901), опубликованный в 1939 году. В 1955 году, благодаря вакцине, созданной американским микробиологом Джонасом Эдвардом Сальком (р. 1914), была одержана победа над полиомиелитом.

И все же победа не полная. Правда, свирепствовавшая когда-то оспа, по-видимому, полностью изжита. Насколько нам известно, не зарегистрировано ни одного случая. Однако существуют такие инфекционные заболевания, как ряд обнаруженных в Африке, которые очень заразны, неизлечимы и дают практически 100 процентную смертность. Строгие гигиенические меры позволили заняться изучением этих болезней без опасности заразиться, и несомненно будут выработаны эффективные контрмеры.

НОВАЯ БОЛЕЗНЬ

Может показаться, что поскольку наша цивилизация продолжает существовать и наша медицина твердо стоит на ногах, нам уже не угрожает опасность, что инфекционное заболевание породит катастрофу или хотя бы нечто похожее на «черную смерть» или «испанку». Однако и известные заболевания таят в себе потенциальную возможность возникновения в новых формах.

Человеческое тело (и тела всех живых организмов) имеет естественные защитные силы против вторжения чужеродных организмов. В кровеносной системе вырабатываются антитела, которые нейтрализуют токсины или даже сами микроорганизмы. Белые кровяные тельца физически атакуют бактерии (Уже после публикации этой книги было обнаружено новое страшное заболевание, радикальных средств борьбы с ним пока еще не найдено — это СПИД или синдром приобретенного иммунодефицита. Как следует из названия, оно состоит в том, что организм человека лишается защиты от вторжения чужеродных тел. Исход смертелен, и смерть может наступить от любой другой болезни, которая обычно не ведет к такому исходу).

Эволюционные процессы в общем ведут борьбу на равных. Организмы, которые более эффективны в самозащите от микробов, имеют тенденцию выживать и передавать свою эффективность по наследству. Однако микроорганизмы намного меньше насекомых и намного более плодовиты. И хотя отдельные микроорганизмы по сути совершенно не имеют значения, они эволюционируют гораздо быстрее.

Возьмем несчетное количество микроорганизмов какого-либо определенного вида, которые непрерывно множатся путем деления клеток, при этом, постоянно происходит огромное количество мутаций. Такие мутации способны сделать определенную болезнь намного более заразной и смертельной. К тому же мутация может существенно изменить химическую природу микроорганизмов, так что антитела вырабатываемые организмом, принявшим инфекцию, уже больше не действуют. Результатом является неожиданная стремительная атака — эпидемия. «Черная смерть» была без сомнения принесена мутантным видом микроорганизма, вызвавшего ее.

Все же в конечном счете люди, которые наиболее восприимчивы, умирают, а относительно устойчивые — выживают, так что сила заболевания снижается. Является ли в таком случае победа человека над болезнетворными микробами перманентной? Не могут ли возникнуть новые мутантные виды бактерий? Могут, и возникают. Каждые несколько лет возникает, чтобы докучать нам, новый вирус гриппа. Однако можно произвести вакцину против подобного нового вируса, как только он появился. Так, например, когда в 1976 году зарегистрировали единственный случай «свиного гриппа», была произведена массовая вакцинация. Оказалось, что она была не нужна, но она показала, что можно делать.

Конечно, эволюция работает также и в другом направлении. Бесконтрольное применение антибиотиков ведет к истреблению наиболее успешно действующих микроорганизмов, в то время как относительно устойчивые могут ускользнуть. Они размножаются, и возникает устойчивая разновидность, с которой антибиотики уже не могут справиться. Таким образом, мы, возможно, создаем новые заболевания, так сказать, своими действиями в борьбе со старыми. Тут, однако, можно попытаться применять большие дозы старых антибиотиков или использовать новые.

Может показаться, что мы в состоянии, по крайней мере, сдерживать свои собственные заболевания, а это означает, что мы намного ушли вперед, если посмотреть на ситуацию, какой она была двести лет назад. И все же не способно ли какое-нибудь заболевание неожиданно поразить людей таким неизвестным способом и настолько смертоносно, что у нас не будет никакой защиты и мы будем стерты с лица Земли? И в особенности, не может ли нас поразить «чума из космоса», как это описывает Майкл Крайтон в романе-бестселлере «Бацилла с Андромеды» (The Andromeda Strain)?

Предусмотрительные работники НАСА учитывают это. Они осторожны и стерилизуют предметы, которые посылают на другие планеты, чтобы свести до минимума шанс распространения земных микроорганизмов на чужой почве и таким образом не затруднить возможное изучение местных микроорганизмов на той или иной планете. Они также помещали астронавтов после возвращения с Луны в карантин до тех пор пока не удостоверялись, что их не поразила никакая лунная инфекция (Подобные меры с самого начала предусмотрены всей мировой космонавтикой).

Но это представляется излишней предосторожностью. На самом деле шансов для жизни подобных микроорганизмов где-нибудь еще в Солнечной системе чрезвычайно мало, и с каждым новым исследованием планетарных тел, по-видимому, становится еще меньше (Однако американский космический корабль «Галилей», завершивший свою миссию б декабря 1997 года, принес обнадеживающие сведения. Обследуя спутник Юпитера Европу, он передал на Землю фотографии ее поверхности. Изучив снимки планеты, поверхность которой покрыта слоем льда, американские ученые пришли к выводу, что под толстым слоем льда плещется гигантский океан. Планета подвергается чудовищному гравитационному влиянию Юпитера, и возникающие приливные деформации сильно разогревают внутренние слои Европы. Выделяемого тепла достаточно, чтобы под слоем льда могла поместиться вода. «Сочетание внутреннего тепла, жидкой воды и органических веществ, заносимых кометами или метеоритами, означает, что на Европе есть ключевые ингредиенты для жизни», — к такому выводу пришел в 1998 году американский профессор геологии Джеймс Хэд. В 2003 году к Европе намечено отправить межпланетную космическую станцию.). А как насчет жизни вне Солнечной системы? Тут таится еще одно вторжение из межзвездного пространства, которое пока не обсуждалось — прибытие чужеродных видов микроскопической жизни.

Первым, кто занялся изучением этой проблемы с научным беспристрастием, был шведский химик Сванте Август Аррениус (1859–1927). Он интересовался проблемой происхождения жизни. Ему казалось, что она вполне могла быть распространенной во Вселенной и что она могла распространяться благодаря, так сказать, инфекции.

В 1908 году он заявил, что споры бактерий могли быть занесены в верхние слои атмосферы случайными ветрами, а некоторые вполне могли быть так же унесены с Земли, так что Земля (и любая другая планета, предположительно обладающая жизнью) могла бы рассеивать обладающие жизнью споры. Такое предположение получило название «панспермия».

Споры, как указывал Аррениус, могут выдержать холод и безвоздушное пространство космоса в течение очень продолжительного времени. Их могло бы относить от Солнца и из Солнечной системы с помощью давления радиации (сегодня мы бы сказали — солнечным ветром). В конце концов они могли бы прибыть на другую планету. По предположению Аррениуса, подобные споры могли именно так прибыть на Землю, когда жизнь на ней еще не сформировалась, и что жизнь на Земле была результатом прибытия таких спор, и что все мы от этих спор происходим (Недавно Фрэнсис Крик высказал предположение о возможности намеренного засева Земли экстратеррестриальными, т. е. внеземными умами. Это уже своего рода «направленная панспермия»).

Если это так, то не может ли быть, что панспермия происходит и сегодня? Не может ли быть, что споры продолжают поступать и сегодня, прямо сейчас? Не были ли чужеродные споры причиной, породившей «черную смерть»? Может быть, завтра они породят еще худшую «черную смерть»?

В этой аргументации есть один убийственный изъян, который не был очевиден в 1908 году, и состоит он в том, что хотя на споры и не воздействуют холод и вакуум, они очень чувствительны к такой энергетичной радиации, как ультрафиолетовые лучи. Вероятно, они были бы уничтожены радиацией своей собственной звезды, если бы они были отпущены некой отдаленной звездой, а если бы они как-то выдержали это, их бы уничтожил ультрафиолет нашего Солнца, причем еще до того как они приблизились бы достаточно близко, чтобы войти в атмосферу Земли.

Все же не могло ли быть так, что какие-то споры относительно устойчивы к ультрафиолету или им как-то повезло и они спаслись? Если так, то, вероятно, не нужно принимать за очевидность существование далеких планет с жизнью на них (поскольку об их существовании нет прямых свидетельств, хотя допущений в пользу их существования более чем достаточно). А как насчет облаков пыли и газа, которые существуют в межзвездном пространстве и которые теперь можно изучить детально?

В 30-е годы признавали, что межзвездное пространство содержит очень тонкое распыление отдельных атомов, в основном водорода, и что межзвездные облака пыли и газа должны иметь несколько более плотное распыление. Астрономы восприняли это как само собой разумеющееся, однако даже при своей наибольшей плотности такие распыления состоят из атомов. Для того, чтобы получилось соединение атомов, двум атомам необходимо столкнуться друг с другом, а это не считалось особенно вероятным явлением.

Кроме того, если образовались соединения атомов, то для того, чтобы быть обнаруженными, они должны оказаться между нами и яркой звездой и поглощать часть света этой звезды на свойственной им длине волны, потерю которой мы могли бы обнаружить, и они должны оказаться тут в таком количестве, чтобы поглощение было настолько сильным, что давало бы возможность его обнаружить. Это также казалось маловероятным.

Однако в 1937 году эти требования были удовлетворены и были обнаружены соединение углерод-водород (СН, или метилен радикальный) и соединение углерод-азот (CN, или цианоген радикальный).

После Второй мировой войны была разработана радиоастрономия, и она стала новым мощным инструментом. В диапазоне видимого света определенные соединения атомов могли быть обнаружены только в силу их характерного поглощения звездного света. Однако отдельные атомы в таких соединениях крутятся, поворачиваются и вибрируют, и эти движения испускают радиоволны, которые теперь могут быть обнаружены с большой точностью. Из лабораторных опытов было известно, что различные соединения атомов испускают радиоволны различной, характерной только для них длины, и определенное соединение атомов могло быть безошибочно идентифицировано. В 1963 году было обнаружено не менее четырех радиоволн, и все характерные для соединения кислород-водород (ОН, или гидроксил радикальный).

До 1968 года были известны только такие двухатомные соединения, как СН, CN и ОН, и это уже было достаточно удивительно. Но никто не ожидал, что существуют там и трехатомные соединения, поскольку не так уж много шансов, чтобы столкнулись два атома и держались друг с другом, а тут еще нужен третий атом.

Тем не менее, в 1968 году в межзвездных облаках, благодаря характерной радиоволновой радиации, была обнаружена трехатомная молекула воды Н₂О и даже четырехатомная молекула аммиака NH₃. С того времени список обнаруживаемых химических веществ стал быстро расти, найдены соединения до семи атомов. Все более сложные соединения включают атом углерода, так что можно заподозрить, что в межзвездном пространстве могут существовать даже такие сложные молекулы, как аминокислотные строительные блоки из протеинов, но, наверное, в таких незначительных количествах, что их пока нельзя обнаружить.

Если пойти еще дальше, то не могут ли в этих межзвездных облаках развиться простейшие формы жизни? Здесь даже не надо ссылаться на ультрафиолетовый свет, потому что звезды могут быть от них очень далеко, а пыль облаков сама может служить защитным зонтиком.

В таком случае, нет ли в будущем такой возможности, что Земля, проходя сквозь такие облака, может подобрать какие-нибудь из этих микроорганизмов (окружающие частицы пыли защитят их также и от ультрафиолетовой радиации нашего Солнца), и эти микроорганизмы вызовут какое-нибудь заболевание, совершенно чуждое нам, против которого у нас не найдется никакого средства, и все мы умрем?

Астроном Фред Хойль пошел еще дальше в этом отношении. Он обратился к изучению комет, которые, как известно, содержат соединения атомов, во многом похожие на имеющиеся в межзвездных облаках, только вещество в кометах гораздо более плотно спрессовано, чем в межзвездных облаках. Кометы при подходе к Солнцу испускают обширное облако пыли и газа, которое солнечным ветром формируется в длинный хвост.

Кометы гораздо ближе к Земле, чем межзвездные облака, и более вероятно, что Земля пройдет через хвост кометы, чем через межзвездное облако. Как я упоминал выше, в 1910 году Земля проходила через хвост кометы Галлея раньше, и не встретимся ли мы с катастрофой подобного рода непредсказуемо? На самом деле все это представляется в высшей степени невероятным. Даже если в межзвездных облаках или в кометах образуются вещества, достаточно сложные для того, чтобы быть живыми, много ли шансов на то, что они просто случайно будут обладать качествами, необходимыми для атаки на людей (или на любые другие живые организмы.

Хвост кометы настолько разрежен и вакуумообразен, что он никак не может нанести нам существенного ущерба ни нарушением движения Земли, ни загрязнением атмосферы. Однако не могли ли мы подхватить из него несколько неизвестных нам микроорганизмов, которые, размножившись, а может быть, и претерпев мутации в своем новом окружении, ударят по нам со смертельным эффектом?

Например, не была ли «испанка» 1918 года порождена прохождением Земли через хвост кометы Галлея? Не были ли другие страшные эпидемии вызваны таким же образом? Если так, то не может ли новое прохождение через хвост кометы когда-нибудь в будущем породить новую болезнь, более смертоносную, чем были

Не забывайте, что лишь очень малая часть микробов является патогенной и вызывает болезни. Большинство патогенных микробов будет вызывать болезнь только в отдельном организме или небольшой группе организмов, а в остальных случаях они будут безвредны. (Например, ни одному человеку не надо опасаться подхватить заболевание голландского вяза, так же как и дубу не надо этого опасаться. Ни тот, ни другой, ни вяз и ни дуб не могут простудиться от холода.) Микроорганизм, чтобы быть эффективным в возбуждении болезни у определенного хозяина, должен быть сложным образом приспособлен к задаче. Чтобы чужеродный организм, случайно образовавшийся в глубинах межзвездного пространства или в комете, мог просто случайно приспособиться химически и физиологически для успешного паразитирования на человеке, об этом не может быть и речи.

И все же опасность инфекционных заболеваний в новой и неожиданной форме полностью при этом не устраняется (Возможные последствия эпидемии новой формы инфекционной болезни описаны американским писателем Джеком Лондоном в произведении «Алая чума». Истребив почти все человечество, эпидемия отбросила немногих уцелевших людей на стадию первобытного существования). Позднее будет случай вернуться к этому вопросу и рассмотреть его с совершенно другой точки зрения.

13. Конфликт интеллектов

НЕЧЕЛОВЕЧЕСКИЙ ИНТЕЛЛЕКТ

В предыдущей главе мы рассмотрели опасности, грозящие человечеству от других видов жизни, и установили, что противостояние человечества другим конкурирующим видам ведет от победы в самом лучшем случае до сохранения неизменным положения в самом худшем случае. И даже когда существует устойчивое положение, передовая технология вполне может привести к победе!

Несомненно, поражение человечества в борьбе с каким-либо нечеловеческим видом, если сохраняется в целости техника и если цивилизация не ослаблена другими факторами, не представляется особенно вероятным.

Однако эти формы жизни, которые, на наш взгляд, не имеют никакого реального шанса стереть человечество с лица Земли, обладают одной общей чертой — они не стоят на одном уровне интеллекта с Homo sapiens.

Даже когда нечеловеческая жизнь одерживает частичную победу, например, если колонна муравьев вдруг одолеет отдельную личность, с которой столкнулась, или если размножающиеся чумные бациллы сметают с лица Земли миллионы людей, — это результат более или менее автоматического и неизменяемого поведения со стороны временно побеждающего противника. Люди как вид, набравшись сил, способны создать контратакующую стратегию и в результате контратаки либо уничтожить противника, либо, по меньшей мере, сдержать его — так во всяком случае было до сих пор. И, насколько мы можем судить, ситуация вряд ли будет ухудшаться в будущем.

Что же, однако, будет если нам придется столкнуться с организмами, такими же разумными, как и мы? Не встанем ли мы перед угрозой полного уничтожения? Впрочем, найдем ли мы на Земле равных себе по интеллекту?

Наиболее разумные животные помимо людей — слоны, медведи, собаки, даже шимпанзе и гориллы — просто не из нашего класса. Никто из них ни на мгновение не в состоянии противостоять нам, если человечество безжалостно использует свою технологию.

Если рассматривать мозг как материальный носитель интеллекта, то человеческий мозг с его наибольшей средней массой для обоих полов 1,45 килограмма очень близок к самому крупному существующему сейчас, либо существовавшему в прошлом. Только гигантские млекопитающие, слоны и киты, обладают более массивным мозгом.

Самый крупный мозг слона может достигать 6 килограммов, то есть почти в четыре раза больше мозга человека, а самый крупный мозг кита имеет рекордную массу для всех времен и составляет 9 килограммов, то есть более чем в шесть раз больше мозга человека.

Такой крупный мозг управляет намного большей массой тела, чем мозг человека. Самый крупный мозг слона по массе может быть в четыре раза больше человеческого мозга, но тело слона по массе может быть в 100 раз больше тела человека. И если каждый килограмм человеческого мозга управляет 50 килограммами тела человека, то каждый килограмм мозга слона управляет 1200 килограммами тела слона. У крупного кита каждому килограмму его мозга приходится управлять по крайней мере 10 000 килограммами тела кита.

Если вычесть то, что необходимо для координации тела, то и у слона, и у кита остается в мозгу меньше массы для абстрактного мышления, и представляется, что, несмотря на величину мозга, человек, несомненно, намного более разумен, чем азиатский слон или кашалот.

Конечно, в пределах определенных групп родственных организмов отношение мозг-тело имеет тенденцию увеличиваться с уменьшением размера тела. У некоторых малых обезьян (и у некоторых колибри) это отношение таково, что на каждый грамм мозга приходится лишь 17,5 граммов тела. Тут, однако, абсолютные массы настолько малы, что мозг такой обезьяны (или колибри) просто недостаточно велик, чтобы обладать сложностью, необходимой для абстрактного мышления.

Таким образом, человек оказывается в «золотой середине». Любое существо с мозгом, гораздо большим, чем наш, имеет тело настолько огромное, что интеллект, сопоставимый с нашим, просто невозможен. И наоборот, любое существо, у которого отношение мозг-тело больше, чем у человека, обладает мозгом настолько маленьким по его абсолютной величине, что интеллект, сопоставимый с нашим, также невозможен.

Это оставляет нас на вершине в одиночестве — или почти в одиночестве. Среди китов и их сородичей отношение мозг-тело также имеет тенденциюувеличиваться с уменьшением размеров тела. Как же обстоит дело с самыми мелкими представителями группы? Некоторые дельфины и морские свиньи по весу не больше человека, однако имеют мозг, который больше человеческого. Мозг дельфина может иметь вес до 1,7 килограмма, и это на 1/6 больше мозга человека. Мозг дельфина также имеет больше извилин.

Может ли тогда дельфин быть разумнее человека? Конечно, представляется, что дельфин чрезвычайно разумен для животного. У него, вероятно, имеется своеобразная система речи, его можно научить устраивать хорошее представление, и, очевидно, он получает от этого удовольствие. Однако жизнь в море, в условиях формирования обтекаемого тела для быстрого движения в водной среде, лишила дельфинов манипулятивных органов, эквивалентных человеческим рукам. К тому же, поскольку по естественным причинам в морской воде огонь невозможен, дельфины оказались лишены сколько-нибудь заметной технологии. По двум этим причинам дельфины не в состоянии демонстрировать разум в практическом человеческом представлении.

Дельфины, возможно, обладают глубоко интроспективным (То есть основанным на наблюдении над своим собственным сознанием) и философским разумом, и если бы мы могли понять их систему коммуникаций, мы, может быть, установили бы, что их мышление вызывает большее удивление, чем мышление человека. Это, однако, не связано с предметом обсуждения данной книги. Без эквивалента рук и без технологии дельфины не могут конкурировать с нами и угрожать нам. Собственно, люди, если они захотят (а я надеюсь, что они никогда не сделают этого), могут без особых усилий полностью уничтожить семейство китовых.

А не смогут ли какие-нибудь животные развить в будущем интеллект выше, чем наш, и потом уничтожить нас? Пока человечество существует и сохраняет свою технологию — это невероятно. Эволюция не совершается большими скачками, а тащится ужасно медленно. Виды могут существенно развить свой интеллект только на протяжении сотен тысяч или, что более вероятно, через миллион лет. У людей (может быть, тоже становящихся более разумными) будет достаточно времени заметить такое изменение, и представляется логичным предположить, что если человечество увидит опасность в приросте интеллекта у какого-либо вида, то этот вид будет уничтожен (Существует особый случай возможности скоростного прироста интеллекта вне человека, который не включает в себя эволюцию в обычном смысле этого понятия. Речь о нем пойдет ниже).

Но есть еще одно соображение. Обязательно ли, чтобы конкурент по интеллекту был земного происхождения? Выше речь шла о возможности прибытия различного рода объектов из космоса, извне Солнечной системы — звезды, черные дыры, антивещество, астероиды, облака пыли и газа, даже микроорганизмы. Остается рассмотреть еще одно (и последнее) — разумные существа. Что можно сказать о возможности их прибытия из других миров? Не могут ли они оказаться высокоразвитыми разумными существами с технологиями намного выше наших? Не сумеют ли они уничтожить нас так же легко, как могли бы мы, если бы захотели, уничтожить шимпанзе? Внеземные разумные существа пока что не появились, но не могут ли они появиться в будущем?

Мы не можем это полностью исключить. В своей книге «Внеземные цивилизации» («Краун», 1979) я выдвигаю доводы в пользу того, что технологические цивилизации вполне могут возникнуть примерно на 390 миллионах планет нашей Галактики и что в сущности все они должны быть более развиты в технологическом смысле, чем мы. И если это так, то среднее расстояние между такими цивилизациями — 40 световых лет. Таким образом, очень может быть, что в 40 световых годах от нас находится цивилизация, более развитая, чем мы. Не представляет ли это для нас опасности?

Лучший довод в пользу того, что мы можем чувствовать себя в безопасности, это тот факт, что, насколько нам известно, в прошлом никакого вторжения не было, и что на протяжении 4,6 миллиарда лет существования Земли нашей планете позволено было следовать своим собственным изолированным путем. Если мы так долго оставались в неприкосновенности в прошлом, то не разумно ли предположить, что мы будем оставаться нетронутыми на протяжении миллиардов лет и в будущем?

Конечно, появляются время от времени заявления некоторых не вполне серьезных или полурелигиозных господ о том, что внеземные разумные существа посещали Землю. Часто обнаруживаются и адепты-энтузиасты, поддерживающие эту идею, из числа тех, кто не особенно разбирается в науке. Например, существуют рассказы «наблюдателей летающих тарелок» и утверждения Эриха фон Денике (Имеется в виду известная книга Эриха фон Денике «Воспоминания о будущем» и подготовленный им одноименный кинофильм), сообщения которого о «древних астронавтах» возымели сильное действие среди околонаучных и недалеких людей.

Однако утверждения о внеземном вторжении противоречат научным данным. Даже если поверить россказням о «летающих тарелках», они отнюдь не свидетельствуют о какой-либо опасности. Да и нет ясных признаков, что они каким-либо образом воздействуют на Землю.

Если придерживаться здравого смысла, то следует полагать, что Земля на протяжении всей своей истории существовала в изоляции, тому, по-видимому, есть три причины:

1. Есть нечто порочное в рассуждениях о данном предмете, вроде моих, и фактически никаких цивилизаций, кроме нашей, не существует.

2. Если подобные цивилизации все-таки существуют, расстояния между ними настолько велики, что делают сообщения между ними невозможными.

3. Если преодоление расстояний возможно и если другие цивилизации могут достигнуть нас, они, однако, предпочитают по какой-то причине избегать нас.

Первое безусловно возможно, и все же большинство астрономов сомневалось бы. Есть нечто философски непоследовательное в мысли, что из всех звезд Галактики (а их до трех сотен миллиардов) только наше Солнце греет планету и несет ей жизнь. Поскольку существует очень много звезд, как наше Солнце, образование планетарных систем, по-видимому, неизбежно, образование жизни на любой подходящей планете тоже, по-видимому, неизбежно, а эволюции интеллекта и цивилизации тоже, по-видимому, неизбежно предоставлено достаточно времени.

Разумеется, технологические цивилизации могут развиваться миллионами, но никто не выживает очень долго. Пример положения нашей цивилизации в настоящий момент вызывает гнетущую уверенность в этом. И все-таки самоубийство не должно быть неизбежным. Некоторые цивилизации вполне могут продолжить существование. Даже наша — может.

Третья причина также представляется сомнительной. Если бы преодоление расстояний между цивилизациями было возможным, то, безусловно, были бы посланы экспедиции для исследования и приобретения знаний; возможно, и для колонизации. Поскольку Галактике 15 миллиардов лет, то, может быть, некоторые цивилизации, просуществовавшие длительное время, достигли высочайшего, сложнейшего уровня.

Даже если большинство цивилизаций недолговечны, те немногие, которые окажутся долговечными, могут колонизировать заброшенные планеты и создать «звездные империи». И представляется, что в этом случае поисковые корабли подобной империи неизбежно достигли бы Солнечной системы, и планеты были бы ими исследованы.

Уфологи вполне могут ухватиться за эту линию аргументации. Но если «летающие тарелки» на самом деле поисковые корабли звездных империй, исследующие нашу планету, почему они не устанавливают контактов? Если они не хотят вмешиваться в наше развитие, почему позволяют, чтобы их замечали? Если мы им так или иначе безразличны, зачем вертеться вокруг нас в таком количестве?

Кроме того, почему они добрались до нас именно сейчас, когда наша техника развилась, как никогда ранее? И не логично ли допустить, что они могли достичь нашей планеты на протяжении предыдущих миллиардов лет, когда жизнь была примитивной, и не могли ли они тогда колонизировать нашу планету и создать свою собственную цивилизацию? Признаков этого нет, и, представляется рациональным заключить, что нас никогда не посещали.

Таким образом, остается вторая причина, которая представляется наиболее реальной из трех. Даже сорок световых лет — огромное расстояние. Скорость света в вакууме является максимальной скоростью, с которой может передвигаться какая-либо частица или может быть передана информация. Собственно говоря, частицы, обладающие массой, всегда передвигаются с меньшей скоростью, а объекты с массой, как у космического корабля, вероятно, передвигаются на значительно меньшей скорости, даже при высоком уровне технологии. (Правда, существуют гипотезы относительно возможности передвижения быстрее скорости света, но они настолько туманны, что у нас нет права предполагать, что их когда-нибудь реализуют.) Но и при подобных обстоятельствах понадобилось бы несколько веков, чтобы преодолеть расстояние между цивилизациями даже при их самом близком расположении, и не представляется вероятным, чтобы были высланы подобные завоевательные экспедиции.

Мы можем говорить и о том, что цивилизации, некогда существенно развитые, продвинулись в космос и построили автономные поселения — как когда-нибудь это сумеем сделать мы. Эти космические поселения вполне могут быть снабжены силовыми механизмами и путешествовать по Вселенной. Во Вселенной могут существовать сотни, тысячи или даже миллионы таких поселений различных цивилизаций.

Подобные блуждающие цивилизации, однако, вполне могут приспособиться к космосу, как некоторые виды жизни приспособились к суше, когда они вышли из океана Земли. Космическим поселенцам будет, наверное, так же трудно решиться на высадку на поверхность планеты, как трудно человеку решиться броситься в пропасть. Земля, возможно, наблюдалась из глубокого космоса, возможно, и мы сумеем посылать в космос автоматические исследовательские станции, но, по-видимому, не более того (В феврале 1998 года на саммите представителей мирового бизнеса в Давосе заявлено о намерении планомерного поиска внеземных цивилизаций в течение предстоящего десятилетия под эгидой России и США. Намечено обследовать окружение ближайших звезд).

В общем, хотя научная фантастика часто преподносит нам драматические сцены вторжения на Землю и завоевания ее внеземными существами, маловероятно, чтобы подобное состоялось в обозримом будущем и могло привести к катастрофе.

И, конечно, если наше существование будет продолжаться и если технология нашей цивилизации будет продолжать развиваться, мы со временем окажемся более способными защитить себя от вторжения.

ВОЙНА

Таким образом, единственный разумный вид, который может представлять опасность для человечества — это само человечество. И этого может оказаться достаточно. Если человеку суждено быть полностью уничтоженным в катастрофе четвертого класса, то именно человек и способен на это.

Все виды внутри себя конкурируют за пищу, за секс, за безопасность; происходят раздоры и драки, когда эти потребности у индивидуумов совпадают. В общем подобные раздоры не смертельны, поскольку отдельные особи терпят поражение и спасаются бегством, а победители тут же удовлетворяются победой.

Там, где нет высокого уровня интеллекта, нет осознания ничего, кроме настоящего, нет ясного предвидения в смысле предупреждения о будущей конкуренции, нет ясной памяти о прошлых обидах или боли. С ростом интеллекта предвидение и память неизбежно совершенствуются, и наступает момент, когда победитель не удовлетворяется добытым преимуществом, а начинает усматривать преимущество в том, чтобы убить побежденного и этим предотвратить его притязания в будущем. Также неизбежно наступает момент, когда побежденный, убежав, будет добиваться реванша, и если ему ясно, что простой бой один на один означает еще одно его поражение, он станет искать другие средства для победы, например, устроит засаду или позовет кого-нибудь на подмогу.

Короче говоря, люди неизбежно должны были прийти к войне, и не потому, что наш вид более отчаянный или более злонамеренный, а потому, что он более разумный, интеллект у него выше.

Естественно, пока люди вынуждены были сражаться только ногтями, кулаками, ногами и зубами, вряд ли можно было ожидать смертельных исходов. Царапины и рваные раны — вот чем могло закончиться сражение, а драку можно было даже рассматривать как оздоровительное упражнение.

Беда в том, что, когда человечество стало достаточно разумным, чтобы планировать конфликт с помощью памяти и предвидения, оно развило способность использовать орудия. В результате воины стали размахивать дубинками, орудовать каменными топорами, метать копья с каменными наконечниками, стрелять стрелами с каменными остриями, и битвы неуклонно становились более кровавыми. Развитие металлургии усугубило дело, камень сменила твердая и более прочная бронза, а затем еще более твердое и прочное железо.

Однако, пока человечество состояло из скитающихся групп собирателей пищи и охотников, столкновения безусловно были краткими, когда та или другая сторона чувствовала, что урон становится неприемлемо высоким, она обращалась в бегство. Не было и мысли о завоеваниях, потому что земля не стоила того. Ни одна группа людей не могла долго задерживаться на одном месте, всегда была необходимость скитаться в поисках новых и относительно нетронутых источников пищи.

Фундаментальное изменение наступило примерно 7000 лет до н. э., когда ледники отступали и заканчивался наиболее близкий к нам ледниковый период, а люди все еще пользовались в качестве орудий камнем. Тогда на Среднем Востоке (а со временем и в других местах) люди научились собирать пищу впрок и даже обеспечивать себе производство пищи в будущем.

Они добивались этого, одомашнивая таких животных, как овцы, козы, свиньи, крупный рогатый скот, домашняя птица; они использовали их шерсть, молоко, яйца и, конечно, мясо. При правильном обращении не было шанса на истощение этого источника: животных можно было разводить, заменять их, если необходимо, причем с большей скоростью, чем они потреблялись. При этом пищу, которая была несъедобна или невкусна людям, можно было употребить в корм животным, которые были подходящей пищей.

Еще большее значение имело развитие земледелия: сознательный посев зерна, выращивание овощей, посадка плодовых деревьев. Это сделало возможным производство определенных видов пищи в таком количестве, в каком ее не было в природе.

Результатом развития скотоводства и земледелия оказалась способность людей поддерживать более плотное население, чем было возможно ранее. В регионах, где такой прогресс был достигнут, произошел демографический взрыв.

Вторым результатом было то, что общество стало статичным. Стада нельзя было перемещать так же легко, как могло двигаться рыскающее человеческое племя, но решающим здесь явилось земледелие. Фермы вообще нельзя было передвигать. Имущество и земля стали важны, и социальный статус определялся количеством накопленной собственности.

Третьим результатом была возросшая необходимость сотрудничества и специализации. Охотящееся племя обеспечивало себя, и степень специализации в нем была низка. Сообщество фермеров было вынуждено расширять и поддерживать ирригационные канавы, пасти стада и охранять их от людей и животных, у копателя канав или у пастуха остается мало времени на другие занятия, но он может обменять свой труд на пищу и другие необходимые вещи.

К несчастью, сотрудничество появляется не только по таким приятным поводам, а некоторые виды деятельности труднее и менее приятны, чем другие. Самый легкий путь решить эту проблему — это группе людей напасть на другую группу и, убив нескольких, заставить оставшихся делать всю неприятную работу. От нападения было непросто спастись бегством, ведь люди оказались закреплены за местом: привязаны к фермам и стадам.

Фермеры и скотоводы, часто подвергаясь нападениям, начали собираться вместе, окружать себя для защиты стенами. Появление таких городов со стенами и означает начало цивилизации. И само слово «цивилизация» происходит от латинского, означающего «житель города».

К 3500 году до н. э. города выросли и стали сложными общественными организациями, насчитывающими много людей, уже не занимающихся ни земледелием, ни скотоводством, но выполняющих функции, необходимые для фермеров и скотоводов. Это профессиональные солдаты, ремесленники, художники и администраторы. К этому времени входило в широкую практику и использование металлов, а вскоре после 3000 года до н. э. на Среднем Востоке была разработана письменность. Это была организованная система символов, которая запечатлевала информацию на достаточно длительный период времени и с меньшими искажениями, чем память. Это положило начало историческому периоду.

Как только возникли города, в подчинении каждого из которых оказались окружающие земледельческие и скотоводческие территории (города-государства), войны-завоевания стали более организованными, более смертоносными и — неизбежными.

Первые города-государства возникали на берегах той или иной реки. Река была удобным средством сообщения для торговли и источником воды для ирригационных систем, которые делали земледелие более стабильным. Если отдельные участки реки находились под контролем разных городов-государств, всегда подозрительных друг к другу, а обычно и открыто враждебных, это мешало ее использованию и как средство сообщения, и как источник воды для ирригации. Стало очевидно, что для общего блага необходимо было, чтобы река находилась под контролем одной политической единицы.

Вопрос был в том, какой же город-государство должен господствовать над рекой. Идея федерального союза всех участков, заинтересованных в использовании реки, насколько мне известно, тогда еще никому не приходила в голову и, вероятно, не была в те времена практическим способом действия. Решение о том, какому городу-государству господствовать здесь, обыкновенно предоставлялось на волю войны.

Первым правителем, которого мы знаем по имени, распространившим свою власть на значительный участок реки в результате предыдущих событий, в числе которых, возможно, было и завоевание, был египетский монарх Нармер (по более поздним греческим источникам известный как Менее). Нармер основал Первую династию около 2850 года до н. э. и правил всей нижней долиной Нила. Мы не располагаем обстоятельным рассказом о его завоеваниях, объединенное правление, вероятно, могло быть результатом наследования или дипломатии.

Первым несомненным завоевателем, первым человеком, который пришел к власти, а затем после ряда битв установил свое правление над обширным районом, был Саргон в шумерском городе Агаде. Он пришел к власти около 2334 года до н. э., и перед смертью в 2305 году до н. э. под его правлением была вся долина Тигра и Евфрата. Поскольку люди, видимо, ценили способность побеждать и восхищались ею, он также известен под именем Саргона Великого.

К 2500 году до н. э. цивилизация прочно установилась в долинах четырех рек: Нила в Египте, Тигра и Евфрата в Ираке, Инда в Пакистане и Хуанхэ в Китае.

Отсюда путем захвата и торговли цивилизация неуклонно распространяется, и к 200 году нашей эры она распространилась от Атлантического океана до Тихого почти непрерывно с Запада на Восток по северным и южным берегам Средиземного моря и по Южной и Восточной Азии, с востока на Запад около 13 000 километров и с севера на юг от 800 до 1600 километров. Общая площадь цивилизации в то время достигала примерно 10 миллионов квадратных километров или около 1/12 суши планеты.

Политические единицы имели тенденцию со временем расти, по мере совершенствования технологии и повышения способности транспортировать себя и материальные ценности на все большие и большие расстояния. В 200 году нашей эры цивилизованная часть мира состояла из четырех основных единиц приблизительно одинакового размера.

На самом западе, вокруг Средиземного моря, находилась Римская империя. Она достигла своего максимального размера к 116 году и была все еще реально нетронутой до 400 года.

Восточнее нее, занимая территорию, которая сейчас является Ираком, Ираном и Афганистаном, находилась Нео-Персидская империя, которая в 226 году набрала могущество с приходом к власти Ардашира I, основателя династии Сасанидов. Наибольшего процветания Персия достигла при Хосрое I около 550 года и имела очень непродолжительный территориальный максимум около 620 года при Хосрое II.

К юго-востоку от Персии находилась Индия, которая была почти объединена при Ашоке около 250 года и снова была сильной при династии Гупта, которая пришла к власти около 320 года.

Наконец, к востоку от Индии находился Китай, который примерно с 200 года до н. э. и до 200 года нашей эры был сильным при династии Хань.

ВАРВАРЫ

Древние войны между городами-государствами, которые происходили из-за необходимости собрать их под эгидой какого-либо одного доминирующего региона, никогда по-настоящему не угрожали катастрофой. Не возникало вопроса об уничтожении рода человеческого, поскольку, даже при наличии самой что ни на есть злой воли, люди в то время не обладали достаточной мощью, чтобы сделать это.

Наиболее вероятным итогом этого рискованного человеческого предприятия было более или менее намеренное истребление с трудом обретенных плодов цивилизации. (Это означало бы катастрофу пятого класса, о чем речь пойдет в последней части этой книги.) И все же, поскольку конфликт был между одним цивилизованным регионом и другим, нельзя было ожидать, что последует уничтожение цивилизации в целом — по крайней мере тогда это было не по силам цивилизованному человечеству.

Целью войны было расширить власть, добиться процветания победителя, то есть получение завоевателем постоянной дани. Но для того, чтобы получать достаточную дань, нужно было дать возможность побежденным собрать эту дань. Было невыгодно разрушать более, чем требовалось для наглядного урока.

Естественно, там, где мы имеем дело со свидетельствами завоеванных, громко звучат жалобы на жестокость и ненасытность завоевателя, на несправедливость, однако завоеванные, хотя и стонали, но выживали, и довольно часто выживали, и выживали, сохраняя достаточную силу, чтобы наконец скинуть завоевателя и самим стать завоевателями (такими же жестокими и ненасытными).

А в целом район цивилизации неуклонно увеличивался, что является лучшим доказательством того, что войны, какими бы жестокими и несправедливыми они ни были для отдельных людей, не угрожали уничтожить цивилизацию. Конечно, можно поспорить, впрямь ли марширующие армии в качестве побочного эффекта своей деятельности распространяли цивилизацию, однако войны способствовали нововведениям, которые ускоряли прогресс человеческой технологии.

Существовал, однако, еще один вид военных действий, который был более опасен. Все цивилизованные районы в древние времена были окружены районами меньшего развития, и менее развитые народы было принято именовать «варварами». (Слово это греческого происхождения и исходит только из того факта, что чужаки говорили непонятно, и звуки их речи воспринимались греками как «варвар-вар». Все негреческие цивилизации греки называли «варварскими». Слово вошло в употребление для обозначения нецивилизованных народов, однако с сильным оттенком животной жестокости.) Варвары обычно были кочевниками (или по-гречески «номад», что означает бродить, странствовать). Имущества у них было мало, его составляли главным образом стада животных, с которыми они передвигались от пастбища к пастбищу по мере смены времен года. Их образ жизни по городским стандартам представлялся примитивным и, конечно, у них не было культурных прелестей цивилизации.

Регионы цивилизации с их накоплением пищи и товаров были сравнительно богатыми. Эти накопления являлись постоянным искушением для варваров, и они не видели ничего плохого в том, чтобы по возможности помочь себе. Очень часто такой возможности не представлялось. Цивилизованные регионы были густонаселенными и организованными. Города были окружены оборонительными стенами, и наукой ведения военных действий там владели лучше. При сильных правительствах варваров и близко не подпускали.

С другой стороны, люди цивилизации были прикреплены к земле своим имуществом и были относительно неподвижны. Варвары, наоборот, были подвижны. На своих верблюдах или лошадях они могли совершать набеги, а затем удаляться, чтобы совершить набег в другой раз. Победы над ними редко были эффективными и никогда (до относительно близкого к нам времени) окончательными.

Кроме того, многие из цивилизованного населения были «невоенными», и часто можно встретить примеры того, что ради спокойной жизни в благополучном обществе развивается определенное пренебрежительное отношение к опасному и беспокойному солдатскому труду. Это означает, что многие из цивилизованных людей далеко не так предусмотрительны, как можно бы думать. И если армия цивилизованных людей по какой-либо причине терпела поражение, то относительно небольшая группа варваров расправлялась с населением, как с беспомощными жертвами.

Когда цивилизованный регион переживал падение при слабых руководителях, которые допускали ослабление армии, или когда — того хуже — в регионе происходила гражданская война, непременно следовало успешное вторжение варваров (Смущенные историки цивилизации иногда пытаются объяснить это, говоря о варварских «ордах». Слово «орда» происходит от тюркского слова, означающего «армия», и относится к любой племенной военной группировке. Оно появилось, чтобы передать впечатление большого количества, поскольку оно якобы извиняет поражение от рук варваров, позволяет смотреть на дело так, что чьи-то цивилизованные предки были не в силах сопротивляться при подавляющем перевесе нападавших. На самом деле варварские «орды» почти всегда были немногочисленны, безусловно, менее многочисленны, чем те, кого они побеждали).

Захват варварами был намного хуже, чем обычные военные действия цивилизаций, поскольку варварам была непривычна механика цивилизации, они часто не понимали важности сохранения жертв живыми, чтобы их можно было регулярно эксплуатировать. В связи с этим часто наступал упадок цивилизации, правда, на ограниченном пространстве, и во всяком случае, на ограниченное время. Наступал «темный век».

После первого вторжения варваров достаточно естественно как следствие завоевания последовал темный век. Саргон Великий, два его сына, его внук и его правнук последовательно правили процветающей Шумеро-Аккадской империей. Однако к 2219 году до н. э., когда подошло к концу правление правнука, империя так ослабела, что гутийские варвары, пришедшие с северо-востока, стали ее основной проблемой. К 2180 году до н. э. гутии взяли под свой контроль долину Тигра и Евфрата, и последовал темный век длиной в столетие.

Варвары были особенно опасны, когда они овладевали новой военной техникой, которая, по крайней мере на время, делала их непобедимыми. Так, около 1750 года до н. э. племена Центральной Азии изобрели колесницы с лошадиной тягой и с ними устремились на земли Среднего Востока и Египта, надолго захватив власть.

К счастью, вторжения варваров никогда не приводили к полному уничтожению цивилизации. Темные века, даже в самые темные свои моменты, никогда не были полностью черными, и никакие варвары не могли не ощущать привлекательность цивилизации побежденных. Завоеватели становились цивилизованными (и, в свою очередь, невоенными), и в заключение цивилизации снова поднимались и обычно достигали новых высот.

Бывали времена, когда именно в цивилизованном регионе создавалась новая военная техника, и тогда регион этот тоже мог стать непобедимым. Так, в восточной части Малой Азии около 1350 года до н. э. начали выплавлять железо. Постепенно железо довольно широко распространилось, его качество улучшилось, и из него стали изготавливать оружие и доспехи. Когда к 900 году до н. э. армии Ассирии стали, можно сказать, полностью «железными», они обеспечили трехвековое господство Ассирии на Западе Азии.

Нам на Западе лучше других известно варварское вторжение и темный век, положившие конец западной части Римской империи. С 166 года нашей эры и далее Римская империя, пройдя в своей истории период экспансии, сражалась, защищаясь от варварского нашествия. Не раз Рим отступал и снова при сильных императорах, возвращал потерянные земли. Затем в 378 году одно из варварских племен — готты — выиграло большую битву при Адрианополе, и римские легионы были навсегда разбиты. С того времени Рим поддерживал себя еще сто лет, нанимая варваров, чтобы они сражались против других варваров.

Западные цивилизации постепенно оказались под правлением варваров, и прелести цивилизации прекратили свое существование. Италия была варваризована, а в 476 году был свергнут последний правивший в Италии римский император Ромул Август. На пять столетий установился темный век, и только в девятом веке жизнь в Западной Европе стала такой же комфортабельной, какой она была при римлянах.

И все же, хотя мы говорим об этом пост-римском темном веке приглушенным голосом, словно мировая цивилизация была на волосок от гибели, этот период остается локальным явлением, ограничивающимся тем, что сейчас называется Англией, Францией, Германией и, до определенной степени, Италией и Испанией.

Какова же была ситуация в остальных частях мира на самой низкой ступени темного века, после крушения попытки Карла Великого привести Западную Европу к какой-то степени единства, и когда регион находился под ударами новых набегов варваров — норманнов с севера и мадьяр с востока, а также цивилизованных мусульман с юга?

1. Византийская империя, которая была выжившим остатком восточной половины Римской империи, все еще была сильной, начиная от линии, разделяющей Древнюю Грецию и Рим. Более того, ее цивилизация фактически распространялась среди варваров-славян, и она приблизилась к периоду нового расцвета под правлением Македонской династии, состоявшей из череды императоров-воинов.

2. Аббасидская империя, представлявшая новую религию — ислам, поглотившая Персидскую империю и Сирию, а также африканские провинции Римской империи, находилась на пике процветания и цивилизации. Ее величайший монарх Мамун Великий (сын известного Гарун-аль-Рашида из «Тысячи и одной ночи») умер только в 833 году. Независимое царство мусульман в Испании было также на высоком уровне цивилизации (на более высоком, чем Испания смогла достигнуть за много веков спустя).

3. Индия под правлением династии Гурьяра-Прати-хара была сильной, и ее цивилизация оставалась несломленной.

4. Китай, хотя политически и неустроенный в это время, находился на высоком уровне своей культуры и цивилизации и успешно распространил свою цивилизацию на Корею и Японию.

Другими словами, общая площадь цивилизации все же расширилась, и только далеко на западе находился регион, который пришел в упадок, регион, который составлял не более 7 процентов общей площади цивилизации.

Нашествия варваров пятого века изображаются в книгах по истории Запада устрашающе зловещими, в то время как они причинили столь относительно небольшой ущерб цивилизации в целом. Были другие варварские нашествия в более поздние века, которые оказались намного более грозными. То, что мы меньше знакомы с более поздними варварами, объясняется лишь тем, что регионы Западной Европы, которые так сильно пострадали в пятом веке, меньше страдали в более поздние века.

В течение хода истории степи Центральной Азии воспитали закаленных всадников, которые фактически жили в седле (В некотором роде они были эквивалентны ковбоям легендарного американского Запада, но там ковбои процветали лишь на протяжении двадцати пяти лет, кочевники же Центральной Азии охраняли свои стада на лошадях фактически в течение всего исторического периода). В хорошие годы при достаточном количестве дождей стада множились, и то же самое происходило с кочевниками. В следующие затем годы засухи кочевники выводили свои стада из степей во всех направлениях, громя оплоты цивилизации от Китая до Европы.

Племена кочевников, например, последовательно обосновывались там, где теперь находится Украина, на юге России, и каждое из них заменялось новыми волнами с востока. Во времена Ассирийской империи к северу от Черного моря находились киммерийцы. Около 700 года до н. э. они были вытеснены скифами, скифов около 200 года до н. э. вытеснили сарматы, а тех около 100 года до н. э. вытеснили аланы.

Около 300 года н. э. с востока подошли гунны, и они были наиболее грозными до этого времени захватчиками из Центральной Азии. Собственно, именно их приход способствовал движению германских варваров в Римскую империю. Германцы не вели завоеваний, они бежали.

В 451 году Аттила, наиболее могущественный из гуннских монархов, дошел до Орлеана на западе Франции, там произошла его битва с союзной армией римлян и германцев, исход которой неясен. Это был наиболее далекий запад, куда когда-либо проникали племена из Центральной Азии. Через год Аттила умер, а его империя почти сразу же распалась.

Последовали авары, булгары, мадьяры, хазары, печенеги, половцы, причем половцы господствовали на Украине вплоть до XIII века. Каждая новая группа варваров основывала свои королевства, которые выглядели гораздо более впечатляющими на карте, чем на самом деле, потому что в таком королевстве относительно небольшая группа населения господствовала над значительно большей группой. И эта маленькая господствующая группа либо изгонялась другой маленькой группой из Центральной Азии, либо растворялась в большой группе и становилась цивилизованной — обычно и то, и другое.

В 1162 году в Центральной Азии родился некий Темучин. Он долго добивался власти над одним из монгольских племен Центральной Азии, затем над другим, а в 1206 году, когда ему было 44 года, его провозгласили Чингисханом («Великим ханом»).

Он стал верховным правителем монголов, которые под новым руководством усовершенствовали тактику ведения военных действий. Их сильной стороной была мобильность. На своих выносливых низкорослых лошадях, с которых у них редко возникала необходимость слезать, они могли покрывать мили и мили и наносить удары, когда их не ожидали, наносить удары так быстро, что их не успевали отразить, и уноситься прочь, прежде чем их сбитый с толку противник мобилизовывал свою тугодумную мощь на контратаку.

Что до некоторых пор не давало возможности монголам стать непобедимыми, так это то, что они главным образом сражались друг с другом, и то, что у них не было лидера, который бы знал, как использовать их потенциал. Однако с правлением Чингисхана все междоусобные драчки прекратились, и в нем монголы нашли своего лидера. Чингисхан является, собственно, одним из величайших военачальников за всю историю. Только Александр Македонский, Ганнибал, Юлий Цезарь и Наполеон могут в известной степени быть сравнимы с ним, и вполне возможно, что из всех них он был самым великим. Он превратил монголов в такую совершенную машину, которой тогда еще не видел мир. Ужас при упоминании его имени достиг такой силы, что одного слова о приближении этих завоевателей было достаточно, чтобы парализовать всех на его пути, сделать невозможным сопротивление.

До своей смерти в 1227 году Чингисхан завоевал северную половину Китая и Хорезмскую империю, которая сейчас является советской Средней Азией (Ныне это территория независимых республик — Туркмении и Узбекистана). Кроме того, он подготовил своих сыновей к продолжению завоеваний, чем они и занимались. Его сын Угедей-хан унаследовал правление, под его руководством была порабощена остальная часть Китая. А под водительством Батыя, внука Чингисхана, и Субутая, величайшего из его полководцев, монгольская армия продвинулась на запад.

В 1223 году, когда Чингисхан был еще жив, набег монголов на Запад привел к поражению русско-половецкой армии, но это был только набег. В 1237 году монголы вторглись на Русь большим числом. В 1240 году они взяли ее столичный город Киев, и фактически вся Русь оказалась под их контролем. Они продвинулись дальше в Польшу и Венгрию и в 1241 году разбили польско-германскую армию под Лигнице. Они совершали набеги на Германию и выходили к Адриатике. Казалось, ничто не может противостоять им, и ничто не может помешать им вымести все начисто до Атлантики. Монголов остановило лишь известие о смерти Угедея и предстоящие выборы наследника. Армии ушли, и в то время как Русь была под монгольским правлением, территории к западу от нее оставались свободными. Монголы отличались особенно жестоким обращением с порабощенными народами.

В царствование наследников Угедея Хулагу, еще один внук Чингисхана, покорил Земли, которые сейчас являются Ираном, Ираком и частью Турции. В 1258 году он взял Багдад. Наконец, Хубилай-хан (тоже внук Чингисхана) занял трон в 1257 году и тридцать семь лет правил Монгольской империей, которая включала Китай, Русь, степи Центральной Азии и Средний Восток. Это была самая большая по сплошной протяженности империя, какая только существовала до той поры, впоследствии с ней могли сравниться только Российская империя да сменивший ее Советский Союз.

Монгольская империя началась с нуля и была построена тремя поколениями правителей в течение полувека.

Если цивилизация когда-либо и была потрясена снизу доверху варварскими племенами, то это именно тот случай. (А сотню лет спустя вторглась «черная смерть» — не хуже одного-двух ударов завоевателей.) И все же монголы не представляли угрозы для цивилизации. Их захватнические войны были, несомненно, кровопролитными и жестокими, эта намеренная жестокость была направлена на подчинение врагов и жертв, монголов было слишком мало, чтобы править такой обширной империей, если бы население не было до крайности напугано.

Первоначально Чингисхан собирался идти еще дальше (во всяком случае, есть такие данные). Он тешился мыслью разрушить города и превратить захваченные территории в пастбища для кочующих стад.

Сомнительно, чтобы он смог это сделать или не увидел ошибки в таком развитии событий, едва начав осуществлять свой план. Однако он так и не достиг такого положения, когда можно было попытаться сделать это. Будучи военным гением, он быстро понял значение цивилизованного образа ведения военных действий и выработал способы применения сложных технологий, необходимых для осады городов, чтобы взбираться на стены, пробивать их и так далее. И это всего лишь шаг до видения значения цивилизации, и до искусства — тоже.

Однако в одном случае все же было произведено ненужное разрушение. Армия Хулагу, захватив долину Тигра и Евфрата, бессмысленно уничтожила всю сложную систему ирригационных сооружений, которые щадили все предыдущие завоеватели, чем сохраняли цветущий центр цивилизации в течение 5000 лет. Монголами же долина Тигра и Евфрата была превращена в отсталый и бедный регион, каким он является и сейчас (В последние десятилетия этот район оказался в выгодном положении из-за наличия нефти — но это временный источник).

Как оказалось, монголы стали относительно просвещенными правителями, во всяком случае, не сильно хуже своих предшественников, а в некоторых случаях — лучше. Хубилай-хан был особенно просвещенным и гуманным правителем, при котором обширные районы Азии пережили золотой век, какого не переживали раньше и какого им не предстояло пережить (если мы сделаем кое-какое исключение) до двадцатого века. В первый и последний раз обширный Евразийский континент оказался под единым правлением от Балтийского моря до Персидского залива и вдоль широкого пути на восток к Тихому океану.

Когда Марко Поло, человек, прибывший из крошечного клочка земли, называемого «христианским миром», посетил могущественное государство Китай, он был ошеломлен и испытал глубокое благоговение, а когда вернулся домой, люди отказывались верить его рассказам, хотя он ничуть не погрешил против правды и ничего не приукрасил.

ОТ ПОРОХА К АТОМНОЙ БОМБЕ

Монгольское вторжение миновало, однако то вспыхивающая, то затухающая борьба между жителями цивилизаций и варварами-кочевниками переросла в непрерывную схватку. Но военное искусство развивалось, и это дало цивилизации перевес над варварами, который последние уже больше никогда не смогли преодолеть. Так что монголов называют «последними из варваров».

Был изобретен порох — смесь нитрата калия, серы и древесного угля. Порох впервые дал в руки человечества взрывчатое вещество (за пять веков до этого Византийская империя создала химическое оружие под названием «греческий огонь», смесь веществ (точный состав неизвестен), которая могла гореть на воде. Она была использована для отражения арабского и русского флотов и несколько раз спасала Константинополь от захвата. Это, однако, было не взрывчатое вещество, а зажигательное). Это вызвало необходимость все в большей и большей степени организованного производства для изготовления пороха. Пороха у варварских племен не было.

Порох, очевидно, происхождением из Китая, там он использовался для фейерверков еще в 1160 году. Конечно, может быть, именно нашествие монголов и широкая дорога, которую огромная империя предоставила для торговли, способствовали появлению сведений о порохе в Европе (а также сведения о других технических новшествах, особенно о бумаге и о компасе).

В Европе, однако, порох стал не средством для фейерверков, а средством для ведения военных действий. Вместо забрасывания камней катапультой и использования движущей силы согнутого дерева или скрученных ремней можно было поместить порох в закрытую с одной стороны трубу. В открытый конец трубы закладывалось ядро, и взрывающийся порох придавал ему движение.

Примитивные образцы таких орудий были применены в ряде случаев уже в четырнадцатом веке, в битве при Креси (134 6 год), в начале Столетней войны. Англичане тогда разбили французов, но исход битвы решили не относительно еще бесполезные пушки, а английские лучники с большими луками, чьи стрелы были гораздо более смертоносными, чем пушки того времени. Действительно, лук оставался хозяином на поле битвы (в тех случаях, когда он применялся) в течение восьмидесяти лет. Он позволил англичанам выигратьбитву при Аджинкорте в 1415 году, хотя французская армия располагала превосходящими по численности силами, он обеспечил и окончательную победу англичан при Вернейле в 1424 году.

Однако улучшение качества пороха и усовершенствование конструкции пушки и технологии ее изготовления постепенно привели к созданию надежной артиллерии, которая наносила урон противнику, не убивая при этом своих пушкарей. К концу пятнадцатого века порох уже правил на поле битвы и был хозяином на войне еще в течение четырех веков.

Французы создавали артиллерию, чтобы противопоставить ее лукам англичан, а англичане, которые в течение восьмидесяти лет разбивали Францию с помощью луков, в конце концов, через двадцать лет были разбиты французской артиллерией. Более того, артиллерия внесла весомый вклад в бесповоротный конец феодализма в Западной Европе. Пушечные ядра не только могли без особых усилий разбивать стены замков и городов, но дело оказалось еще и в том, что создавать и поддерживать хорошо подготовленную артиллерию могло себе позволить только сильное централизованное правительство, так что мало-помалу титулованная знать оказывалась вынужденной подчиняться королю.

Такая артиллерия означала, что с угрозой нападения варваров было покончено раз и навсегда. Никакая лошадь, какой бы быстрой она ни была, и никакие копья, какими бы надежными они ни были, не могли сравниться с пушечным стволом.

Европа, однако, все еще опасалась тех, кого ей было приятно считать варварами, хотя они были такими же цивилизованными, как и европейцы (Конечно, я здесь использую слово «цивилизованные» только в смысле обладания городами и наличия развитой техники. Нация или народ могут быть цивилизованными в этом смысле и быть варварами из-за жестокой нехватки гуманности. Нет надобности тут в качестве примера указывать на турок, лучшим в истории примером является Германия в период между 1933 и 1945 годами). Турки, например, вошли в Аббасидскую империю как варвары в 840 году, способствовали ее распаду (который завершили монголы) и пережили Монгольскую империю, которая раскололась на части после смерти Хубилай-хана.

С течением времени они стали цивилизованными и захватили Малую Азию и отдельные части Ближнего Востока. В 1345 году османские турки (чье государство стало известно как Оттоманская империя) вторглись на Балканы и обосновались в Европе, из которой их так и не смогли выдворить полностью. В 1453 году турки захватили Константинополь и этим положили конец Римской империи, но сделали это с помощью артиллерии, причем лучшей, чем артиллерия, которой обладала любая европейская держава.

Завоевания Тамерлана (который претендовал на происхождение от Чингисхана) тем временем, по-видимому, вели к восстановлению века монголов. С 1381 по 1405 год он выиграл битвы в России, на Среднем Востоке и в Индии. Сам по духу кочевник, он использовал вооружение и организацию цивилизованных регионов, которыми правил, и (за исключением краткого и кровопролитного набега в Индию) он никогда не двигался вне государств, которые ранее были завоеваны монголами

После смерти Тамерлана наступили коренные изменения в Европе. Обладая порохом и морским компасом, европейские мореплаватели начали высаживаться на берега всех континентов, чтобы оккупировать и заселить те из них, которые были варварскими, и чтобы господствовать над теми, которые были цивилизованными. В течение последующих 550 лет мир становился все более европейским. И если европейское влияние стало ослабевать, то это происходило потому, что неевропейские нации становились более европеизированными, по крайней мере в технике ведения боевых действий, если не в чем-нибудь другом.

При монголах произошло окончательное крушение всякой возможности (никогда не бывшей большой) разрушения цивилизации варварским вторжением.

Тем не менее, хотя цивилизация защитила себя от варварства, войны между самими цивилизованными державами становились все более ожесточенными. Даже до появления пороха случалось, что цивилизации, казалось, находятся на грани самоубийства, по крайней мере в некоторых районах. Так, во время Второй Пунической войны карфагенский полководец Ганнибал разорял Италию в течение шестнадцати лет, и Италии понадобилось немалое время, чтобы оправиться. Столетняя война между Англией и Францией (1338–1453) грозила тем, что Франция опустится до варварства, а Тридцатилетняя война (1618–1648) добавила пороху к более ранним страхам и стерла с лица земли половину населения Германии. Эти войны, однако, были ограничены по территории, и как бы сильно не могли быть разрушены Италия, Франция или Германия в том или ином веке, цивилизация в целом продолжала распространяться.

Но потом, когда великие географические открытия вызвали распространение европейского владычества в мире, европейские войны стали воздействовать на удаленные континенты, и началась эра мировых войн. Первой войной, которая могла бы считаться мировой, в том смысле, что вооруженные силы были задействованы на разных континентах и все сражения, тем или иным образом, происходили по поводу спорных вопросов, которые были взаимосвязаны, была Семилетняя война (1756–1763). В этой войне Пруссия и Великобритания сражались против Австрии, Франции, России, Швеции и Саксонии. Главные сражения войны происходили на территории Германии, где Пруссия, столкнулась с огромным перевесом сил врага. Пруссией, однако, правил Фридрих II, последний легитимный монарх, который был военным гением, и он одержал победу (Однако даже его гений не мог бы одержать победу без британских денег и без счастливой для него случайности, что его закоренелый враг — российская императрица Елизавета — умерла 5 января 1762 года, и Россия заключила перемирие).

В то же время британцы и французы сражались в Северной Америке, где война фактически началась в 1755 году. Битвы происходили на Западе Пенсильвании и в Квебеке. Морские сражения между Великобританией и Францией велись на Средиземном море и вдали от французского побережья в Европе, и у Индийского побережья в Азии. Великобритания также вела боевые действия с испанцами в море недалеко от Кубы и у Филиппин, а сражения на суше с Францией велись также в самой Индии. (Великобритания выиграла, она забрала у Франции Канаду и получила не вызывающее сомнений прочное положение в Индии.) Только в двадцатом веке войны распространились, по крайней мере, так же широко, если не шире, чем Семилетняя война, и с гораздо большей интенсивностью. Первая мировая война видела серьезные сражения на суше от Франции до Среднего Востока и морские стычки по всему океану (хотя единственное крупное морское сражение произошло в Северном море). Вторая мировая война видела еще более интенсивные действия на более крупных участках Европы и Среднего Востока, на больших участках Северной Африки и Дальнего Востока, с морскими и воздушными сражениями не только более широко распространенными, но и намного более крупными по масштабу. Но не только расширение по масштабу создавало возрастающую угрозу для цивилизации.

Поднимался уровень развития техники, и военные орудия неуклонно становились более разрушительными.

В конце девятнадцатого века правлению пороха наступил конец, были изобретены более действенные взрывчатые вещества, такие, как тринитротолуол (тол), нитроглицерин и пироксилин. Действительно, испано-американская война 1898 года была последней сколько-нибудь значительной войной, когда военные действия велись с применением пороха. Кроме того, корабли стали бронировать, их принялись строить большими по размеру, и на них были более мощные орудия.

Первая мировая война ввела в военный обиход танки, аэропланы и отравляющие газы. Вторая мировая война ввела атомную бомбу. После Второй мировой войны были созданы межконтинентальные баллистические ракеты, нервно-паралитические газы, лазерные лучи, биологическое оружие.

Однако, хотя война стала более экстенсивной и орудия уничтожения более мощными, уровень интеллекта генералов не повысился. Действительно, когда сложность и разрушительная сила военных орудий возросли, равно как и численность армий, когда комбинированные военные операции распространились на большие районы и многократно умножились, требование быстрых и разумных решений стало намного труднее удовлетворить, и генералы все меньше и меньше соответствуют новым возрастающим требованиям. Генералы, может быть, не стали глупее, но они по интеллекту не отвечают необходимым требованиям.

Американская Гражданская война нанесла огромный ущерб, причиненный некомпетентными генералами, но этот ущерб — сущие пустяки по сравнению с ущербом, причиненным некомпетентными генералами в Первой мировой войне, и это опять же намного меньше по сравнению с ущербом, нанесенным некоторыми губительными ошибками во Второй мировой войне.

Поэтому утверждение, что цивилизованные боевые действия не разрушат цивилизацию, поскольку и победители, и побежденные одинаково заинтересованы в том, чтобы сохранить плоды цивилизации, уже больше неприменимо.

Во-первых, разрушительная сила оружия возросла до такой степени, что его применение может не только разрушить цивилизацию, но уничтожить и само человечество.

Во-вторых, естественная неспособность военачальников делать свою работу может привести теперь к ошибкам настолько огромным, что они могут разрушить цивилизацию и уничтожить человечество без какого-либо умысла сделать это. И в заключение, мы стоим перед лицом настоящей катастрофы четвертого класса и имеем все основания ее опасаться, потому что того и гляди начнется всеобщая термоядерная война и будет бессмысленно продолжаться до самоубийства рода человеческого.

Это может случиться, но случится ли?

Предположим, что политические и военные руководители мира находятся в здравом рассудке и что они осуществляют жесткий контроль за ядерными арсеналами. В таком случае нет реальной опасности ядерной войны. В гневе были сброшены две ядерные бомбы на Японию — одна 6 августа 1945 года на Хиросиму и вторая два дня спустя на Нагасаки. Это были единственные две бомбы, которые тогда существовали, и намерение было закончить Вторую мировую войну. Эта задача была решена, и не было в то время никакой возможности ядерной контратаки.

В течение четырех лет лишь Соединенные Штаты обладали ядерным арсеналом, но у них не было реального случая применить его, поскольку все кризисы, которые могли спровоцировать войну, такие, как, например, советская блокада Берлина в 1948 году, были разрешены или нейтрализованы без необходимости обращаться к нему.

29 августа 1949 года Советский Союз взорвал свою первую атомную бомбу, и с тех пор возможность войны с ядерным оружием с обеих сторон возросла — войны, в которой ни одна из сторон не могла победить, войны, где обе стороны знали, что никто из них не может победить.

Попытки получить преимущество практически свели к нулю разумность развязывания войны. В 1952 году обе стороны получили гораздо более опасную водородную бомбу, создали баллистические ракеты и спутники, обе стороны поддерживали регулярную модернизацию вооружения в целом.

Следовательно, война между сверхдержавами стала немыслимой. Наиболее угрожающим был военный кризис в 1962 году, когда Советский Союз разместил на Кубе баллистические ракеты — это в девяноста километрах от побережья Флориды, так что Соединенные Штаты оказались под прямой угрозой ядерной атаки. Соединенные Штаты установили блокаду Кубы с моря и с воздуха и фактически предъявили Советскому Союзу ультиматум убрать эти ракеты. С 22 по 28 октября 1962 года мир как никогда был близок к ядерной войне.

Советский Союз отступил и убрал свои ракеты. В ответ Соединенные Штаты, которые поддерживали попытки свергнуть революционное правительство Кубы, согласились не вмешиваться в дела Кубы. Обе стороны пошли на уступки, что было бы невозможно в доядерные времена. Опять же Соединенные Штаты вели военные действия во Вьетнаме в течение десяти лет и наконец признали унизительное поражение, но не пытались использовать ядерное оружие, которое тут же уничтожило бы противника. Соответственно, Китай и Советский Союз не продвинулись в направлении прямого вмешательства в войну, поскольку не хотели провоцировать Соединенные Штаты на применение ядерного оружия.

Наконец, во время повторяющихся кризисов на Среднем Востоке, в которых Соединенные Штаты и Советский Союз представляли противоположные стороны, ни одна из супердержав не сделала попытки прямой интервенции. Фактически не была допущена ситуация, когда та или другая сторона могла быть вынуждена осуществить прямую интервенцию.

Короче говоря, через почти четыре десятилетия с тех пор, как на сцене появилось ядерное оружие, оно (за исключением протовзрывов над Хиросимой и Нагасаки) никогда не применялось в войне, и две супердержавы шли на многое, чтобы избежать подобного применения (Следует заметить, что многие происшедшие после написания этой книги события и главное коренное изменение политики Советского Союза, распад его на отдельные государства и последовавшее глобальное сокращение стратегических вооружений супердержав и их союзников, намного уменьшили шансы возникновения глобального конфликта и, соответственно, термоядерной войны.).

Если так будет продолжаться, то мы не погибнем в ядерной войне. Но будет ли так продолжаться? Кроме того, существует распространение ядерного оружия. Помимо Соединенных Штатов и Советского Союза, создали ядерное оружие Великобритания, Франция, Китай и Индия. Другие тоже могут им последовать и неизбежно последуют (Индия, а затем и Пакистан в 1998 году произвели подземные ядерные взрывы, пополнив таким образом «ядерный клуб», вселив новую неуверенность в дальнейшее развитие событий после окончания «холодной войны» и положив начало гонке ядерного вооружения уже в новой части света, в Азии). Не сможет ли малая держава начать атомную войну?

Если предположить, что руководители малых держав тоже в своем уме, то весьма трудно понять, зачем это им было нужно. Иметь ядерные бомбы — это одно; иметь достаточно большой ядерный арсенал той или другой сверхдержаве, для того, чтобы обезопасить себя от полного уничтожения другой сверхдержавой, — это совершенно другое. И скорее всего, против любой из малых держав, которая вознамерится совершить хоть малейший жест в сторону применения ядерной бомбы, сразу же выступят обе сверхдержавы.

Однако насколько можно доверять предположению о наличии здравого смысла у мировых лидеров? Нации в прошлом оказывались под руководством психически больных личностей, и даже здравомыслящий руководитель в порыве гнева и отчаяния может оказаться недостаточно рассудительным. Мы легко можем представить себе кого-нибудь вроде Адольфа Гитлера, отдающего распоряжение об уничтожении противника ядерным ударом, если альтернативой служит уничтожение его власти. Но также можно представить себе, что его подчиненные, конкретные исполнители отказываются выполнить его приказ. Что касается фактов, то некоторые приказы, отдававшиеся Гитлером в его последние месяцы, не выполнялись его генералами и администраторами.

Далее, существуют некоторые национальные лидеры, которые настроены достаточно фанатично, чтобы немедленно нажать ядерную кнопку, если бы она у них была. Дело в том, что у них ее нет, и я подозреваю, что мир их только потому и терпит, что у них нет этой кнопки.

Даже если все политические и военные руководители будут сохранять здравый рассудок, не может ли случиться так, что ядерный арсенал выйдет из-под контроля, и ядерная война начнется из-за паникерского или вызванного психическим заболеванием решения исполнителя? Или, того хуже, не может ли она начаться из-за ряда мелких событий, каждое из которых представляется единственно возможным ответом на действия противника, пока, наконец, дело не дойдет до ядерной войны, хотя ее никто не желает и все очень надеются, что ее не будет? (Во многом именно так началась Первая мировая война.) А, хуже всего, не случится ли так, что условия в мире ухудшатся настолько, что ядерная война покажется выходом, который предпочтительнее бездействия?

Несомненно, единственный верный способ избежать ядерной войны — это уничтожить все ядерное оружие, и не исключено, что мир придет к этому до того, как разразится ядерная война.

Часть V КАТАСТРОФЫ ПЯТОГО КЛАССА

14. Истощение ресурсов

РЕСУРСЫ ВОЗОБНОВЛЯЕМЫЕ

В последних двух главах мы пришли к выводу, что единственная грозящая нам катастрофа четвертого класса — это всеобщая термоядерная война, достаточно интенсивная и достаточно продолжительная, чтобы уничтожить всякую человеческую жизнь или оставить от нее такую малость и в таком жалком состоянии, что это будет означать окончательное вымирание.

Если это произойдет, есть шансы, что другие формы жизни также будут сметены с лица Земли, но вполне может быть, что выживут насекомые, растения и микроорганизмы, и в конечном счете снова заселят мир и дадут возможность Земле процветать как обитаемой планете, пока не наступит такое время (если оно вообще наступит), когда эволюционируют новые и более здравомыслящие виды.

Мы доказали, что существует возможность избежать интенсивной и продолжительной термоядерной войны. Но даже и меньшей степени ожесточенности было бы достаточно, хотя само человечество могло бы и выжить. Это было бы катастрофой пятого класса, катастрофой, наименее основательной из тех, с которыми мы имеем дело в этой книге, но все же катастрофой достаточно основательной.

Предположим теперь, что войны, в том числе и ограниченная ядерная война — это уже понятия прошлого. Возможно, подобная надежда не очень реальна, но все же нельзя сказать, что это совершенно невозможно. Предположим, что человечество решило, что война — это самоубийство и лишена всякого смысла, что человечество решило предпринять некие общие рациональные действия, необходимые для урегулирования споров без войны, что оно научилось исправлять те несправедливости, которые питают повстанческие движения и терроризм, а затем предприняло эффективные меры для разоружения и сдерживания тех, кто не идет на компромисс, кого не удовлетворяет ничто разумное (как это определяется здравым рассудком человечества). Предположим далее, что международное сотрудничество станет настолько тесным, что достигнет формы мировой федерации, правительство которой может предпринимать совместные действия по глобальным проблемам и крупным проектам.

Это может представляться безнадежно идеалистичным, сказочным сном, но предположим, что дело дошло до этого. Тогда встает другой вопрос: если человечество будет жить в мире и сотрудничестве, окажется ли оно навсегда в безопасности? Будем ли мы развивать наши технические и прикладные науки, пока не узнаем, как предотвратить следующий ледниковый период, который ожидает нас через 100 000 лет, и как управлять погодой в соответствии с нашими требованиями? Будем ли мы развивать науки и технику, пока по мере распространения в космосе не станем полностью независимыми от Земли и от Солнца, и сможем удалиться от последнего подальше, когда через 7 миллиардов лет наступит его время стать красным гигантом (если не уйдем от него задолго до этого)? Будем ли мы развивать науку и технику, пока не узнаем, как пережить сжимающуюся Вселенную или до крайности возрастающую энтропию и пережить даже собственно Вселенную? Или нас ждут ужасные и гораздо более близкие по времени опасности, неизбежные даже при условии полного мира?

А это не исключено. Рассмотрим, например, вопрос развития нашей техники. В этой книге я считал само собой разумеющимся, что техника может и будет развиваться безгранично, если ей будет предоставлена такая возможность, что у нее нет естественных границ, поскольку знание не имеет пределов и может расширяться безгранично. Но не существует ли цены, которую мы должны заплатить за технику, нет ли какого-либо условия, которое нам придется выполнить? А если случится так, что мы неожиданно узнаем, что больше не в состоянии платить эту цену, больше не можем выполнять это условие?

Техника зависит от успешного использования различных ресурсов, извлекаемых из окружающей нас среды, и каждое продвижение в технике означает, по-видимому, увеличение степени этого использования.

Исходя из того, что солнечная радиация будет иметь место в течение миллиардов лет, мы можем сказать, что многие ресурсы Земли в течение этого времени возобновимы. Зеленые растения используют энергию солнечного света для преобразования воды и двуокиси углерода в свою ткань, отдавая, кроме того, избыточный кислород в атмосферу. Животные получают необходимую им пищу из растительного мира, сочетая эту пищу с кислородом, они образуют воду и двуокись углерода.

Эта пища и кислородный цикл (к которому могут добавляться различные важные для жизни минералы) будут существовать столько, сколько будет существовать солнечный свет — по крайней мере потенциально — и, с человеческой точки зрения, как пища, так и кислород, которым мы дышим, бесконечно возобновимы.

Некоторые аспекты неодушевленного мира также бесконечно возобновимы. Пресная вода, постоянно потребляемая и постоянно стекающая в море, возобновляется путем испарения океанов солнечным теплом и выпадением затем осадков в виде дождя и снега. Ветер будет существовать постольку, поскольку Земля неравномерно нагревается Солнцем, приливы и отливы будут наступать столько, сколько Земля будет вращаться по отношению к Солнцу и Луне, и так далее.

Все виды, кроме человека, имеют дело с возобновимыми ресурсами. Отдельные организмы могут умереть из-за временной и локальной нехватки пищи или воды, или из-за экстремальных значений температуры, или из-за наличия и активности хищников, или просто из-за старости. Целые виды могут погибнуть из-за генетических изменений, или из-за неспособности отвечать на довольно незначительные изменения в окружающей среде, или из-за замены их другими видами, так или иначе более эффективными в выживании. Жизнь, однако, будет продолжаться, потому что благодаря непрекращающейся циркуляции возобновимых ресурсов Земля останется обитаемой.

Только человек имеет дело с невозобновимыми ресурсами, и только человек поэтому рискует построить такую жизнь, при которой нечто, что стало существенно важным, может вдруг, более или менее неожиданно, исчезнуть. Это исчезновение может привести к такому сдвигу, что покончит с человеческой цивилизацией. Земля тогда останется обитаемой, но больше не подходящей для развитой техники.

Истоки техники несомненно имели дело с возобновимыми ресурсами. Самыми ранними орудиями, должно быть, были такие, которые находились готовыми под рукой. Упавшая ветка дерева могла быть использована как дубина, также и кость конечности крупного животного. Это, конечно, возобновимые ресурсы. Всегда найдется новая ветка и новая кость.

Даже когда люди занялись бросанием камней, в этой ситуации не оказалось ничего нового. Правда, камни невозобновимы, в том смысле, что новые камни не образуются за время, сопоставимое со временем деятельности человека, но камень и не потребляется, когда его бросают. Брошенный камень, в конце концов, можно поднять и бросить снова. Кое-что новое возникает, только когда камням начали придавать форму, отесывая их, выравнивая поверхность или шлифуя, чтобы создать острый край или точку и использовать их в качестве ножей, топоров, наконечников копий или стрел.

Здесь, наконец, имеется нечто, что не только не возобновимо, но и потребляемо, расходуемо. Если острый конец или острый край камня притупляется, его можно раз или два раза снова заточить, но достаточно скоро они станут слишком маленькими, чтобы их можно было дальше использовать. В общем надо заострять новые камни. И хотя камни всегда найдутся, крупные камни преобразуются в мелкие, из которых только часть оказывается полезной. Более того, некоторые камни оказываются более подходящими для изготовления острых орудий, чем другие. Поэтому люди принялись искать кремень с неменьшим рвением, чем они искали пищу.

Однако тут была разница. Новая пища всегда вырастала, а серьезные засухи и голод не были постоянными.

А вот источник кремня, как только он иссякал, иссякал окончательно и больше не возобновлялся.

Но пока камень оставался главным неживым ресурсом для человека, нечего было опасаться, что он будет совершенно истреблен. Его было слишком много, и во времена, когда он являлся главным неживым ресурсом (каменный век), людей было слишком мало, чтобы нанести заметный урон его запасам.

Это было верно также и в отношении использования других разновидностей камня — глины для керамики, охры для красок, мрамора или известняка для строительства, песка для стекла и так далее.

Существенное изменение наступило с использованием металлов.

МЕТАЛЛЫ

Само слово «металл» происходит от греческого слова «искать». Металлы, используемые для орудий и строительства, достигают по массе только 1/6 веса камня, составляющего кору Земли, и почти вся эта шестая часть неочевидна. Наибольшая часть металлов существует в соединении с кремнием и кислородом, или с углеродом и кислородом, или с серой и кислородом, или только с серой, и образует «руды», которые очень похожи на камень по виду и свойствам.

Однако существуют некоторые металлы, которые плохо образуют соединения и могут существовать как самородки. Это — медь, серебро и золото, к ним можно добавить еще небольшое количество метеоритного железа. Такой свободный металл очень редок.

Золото составляет только 1/200 000 000 коры Земли, и это один из очень редких металлов, но из-за того, что оно почти все существует в чистом виде и нередко в виде самородков, которые имеют изумительный желтый цвет, это, вероятно, был первый открытый людьми металл. Он оказался необыкновенно тяжелым, достаточно блестящим, чтобы служить украшением, и достаточно мягким, чтобы придавать ему интересные формы. И он не изменялся, потому что не ржавел и не портился иным образом.

Люди начали работать с золотом, может быть, еще в середине V века до н. э. Золото и в меньшей степени серебро ценились из-за их красоты и редкости, и они стали основным средством обмена и удобным способом сохранять богатство. Около 640 года до н. э. лидийцы в Малой Азии изобрели монеты, маленькие кусочки сплава золота и серебра фиксированного веса, проштампованные правительственным знаком, чтобы заверить их подлинность.

Люди вообще-то ошиблись, посчитав, что золото удобно как средство обмена из-за его подлинной ценности. Ничто они не искали с такой же страстью и ничто не вызывало у них такого воодушевления, когда они его находили. Несмотря на это, у золота вообще нет крупномасштабного применения. Обнаружение большего количества золота увеличивает его мировой запас и уменьшает одно из его качеств — редкость.

В результате, когда Испания захватила золотые запасы ацтеков и инков, она не стала богатой. Поток золота в Европу снизил его ценность, что означало увеличение цен на все другие товары относительно цены золота, произошла инфляция. Испания, у которой была слабая экономика и которой приходилось многое покупать за границей, обнаружила, что ей приходится обменивать все большее и большее количество золота за меньшее и меньшее количество товаров.

Тем не менее, иллюзия богатства, созданная золотом, воодушевила Испанию на то, чтобы приняться за бесчисленные войны на Европейском континенте, за которые она не в состоянии была платить и которые довели ее до банкротства, от которого она так и не оправилась. В то же время другие нации с развивающейся экономикой становились богатыми и без золота. В средние века потерпели неудачу настойчивые попытки найти способ превращать в золото другие, менее ценные металлы, но если бы это удалось, произошла бы настоящая трагедия. Золото быстро бы потеряло ценность, и европейская экономика оказалась бы в таком хаосе, что ей пришлось бы долго из него выбираться.

Однако другие металлы, которые имеют настоящую ценность, потому что их можно использовать для изготовления орудий и в строительстве в отличие от золота, все больше и больше приносят пользы по мере того, как они становятся все более и более распространенными. Чем более они доступны и чем меньше их цена по отношению к золоту, тем шире области, в которых они могут быть использованы, тем сильнее экономика, тем выше уровень жизни.

Однако для того, чтобы металлы становились относительно более распространенными, людям недостаточно было самородков, которые они время от времени находили то тут, то там. Нужно было найти методы получения металлов из руд, методы освобождения атомов металлов из соединений с атомами других элементов. Такое развитие «металлургии» произошло примерно в 4000 году до н. э. на Среднем Востоке, и первым металлом, извлеченным из руды, была медь.

Приблизительно в 3000 году до н. э. было установлено, что определенные руды, которые, как оказалось, содержат и медь, и мышьяк, дают сплав меди с мышьяком, который намного прочнее и более упруг, чем просто медь. Это был первый металл, который мог быть использован для чего-то иного, чем просто украшения, первый металл, из которого можно было делать орудия и оружие, и гораздо лучшие, чем из камня.

Работать с рудами, содержащими мышьяк, небезопасное занятие, и, возможно, отравление мышьяком было первым «профзаболеванием», которое доставило человеку неприятности. Со временем, однако, открыли, что если оловянную руду смешать с медной, то получается медно-оловянный сплав, или «бронза», который был точно так же хорош, как и сплав меди с мышьяком, только гораздо безопаснее в производстве.

К 2000 году до н. э. разновидности медно-оловянных сплавов были уже в широком употреблении, и на Среднем Востоке начался «бронзовый век». Наиболее примечательные следы об этом времени остались в гомеровских эпопеях «Илиада» и «Одиссея», где воины в бронзовых доспехах сражались копьями с бронзовыми наконечниками.

Медь — не особенно распространенный металл, и цивилизации, которые использовали бронзу, вскоре обнаружили, что местные запасы истощились, и им пришлось ввозить медь из-за границы. С оловянной рудой дело обстояло еще хуже. Медь не очень распространенный компонент земной коры, но олово распространено еще меньше. Собственно, олово в 15 раз реже меди. Это означает, что, когда медь еще могла быть добыта в различных местах на Среднем Востоке, местные запасы олова были, по-видимому, полностью исчерпаны. Так впервые в истории люди столкнулись с истощением природных ресурсов, и не просто с временным истощением, как пищи во время засухи, а с окончательным истощением. Оловянные рудники были пусты и уже никогда больше не могли наполниться.

Если люди не хотели довольствоваться только той бронзой, которая была у них в наличии, надо было искать новые месторождения. Поиск происходил на все более обширной территории, и к 1000 году до н. э. финикийские мореплаватели проложили пути за пределы Средиземного моря и открыли «Оловянные острова». Это, как полагают, были острова Силли к юго-западу от оконечности Корнуолла.

Между тем, около 1300 года до н. э. в Малой Азии был разработан способ выплавки железа из руды. Железо, связанное в породе с другими элементами, значительно прочнее, чем медь, но выделить его из соединения было труднее. Для этого была необходима высокая температура древесного угля, для разработки получения которого потребовалось много времени.

Метеоритное железо было намного тверже и более упруго, чем бронза, а железо из руды было ломким и совершенно бесполезным. Дело заключалось в том, что метеоритное железо имело примесь кобальта и никеля. Однако и железо из руды иногда оказывалось достаточно твердым и упругим. Это случалось не так уж часто, но заставило металлургов заняться железными сплавами. В конце концов, было обнаружено, что добавление древесного угля в железо делает его более твердым. Как бы мы сказали сейчас, легирует его.

К 900 году до н. э. изготовители железа научились делать это намеренно, и начался железный век. Стало больше не важно, что медь встречается редко, а олово — еще реже.

Это — пример того, как человек справлялся с истощением ресурсов на протяжении истории. Во-первых, был расширен поиск новых запасов^[11], во-вторых, нашли заменители.

В течение истории, со времен открытия металлургии, применение металлов расширялось с постоянно увеличивающейся скоростью. В девятнадцатом веке были разработаны новые методы выплавки стали, были открыты металлы, неизвестные древним, — кобальт, никель, ванадий, ниобий и вольфрам, которые использовались в качестве добавок к стали, чтобы создавать новые металлические сплавы беспримерной твердости или необычных свойств. Были разработаны методы получения алюминия, магния и титана, эти металлы стали широко применяться в различных конструкциях.

Но теперь люди оказались перед лицом истощения источников многих металлов в масштабах мира и столкнулись со многими проблемами нашей технологической цивилизации. Даже старые металлы приобрели новые сферы применения, от которых нам было бы нелегко отказаться. Ни медь, ни серебро не требуются теперь ни для чеканки монет, ни для украшений, но медь до сих пор важна для электрических сетей, поскольку никакое другое вещество не является таким хорошим проводником электричества, а соединения серебра важны для фотографии. (Однако золото до сих пор не находит крупномасштабного применения.) Что мы будем делать, когда истощатся рудники, не просто в том или ином районе, а на всей Земле? Можно было бы подумать, что если не будет больше металлов, то у людей не будет иного выхода, как отказаться от своих технологий, что способно привести цивилизацию к гибели, даже если на Земле будет гуманное планетарное правительство.

Между тем, источники целого ряда важнейших металлов должны истощиться, по некоторым оценкам, в течение четверти века. Сюда входят платина, серебро, золото, олово, цинк, свинец, медь и вольфрам. Означает ли это, что цивилизации грозит гибель?

Возможно, не означает. Существуют пути обхода этого истощения.

На первом месте тут сбережение. Во времена, когда запасы того или иного материала далеки от истощения, он используется на различные второстепенные цели, на всякие мелочи, украшения, предметы моды. Вещь, изготовленную из этого материала, скорее заменят, чем реставрируют или починят. Ее могут заменить, даже если она находится в прекрасном рабочем состоянии, просто потому, что новая более престижна, соответствует более высокому социальному статусу. Намеренные несущественные изменения иногда производятся специально для того, чтобы вызывать замену гораздо скорее, чем это необходимо для практического использования, а просто ради погони за модой.

Американский экономист Торстейн Веблин (1857–1929) в 1899 году придумал специальный термин для обозначения расточительного, напрасного потребления как знака социального успеха: «престижное потребление». Это престижное потребление было частью человеческих социальных нравов с доисторических времен.

Однако до последнего времени оно было прерогативой тонкого аристократического верхнего слоя населения, и выброшенные предметы могли использоваться бедными слоями. Но в недавние времена, когда в жизнь вошла техника массового производства, оказалось возможно распространить престижное потребление среди всего населения. Конечно, иногда престижное потребление рассматривается как средство, необходимое для стимулирования производства и сохранения благосостояния экономики.

И все же, когда запасы того или иного определенного вида товара истощаются, импульс сбережения будет тем или иным способом укрепляться. Цены неизбежно вырастут быстрее, чем заработки, побуждая таким образом к сбережению не очень богатых и сохраняя прерогативу выбрасывать вещи только за богатыми. Если многочисленные бедные будут роптать, видя расточительство, в котором не могут принять участия, общество может прогрессировать, вводя распределение по карточкам. Это, конечно, тоже создает почву для злоупотребления, но истощающиеся ресурсы все-таки будут держаться дольше, чем можно было бы предполагать, если судить только по социальным излишкам процветания.

На втором месте — замена. Менее распространенный металл можно заменить более распространенным. Так серебряные монеты были заменены алюминиевыми и никелевыми. Металлы в целом могут быть заменены такими материалами, как пластмасса и стекло.

И вот пример: световой луч вполне возможно использовать для передачи сообщений вместо электрического тока, и это можно делать с гораздо большей эффективностью. Эти световые лучи могут быть посланы по волокнам стекла с человеческий волос толщиной. Тонкие кабели из стекловолокна могли бы заменить неисчислимые тонны меди, которые сейчас используются в электрических коммуникациях, а стекло, получаемое из песка, вряд ли так скоро истощится.

На третьем месте — новые источники. Впрочем, может показаться, что все рудники будут истощены, то есть все известные на Земле рудники. Но могут быть открыты новые рудники, даже при условии, что это становится маловероятным, все более маловероятным со временем, так как все большая часть земной поверхности изучается на наличие руд.

Тогда что же мы имеем в виду под словом «истощены»? Когда мы говорим о руднике, мы говорим о той части земной коры, в которой металл находится в такой концентрации, что его рентабельно добывать. Тем не менее с совершенствованием техники разрабатываются такие методы, благодаря которым определенные металлы могут быть с выгодой добыты, даже если концентрация настолько мала, что никакой практический метод в прошлом не позволил бы этого делать. Другими словами, сейчас существуют рудники, которые не могли быть рудниками ранее.

Этот процесс может иметь продолжение. Определенный металл может истощиться, если рассматривать существующие рудники, но когда мы почувствуем, что в силах справиться с более низкими концентрациями, появятся новые рудники.

Кроме того, мы можем вообще уйти с суши. Есть участки морского дна, которые покрыты толстым слоем рудных конкреций. Считают, что на один квадратный километр дна Тихого океана приходится 11 000 тонн таких конкреций. Эти конкреции различных металлов включают и очень полезные, запасов которых становится все меньше и меньше — медь, кобальт, никель. И вряд ли какие-нибудь трудности возникнут с их извлечением, как только эти конкреции будут драгированы с морского дна. Операции драгирования на экспериментальной основе сейчас планируются.

Ну, а уж если морское дно, почему бы и не само море? Морская вода содержит все элементы, но обычно в очень низкой концентрации. Дело в том, что дождь, выпадая на сушу, вымывает их по пути обратно в море. Уже сейчас без особых усилий мы можем получить из морской воды магний и бром, так что запасы этих двух элементов вряд ли иссякнут в обозримом будущем.

В конце концов, океан настолько огромен, что общее количество любого определенного металла, растворенного в морской воде, удивительно велико, независимо от того, насколько разбавлен этот раствор. Море содержит 3,5 % растворенных пород. Иначе говоря, каждая тонна морской воды содержит 35 килограммов растворенных пород.

Из растворенных в морской воде пород 3,69 % составляет магний и 0,19 % — бром. Следовательно, тонна морской воды содержит 1,29 кг магния и 66,5 грамма брома (Конечно, ни то, ни другое не содержится в чистом виде, а в форме растворенных соединений.). Учитывая, что на Земле 1 400 000 000 000 000 тонн морской воды, можно себе представить общее количество содержащегося в ней магния и брома (следует принять во внимание что то, что извлекается, постепенно смывается обратно в море).

Третий элемент — йод — тоже извлекают из морской воды. Йод сравнительно редкий элемент, в тонне воды примерно 50 миллиграммов йода. Этого слишком мало, чтобы экономично добывать обычными химическими методами. Однако существу ют некоторые виды морских водорослей, которые способны абсорбировать йод из морской воды и включать его в свои ткани. Из золы этих водорослей можно получить йод.

Но нельзя ли получать из морской воды и другие ценные элементы, если разработать технологию, чтобы концентрировать зачастую очень скудное содержание? Океан содержит все химические элементы без исключения: около 15 миллиардов тонн алюминия, 4,5 миллиарда тонн меди, 4,5 миллиарда тонн урана. В нем также содержится 320 миллионов тонн серебра, 6,3 миллиона тонн золота и даже 45 тонн радия.

Они там. И весь фокус в том, чтобы их получить. Или, наконец, мы можем совсем уйти с Земли. Если не так уж много лет назад идея производить добычу минералов на Луне (или даже на астероидах) могла показаться подходящей только для научной фантастики, то сейчас многие считают это не таким уж неосуществимым. Если финикийцы сумели в свое время добраться до Оловянных островов в поисках металла, запасы которого были очень малы, мы сумеем добраться до Луны. Добыча минералов на Луне для нас, может быть, не труднее, чем некогда добыча олова на Оловянных островах для финикийцев.

И вот, пройдясь по перечню новых источников ресурсов, мы можем даже сказать, что по-настоящему ни один из них не нужен. 81 элемент, обладающий стабильной атомной формой, неразрушим при обычных обстоятельствах. Люди их не потребляют, они просто переносят их с одного места на другое.

Геологические процессы, происходящие на протяжении миллиардов лет, сконцентрировали тот или иной элемент, включая, конечно, различные металлы, в том или ином районе. А что делают люди? Они со все возрастающей скоростью извлекают эти металлы и другие желательные элементы из этих районов концентрации и распределяют их более широко, более равномерно, более разреженно и перемешано друг с другом.

Значит, металлы все-таки тут, однако они могут быть распределены, могут подвергнуться коррозии и быть в соединении с другими элементами. Одним словом, задние дворы человечества являются обширным складом различных элементов, которыми оно попользовалось в той или иной степени и которые списало. При соответствующей технологии их можно снова восстановить и использовать.

Таким образом, различные элементы или, в более широком смысле, веществатеоретически у нас не могут иссякнуть, поскольку все вещества, которые не являются элементами, состоят из элементов.

Но истощение — не единственная судьба, которая грозит ресурсам, которые мы используем, даже жизненно важным ресурсам, от которых зависит вся жизнь, включая жизнь человека. Даже те ресурсы, которые мы не истощаем и которые, вероятно, никогда не истощатся, могут стать непригодными для использования в нашей деятельности. Ресурсы могут иметься, но нам от них не будет никакой пользы.

ЗАГРЯЗНЕНИЕ

Материальные объекты на самом деле не используются сполна, не растрачиваются безвозвратно, происходит только перестроение атомов. То, что использовано, становится чем-то другим, так что для каждого потребления возможно сбалансированное воспроизводство.

Если мы потребляем кислород, мы производим двуокись углерода. Если мы потребляем воду и пищу, мы производим пот, мочу и кал. Вообще говоря, мы не можем использовать продукты, которые списали. Мы не можем дышать двуокисью углерода, не можем пить и есть отбросы.

К счастью, мир представляет собой экологическое единство, и то, что для нас является отбросами, оказывается полезным для других организмов. Двуокись углерода важна для жизнедеятельности зеленых растений, в процессе ее использования они производят кислород. Отбросы, которые мы производим, разлагаются на составные части и используются разнообразными микроорганизмами, а то, что остается, может использоваться растениями, таким образом, вода очищается и производится пища. То, что жизнь списывает, она снова производит в длинном цикле преобразований. Мы можем назвать это процессом «переработки».

До определенной степени это верно также и в мире человеческой технологии. Если люди, например, сжигают дерево, они делают то, что в природе совершает молния. Сожженное человеком дерево входит в цикл наряду с деревом, сожженным молнией. На протяжении сотен тысяч лет использования человеком огня это использование по существу было незначительным по сравнению с огнем молнии, и таким образом деятельность человека никоим образом не перегружала цикл.

Посмотрим, как обстоит дело с использованием каменных орудий. Оно включает неуклонное превращение больших кусков камня в мелкие. Кусок камня, слишком крупный для использования, мог быть разбит на кусочки, которые можно использовать, а от этих кусочков можно было отколоть еще меньшие при создании орудий. В конце концов, орудие стало бы бесполезным из-за отламывания маленьких кусочков при заточке или придании формы.

И это тоже имитирует природный процесс, поскольку действие воды и ветра и изменение температуры также постепенно ведет к превращению камня в песок. Мелкие кусочки вследствие геологического воздействия могут снова превращаться в единую массу. Этот цикл превращения больших кусков камня в маленькие и обратно занимает, однако, очень длительный период. Поэтому по человеческим меркам мелкие бесполезные куски камня, которые являются неизбежным продуктом производства орудий, его отходами, не перерабатываются.

Все, что угодно, произведенное благодаря деятельности человека, что бесполезно и не перерабатываемо, стало определяться в последнее время как «загрязнение». Мелкие куски камня были бесполезны, нежелательны и создавали беспорядок. Как загрязнение они, однако, были относительно безвредны. Их можно было легко отмести в сторону, они не причиняли никакого вреда.

Отходы производства, которые могут быть с пользой переработаны природой, могут, тем не менее, стать загрязнением в случае, если они создадутся в регионе в ограниченное время и превысят мощность цикла. Например, когда люди сжигали дерево, они производили золу. Ее, как и мелкие камни, можно было отмести в сторону, и она не вызывала почти никакого беспокойства. Горящий огонь также производил пары, которые состояли в основном из двуокиси углерода и водяного пара, и оба эти компонента сами по себе не вызывали никаких неприятностей. В пары в незначительном количестве включались другие газы, раздражающие горло и глаза, кусочки несгоревшего углерода, пачкающие поверхности сажей, и другие тонко расщепленные частицы, которые не могли причинить никакого вреда. Пары плюс эти незначительные составляющие создавали видимый дым.

На открытом воздухе такой дым быстро рассеивался до концентраций слишком малых, чтобы кого-либо беспокоить. В конце концов, в нашей атмосфере находится около 5 100 000 000 000 000 тонн газов, и дым всех костров первобытного человечества (и всех лесных пожаров, вызванных молнией) практически исчезал, когда рассеивался в колоссальном объеме. А когда он рассеивался, природные процессы перерабатывали вещества дыма и восстанавливали материалы, которые снова использовались растениями, и вновь воссоздавалась древесина.

Но что, если огонь для света, тепла, приготовления пищи и безопасности поддерживать в жилище? Дым в жилище скопится до высокой концентрации — грязный, вонючий, активно раздражающий, скопится задолго до того, как начнутся процессы переработки. Результат будет непереносим. И это, наверное, первый пример загрязнения, созданного человеком.

Можно предпринять кое-какие спасительные меры. Во-первых, от огня можно со всем отказаться, что было, вероятно, немыслимо даже в каменном веке. Во-вторых, огонь можно использовать только на открытом воздухе, что создало бы людям значительные неудобства во всех отношениях. В-третьих, решить проблему загрязнения могло бы развитие техники — короче говоря, мог быть изобретен эквивалент трубы (вначале это, вероятно, была просто дыра в крыше). Это третье и решило проблему.

Подобное стало обычным путем, которым люди решали вопросы с нежелательными побочными эффектами. Неизменно выбиралось движение в направлении корректирующей техники.

Конечно, всякая корректирующая технология создает свои проблемы, и процесс может быть бесконечным. Тогда можно спросить, не достигнем ли мы точки, где нежелательный побочный эффект техники станет непоправимым? Не может ли, загрязнение стать настолько обширным, что коррекция будет невозможна, и не доведет ли загрязнение нашу цивилизацию до катастрофы пятого класса (или даже, может быть, разрушит нашу жизнь до катастрофы четвертого класса)?

И вот старые древесные огни возросли по количеству с увеличением населения. С развитием техники добавились новые огни — горящий жир, уголь, нефть, газ, и абсолютное количество огней неуклонно увеличивается с каждым годом.

Каждый огонь так или иначе требует трубы, и дым из всех этих труб выходит в атмосферу. И теперь каждый год в атмосферу выбрасывается около полумиллиарда тонн загрязнителей в виде раздражающих газов и кусочков твердого вещества. Техника начинает перегружать цикл, атмосфера за последние десятилетия становится ощутимо грязнее.

Естественно, в населенных центрах, особенно в промышленных, загрязнение наиболее сильное, где мы теперь имеем смог («дым» + «туман» — smoke + fog). Иногда инверсионный слой (верхний слой холодного воздуха, сдерживающий нижний слой более теплого воздуха целыми днями) препятствует рассеиванию загрязняющих агентов, и воздух в ограниченном районе становится опасным. В 1948 году «смог-убийца» унес в Доноре, в Пенсильвании жизни двадцати девяти человек. Подобное происходило несколько раз в Лондоне и в других городах. Даже там, где обходится без смертельных исходов, в районах смога всегда налицо долговременное повышение уровня пульмонологических заболеваний, вплоть до роста заболеваемости раком легких.

Не может ли в ближайшем будущем произойти так, что наша техника оставит нас с атмосферой, в которой невозможно дышать?

Такая угроза, безусловно, есть, но человечество не беспомощно. В первые десятилетия промышленной революции города находились под густыми облаками дыма от горящего битумного угля. Переход на уголь антрацит, который давал меньше дыма, произвел сильное изменение к лучшему в таких городах, как Бирмингем в Англии и Питтсбург в США (Неуклонно крепнет кампания против табакокурения, поскольку табачный дым содержит канцерогены, которые воздействуют на некурящих так же, как и на курящих. К сожалению, курильщики, одурманенные своим наркотиком, в общем игнорируют или отрицают это, а табачная промышленность скорее предпочтет распространять рак, чем потерять доходы).

Возможны и иные коррекции. Другая опасность исходит от образующихся при горении окислов азота и серы. Если соединения азота и серы удалить из топлива до начала процесса или если они удалены из дыма до выброса дыма в атмосферу, то многие клыки загрязнения будут вырваны. В идеале испарения от горящего топлива должны состоять из двуокиси углерода и воды и ничего более. И вполне возможно, что мы сумеем добиться этого идеала (Но и выброс углерода имеет свои опасности, о чем речь пойдет ниже).

Но могут неожиданно появиться новые разновидности загрязнителей воздуха. Так, лишь в середине 70-х годов была признана потенциальная опасность применения таких хлорофтористых углеродов, как фреон. Легко превращающиеся в жид кость и совершенно не токсичные, они стали использоваться как охладители (из-за их чередующегося испарения и превращения в жидкость), чтобы заменить такие гораздо более токсичные и опасные газы, как аммиак и двуокись серы. В последние десятилетия их стали применять и в баллончиках для распыления. В этом случае при испускании они превращаются в пар и несут с собой под давлением соответствующее вещество, содержащееся в тонкой струе.

Эти газы непосредственно для жизни безвредны, но в 1976 году было представлено доказательство того, что, попадая в верхние слои атмосферы, они могут уменьшить и в конечном счете разрушить озоновый слой, который существует на высоте около 24 километров над поверхностью Земли. Этот слой озона (активного вида кислорода с молекулами, состоящими из трех атомов кислорода вместо двух — в обычном) непрозрачен для ультрафиолетовой радиации. Он прикрывает поверхность Земли от энергетичного солнечного ультрафиолета, который опасен для жизни. Может быть, только после того, как процессы фотосинтеза в зеленых растениях моря произвели достаточно свободного кислорода, чтобы дать возможность образоваться озоновому слою, жизнь смогла наконец колонизировать сушу.

Если озоновый слой существенно ослабится хлорофтористыми углеродами, так что ультрафиолетовая радиация Солнца станет достигать поверхности Земли с большей интенсивностью, участятся случаи рака кожи. Или еще хуже, воздействие на микроорганизмы окажется столь радикальным, что это резко повлияет на весь экологический баланс путями, которые мы пока не может предугадать, но которые, скорее всего, будут крайне нежелательны.

Воздействие на озоновый слой все еще спорно, но применение хлорофторуглеродов в баллончиках уже значительно сократилось, и, может быть, найдут какой-нибудь заменитель для их использования в кондиционерах воздуха и холодильниках.

Но не только атмосфера подвергается загрязнению. На Земле имеется также порядочно воды, то есть «гидросфера». Запас воды на Земле огромен, масса гидросферы примерно в 275 раз больше массы атмосферы. Океан покрывает площадь в 360 миллионов квадратных километров, или 70 % поверхности Земли. Площадь океана почти в 40 раз больше площади Соединенных Штатов.

Средняя глубина океана 3,7 километра, так что общий объем океана составляет 1 330 000 000 кубических километров.

Сопоставьте это с потребностями человечества. Если рассмотреть потребление воды для питья, купания, мытья и для сельскохозяйственного и промышленного использования, мир потребляет около 4000 кубических километров воды в год, только 1/330 000 от объема океана.

Это звучит так, как будто даже мысль о нехватке воды нелепа, если бы не тот факт, что сам-то океан как непосредственный источник воды для нас бесполезен. Океан будет носить наши корабли, давать нам отдых и обеспечивать морскими продуктами, но из-за содержащейся в его воде соли мы не можем ее пить, не можем использовать ее ни для мытья, ни для сельского хозяйства, ни для промышленности. Нам нужна пресная вода.

Общий запас на Земле пресной воды около 37 миллионов кубических километров, только 2,7 процента общего запаса воды. Большая ее часть находится в виде твердого льда в полярных регионах и на вершинах гор и тоже не может быть нами прямо использована. Значительная часть находится в виде грунтовых вод, очень глубоко под поверхностью, и ее нелегко извлечь.

Нам необходима жидкая пресная вода на поверхности в виде озер, прудов и рек. А в них запас воды составляет 200 000 кубических километров. Это всего лишь 0,015 процента от общего запаса, но даже это количество в 30 раз больше, чем человечество потребляет за год.

Без сомнения, человечество не зависит от статического запаса пресной воды, мы бы могли пользоваться ею тридцать лет при нынешнем темпе потребления. Во да, которой мы пользуемся, перерабатывается естественным способом. Она в конечном счете стекает по суше в океаны, океаны же испаряются под Солнцем, производя пар, который в конце концов выпадает в виде снега или дождя. Эти осадки в буквальном смысле — дистиллированная вода.

Около 500 000 кубических километров пресной воды выпадает в виде осадков каждый год. Из этого количества, конечно, много воды попадает прямо в океан, и значительное количество выпадает на земные ледяные шапки и ледники. Примерно 100 000 кубических километров выпадает на сушу, которая не покрыта льдом. Некоторое количество из этого испаряется до того, как может быть потреблено, но около 40 000 кубических километров добавляется в озера, реки и почву континентов каждый год (и равное количество стекает в море). Этот полезный дождевой запас все-таки в 10 раз больше, чем потребляет человечество.

Тем не менее человеческие потребности быстро растут. Потребление воды в Соединенных Штатах за это столетие возросло в десять раз, при таком темпе пройдет немного десятилетий, и с запасами станет плохо.

Довольно верно и то, что осадки не распределяются равномерно ни по пространству, ни во времени. Есть места, где осадков выпадает ниже среднего уровня и где населению дорога каждая упавшая капля. В засушливые годы от засухи резко падают урожаи. И возможный для использования водяной запас опасно мал во многих регионах мира уже сейчас.

Это исправимо, если заглянуть вперед, когда погодой научатся управлять, и дождь можно будет заставить идти по команде в определенных районах. Запас пресной жидкой воды может быть увеличен путем прямой дистилляции морской воды — нечто подобное практикуется сейчас на Среднем Востоке — или, возможно, путем вымораживания соли из морской воды.

Кроме того, ледовый запас мира переходит в океан в виде айсбергов, откалывающихся от краев ледника Гренландии и ледовых пластов Антарктиды. Эти айсберги — огромные резервуары пресной воды, которая тает в океане неиспользованной. Их можно отбуксировать к засушливым берегам и использовать там.

И еще — грунтовая вода, которая располагается даже под пустынями. Она может быть извлечена более эффективно, а поверхности озер и резервуаров можно покрыть тонкой пленкой безвредных химических веществ, чтобы уменьшить испарение.

Итак, вопрос поставки пресной жидкой воды может не оказаться серьезной проблемой. Более опасна проблема загрязнения.

Продукты отходов живых существ, обитающих в воде, собственно говоря, откладываются в воде, в которой они живут. Эти отходы разбавляются и перерабатываются благодаря природным процессам. Отходы животных, обитающих на суше, откладываются на суше, где они по большей части разлагаются микроорганизмами и перерабатываются. Отходы человека следуют по тому же циклу, и они также могут быть переработаны, хотя большие концентрации населения имеют тенденцию перегружать регионы отходами, в особенности вокруг крупных городов.

Но еще хуже химикаты, которые индустриализованное человечество использует и производит, сбрасывает в реки и озера, и в конечном счете они достигают океана. Так, в прошлом веке люди начали применять химические удобрения, содержащие фосфаты и нитраты, в больших и все возрастающих количествах. Они, конечно, отлагаются в земле, но дождь вымывает некоторые из этих химикатов в близлежащие водоемы. Поскольку фосфаты и нитраты необходимы для жизни, рост организмов в подобных водоемах, особенно в озерах, сильно ускоряется, происходит процесс, называемый «евтрофикация» (от греческого слова, означающего «хороший рост»).

Звучит это неплохо, но организмы, рост которых ускоряется, это — главным образом водоросли и другие одноклеточные организмы, которые растут огромными темпами и забивают другие формы жизни. Когда водоросли умирают, они разлагаются бактериями, которые в этом процессе потребляют из воды значительное количество растворенного в ней кислорода, так что более глубокие районы становятся буквально безжизненными. Озеро, таким образом, теряет свою ценность как источник рыбы или, по этой же причине, питьевой воды. Евтрофикация ускоряет в озере естественные изменения, которые являются причиной его заполнения растительностью и превращения сперва в болото, а затем в настоящую сушу. Что нормально произошло бы в течение тысяч лет, может совершиться за какие-то десятилетия.

Если такие превращения дают вещества, полезные для жизни, то что можно сказать насчет настоящих ядов?

Во многих случаях химическая промышленность производит вещества, которые ядовиты для жизни, и отходы, содержащие их, сбрасываются в реки и озера в расчете на то, что они там растворятся до безвредной концентрации и разрушатся благодаря естественным процессам.

Даже если химикаты не являются напрямую вредными, при значительной концентрации они способны накапливаться в живых формах, когда простые формы поглощают яд, а их поедают более сложные формы. В таком случае, даже если вода остается питьевой, водные формы становятся несъедобными. К настоящему моменту в индустриализованных Соединенных Штатах почти все реки и озера до определенной степени загрязнены, многие — сильно.

Конечно, все эти химические отходы в конце концов смываются в океан. Можно подумать, что океан, который так обширен, способен поглотить любое количество произведенных отходов, как бы нежелательны они ни были, но это не так.

Ныне океану приходится поглощать невероятное количество нефтепродуктов и других отходов. Из-за крушений нефтеналивных танкеров, мытья нефтеналивных баков, слива отработанных машинных масел в океане ежегодно оказывается от 2 до 5 миллионов тонн нефти. Ежегодный объем корабельного мусора достигает 3 миллионов тонн. Свыше 50 миллионов тонн сточных вод и других отходов поступает в океан каждый год только из Соединенных Штатов. Не все эти загрязнения опасны, но частично — опасны, причем количество загрязнений, ежегодно поступающих в океан, неуклонно возрастает.

Регионы по берегам континентов, наиболее богато наделенные жизнью, испытывают самые серьезные последствия загрязнения. Например, десятую часть прибрежных вод Соединенных Штатов, которая использовалась ранее для добычи моллюсков, теперь уже использовать невозможно.

Загрязнение воды, если оно будет бесконечно продолжаться, угрожает не только пригодности к употреблению нашего пресноводного запаса в не очень отдаленном будущем, но также и жизнеспособности океана. Если мы представим себе океан настолько отравленным, что он станет безжизненным, то пропадут микроскопические зеленые растения («планктон»), которые плавают на поверхности или около поверхности, а они ответственны за возобновление 80 % кислорода в нашей атмосфере. Почти наверняка жизнь не сможет надолго пережить смерть океана.

Все же такое не обязательно случится. Отходы, которые так опасны, до того, как сбросить их в воду, можно обработать таким способом, что снизится их вред, определенные яды можно вообще объявить вне закона и не производить их или же уничтожать сразу после производства. Если будет происходить евтрофикация воды, водоросли можно собирать из озерных вод, чтобы извлекать из них нитраты и фосфаты, которые можно использовать еще раз на суше для удобрения.

И еще о суше. Тут также существуют твердые отходы, которые не поступают ни в атмосферу, ни в гидросферу, — мусор, хлам. Они производятся людьми с начала цивилизации. Древние города Среднего Востока позволяли скапливаться своему хламу и мусору и в конце концов строили на нем новые дома. Все разрушенные древние города сами окружили себя насыпями из мусора, и археологи вкапываются в мусор, чтобы по нему узнать о жизни тех времен.

Мы теперь вывозим твердый мусор и сваливаем его в неиспользуемом районе. Все города поэтому имеют районы, где ржавеет неисчислимое количество старых автомобилей и горы другого мусора, которые служат охотничьими угодьями для миллиардов крыс.

Эти отходы скапливаются без конца. В крупных городах каждый день приходится вывозить многие тонны мусора (в промышленных районах более тонны на человека в год), и уже кончаются места, где можно устраивать свалки.

Серьезной особенностью проблемы является то, что твердые отходы не так-то быстро перерабатываются в ходе естественных процессов. Особенно долго живут алюминий и пластмасса. И все же способы их переработки можно придумать, собственно, нужно придумать. Именно эти свалки, как я указывал ранее, образуют своего рода залежи использованных металлов.

ЭНЕРГИЯ СТАРАЯ

Проблемы истощения ресурсов и загрязнения окружающей среды имеют одно и то же решение — переработку (Здесь речь идет только о материальном загрязнении. Существуют другие виды загрязнения, которые невозможно переработать и которые будут рассмотрены ниже). Ресурсы — это то, что извлекается из окружающей среды, а загрязнитель — это то, что возвращается в окружающую среду в избытке по сравнению с тем, что может быть переработано благодаря естественным процессам. Люди должны ускорить процесс переработки для того, чтобы восстанавливать ресурсы так же быстро, как они потребляются, и устранять загрязнение настолько быстро, насколько быстро оно создается. Могут быть созданы ускоренные циклы и в некоторых случаях такие, которые не имеют места в природе.

Решение обеих проблем требует времени, труда и разработки новых технологий. Требуется еще одна вещь — энергия. Энергия требуется, чтобы вести разработку морского дна, чтобы добраться до Луны, чтобы сконцентрировать тонкое рассеяние элементов, или для того, чтобы построить из простых веществ сложные. Требуется энергия и для того, чтобы уничтожить нежелательные отходы, или обработать их до безвредного уровня, или удалить их. Сколь упорно и решительно, сколь новаторски мы ни научились бы трансформировать цикл для того, чтобы ресурсы продолжали поступать, а загрязнение бы исчезало, — это требует энергии.

В отличие от материальных ресурсов энергию нельзя использовать бесконечно: она не перерабатываема. В то время как энергию невозможно уничтожить, часть ее любого фиксированного количества, которая может быть преобразована в работу, неуклонно уменьшается в соответствии со вторым началом термодинамики. Поэтому у нас больше оснований волноваться об энергии, нежели о других ресурсов.

Короче, говорить об истощении ресурсов в целом, это значит говорить лишь о возможности истощения нашего энергетического запаса. Если у нас есть большой и непрерывный запас энергии, тогда мы можем использовать его для переработки наших материальных ресурсов, и мы ничего не истощим. Если у нас будет лишь скудный запас энергии или если запас истощится, то мы потеряем возможность манипулировать окружающей нас средой, а также утратим все другие ресурсы.

Каково же у нас положение с энергией?

Главный источник энергии здесь, на Земле — это радиация Солнца, в которой мы постоянно купаемся. Растительная жизнь преобразует энергию солнечного света в химическую энергию, сохраняемую в ее тканях. Животные, поедая растения, создают свои запасы химической энергии.

Солнечный свет преобразуется также в неживые формы энергии. Благодаря неравномерному нагреву Земли образуются течения в океане и в воздухе, подобная энергия иногда может быть сильно сконцентрирована, например, в ураганах и торнадо. Благодаря испарению океаном воды и затем ее конденсации в виде осад ков на суше образуется энергия текущей воды.

Существуют также несолнечные, менее значительные источники энергии. Это — внутреннее тепло Земли, которое дает о себе знать более или менее слабо в виде горячих источников и гейзеров и сильно — в виде землетрясений и извержений вулканов. Это — энергия вращения Земли, которая проявляется в приливах и отливах. Это — энергия радиации от других источников, помимо Солнца (звезд, космических лучей), и естественная радиоактивность таких элементов, как уран и торий, в земле.

Растения и животные в большинстве случаев используют в своих тканях запасы химической энергии, хотя даже простые формы жизни могут использовать и неживую энергию — так растения дают своей пыльце и семенам разлетаться по ветру.

То же самое и древние люди. Они использовали свою мускульную энергию, перенося ее и концентрируя с помощью орудий. Это, естественно, нельзя отвергнуть. Многое можно сделать с помощью колес, рычагов и клиньев, если даже за ними только человеческие мускулы. Пирамиды Египта были построены таким образом.

Даже до начала цивилизации люди научились использовать мускулы животных для того, чтобы дополнять свой труд. Это в ряде случаев было шагом вперед от использования силы рабов. Животные были более послушны, чем люди, и животные могли есть пищу, которую люди есть бы не стали, так что от них не было ущерба пищевому запасу. Наконец, энергия некоторых животных более концентрированна, и они могут применять ее с большей силой, чем человек.

Вероятно, наиболее успешно одомашненным животным с точки зрения скорости и силы была лошадь. До начала девятнадцатого века люди не могли передвигаться по земле быстрее, чем лошадь галопом; и сельское хозяйство такой страны, как Соединенные Штаты, зависело от количества и здоровья ее лошадей.

Люди использовали также неживые источники энергии. Товары можно было сплавлять на плотах, используя течение реки. Паруса с помощью ветра могли двигать корабль и против течения. Водные течения могли быть также использованы для вращения водяного колеса, а ветер — для вращения крыльев ветряной мельницы. В океанских портах корабли могли пользоваться приливами и отливами для отправки в море.

Все эти виды энергии были, однако, ограниченны. Они либо давали только определенное количество энергии, как делала лошадь, либо были подвержены бесконтрольным колебаниям, что можно отнести к ветру, либо были привязаны к определенному географическому месторасположению, как реки с быстрым течением.

Однако наступил поворотный момент, когда человек впервые использовал неживой источник, который был в его распоряжении в любом необходимом количестве, на любое необходимое время, который можно было переносить и полностью контролировать, — огонь.

Что касается огня, то никакие другие организмы, кроме гоминидов, не осуществили ни малейшего продвижения в направлении его использования. Это самая четкая разделительная линия между гоминидами и другими организмами. (Я сказал «гоминиды», потому что огонь впервые использовал не Homo sapiens. Существует определенное свидетельство, что огонь использовался в пещерах в Китае, в которых по крайней мере полмиллиона лет назад обитал очень древний вид Homo erectus.) Огонь естественным образом появляется тогда, когда в дерево бьет молния, и несомненно первое использование огня было только последующим явлением. Подбирали огонь от дерева, пораженного молнией, питали его деревом, не давали угаснуть. Потухший костер на стоянке приводил к серьезному неудобству, потому что надо было искать огонь, который послужил бы для зажигания нового костра, а если его было не найти, неудобство превращалось в катастрофу.

Вероятно, только к 7000 году до н. э. были открыты методы разжигания огня трением. Как к этому пришли, где и когда метод был впервые использован, неизвестно и, может быть, никогда и не будет известно, но по крайней мере мы знаем, что открытие было сделано Homo sapiens, потому что к этому времени (и задолго до этого времени) это был единственный гоминид.

Главным топливом для огня в древности и в средние века было дерево (Жиры, масла и воски животного происхождения использовались в лампах и в свечах, но их вклад был незначительным). Другие энергетические ресурсы не могут быть использованы быстрее, чем они обновляются. Люди и животные устают и должны отдыхать. У ветра и воды фиксированное количество энергии, и больше от них взять нельзя. Не так обстоит дело с деревом. Растительные формы постоянно растут и замещают себя, так что до определенного предела истребление дерева может быть приемлемым. Но дерево может быть использовано и в темпе, опережающем темп восстановления, и люди в этом случае запускают руку в запасы будущего.

Так как использование огня с ростом народонаселения и развитием все более передовой техники неуклонно возрастало, стали исчезать леса в непосредственной близости от центров цивилизации.

Возможности сберегать лес тоже не было, потому что каждое продвижение техники увеличивало потребность в энергии, а люди никогда не хотели отказываться от своих технических достижений. Так, плавка меди и олова требовала тепла, а это означало сжигание дерева.

Плавка железа потребовала еще больше тепла, но дерево не могло дать достаточно высокой температуры. Однако, если дерево сжигалось при малой циркуляции воздуха или вообще без его доступа, середина древесного штабеля обжигалась дочерна и превращалась в почти чистый уголь (древесный уголь). Этот древесный уголь горел медленнее, чем дерево, не давал буквально никакого света, но создавал гораздо более высокую температуру, чем горящее дерево. Древесный уголь сделал плавку железа практичной (снабдил его углеродом и сделал полезным). Однако производство древесного угля вело к большим древесным отходам.

Леса продолжали отступать под натиском цивилизации, но даже при этом еще полностью не исчезли. Около 10 миллиардов акров, или 30 процентов всей суши на Земле, составляют леса.

Конечно, в наши дни предпринимаются усилия, чтобы сохранить лес и использовать его лишь в тех пределах, в которых можно восстановить. Каждый год может быть заготовлен 1 процент нарастающей древесины, и это составляет около 2 миллиардов кубических метров дерева. Из этого количества почти половина еще используется как топливо, главным образом в менее развитых странах мира. Вероятно, сейчас дерева в виде топлива употребляется больше, чем когда население мира было намного меньше, чем сегодня. Леса, которые остаются, сохраняются в неизменном виде (что, между прочим, не совсем хорошо) лишь потому, что дерево не является основным топливом и энергетическим источником человечества.

Значительная часть дерева образовалась в очень древние периоды истории Земли и полностью не исчезла, а, будучи погребена в болотах, сохранилась в условиях, когда атомы всех элементов, кроме углерода, были удалены. Этот углерод оказался погребенным под осадочными породами и претерпел сильное сжатие. Большие его количества, являющиеся окаменелой древесиной, находятся под землей. Это не что иное, как каменный уголь, который представляет собой сохраненную химическим способом энергию, произведенную Солнцем за сотни миллионов лет.

Мировые запасы угля оцениваются примерно в 8 триллионов тонн. Если это так, то содержание углерода в земных запасах каменного угля в два раза больше, чем в ныне существующих организмах.

Уголь, по-видимому, жгли в Китае уже в средние века. Марко Поло, который посетил двор Хубилай-хана в тринадцатом веке, сообщал, что черные камни сжигались в качестве топлива, и именно после этого его стали жечь то тут, то там в Европе, впервые в Нидерландах.

Тем не менее, в широких масштабах употребление угля началось в Англии. В пределах границ этого небольшого королевства сокращение лесов оказалось очень значительным. Стало проблемой не только отопление домов в этом далеко не таком уж солнечном климате, но и удовлетворение потребностей в топливе растущей промышленности страны, а, кроме того, еще существовал английский флот, от которого зависела безопасность нации.

К счастью для Англии, в северной части страны нашелся легко добываемый уголь. Собственно, именно в Англии было выходов угля на поверхность больше, чем в любом другом регионе сопоставимого размера. К 1660 году Англия добывала 2 миллиона тонн угля ежегодно, это свыше 80 процентов угля, добываемого тогда в мире, и это стало главным фактором сохранения ценных и все более скудных лесов. (В наши дни добыча угля в Великобритании составляет около 150 миллионов тонн в год, но это лишь 5 процентов мировой добычи.) Уголь был бы особенно полезен, если бы его можно было использовать для плавки железа, потому что заготовка древесного угля приносила много отходов, и плавка железа была главной причиной уничтожения лесов.

В 1603 году Хью Платт (1552–1608) открыл способ нагревания каменного угля для избавления от побочных веществ, в результате получался почти чистый углерод, названный коксом. Кокс оказался замечательным заменителем древесного угля при выплавке железа.

В 1709 году английским металлургом Абрахамом Дерби (1678–1717) был усовершенствован способ изготовления кокса, и сразу же уголь начал занимать свое истинное место в качестве основного источника энергии в мире. Именно уголь придал сил промышленной революции в Англии, потому что горящий уголь нагревал воду, которая превращалась в пар, двигающий паровые машины, которые вращали колеса фабрик, локомотивов и пароходов. Именно уголь Рурского бассейна, Аппалачей, Донецкого бассейна сделал возможной индустриализацию, соответственно, Германии, Соединенных Штатов и Советского Союза.

Дерево и уголь — это твердое топливо, но существует также топливо жидкое и газообразное. Растительные масла могли быть использованы как жидкое горючее в лампах, а дерево при нагревании выделяло легковоспламеняемые пары. Собственно, именно сочетание этих паров в воздухе создает пляску пламени. Твердое топливо, которое не производит паров, как, например, древесный уголь и кокс, — просто тлеет.

Однако только в восемнадцатом веке научились производить и сохранять горючие газы. В 1766 году английский химик Генри Кавендиш (1731–1810) получил и изучил водород, который он назвал «огневым газом» за его легкую воспламеняемость. Водород при горении дает значительно большее количество тепла, чем уголь, — 250 калорий на грамм по сравнению с 62 калориями для лучших сортов угля.

Недостатком водорода является то, что он горит слишком быстро, а если его перед зажиганием смешать с кислородом, то достаточно поднести искру, и он взрывается со страшной силой. Слишком возможно и его случайное смешивание.

Однако, если обычные сорта угля нагреваются без доступа воздуха, то выделяются легковоспламеняющиеся пары. Это «угольный газ», он только наполовину состоит из водорода. Вторая его половина — это углеводород и окись углерода, смесь эта в целом горюча, но уже не столь взрывоопасна.

В 1800 году шотландский изобретатель Уильям Мер-док (1754–1839) использовал струи горящего угольного газа для освещения своего дома доказывая, что его взрывоопасность низка. В 1803 году он использовал газовое освещение на своей фабрике, а в 1807 году газом стали освещать улицы Лондона.

В то же время в горах обнаруживали просачивающийся из недр маслянистый, легковоспламеняющийся материал, впоследствии его стали называть английским словом «петролеум» (от латинских слов «каменное масло»), потом и еще более употребительным словом — просто oil, или нефть. Как уголь является продуктом лесов минувших эпох, так и нефть — продукт одноклеточной морской жизни прошлых эпох.

Древним были известны довольно близкие к нефти по составу, выходившие на поверхность, но твердые материалы. Они назывались «битумом» или «варом» и применялись в качестве водонепроницаемой пропитки. Арабы и персы хорошо знали о воспламеняемости их жидких частей.

В девятнадцатом веке велись поиски газов или легко испаряющихся жидкостей, чтобы лучше удовлетворять потребности освещения, вместо используемых тогда угольного газа и китового жира. Нефть оказалась подходящим веществом, ее можно было перегонять, и жидкая ее часть — «керосин» — была идеальна для ламп. Единственно, что было необходимо, это — большие запасы нефти.

В Титусвилле, штат Пенсильвания, имелись выходы нефти на поверхность, ее собирали и продавали как патентованное лекарство. Железнодорожный кондуктор Эдвин Лаурентин Дрейк (1819–1880) сделал вывод, что под землей имеется большой запас нефти, и предпринял бурение. В 1859 году он успешно создал первую продуктивную скважину, после чего бурение стали производить повсюду, и родилась современная нефтяная промышленность.

С тех пор из земли с каждым годом добывалось все больше и больше нефти. Появление автомобиля с двигателем внутреннего сгорания, который работал на бензине (жидкой фракции нефти, которая испаряется еще легче, чем керосин), придало колоссальное ускорение промышленности и заставило еще больше увеличивать добычу нефти. Существуют также газообразные фракции нефти, главным образом метан (с молекулами, состоящими из одного атома углерода и четырех атомов водорода), называемый еще «природный газ».

С началом двадцатого века потребление нефти стало заметно обгонять потребление угля, а после Второй мировой войны она стала главным топливом промышленности во всем мире. Таким образом, уголь, обеспечивавший до Второй мировой войны 80 процентов энергетических потребностей Европы, в 70-е годы обеспечивал только 25 процентов этих потребностей. Мировое потребление нефти более чем учетверилось со времени Второй мировой войны и сейчас составляет около 60 миллионов баррелей в день (Баррель — примерно 160 литров. Все данные в книге даны на момент ее написания).

Общее количество нефти, добытой в мире со времени открытия первой нефтяной скважины Дрейка, составляет около 350 миллиардов баррелей, причем половина этого количества использована за последние двадцать лет. Общий запас нефти, еще остающейся в земле, оценивается в 660 миллиардов баррелей, и при нынешних темпах потребления ее хватит только на тридцать три года.

Это серьезная проблема. Нефть — это наиболее удобное топливо, и количество ее в наличии таково, какого люди никогда еще прежде не находили. Ее легко добыть, легко транспортировать, легко очищать, легко использовать — и не только ради получения энергии, но и как источник разнообразных синтетических материалов — краски, лекарства, синтетическое волокно, пластмасса. Именно благодаря нефти индустриализация распространяется по миру огромными темпами.

Переключение с нефти на другой энергетический источник причинит огромные неудобства и потребует больших капитальных затрат, хотя это безусловно придется когда-нибудь делать. При этом неуклонно растущий темп потребления нефти и перспектива неизбежного падения производства при ее недостатке поднимают цену на нефть до небес. В 70-е годы это существенно лихорадит мировую экономику. К 90-м годам производство нефти, вероятно, упадет ниже потребностей, и если другие энергетические источники не закроют брешь, мир столкнется с нехваткой энергии (Открытие к этому времени новых месторождений нефти как на суше, так и на континентальном шельфе, открытие месторождений природного газа ныне в значительной степени смягчили эту проблему). Все опасности истощения ресурсов и загрязнения воды и воздуха обострятся, именно энергетический голод в домах, на фабриках и на фермах приведет к недостатку тепла, товаров и даже пищи.

В этом случае представляется неуместным опасаться катастроф Вселенной, Солнца, Земли; не стоит опасаться черных дыр и внеземных вторжений. Вместо этого не должны ли мы на протяжении жизни нынешнего поколения подумать о том, что запас доступной энергии, который неуклонно рос на протяжении всей истории человечества, наконец пройдет свой пик и начнет падать, и не погубит ли это человеческую цивилизацию, не вызовет ли отчаянную атомную войну за последние крохи, и на том закончится всякая надежда на выздоровление человечества?

Это катастрофа, с которой мы столкнемся скорее, чем с любой другой, которые я рассматривал выше.

ЭНЕРГИЯ НОВАЯ

Хотя перспектива энергетического голода может рассматриваться как неминуемая и ужасная, она все-таки не неизбежна. Это катастрофа, которую создает человек, и поэтому она поддается человеку: он может ее отложить или избежать

Как и в случае с ресурсами, существуют контрмеры.

Во-первых, существует сбережение.

В течение двухсот лет человечеству порядком везло, что оно располагало достаточно дешевой энергией, и это имело не очень приятные побочные эффекты. Мало было причин идти в направлении сбережения энергии, но было сильное искушение — двигаться в направлении усиливающегося потребления.

Однако эра дешевой энергии закончилась (по крайней мере на время). Соединенные Штаты, например, больше не в состоянии обеспечивать себя своей нефтью. Они произвели нефти намного больше, чем любая другая страна, но именно по этой причине ее резервы сейчас истощаются быстрее, как раз когда национальный темп потребления движется вверх.

Это означает, что Соединенные Штаты должны импортировать все больше и больше нефти. Это склоняет торговый баланс во все более неблагоприятном направлении, оказывает невыносимое давление на доллар, ведет к повышению инфляции и в общем неуклонно подрывает американскую экономику.

Сбережение поэтому для нас не только желательно, но и необходимо.

А сберегать энергию есть где, начиная с устранения величайших расточителей энергии — различных военных машин мира. С тех пор как война стала невозможна без самоубийства, обеспечение конкуренции военных машин при астрономических ценах на энергию, в условиях, когда основной мировой запас ее быстро сокращается, — явно неразумно.

Помимо прямого сбережения нефти, существуют прямые возможности увеличения эффективности добычи, при которых нефть может продолжать извлекаться из существующихскважин, так что «сухие» скважины смогут продолжать выдавать нефть.

Кроме того, может быть увеличена эффективность, с которой энергия извлекается из сжигаемой нефти (или в общем из сжигаемого топлива). В настоящее время тепло от горящего топлива производит взрывы, которые приводят в движение части двигателя внутреннего сгорания, или оно преобразует воду в пар, давление которого вращает турбину, вырабатывающую электричество. В таких устройствах только 25–40 процентов энергии сжигаемого топлива превращается в полезную работу, остальное теряется как неиспользованное тепло. И мало надежды значительно повысить эффективность.

Существует, однако, другая стратегия. Горящим топливом можно нагревать газы, пока атомы и молекулы не расщепятся на электрически заряженные частицы, которые можно пропускать через магнитное поле, создавая таким образом электрический ток. Такие процессы «магнитогидродинамики» (МГД) будут действовать с существенно более высокой эффективностью, чем обычные технологии.

Теоретически возможны технологии выработки электричества и накопления его в электрических батареях путем прямого соединения топлива с кислородом, минуя промежуточное производство тепла. Здесь достижима эффективность 75 процентов, а то и все 100 процентов. До сих пор такие «топливные батареи» не разработаны, хотя трудности, которые стоят на этом пути, можно преодолеть.

Если уж на то пошло, могут быть найдены новые нефтяные источники. История последнего полувека — это история последовательных предсказаний истощения нефтяных ресурсов, которые не оправдывались. Перед Второй мировой войной представлялось, что добыча нефти достигнет пика и пойдет на убыль в 40-е годы; после войны дата была отложена на 60-е, сейчас — на 90-е. Так она и будет откладываться.

Ясно, что мы не можем на это рассчитывать. Что больше всего влияло на перенесение расчетного дня, это открытие время от времени новых нефтяных ресурсов. Самое крупное из этих открытий — это довольно удивительная находка в годы после Второй мировой войны: было обнаружено, что нефтяные резервы Среднего Востока неожиданно огромны. В настоящее время 60 процентов известных нефтяных резервов сконцентрировано в маленьком районе около Персидского залива (который был также главным местонахождением — вот любопытное совпадение, — самой ранней цивилизации человечества).

Маловероятно, чтобы мы еще раз столкнулись с такой богатой находкой. С каждым десятилетием все большие площади Земли прочесываются в поисках нефти посредством все более сложной техники. Мы нашли некоторое количество нефти на Аляске, некоторое количество в Северном море, мы все более тщательно проводим разведку на континентальном шельфе, но наступит день, когда уже больше нечего будет находить, не останется больше запасов нефти.

Мы можем заниматься сбережением, увеличивать эффективность старых скважин и строить новые, но представляется неизбежным, что пройдет немного времени, и не успеет закончиться двадцатый век, как все нефтяные скважины окажутся почти иссякнувшими. Что же тогда?

Когда это произойдет, нефть смогут получать из других источников, помимо нефтяных скважин, где нефть находится в пустотах подземных пород и откуда она сравнительно легко извлекается. Существует еще сланец, горная порода, которая содержит смолистое органическое вещество, называемое «кероген». Если сланец нагреть, то молекулы керогена расщепляются, и получается вещество, очень похожее на сырую нефть. Количество такой сланцевой нефти в земной коре должно быть примерно в 3000 раз больше обычной нефти. Одно месторождение нефтяного сланца в Соединенных Штатах может содержать нефти в семь раз больше всей нефти на Среднем Востоке.

Проблема в том, что сланец надо добывать шахтным способом, его необходимо нагревать и произведенную нефть (даже самый богатый сланец дает лишь два барреля на тонну породы) придется рафинировать не совсем теми методами, которые сейчас применяются. После этого еще придется как-то избавляться от отработанного сланца. Трудности и расходы очень велики, а обычная нефть еще слишком доступна, чтобы заставить людей делать капитальные вложения. Однако в будущем, когда нефти станет меньше, сланцевая нефть может послужить для того, чтобы приостановить спад (разумеется, цена ее будет выше).

Затем, конечно, существует каменный уголь. Уголь был основным источником энергии до того, как его заменила нефть, и он все еще есть, его можно добывать. Обычно считают, что в земле угля достаточно для того, чтобы мир был в движении при существующем темпе потребления энергии на протяжении тысяч лет.

Однако в настоящий момент не всякий уголь можно добыть практикующимися шахтными методами. Даже по самой скромной оценке уголь будет существовать еще несколько сотен лет, и к тому времени технологии шахтных работ могут усовершенствоваться.

С другой стороны, шахтная добыча опасна. Происходят взрывы, обрушения, случаются удушья. Работа физически тяжелая, шахтеры умирают от заболеваний легких. Процесс работы в шахтах имеет тенденцию загрязнять землю вокруг шахты, громоздить горы шлака и пустой породы. После того как уголь извлечен из шахты, его надо транспортировать, это гораздо более трудная задача, чем качать нефть по трубопроводу. С углем гораздо труднее обращаться, чем с нефтью, он оставляет тяжелую золу, а также (если не принимаются меры по очистке угля перед использованием) загрязняющий воздух дым.

И все же мы можем ожидать, что к углю подойдут с новыми, более сложными технологиями. Поверхность земли можно восстановить. (Конечно, потребуются время, труд и деньги, чтобы это сделать.) Затем, чтобы избежать огромных расходов и трудностей по перевозке навалом, многое можно сделать на шахтной площадке.

Например, на шахтной площадке можно сжечь уголь, чтобы произвести электричество по технологии магнитогидродинамики. В таком случае придется транспортировать именно электричество, а не уголь.

Уголь также можно нагревать в угольной шахте, чтобы получить газы, включая окись углерода, метан и водород. Их можно так обработать, чтобы получить эквиваленты природного газа, бензин и другие нефтепродукты. И тогда надо будет транспортировать нефть и газ, а не уголь, и угольные шахты станут нашими новыми нефтяными скважинами.

Даже тот уголь, который должен использоваться как уголь (например, при производстве железа и стали), может использоваться более эффективно. Его можно превратить в тонкую пыль, которую, возможно, удастся перевозить, воспламенять и сжигать с ненамного большими трудностями, чем нефть.

Наряду со сланцевой нефтью и угольными шахтами, мы вполне могли бы тогда использовать нашу нефть до того, как окончательно иссякнут нефтяные скважины, и принципиально не менять технологию еще несколько веков.

Существует, однако, серьезная опасность, связанная с зависимостью от нефти и угля и не зависящая от того, насколько развиты наши технологии. Эти «ископаемые виды топлива» залегли под землю за сотни миллионов лет, они представляют много триллионов тонн углерода, который все это время не был в атмосфере ни в какой форме.

Сейчас мы сжигаем эти виды топлива все большими и большими темпами, превращая углерод в двуокись углерода и выбрасывая ее в атмосферу. Часть ее растворится в океане, часть ее может быть поглощена более интенсивным ростом растений, который может быть ускорен ее наличием. Часть ее, однако, останется в воздухе и повысит содержание двуокиси углерода в атмосфере.

Например, в 1900 году содержание двуокиси углерода в атмосфере составляло 0,029 процента, а теперь достигло 0,032 процента. По предварительной оценке к 2000 году концентрация двуокиси углерода достигнет 0,038 процента, то есть увеличение за век примерно на 30 процентов. Это, должно быть, результат, во всяком случае, частично, сгорания ископаемых видов топлива, хотя это, также частично, может быть следствием отступления лесов, более эффективных поглотителей углерода, чем другие виды растительности.

Увеличение содержания в атмосфере двуокиси углерода, конечно, невелико. Даже если процесс сгорания ископаемых видов топлива продолжится и ускорится, оценено, что самая высокая концентрация, которой мы, вероятно, достигнем, будет 0,115 процента. Но даже это не отразится на нашем дыхании.

Однако нам надо беспокоиться не о дыхании. Не требуется большого увеличения концентрации двуокиси углерода в атмосфере, чтобы значительно усилить парниковый эффект. Средняя температура Земли могла бы быть в 2000 году на один градус по Цельсию выше, чем в 1900 году из-за добавившейся двуокиси углерода (Конечно, парниковому эффекту противодействует тот факт, что в результате деятельности промышленности в воздух выбрасывается также и больше пыли. Это повышает уровень отражения атмосферой солнечного света в космос, и это может охлаждать Землю. Действительно, у нас были необычно холодные зимы в 70-е годы. Однако в конце концов согревающий эффект двуокиси углерода безусловно выиграет эту гонку, особенно если мы не примем меры по очистке атмосферы, когда ее загрязнение достигнет опасного уровня). Я взял бы больший период, чтобы достичь точки, когда климат Земли будет испытывать серьезное воздействие и когда ледовые шапки Земли могут начать таять с гибельными последствиями для континентальных низин.

Собственно, существует и такое мнение, что если содержание двуокиси углерода увеличится выше определенной точки, небольшое увеличение средней температуры океана высвободит двуокись углерода из раствора ее в океанской воде, что соответственно усилит парниковый эффект и поднимет температуру океана еще выше, высвобождая еще больше двуокиси углерода, и так далее. Подобный «неудержимый парниковый эффект» в конце концов, может поднять температуру выше точки кипения и сделать Землю необитаемой, и это будет, безусловно, катастрофическим последствием сжигания ископаемых видов топлива.

Некоторые полагают, что период мягкого парникового эффекта в прошлом оказал на Землю радикальное воздействие. Около 75 миллионов лет назад тектонические процессы произвели изменения земной коры таким образом, что вызвали усыхание ряда мелких морей. Эти моря были особенно богаты водорослями, которые абсорбировали двуокись углерода из воздуха. Содержание атмосферной двуокиси поэтому увеличилось, и Земля стала теплее.

Крупные животные имеют меньшую способность понижать температуру тела, чем мелкие, и им гораздо труднее сохранять свою относительно невысокую температуру, не давая ей повышаться. В особенности клетки спермы, которые особенно чувствительны к теплу, могли быть повреждены в это время, так что крупные животные потеряли способность к воспроизведению потомства. Может быть, таким образом и вымерли динозавры.

Не ожидает ли и нас похожая и даже худшая судьба, которую мы уготовим сами себе?

В других подобных случаях я полагался на наши достижения в будущем, которые могли бы нам помочь противостоять катастрофе или избежать ее, и мы можем представить себе человечество способным обработать атмосферу таким образом, чтобы извлечь избыточную двуокись углерода. Однако если начнет свое действие «неудержимый парниковый эффект», он (в отличие от катастрофы наступления ледникового периода или расширяющегося Солнца), вероятно, обрушится столь стремительно, что трудно представить нашу технику, продвигающуюся вперед настолько быстро, чтобы она могла нас спасти.

Тогда вполне может статься, что проекты поиска новых нефтяных скважин или замены нефти сланцем или углем, являются вопросом, не имеющим практического значения, что существует критический уровень темпа, которым мы можем сжигать ископаемое топливо любого рода и из любого источника без риска парниковой катастрофы. Оставляет ли это нам какие-нибудь альтернативы, или же нам надо в отчаянии ждать, что цивилизация так или иначе потерпит крах в течение следующего века?

Альтернатива есть. Существуют старые источники энергии, которые человечество знало до того, как на сцене появились ископаемые виды топлива. Существуют наши мускулы и мускулы животных. Существует ветер, движущая сила воды, приливы и отливы, внутреннее тепло Земли, дерево (Источники энергии могут быть очень неожиданными. Так, 13 января 1998 года программой развития нетрадиционных источников энергии ЕС Thermie в Нортгемптоне в Англии намечено строительство электростанции, действующей на курином помете. Предполагается, что она будет сжигать в топках 120 тысяч тонн куриного помета в год). Все они производят энергию и не имеют в качестве последствия загрязнения, и все они возобновляемы и неиссякаемы. Более того, их можно использовать более сложным образом, чем ранее.

Например, нам не нужно как сумасшедшим рубить деревья, чтобы жечь их ради тепла или, чтобы выжечь древесный уголь для сталелитейной промышленности. Мы можем выращивать специальные культуры, разводимые за их высокую скорость поглощения двуокиси углерода, и приготовить из них биомассу. Мы можем сжечь эти специально выращенные культуры прямо или все же лучше вырастить определенные разновидности, из которых можно выделить горючее масло или из которых мы сможем получить спирт. Такие естественно произведенные виды топлива могут помочь нашим будущим автомобилям и фабрикам.

Большим преимуществом топлива, произведенного из растений, является то, что оно не добавляет двуокиси углерода в воздух. Топливо это включает в себя двуокись углерода, которая поглощалась месяцами или годами до этого и которая возвращается в атмосферу, откуда недавно поступила.

Опять же ветряные мельницы или их эквивалент могли бы быть построены гораздо более эффективно, чем их средневековые предшественники, и могли бы извлекать гораздо больше энергии, используя силу ветра.

В прежние времена приливы и отливы использовали для того, чтобы просто выводить корабли из гаваней. Теперь они могут быть использованы для того, чтобы при высоком приливе наполнять резервуары и при низком отливе за счет падения воды вращать турбины и производить электричество. Были предложения и о том, чтобы для получения электричества использовать разницу температур в глубине и на поверхности океана в тропиках, использовать непрекращающееся движение океанских волн.

Все эти виды энергии, вообще говоря, безопасны и вечны. Они не дают опасного загрязнения и всегда будут возобновляться, пока существуют Земля и Солнце.

Однако все эти источники энергии маломощны. Вот в том-то и дело, что они ни по отдельности, ни даже все вместе не могут обеспечить потребности человечества в энергии, как последние два столетия делают уголь и нефть. Это не означает, что они не важны. С одной стороны, каждый из этих видов энергии в каком-то одном определенном месте и по какой-то определенной причине может быть наиболее удобным видом энергии. А все они вместе могут служить для продления времени использования ископаемых видов топлива. При всех этих других видах доступной энергии сжигание ископаемых видов топлива может продолжаться в темпе, достаточно невысоком, чтобы не подвергать опасности климат, и поддерживать этот темп надо в течение длительного времени. В течение этого времени, возможно, найдется какой-нибудь источник энергии — безопасный, вечный и обильный.

И первый вопрос тут: существует ли вид энергии с подобными характеристиками.

Ответ: да, существует.

ЭНЕРГИЯ ОБИЛЬНАЯ

Прошло лишь пять лет после открытия в 1896 году французским физиком Антуаном Анри Беккерелем (1852–1908) радиоактивного излучения, как Пьер Кюри измерил тепло, испущенное радием при расщеплении. Это было первым свидетельством того, что где-то внутри атома есть огромная энергия, о которой до тех пор никто не подозревал.

Почти сразу же люди стали размышлять о возможности освоить эту энергию. Почти сразу после открытия Кюри английский писатель-фантаст Г. Д. Уэллс даже писал о возможности существования, как он назвал, «атомной бомбы».

Однако стало очевидно, что для того, чтобы высвободить эту атомную энергию (или, говоря точнее, «ядерную энергию», потому что это энергия, которая удерживает атом как целое и не включает внешние электроны, являющиеся базой химических реакций), сначала нужно было внести энергию в атом. Атом нужно было бомбардировать энергетичными субатомными частицами, которые были бы положительно заряженными. Не многие из них ударили бы в ядро, и из тех, которые ударили, не многие смогли бы преодолеть отталкивание положительно заряженного ядра и достаточно зарядили бы его, достаточно потревожили его содержание, чтобы вызвать высвобождение энергии. В результате оказалось, что нужно затратить гораздо больше энергии, чем удается извлечь. Казалось, овладеть ядерной энергией — несбыточная мечта.

Однако в 1932 году Джеймс Чедвик (1891–1974) открыл новую субатомную частицу. Из-за того, что она не имеет электрического заряда, он назвал ее «нейтроном». А из-за того, что у нее нет электрического заряда, она может подойти к несущему электрический заряд ядру, не претерпевая отталкивания. Поэтому здесь уже не понадобилось много энергии для того, чтобы нейтрон вошел в атомное ядро.

Нейтрон быстро стал излюбленной субатомной «пулей», и в 1934 году итальянский физик Энрико Ферми (1901–1954) бомбардировал атомы нейтронами таким образом, чтобы превратить эти атомы в атомы элемента, следующего за ним по порядку. Уран был элементом с порядковым номером 92, он был самым последним в таблице. Никакого элемента под номером 93 еще не было, и Ферми бомбардировал уран также и в надежде получить новый неизвестный элемент.

Результат привел в замешательство. Другие физики стали повторять эксперимент, пытаясь сделать из него какие-то выводы, особенно много уделили этому внимания немецкий физик Отто Хан (1879–1968) и его австрийская коллега Лиз Майтнер (1878–1968). Именно Майтнер в конце 1938 года поняла, что атом урана, будучи ударен нейтроном, расщепляется на два («распад урана»).

В то время она была в изгнании в Швеции, потому что как еврейке ей пришлось оставить нацистскую Германию. Она изложила свои идеи датскому физику Нильсу Бору (1885–1962), и тот в начале 1939 года привез их в Соединенные Штаты.

Американский физик венгерского происхождения Лео Сциллард (1898–1964) понял значение этого факта. Атом урана, подвергаясь расщеплению, выделяет большое количество энергии, один-единственный атом — гораздо большее, чем то малое количество энергии медленно двигающегося нейтрона, который его ударил. Более того, атом урана, когда он расщепляется, выделяет два или три нейтрона, каждый из которых мог бы ударить другой атом урана, и так далее.

Получающаяся в результате «цепная реакция» в считанные доли секунды могла бы произвести огромный взрыв, и все за счет одного первоначального нейтрона, который блуждал бы сам по себе, если бы никто не направил его сюда.

Сциллард убедил американских ученых сохранить исследование в тайне (потому что Германия готова была начать войну против цивилизованного мира), он также, поручив Альберту Эйнштейну подготовить записку по этому предмету, убедил президента Рузвельта поддержать эту работу. До окончания Второй мировой войны были созданы три бомбы на основе расщепления урана. Одна была испытана в Аламогордо, штат Нью-Мексико, 16 июля 1945 года. Две другие были сброшены на Японию.

Между тем ученые разработали и способ управлять расщеплением урана. Темп расщепления доводился до определенного безопасного уровня и мог продолжаться на этом уровне нескончаемо. При этом вырабатывалось достаточно тепла, чтобы заменить сжигание угля или нефти для выработки электричества.

В 50-е годы электростанции, работающие на расщеплении урана, были построены в Соединенных Штатах, Великобритании и Советском Союзе. С тех пор такие реакторы «расщепления ядра» распространились по многим странам и вносят значительный вклад в удовлетворение потребностей мира в энергии.

Подобные реакторы имеют ряд преимуществ. Во-первых — вес: по сравнению со своим весом уран производит гораздо больше энергии, чем уголь или нефть. Собственно, хотя уран и не очень распространенный металл, считают, что мировой запас его таков, что может произвести в десять или даже в сто раз больше энергии, чем все запасы ископаемого топлива.

Один из недостатков тут в том, что существуют два вида урана, и только один из них подвержен расщеплению ядра. Есть уран-235 и уран-238, и только уран-235 претерпевает расщепление при его бомбардировке медленными нейтронами. И случилось так, что уран-235 составляет только 0,7 процента от урана, находящегося в природе.

Однако возможно сконструировать реактор таким образом, что расщепляющийся сердечник окружается обычным ураном-238 или похожим металлом — торием-232. Нейтроны, утекающие из сердечника, ударяя в атомы урана или тория, хотя и не заставят их расщепляться, но изменят в них атомы на другой тип, которые при соответствующих условиях станут расщепляться. Такой реактор создает «топливо» в виде расщепляющегося плутония-239 или урана-233, даже когда его первоначальное топливо уран-235 потребляется медленно. Собственно, он производит топлива больше, чем потребляет, и как следствие называется «реактором-размножителем».

До сих пор почти все использующиеся реакторы расщепления не являются реакторами — размножителями, но несколько реакторов-размножителей было построено еще в 1951 году и могут быть построены еще в любое время. При использовании реакторов-размножителей весь уран и торий в мире можно расщепить и заставить производить энергию. Таким образом, человечеству будет доступен источник энергии по крайней мере в 3000 раз больший, чем все запасы ископаемого топлива.

Используя обычные реакторы ядерного расщепления, человечество при существующем темпе потребления будет иметь запас энергии на века. При реакторах-размножителях запаса энергии хватит на сотни тысяч лет — огромное количество времени для того, чтобы выработать еще лучшую стратегию, прежде чем иссякнет этот запас. Более того, реакторы ядерного расщепления, будь это обычные реакторы или размножители, не вырабатывают двуокиси углерода или какого-либо другого химического загрязнителя воздуха.

При данных преимуществах какие могут быть недостатки? Прежде всего, уран и торий довольно сильно разбросаны по коре Земли, их трудно найти и сконцентрировать. Возможно, из всего существующего урана и тория может быть использована только небольшая доля. Во-вторых, реакторы ядерного расщепления — крупные и дорогостоящие устройства, за которыми нелегко следить и которые трудно ремонтировать. В-третьих, самое важное, реакторы ядерного расщепления вводят новый и особенно смертоносный вид загрязнения — проникающую радиацию.

Когда атомы урана расщепляются, они производят целые серии более мелких атомов, гораздо более интенсивных по радиоактивности, чем сам уран. Эта радиоактивность снижается очень медленно, у некоторых видов только спустя тысячи лет. Эти радиоактивные отходы чрезвычайно опасны, поскольку их радиация может убить так же верно, как и ядерная бомба, только более коварно. Если человеческие нужды будут покрываться исключительно реакторами расщепления, величина присутствующей радиации будет равна миллионам взрывов бомб расщепления.

Радиоактивные отходы необходимо сохранять в каком-либо безопасном месте таким образом, чтобы они тысячами лет не попадали в окружающую среду. Они могут храниться в нержавеющих стальных контейнерах или могут быть перемешаны с расплавленным стеклом, которому потом дают застыть. Контейнеры или стекло могут храниться в подземных солевых шахтах, в Антарктиде, в осадочных породах океанского дна и так далее. Пока что ни один из предложенных способов их размещения, каждый с какими-либо частными преимуществами, не был признан достаточно безопасным, удовлетворяющим всех.

Далее, всегда возможно, что ядерный реактор может выйти из-под контроля. Реактор устроен таким образом, что невозможно, чтобы он взорвался, но используются значительные количества расщепляющегося материала, и если реакция расщепления, к несчастью, ускорится, и температура окажется выше точки плавления, сердечник расплавится, прорвется сквозь защитные оболочки, и смертоносная радиация может распространиться по большому району (Убедительным примером справедливости этих опасений является происшедшая в Советском Союзе в 1986 году Чернобыльская трагедия, когда 26 апреля как раз и произошло разрушение активной зоны установки и выброс в атмосферу радиоактивных веществ).

Реакторы-размножители считаются некоторыми особенно смертоносными, потому что топливо, которое они используют, часто металлический плутоний, который более радиоактивен, чем уран, и сохраняет свою радиоактивность сотни тысяч лет. Он считается некоторыми самым смертоносным веществом на Земле, и есть опасения, что если плутоний станет слишком распространен, может произойти его утечка в окружающую среду, и он буквально отравит всю Землю, сделав ее непригодной для жизни.

Существует также опасение, что плутоний может послужить для нового витка усиления терроризма. Если бы террористы овладели запасом плутония, они могли бы использовать угрозу взрыва или отравления для шантажа мира. Это было бы намного более страшное оружие, чем то, которым они располагают сейчас.

Нет способа уверить людей, что подобные вещи никогда не случатся, и в результате возникает все больше возражений против строительства реакторов ядерного расщепления. Энергия ядерного расщепления распространяется намного медленнее, чем предполагалось в 50-е годы, когда этот процесс получил практическое применение, сопровождаемый блестящими предсказаниями века энергетического изобилия.

И все же расщепление не является единственным путем для развития ядерной энергетики. Во Вселенной в целом главный источник энергии — это водородный синтез. Именно водородный синтез дает силу звездам, указывал в 1938 году американский физик немецкого происхождения Ганс Альбрехт Бете (р. 1906).

После Второй мировой войны физики пытались осуществить водородный синтез в лаборатории. Для этого им надо было иметь экстремальные температуры в миллионы градусов, и им приходилось удерживать водород на месте, в то время, как он был доведен до такой огромной температуры. Солнце и другие звезды удерживают водород на месте благодаря сильным гравитационным полям, но на Земле повторить этого было нельзя.

Одним из выходов представлялось — поднять температуру водорода так быстро, чтобы он не успел расшириться и улететь до того, как станет достаточно горячим для синтеза. Такой фокус могла бы сделать бомба ядерного расщепления, и в 1952 году такая бомба была взорвана в Соединенных Штатах, и с помощью расщепляющегося урана был произведен водородный синтез. Немедленно вслед за этим подобный взрыв произвел и Советский Союз.

Такая бомба «ядерного синтеза» или «водородная бомба» была намного более мощной, чем бомба расщепления, и она никогда не использовалась в войне. Из-за того, что водородная бомба требует высокой температуры для ее действия, ее также назвали «термоядерной бомбой». Именно «термоядерную войну», то есть войну с применением таких бомб, я рассматривал как причину возможной катастрофы четвертого класса.

А нельзя ли управлять термоядерным синтезом и производить энергию так же, как при расщеплении урана? Английский физик Джон Дэвид Лаусон (р. 1923) в 1957 году выработал необходимые для этого условия. Водород должен быть определенной плотности, достигнуть определенной температуры и удерживать эту температуру, не улетучиваясь в течение определенного времени. Любое снижение одного из этих параметров требует усиления одного или обоих других. С тех пор ученые в Соединенных Штатах, Великобритании и Советском Союзе пытаются добиться выполнения этих условий.

Существует три типа атомов водорода: водород-1, водород-2 и водород-3. Водород-2 называется «дейтерий», а водород-3 называется «тритий». Водород-2 синтезируется при более низкой температуре, чем водород-1, а водород-3 синтезируется при еще более низкой температуре (хотя даже самая низкая температура для синтеза в земных условиях — все же десятки миллионов градусов).

Водород-3 — это радиоактивный атом, которого почти нет в природе. Его можно произвести в лаборатории, но его можно использовать только в небольшом количестве. Водород-2 поэтому является основным топливом для синтеза, для снижения температуры синтеза добавляется немного водорода-3.

Водород-2 менее распространен, чем водород-1. Из каждых 100 000 атомов водорода только 15 являются водородом-2. Но даже при этом в одном галлоне морской воды водорода-2 присутствует столько, что они заключают в себе энергию, которую можно получить от сжигания 350 галлонов бензина. А океан (в котором два атома из каждых трех — водород) настолько обширен, что содержит столько водорода-2, что его хватит, чтобы производить энергию при существующем темпе использования на миллиарды лет.

Существует ряд параметров, по которым термоядерный синтез, как представляется, предпочтительнее ядерного расщепления. Во-первых, вес: благодаря синтезу из вещества может быть извлечено в десять раз больше энергии, чем из такого же количества вещества, подвергнутого расщеплению, и водород-2 — топливо синтеза — гораздо легче добыть, чем уран или торий, и с ним гораздо легче обращаться. Когда водород-2 подготовлен для синтеза, только микроскопическое его количество будет использоваться в какой-то один момент, так что даже если синтез выйдет из-под контроля и весь синтезируемый материал вступит в реакцию сразу, то результатом будет лишь небольшой взрыв, недостаточный даже для того, чтобы его заметить. Кроме того, водородный синтез не производит радиоактивных отходов. Его основной продукт — гелий, наименее опасное из известных веществ. В ходе синтеза производятся водород-3 и нейтроны — они опасны. Однако они производятся в незначительных количествах и могут быть переработаны и использованы в ходе дальнейшего синтеза.

Словом, термоядерный синтез представляется во всех отношениях идеальным источником энергии, все дело лишь в том, что пока у нас его нет. Несмотря на годы попыток ученых, пока нет достаточного количества водорода, при достаточно высокой температуре, на протяжении достаточно длительного времени, чтобы произвести управляемый синтез.

Ученые подходят к проблеме с нескольких направлений. Сильные, точно установленные магнитные поля удерживают заряженные частицы на месте, в то время как температура медленно повышается. Или же температура повышается очень быстро, но не с помощью бомб расщепления, а при помощи лазерного луча или пучка электронных лучей. Представляется вероятным, что в течение 80-х годов один из этих методов сработает или, возможно, все три, и этот управляемый синтез станет фактом. Тогда потребуется, может быть, несколько десятилетий для того, чтобы построить большие силовые установки синтеза, которые существенным образом удовлетворят потребности человека в энергии.

Однако оставим водородный синтез, есть еще один источник энергии, который безопасен и вечен, и это — солнечная радиация. Два процента энергии солнечно го света поддерживают фотосинтез всей растительной жизни на Земле, и благодаря этому — жизнь животных. Остальная энергия солнечного света по крайней мере в десять тысяч раз больше потребности человечества в энергии. Эта основная часть солнечной энергии далеко не бесполезна. Она испаряет океан и поэтому производит дождь, стекающую воду и в целом запас пресной воды на Земле. Она поддерживает океанские течения и создает ветры. Она нагревает в целом Землю и делает ее обитаемой.

Тем не менее нет причин, почему бы вначале людям не использовать солнечную энергию. Когда мы используем чистый результат того, что солнечная радиация превращается в тепло, ничего не теряется. Это все равно, как вступить под водопад: вода все равно будет падать до уровня земли и двигаться вниз по течению, а мы лишь временно приостанавливаем ее для того, чтобы помыться и освежиться.

Конечно, основной недостаток солнечной энергии в том, что хотя она обильна, она в то же время ослаблена. Она очень тонко распределяется по большой площади, и собрать ее и использовать нелегко.

В небольших масштабах солнечная энергия использовалась давно. Южные окна зимой впускают солнечный свет и относительно непрозрачны для обратной радиации инфракрасного света, так что дом обогревается благодаря парниковому эффекту, и ему требуется меньше топлива.

Многое можно сделать подобным образом. Канистры с водой на южных склонах крыш (на северных склонах в южном полушарии) могут поглощать солнечное тепло и вечно снабжать дом теплой водой. Это также можно использовать для обогрева дома в целом или для кондиционирования воздуха летом. Или солнечная радиация может быть прямо преобразована в электричество, нужно только выставить на солнечный свет солнечные батареи.

Конечно, солнечный свет доступен не все время. Его нет ночью, и даже в течение дня облака могут ослабить его до бесполезного уровня. Бывают также моменты, когда в различное время дня дом может быть затенен другими домами или природными объектами, такими, как холмы и деревья. Нет также достаточно хороших способов аккумуляции солнечной энергии в течение периодов яркости для ее использования в темное время.

Если предпочтительнее солнечную энергию направить на службу миру, а не на обслуживание отдельных домов, тогда необходимо покрыть десятки тысяч квадратных миль пустынь солнечными батареями. Но установить их и следить за ними — дорогое удовольствие.

Однако есть возможность собирать солнечную энергию не с поверхности Земли, а в близлежащем космосе. Обширный банк солнечных батарей, помещенных на орбиту в экваториальной плоскости примерно в 33 000 километрах (По уточненным данным, порядка 36 000 километров) от поверхности Земли, будет обращаться вокруг Земли за двадцать четыре часа — это «синхронная орбита», и космическая станция будет казаться с Земли неподвижной.

Такой банк солнечных батарей будет получать полный спектр солнечной радиации без каких-либо помех атмосферы. Он будет в тени только 2 процента времени в течение года, снижая таким образом необходимость хранить энергию. По некоторым оценкам, определенная площадь солнечных батарей будет производить электричества в шестьдесят раз больше, чем такая же площадь батарей на поверхности Земли.

Электричество, полученное на космической станции, можно было бы преобразовывать в микроволновую радиацию, направленную лучом вниз на принимающую станцию на Земле, и там преобразовывать в электричество. Сотня таких станций, рассеянная по экваториальной плоскости, представляла бы источник энергии, который мог бы существовать, сколько существует Солнце.

Если заглянуть в будущее, предположив, что люди будут сотрудничать, чтобы выжить, то не исключено, что к 2020 году будут работать не только силовые станции на синтезе ядер, но и первые силовые солнечные станции. Мы, конечно, можем к 2020 году продолжать пользоваться ископаемыми видами топлива и другими источниками энергии. При наличии мира и доброй воли энергетический кризис, который приводит нас сейчас в отчаяние, может в конечном счете вовсе и не быть таковым. Более того, использование космоса для размещения станций солнечной энергии приведет к еще большим достижениям. В космосе будут построены лаборатории и обсерватории вместе с космическими поселениями для людей, которые будут заниматься строительством (Уже почти 15 лет на орбите Земли действует российская космическая станция «Мир». В конце XX века США, Россией и еще целым рядом стран начато строительство международной космической станции «Атлантис». Вывод ее частей на орбиту начался в 1999 году). Возникнут шахты на Луне, чтобы обеспечивать материальные ресурсы для космических сооружений (хотя углерод, азот и водород нужно будет некоторое время доставлять с Земли)(В феврале 1998 года НАСА сообщило, что американский зонд обнаружил на Луне в районах полюсов под поверхностью большие запасы воды в виде льда. Это позволяет надеяться на близкую возможность создания поселения на Луне и начало подлинно космической эры. Ведь предполагалось, что доставка на Луну воды для поселенцев потребует огромных затрат).

В конце концов большая часть заводов Земли будет переведена в космос. На астероидах тоже появятся шахты, и человечество начнет расселяться по Солнечной системе, а через некоторое время, возможно, двинется и к звездам. При таком сценарии мы могли бы предположить, что все проблемы будут решены, за исключением того, что сама победа повлечет за собой проблемы. Именно к катастрофам, к которым может привести победа, я и обращаюсь в следующей главе.

15. Опасности победы

НАСЕЛЕНИЕ

Если представить себе мировое общество с изобилием энергии, со способностью в изобилии воспроизводить ресурсы и совершенствовать технику, нетрудно понять, что общество будет пожинать плоды своей победы над окружающей средой. Наиболее очевидной наградой будет точно такая же, что и в результате подобных побед в прошлом, — увеличение численности населения.

Человеческие особи, как и все живые особи, какие существуют и существовали на Земле, обладают способностью быстро увеличиваться в численности. Женщина, скажем, вполне может в течение времени, когда она способна выносить ребенка, иметь шестнадцать детей. (Зарегистрированы случаи рождения более тридцати детей от одной матери.) Это означает, что если начать с двух человек, мужа и жены, спустя тридцать лет у нас окажется в общей сложности восемнадцать человек. Старшие дети могли бы к этому времени пережениться между собой (если представить себе общество, которое допускает кровосмешение) и произвести на свет еще около десяти детей. От двух до двадцати восьми — следовательно, четырнадцатикратное увеличение за тридцать лет. При таком темпе исходная пара человеческих существ за два века превратилась бы в 100 миллионов человек.

Однако население не увеличивается подобными темпами и никогда так не увеличивалось по двум причинам. Прежде всего, шестнадцать детей бывает далеко не у всех, в среднем их по разным причинам значительно меньше. Иначе говоря, рождаемость в целом ниже своего потенциального максимума.

Во-вторых, я исходил из того, что все родившиеся дети остаются в живых, а это, конечно, не так. Все люди в конечном счете умирают, зачастую даже до то го, как они произвели на свет столько малышей, часто до того, как они вообще кого-нибудь произвели на свет.

Короче говоря, наряду с рождаемостью существует смертность, и для большинства особей почти во все времена величины их примерно равны.

В конце концов, если смертность и рождаемость останутся равными, то население, о котором идет речь, стабилизируется, а если смертность станет выше рождаемости, даже совсем незначительно, то эти особи выродятся количественно и со временем вымрут.

Смертность любого вида имеет тенденцию возрастать, если окружающая среда для него по какой-либо причине оказывается неблагоприятной, и снижаться, если она, напротив, благоприятна. Численность любых особей имеет тенденцию повышаться в хорошие годы и понижаться в плохие.

Из всех обитателей Земли только люди обладают интеллектом и возможностью радикально изменять окружающую среду в соответствии со своими запросами. Например, используя огонь, они создали искусственный климат, путем продуманного выращивания растений и разведения животных увеличили пищевые ресурсы, изобретя оружие, уменьшили опасность от хищников, а благодаря развитию медицины снизили опасность от паразитов. В результате человечество оказалось способно поддерживать рождаемость, которая в общем стала выше смертности даже с первого появления на Земле Homo sapiens.

К 6000 году до нашей эры, когда земледелие и скотоводство были еще на ранней стадии развития, общая численность населения Земли достигла 10 миллионов. Во времена строительства Великой Пирамиды — около 40 миллионов; во времена Гомера-100 миллионов; во времена Колумба — 500 миллионов; во времена Наполеона — 1 миллиард; во времена Леннона — 2 миллиарда. В 70-е годы численность населения достигла 4 миллиардов (К настоящему времени — более 6 миллиардов).

Поскольку техника имеет кумулятивную тенденцию, скорость, с которой человечество увеличивает свое превосходство над окружающим миром и конкурирующими формами жизни, скорость упрочения физической безопасности неуклонно растет. Это означает, что нарушение паритета между рождаемостью и смертностью населения изменяется в пользу первой. А это, в свою очередь, означает, что население не просто увеличивается, а делает это неуклонно возрастающими темпами.

За тысячелетия до начала ведения сельского хозяйства, когда люди жили охотой и собирательством, продовольственные ресурсы были скудны и ненадежны, и человечество могло увеличивать свою численность только за счет более широкого расселения по Земле. Темпы увеличения численности тогда составляли не более 0,02 % в год, и должно было пройти 35 000 лет для того, чтобы численность населения удвоилась.

С развитием земледелия и скотоводства, а также с появлением гарантии более стабильных и более богатых пищевых ресурсов, и в связи с развитием технологии темпы роста населения стали расти, достигнув 0,3 % в год в XVIII веке (период удвоения — 230 лет) и 0,5 % в год в XIX веке (период удвоения 140 лет).

Наступление промышленной революции, механизация сельского хозяйства и быстрое развитие медицины еще сильнее увеличили рост населения — до 1 % в год к XX веку (период удвоения — 70 лет) и до 2 % в год в 70-е годы (период удвоения 35 лет).

Рост населения, а также увеличение темпов роста населения повышают и темп прибавления новых ртов у человечества. Так, в 80-е годы XIX века, когда общее число жителей Земли составляло 1 миллиард, а темп увеличения составлял 0,5 % в год, приходилось кормить каждый год 5 миллионов новых ртов. В 70-е годы XX века при населении 4 миллиарда и темпе роста населения 2 % в год приходится кормить каждый год 80 миллионов новых ртов. Население за 170 лет увеличилось вчетверо, а ежегодное прибавление — в 16 раз.

Несмотря на то, что все это является свидетельством победы человечества над природой, это также страшная угроза. Уменьшение населения может сколько угодно продолжаться, пока не достигнетокончательного значения — нуля. Рост населения ни при каких обстоятельствах не может увеличиваться бесконечно. В конечном счете растущее население опередит свои продовольственные возможности, нарушит требования окружающей среды, переполнит свое жизненное пространство, и тогда, что очень вероятно, ситуация с катастрофической скоростью поменяется на обратную, произойдет резкое сокращение населения.

Подобное резкое уменьшение численности особей наблюдалось и у других видов, которые сильно размножались в течение ряда лет, когда климат и другие обстоятельства окружающей среды по воле случая благоприятствовали росту их количества, но потом вдруг сразу все погибли, когда неизбежный плохой год сокращал их пищевые ресурсы.

С проблемой такой гибели может столкнуться и человечество. Сама победа, которая увеличивает наше население, приведет нас на высоту, где у нас уже не останется выбора, как только падать, и чем больше высота, тем опаснее падение.

Можем ли мы рассчитывать, что технические достижения оградят нас от этого зла в будущем, как это происходило в прошлом? Нет, так как легко доказать с абсолютной определенностью, что существующий темп роста населения, если он продолжится, легко обгонит не только вероятные технические достижения, но и любые возможные достижения техники.

Давайте исходить из того факта, что население Земли в 1970 году 4 миллиарда (на самом деле несколько больше) и что темп роста населения есть и будет оставаться 2 % в год. Можно возразить, что население в 4 миллиарда уже теперь слишком велико для Земли, не говоря уже о каком-либо увеличении. Около 500 миллионов человек, восьмая часть населения (в основном в Азии и Африке), хронически и серьезно недоедают, и сотни тысяч каждый год умирают от голода. Кроме того, необходимость каждый год производить все больше и больше продуктов, чтобы накормить больше ртов, вынуждает человечество пускать под культивацию малоплодородные земли, использовать удобрения, пестициды и ирригацию не благоразумно, а слишком интенсивно и таким образом еще сильнее нарушать экологический баланс Земли. Вследствие этого почва подвергается эрозии, пустыни наступают, а производство продуктов (которое возрастает с населением и даже несколько быстрее его в эти последние отчаянные десятилетия демографического взрыва) растет куда медленнее и вскоре может начать падать. В этом случае голод станет распространяться с каждым годом все шире и шире.

С другой стороны, можно возразить, что недостаток продуктов создан человеком. Он — результат излишеств, неэффективности, обмана и несправедливости. Нужны более гуманные правительства, более разумное землепользование, более бережливый образ жизни, более справедливое распределение продуктов. При правильном использовании возможностей Земли она могла бы обеспечивать гораздо большее население, чем сегодняшнее. Самое большое количество, которое называлось, — 50 миллиардов, или в 12,5 раз больше настоящего населения (Напоминаем, что книга писалась в 70-х годах).

Тем не менее при нынешнем ежегодном приросте 2 % население будет удваиваться каждые 35 лет. В 2014 году оно достигнет 8 миллиардов, в 2049-16 миллиардов и так далее. Это значит, что при таком росте население Земли достигнет 50 миллиардов приблизительно к 2100 году, всего лишь через 120 лет. А что потом? Если, достигнув этой величины, мы исчерпаем продовольственные ресурсы, неожиданное резкое сокращение населения будет катастрофичным (В 1999 году население Земли достигло 6 миллиардов человек. По прогнозам ООН, к 2050 году оно будет от 7,7 миллиарда до 10,6 миллиардов. Спад прежних «взрывных» темпов вызван снижением рождаемости.

Промежуточные средние показатели на 2050, 2100 и 2150 год составляют соответственно 9,4 млрд, 10,4 млрд и 10,8 млрд. При этом исходили из того, что темпы рождаемости будут средними, то есть каждая женщина будет в среднем иметь двоих детей. Если же темпы рождаемости останутся на уровне 1990–1995 годов, то уже к 2150 году население Земли достигнет поистине астрономического уровня в 296 млрд.

В Европе в 1998 году на каждую женщину приходилось в среднем 1,6 ребенка. Понизился показатель рождаемости в Азии, в Китае он составляет 1,8, в Индии — 3,2. Ряды многодетных матерей не редеют только в Африке. В Нигерии, Конго, Уганде и Сомали на каждую женщину приходится более 6 детей.

Следует заметить, что по данным Всемирной организации здравоохранения средняя продолжительность жизни землян по расчетам вырастет с 66 до 73 лет. Число преждевременных смертей до 50 лет сократится вдвое. В 26 странах средняя продолжительность жизни достигнет 80 лет. Самой высокой она будет в Исландии, Италии, Японии и Швеции — 82 года. В Китае она составит 75 лет, в России — 72, в Индии — 71).

Конечно, через 120 лет технология даст новые источники питания — например, путем уничтожения всех видов животной жизни и выращивания растений, на 100 % пригодных в пищу. Тогда можно будет жить этими растениями, ни с кем не конкурируя. При таком условии Земля могла бы выдержать и 1,2 триллиона человек, или в 300 раз больше нынешнего населения. Однако при существующем росте население достигнет этой величины всего лишь через 300 лет. А что потом?

Практически нет смысла спорить о том, что какую-то определенную численность людей можно поддерживать благодаря тем или иным достижениям. Геометрическая прогрессия (которую представляет собой рост населения) может превзойти любую численность. Давайте как следует с этим разберемся.

Предположим, что средний вес человека (включая женщин и детей) составляет 45 килограмм. В таком случае общая масса ныне живущего населения составит 180 миллиардов килограмм. Этот вес, вместе с удвоением населения, удваивался бы каждые 35 лет. При таком приросте, если довести дело до крайности, через 1800 лет общая масса человечества равнялась бы общей массе Земли. (1800 лет — это не такой длительный период времени. Всего 1800 лет прошло со времен римского императора Марка Аврелия).

Вряд ли кто посмеет предположить, что человечество на Земле может умножать свою численность до тех пор, пока шар планеты не станет сплошной человеческой плотью. Практически это значит, что что бы мы ни делали, мы не можем сохранять нынешний прирост населения на Земле в течение более 1800 лет.

Но зачем ограничивать себя Землей? Задолго до того, как минует 1800 лет, человечество достигнет других миров и построит искусственные космические поселения. Там оно и может расселиться. Можно даже утверждать, что за счет освоения Вселенной общая масса человечества может, конечно, превысить массу Земли. Однако невозможно преодолеть силу геометрической прогрессии.

Масса Солнца в 338 000 раз превышает массу Земли, а масса Галактики в 150 миллиардов раз больше массы Солнца. Во Вселенной насчитывается до 100 миллиардов галактик. Если предположить, что средняя галактика по массе такая же, как наша (почти наверняка переоценка, но это не имеет значения), тогда общая масса Вселенной в 5 000 000 000 000 000 000 000 000 000 раз больше массы Земли. И все же, если существующее человечество будет ежегодно увеличиваться на 2 % в год, общая масса человеческой плоти достигнет массы Вселенной спустя немногим более 5000 лет. Это приблизительно такой период, который прошел со времени изобретения письменности.

Иными словами, в течение первых 5000 лет письменной истории мы достигли стадии, на которой заполонили поверхность одной маленькой планеты. В течение следующих 5000 лет, при нынешнем темпе роста, мы выйдем за пределы не только планеты, но и Вселенной. Отсюда следует: чтобы не исчерпать продовольственные ресурсы и жизненное пространство, в случае, даже если мы представим себе, что развитие техники достигнет наивысших воображаемых пределов, мы должны остановить нынешний рост населения ранее, чем через 5000 лет. И, если быть в этом отношении до конца реалистами, у нас есть только одна возможность избежать катастрофы пятого класса — немедленно снизить темп увеличения населения.

Но как? Это, несомненно, проблема, поскольку за всю историю жизни ни один вид не пытался добровольно регулировать свою численность (Опыты с крысами показали, что крайнее перенаселение индуцирует такое психотическое общество, что потомство не производится, а если производится, то о нем не заботятся. Это, однако, не добровольное регулирование, а для людей дождаться перенаселения означает такую крайность, которая может свести с ума общество и привести к катастрофе). Даже род человеческий не пытался этого делать. Потомство до сих пор производится по доброй воле, и численность населения увеличивается до пределов возможного.

Для регулирования численности населения в настоящее время нужно каким-то образом изменить соотношение рождаемости и смертности, и растущее преобладание первой над последней должно быть ослаблено. Для достижения стабильного количества населения или даже временно уменьшающегося населения перед нами две альтернативы: либо смертность должна быть увеличена, пока она не сравняется с рождаемостью или превысит ее, либо рождаемость должна быть снижена, пока она не сравняется со смертностью или не станет ниже ее (Возможно и сочетание увеличения смертности и уменьшения рождаемости).

Повышение смертности — довольно простой выход. У растений и животных неожиданное драматическое повышение смертности стало обычной реакцией на увеличение численности, которое привело тот или иной вид к уровню недокармливаемого. Смертность увеличивалась главным образом за счет голода. Слабость, связанная с голоданием, способствовала гибели особей от болезней и нападений хищников.

В отношении человеческих существ в прошлом можно сказать то же самое, а если заглянуть в будущее, мы можем полагать, что численность населения будет регулироваться (если все другие попытки потерпят неудачу) голодом, болезнями и насилием, за которыми следует смерть. То, что эта мысль не нова, можно подтвердить тем фактом, что четыре всадника Апокалипсиса, описанные как мучители человечества в его последние дни, — это и есть голод, болезни, насилие и смерть.

Очевидно, однако, что решить проблему численности населения путем увеличения смертности значит просто подвергнуть человечество катастрофе пятого класса, которая уничтожит и цивилизацию. Если же в перепалке за последние крохи пищи и ресурсов на пределе отчаяния разразится термоядерная война, то гибель человечества может последовать от катастрофы четвертого класса.

Впрочем, мы неправы, считая снижение рождаемости единственным путем избежать катастрофы. Но как еще?

Регулирование рождаемости постфактум путем детоубийства или даже путем аборта отвратительно многим людям. Даже если не возникает вопрос о «святости жизни» (принцип, который в истории человечества был не более чем пустыми словами), мы могли бы спросить: почему женщина должна испытать дискомфорт беременности только для того, чтобы результат был уничтожен, или почему ей надо испытывать неприятности аборта? Почему бы предварительно не воспрепятствовать зачатию?

Есть общедоступный способ избежать зачатия — это отказ от половых отношений, но есть основания считать, что это никогда не будет популярным методом регулирования населения. Вместо этого надо отделить секс от зачатия, делая возможным первое без второго, за исключением случаев, когда дети действительно желаемы и где они необходимы для поддержания удовлетворительного уровня народонаселения.

Для контрацепции — предупреждения беременности — существует ряд методов: хирургические, механические и химические. Все они хорошо известны, и их нужно лишь разумно применять. Проще говоря, имеются формы сексуальных отношений, которые полностью удовлетворяют партнеров и вместе с тем не наносят ощутимого вреда ни их участникам, ни кому-либо еще, и которые гарантируют отсутствие возможности зачатия.

Таким образом, практической трудности в снижении рождаемости нет, есть только социальные и психологические трудности. Общество настолько долго вырабатывало привычку к избытку детей (благодаря высокой смертности среди них), что во многих странах экономика и почти повсюду индивидуальная психология зависят от этой привычки. Контрацепция подвергается резким нападкам многих традиционалистских групп как аморальное явление, а обилие детей в семье есть нечто, что все еще традиционно рассматривается как благословение.

Что же получается? При возможности спасения человечество, просто из привычки к устаревшему образу мысли, будет скатываться к катастрофе? Вполне вероятно, что именно так и будет. Однако все больше и больше людей (таких, как я, например) говорят и пишут об опасности перенаселения и об ощутимом разрушении окружающей среды, вызванном увеличивающимся бременем человечества и благодаря растущим требованиям все большего числа людей: больше пищи, больше энергии, больше жизненного комфорта. Руководители многих правительств уже начинают признавать, что никакая проблема не может быть решена, пока не решена проблема народонаселения, и что любое дело — пропащее, пока народонаселение продолжает расти. В результате этого, так или иначе, усиливается тенденция к снижению рождаемости. Это чрезвычайно обнадеживающий признак, поскольку общественное мнение может сделать для снижения рождаемости больше, чем что-либо еще.

В конце 70-х годов рождаемость в мире явно снижалась, темп прироста упал с 2 % до 1,8 %. Этого, конечно, недостаточно, поскольку в настоящий момент любое увеличение темпа, если оно продолжится, приведет к катастрофе. Однако это снижение — обнадеживающий признак.

Может быть, несмотря на продолжающийся рост населения, увеличиваться оно будет снижающимися темпами, достигнет максимума, вероятно, не более 8 миллиардов, а затем начнет снижаться. Этот процесс будет болезненным, но, возможно, цивилизация устоит, и человечество, изрядно потрепанное, выживет, «подремонтирует» Землю, восстановит ее экологический баланс и заново создаст более разумную и более практичную культуру, основанную на стабильном народонаселении, удерживаемом на терпимом уровне.

ОБРАЗОВАНИЕ

Мы можем представить себе время, скажем, лет через сто, когда проблема населения будет решена, когда энергия станет дешевой и обильной, когда человечество будет благополучно перерабатывать свои ресурсы и поддерживать мир и спокойствие. Ну, уж тогда-то, наверное, все проблемы будут решены и нам не будут угрожать никакие катастрофы.

Совсем не обязательно. Каждое достижение вместе с победой приносит свои проблемы. Мир, в котором население регулируется, это такой мир, где рождаемость настолько же низка, как и смертность, и поскольку благодаря современной медицине смертность сейчас намного ниже, чем когда-либо в прошлом, надо, чтобы то же самое было и с рождаемостью. Это означает, что в процентном отношении будет меньше детей и меньше молодых людей, чем когда-либо, и больше зрелых и престарелых людей. Конечно, если вообразить, что медицина будет продвигаться, то средняя продолжительность жизни будет увеличиваться. Это значит, что смертность будет падать, а рождаемости придется сокращаться вместе с ней.

Тогда вид общества, которое мы должны предвидеть, если достигнем стабильно го населения, — это общество с повышающимся средним возрастом. Мы засвидетельствуем, так сказать, «покрытие Земли сединами». Мы можем и сейчас увидеть, как это происходит в тех частях мира, где рождаемость упала, а продолжительность жизни увеличилась, например, в Соединенных Штатах»

В 1900 году, когда средняя продолжительность жизни в Соединенных Штатах составляла только 40 лет, было 3,1 миллиона человек в возрасте свыше 65 лет при общей численности 77 миллионов, или только 4 процента. В 1940 году было 9 миллионов человек старше 65 лет при общей численности населения 134 миллиона, или 6,7 процента. В 1970 году было 20,2 миллиона человек старше 65 лет при общей численности населения 208 миллионов, или почти 10 процентов. К 2000 году может быть до 29 миллионов старше 65 лет из примерно 240 миллионов, или 12 процентов. Через сто лет, в то время как общая численность населения возрастет немного больше, чем в три раза, количество людей в возрасте свыше 65 лет увеличится почти в десять раз.

Эффект американской политики и экономики ясен. Пожилые — увеличивающаяся часть электората, а государственным политическим и финансовым структурам надо больше заботиться о пенсиях, социальной безопасности, медицинском страховании и так далее.

Конечно, все хотят долго жить, и все хотят, чтобы о них заботились в старости, хотя с точки зрения цивилизации в целом в этом есть и свои проблемы. Если в результате стабилизации населения мы создадим стареющее человечество, не приведет ли это к тому, что дух, авантюризм и воображение молодости выродятся и умрут под скучным консерватизмом и сытостью старости? Не получится ли так, что бремя новаторства и отваги окажется на плечах столь немногих, что мертвый груз старости подавит цивилизацию? Не случится ли так, что цивилизация, спасшаяся от гибели в демографическом взрыве, окажется на пороге смерти от хныканья стареющего населения?

Но обязательно ли возраст связан со скукой? Наше общество принимает это как само собой разумеющееся, потому что наше общество — первое общество, в котором старые люди стали многочисленными. В полуграмотных, не ведущих никаких записей обществах старые люди были хранителями традиций, живыми справочниками, библиотеками и оракулами. Однако в наши дни воспоминания стариков не нужны, у нас есть намного лучшие средства хранить информацию. В результате пожилые теряют свою функцию и уже не могут рассчитывать на былое уважение.

Опять же в обществах, в которых технология менялась медленно, предпочтительнее был именно старый мастеровой, богатый опытом, знаниями, с наметанным глазом, искушенным суждением, добротной работой. Сейчас технология быстро меняется, и нам нужен выпускник колледжа с пушком на щеках, мы ждем, что он принесет нам самые последние технологии. Чтобы предоставить ему мести, мы насильно увольняем стариков, и опять же старость теряет свою функцию. А когда число неработающих пожилых людей увеличивается, они кажутся мертвым грузом.

Люди сегодня живут в среднем в два раза дольше, чем жили наши предки полтора века назад. И при этом изменилась не только продолжительность жизни. Люди сегодня в среднем здоровее и крепче, чем были их предки в том же самом возрасте.

Дело не просто в том, что люди умирали молодыми до появления современной медицины. Многие из них и на вид в тридцать лет выглядели старыми. Жить долго или дольше означало пережить неоднократные встречи с инфекционными болезнями, которые теперь можно либо предотвратить, либо легко вылечить. Это означало жить на диете дефицита как в количественном, так и в качественном отношении. Не существовало способов бороться с болезнями зубов или хроническими инфекциями, никаких способов воздействия на гормональные нарушения, никаких возможностей восполнения дефицита витаминов, никаких способов справляться с дюжиной других видов нетрудоспособности. В довершение всего многие люди были измождены изнурительным, нескончаемым, тяжелым трудом, который сегодня за нас делают машины (Многие люди сегодня мечтают о прошлом, когда человек «жил в тесном общении с природой» и был здоров и полон энергии, в отличие от подверженных загрязнению окружающей среды людей из городской толпы. Такие мечтатели были бы неприятно удивлены, если бы на самом деле оказались в реальном прошлом — одолеваемые болезнями, изголодавшиеся и грязные, даже на самом высоком уровне).

Словом, в результате сегодняшние пожилые люди бодры и молоды по сравнению с людьми такого же возраста средневековой эпохи рыцарства или даже пионерских времен Соединенных Штатов.

Мы можем предполагать, что эта тенденция в отношении большей бодрости в будущем пожилых людей сохранится, если цивилизация выживет и медицинские технологии будут успешно развиваться. И вообще сами понятия «молодые» и «пожилые» станут довольно расплывчатыми при населении, которое станет стабильным. Но если даже физическая разница между молодостью и старостью уменьшится, то как же будет обстоять дело в отношении различий интеллектуальных? Нельзя ли что-нибудь сделать с косностью пожилого возраста, с его неспособностью творчески реагировать на требования жизни?

Но сколько в этой застойности возраста создается традициями общества, ориентированного на молодежь? Несмотря на постепенное расширение периода обучения, образование продолжает оставаться связанным с молодостью и продолжает иметь определенную дату окончания. Сохраняется сильное ощущение, что наступит момент, и образование будет закончено, и оно займет уж не такое длительное время в жизни человека.

В каком-то смысле это создает некий налет позора образованию. Большинство молодых людей, кто не любит дисциплину принудительного обучения и дискомфорт некомпетентного преподавания, не могут не заметить, что взрослым не надо ходить в школу. Непокорному подростку, несомненно, должно казаться, что одно из вознаграждений взрослого образа жизни — это сбросить школьные оковы. Для них вырасти из детского возраста — это достичь состояния, когда больше ничему не надо учиться.

Характер сегодняшнего образования делает неизбежным, что его считают наказанием для молодости, и оно определяет награду за неудачу. Подросток, который преждевременно выпадает из школы, выглядит в глазах себе равных вступившим во взрослую жизнь. С другой стороны, взрослый, который пытается научиться чему-то новому, часто у многих вызывает легкое изумление и представляется им впадающим в детство.

Связывая образование только с молодостью и создавая социально трудную обстановку для человека среднего возраста, желающего учиться, после того как дни формального хождения в школу закончились, мы замечаем, что большинство людей остается лишь с той информацией и теми представлениями, которые они приобрели в подростковом возрасте и едва сохраняют в памяти. И мы еще потом жалуемся на скуку преклонного возраста.

Этот недостаток в отношении образования отдельного человека может быть усугублен еще одним недостатком в отношении общества в целом. Может выйти так, что все общество будет вынуждено прекратить учиться. И может ли, скажем, случиться так, что прогрессу человеческих знаний придется остановиться просто из-за своего собственного величайшего успеха? Мы узнали настолько много, что среди огромной массы информации становится трудно найти необходимые нам темы, которые являются решающими для дальнейшего продвижения. И если человечество станет спотыкаться на пути научного и технического прогресса, разве мы сможем поддерживать нашу цивилизацию? Не является ли это еще одной опасностью победы?

Мы можем суммировать опасность и сказать, что общей сумме человеческих знаний не хватает указателя, что нет эффективного метода поиска информации. Как это исправить, как не призвать больше, чем человеческую память, для того, чтобы служить указателем, и быстрее, чем человеческая система поиска, использовать указатель?

Короче, нам нужен компьютер, и почти на протяжении сорока лет мы сломя голову разрабатывали все более быстродействующий и все более универсальный компьютер. Эта тенденция должна сохраниться, если цивилизация останется невредимой, ведь в таком случае компьютеризация знаний неизбежна. Больше информации будет фиксироваться на микропленках (Или, скорее, как это делается теперь, на дискетах), больше ее будет доступно компьютеру.

Будет иметь место тенденция централизации информации, так что запрос по определенной теме сможет использовать ресурс всех библиотек региона, государства или, в конечном счете, всего мира. Наконец, появится эквивалент «всемирной компьютеризированной библиотеки», в которой будут храниться все существующие человеческие знания и из которой любая информация может быть получена по требованию (Эквивалентом такой «всемирной библиотеки» теперь является международная сеть «Интернет», доступ в которую с персонального компьютера возможен из любой точки земного шара).

Способ доступа к такой библиотеке уже не секрет, технология близка к разрешению. У нас уже есть спутники связи, что дает возможность соединить любые две точки на земном шаре в считанные доли секунды.

Однако в современных спутниках связи применяются радиоволны, и поэтому число каналов связи сильно ограничено. В будущих поколениях спутников для связи будут использованы лазеры, которые действуют на основе видимого света и ультрафиолетовой радиации. (Первый лазер был сконструирован совсем недавно, в 1960 году, американским физиком Теодором Гарольдом Майманом (р. 1927).) Длина волн видимого света и ультрафиолетовой радиации в миллионы раз короче, чем радиоволны, так что, применяя лазерные лучи, можно использовать в миллионы раз больше каналов, чем с применением радиоволн. В соответствии с этим может наступить время, когда у каждого человека будет свой собственный телевизионный канал, настроенный на компьютерный выход, и этот канал будет связью с совокупными знаниями мира. Подобие телевизора воспроизводило бы желаемый материал на экране, или на пленке, или на бумаге: котировки фондовой биржи, новости дня, новости торговли, газеты, журналы или книги, частично или полностью (И этот вопрос теперь решается — с помощью монитора компьютера и принтера).

Всемирная компьютеризированная библиотека была бы жизненно важна для ученых и для исследовательской работы, но это было бы лишь малой долей ее использования. Она бы произвела небывалую революцию в образовании, впервые предложив нам схему образования, которое было бы по-настоящему открыто всем людям любого возраста.

В конце концов, все люди хотят учиться. В каждом черепе трехфунтовые мозги, которые требуют постоянного занятия, чтобы предотвратить болезненное состояние скуки. За неимением лучшего или более обогащающего их можно напитать бесцельными картинами низкопробных телевизионных передач или бесцельными звуками низкокачественных записей.

Однако, что если в жилище человека имеется устройство, которое доставляет ему информацию в точности с его запросами: как собирать коллекцию марок, как ремонтировать забор, как выпекать хлеб, как любить, подробности частной жизни королей Англии, правила футбола, история сцены? Что если все это делается с бесконечным терпением, с бесконечными повторениями, если требуется, причем в то время и в том месте, какие выберет учащийся?

И что если, усвоив какой-либо предмет, учащийся захочет узнать более сложное или нечто иное? Что если какой-нибудь раздел информации случайно разожжет новый неожиданный интерес и отошлет учащегося к совершенно новому направлению?

А почему бы и нет? Безусловно, все больше и больше людей воспринимали бы это как легкий и естественный путь удовлетворения любопытства и желания знать. И каждый человек, когда он образован по своим собственным интересам, мог бы оказаться полезным. Человек, у которого нашлись новые мысли или наблюдения какого-либо рода в любой сфере, мог бы сообщить о них, и если это не дублирует уже находящееся в библиотеке, это можно было бы хранить до подтверждения и, возможно, потом добавить в общее хранилище. Каждый человек был бы и учителем, и учеником.

Но при такой максимальной библиотеке, идеальной обучающей машине, не станет ли учитель-ученик терять желание к человеческому общению? Не станет ли цивилизация превращаться в обширное сообщество разобщенных людей, и не распадется ли она таким образом?

Отчего же распадется? Никакая обучающая машина не сможет заменить человеческий контакт в любой сфере. В спорте, в публичных выступлениях, в драматическом искусстве, в исследованиях, в танцах, в любви — никакая ученость не заменит практики, хотя теория может способствовать ее совершенствованию. Люди все же будут общаться и на все более высоком уровне, лучше понимая то, чем они занимаются.

Мы и в самом деле можем надеяться, что всякий человек обладает миссионерским инстинктом, чем бы он страстно ни интересовался. Энтузиаст шахмат старается заинтересовать других шахматами, то же самое можно сказать о рыбаках, танцовщиках, химиках, историках, предпринимателях, джоггерах (Джоггер — бегающий трусцой), антикварах и о ком угодно. Человек, обратившийся к обучающей машине, который увлекся ткачеством, или историей костюма, или римскими монетами, очень вероятно, сделает решительные шаги, чтобы найти других с подобными интересами.

Метод компьютерного образования был бы безусловно безотносителен к возрасту. Он мог бы использоваться любым человеком в любом возрасте, например, когда в шестьдесят лет появляются новые интересы, а старые — пропадают. Постоянная тренировка мышления и любопытства сохранили бы мозг таким же гибким, как постоянные физические упражнения сохраняют в форме наше тело. Отсюда следует, что скука не обязательно сопутствует нарастающим годам, во всяком случае не настолько быстро и не так обязательно.

В итоге, несмотря на беспрецедентное старение популяции человека и никогда ранее не виданный недостаток молодежи, мир стабильного населения может стать миром быстрых технических достижений и не иметь себе равных по интенсивности перекрестного интеллектуального оплодотворения.

Но не может ли новое свободное волеизъявление в области образования привести к опасности? Когда всякий может учиться так, как ему хочется, не последуют ли почти все по разным мелочным, пустячным путям? Кому охота учиться скучным и трудным вещам, которые нужны для управления миром?

Однако в компьютеризированном мире будущего не будет по-настоящему скучных для человека вещей. Людям останутся лишь такие творческие аспекты интеллектуальной деятельности, которые будут как бы в разряде развлечений для тех, кто ими занимается.

Всегда будут такие люди, которые найдут развлечение в математике и других науках, в политике и бизнесе, в исследовании и строительстве. Они бы помогали «управлять», но делали бы это из желания и для удовольствия, так же как те, кто занимается устройством японских садов или разработкой гурманских рецептов.

Будут ли те, кто станет управлять миром, обогащаться и угнетать других? Предположительно, такие возможности остаются, но можно надеяться, что в соответственно компьютеризированном мире шансов для коррупции будет по крайней мере меньше и что безмятежно управляемый мир принесет людям в целом больше благ, чем коррупция плюс беспорядок могли бы принести немногим.

Возникает картина утопии. Это будет мир, в котором соревнование наций обезврежено, и война упразднена. Это будет мир, в котором расизм, «сексизм» и «возрастизм» потеряют свое значение в сотрудничающем обществе передовой связи, автоматики и компьютеризации. Это будет мир обильной энергии и процветающей технологии.

Но не может ли и такая утопия иметь свои опасности? В конце концов, в мире досуга и развлечений не может ли сам характер человечества расслабиться, размягчиться и разложиться? Ведь он развился и стал сильным в атмосфере непрерывного риска и опасности.

Как только Земля станет глобальным воскресным полуднем в пригороде, не может ли цивилизация, избежав гибели от взрыва перенаселения и смерти от нытья стареющего населения, вдруг стать жертвой смерти в тишине от скуки?

Такое конечно могло бы произойти, если бы цивилизация к тому времени существовала только на Земле. Но, несомненно, можно надеяться на то, что к моменту, когда будет достигнута «обстановка воскресного пригорода», Земля не будет единственным обиталищем людей. В условиях быстрого роста технических достижений, ставших возможными благодаря компьютеризированным знаниям, будет исследован космос, исследован и населен со скоростью гораздо большей, чем мы сейчас можем себе представить, и именно космические поселения в таком случае будут представлять передний край человечества.

Там, на новом фронте, самом широком и, более того, почти нескончаемом, риск и опасность встретятся в большом количестве. Земля станет тихим центром ограниченной стимуляции, тем не менее, всегда будут оставаться большие сложные задачи, чтобы испытывать человечество на прочность и сохранять его в силе, если не на самой Земле, то на бесконечных рубежах космоса.

ТЕХНОЛОГИЯ

Я изображал технологию основным архитектором мира, в котором можно жить, и даже утопического мира с низкой рождаемостью. Собственно, я опирался на технологию как на главный фактор, отводящий угрозу катастроф. Тем не менее, нельзя отрицать того факта, что технология также может быть причиной катастрофы. Термоядерная война является прямым продуктом передовой технологии, и именно передовая технология сейчас потребляет наши ресурсы и топит нас в загрязнениях.

Даже если мы разрешим все проблемы, с которыми сегодня сталкиваемся, отчасти посредством человеческого здравомыслия и отчасти благодаря самой технологии, нет гарантии, что в будущем мы не окажемся перед угрозой катастрофы из-за непрерывного успеха технологии.

Например, предположим, что мы путем ядерного синтеза или с помощью солнечной энергии вырабатываем обильную энергию без химического или радиационного загрязнения. Но не сможет ли эта обильная энергия производить другие виды загрязнения, которые от нее неотделимы?

Согласно первому началу термодинамики, энергия не исчезает, а просто изменяет свою форму. Две из этих форм — свет и звук. Например, с 70-х годов XIX века, когда Эдисоном был изобретен электрический свет, ночная сторона Земли за десяток лет стала ярче.

Такое «световое загрязнение» является для нас относительно незначительной проблемой (исключая астрономов, которые перенесут сферу своей деятельности в космос по прошествии каких-нибудь десятилетий). Ну, а как со звуком? Вибрация движущихся частей, связанных с производством или с использованием энергии, является «шумом», и промышленный мир, конечно, шумное место. Звуки движения автомобилей, взлетающих самолетов, железной дороги, сигналов в тумане, снегоуборочных машин в зимнюю пору, моторных лодок на обычно тихих озерах, проигрывателей, радио, телевидения — все это окружает нас непрерывным шумом. Не будет ли ситуация бесконечно ухудшаться, и не станет ли мир непереносимым?

Вряд ли такое возможно. Многие источники нежелательного света и звука находятся под строгим контролем человека, и если техника производит их, она может также уменьшить их воздействие. Электрические машины, к примеру, были бы намного тише, чем машины с бензиновым двигателем.

Но в общем-то свет и звук были с нами всегда, даже в доиндустриальное время. А как насчет видов энергии, присущих нашему времени? Скажем, как насчет микроволнового загрязнения?

Микроволны, представляющие собой радиоволны сравнительно короткой длины, впервые широко применялись во время Второй мировой войны для радиолокации. С тех пор они не только использовались в возрастающем количестве радиолокационных установок, но также нашли применение и в микроволновых печах для быстрого приготовления пищи, так как микроволны проникают в пищу и распространяют тепло по всей пище изнутри, а не как при обычном способе приготовления, когда нагревание происходит снаружи, и потому прогрев идет медленно.

Но микроволны проникают также и в нас и поглощаются нашими внутренностями. Не может ли действие случайных микроволн от приборов, их использующих, иметь какое-либо вредное влияние на наше тело на молекулярном уровне?

Опасность микроволн была преувеличена некоторыми паникерами, но это не значит, что ее нет. В будущем, если энергия на Землю будет поступать от солнечных силовых станций, расположенных в космосе, она будет поставляться на поверхность Земли в виде микроволн. Здесь нужно будет действовать осторожно и быть уверенным, что это не принесет гибельных последствий. По всей вероятности, их не будет, но это нельзя считать само собой разумеющимся.

Наконец, вся энергия любого рода постепенно превращается в тепло. Это тупик энергии. В отсутствие человеческой техники Земля получает энергию от Солнца. Солнце неизмеримо крупный источник тепла на Земле, но незначительные его количества поступают из глубины Земли и от естественной радиоактивности коры.

Пока люди ограничивают себя использованием энергии Солнца, глубинного тепла планеты и естественной радиоактивности не более, чем на том уровне, на котором они естественно доступны, общего эффекта тупикового образования тепла не возникает. Другими словами, мы можем использовать сияние Солнца, гидроэнергию, приливы и отливы, разницу температур в океане, горячие источники, ветры и так далее, не производя никакого дополнительного тепла сверх того, что производилось бы и без нашего вмешательства.

Но, сжигая дерево, мы производим тепло с большей скоростью, чем оно производилось бы при его медленном разложении. Сжигая уголь или нефть, мы производим тепло там, где обычно никакого тепла нет. Если мы доберемся до глубинных запасов горячей воды, то вызовем более сильную утечку внутреннего тепла, чем обычная.

Во всех этих случаях тепло будет добавляться в окружающую среду со скоростью, большей, чем в отсутствие человеческой техники, и это дополнительное тепло должно излучаться Землей ночью. Для увеличения скорости излучения тепла температура Земли должна подняться выше той, какой она была бы в отсутствие человеческой техники, производя таким образом «термальное загрязнение». На сегодня вся дополнительная энергия, которую мы произвели, главным образом благодаря сжиганию ископаемого топлива, не имеет особенно значительного эффекта на среднюю температуру Земли. Человечество производит 6,6 миллионов мегаватт тепла в год, в то время как от естественных источников Земля получает 120 000 миллионов мегаватт в год. Иными словами, мы добавляем только 1/18000 от общего количества. Однако наше производство тепла концентрируется в немногих, относительно ограниченных районах, и местное нагревание в крупных городах делает климат там существенно отличающимся от того, каким бы он был, если бы города были нетронутыми участками растительности.

Ну, а что же в будущем? Ядерное расщепление и ядерный синтез добавляют тепло в окружающую среду и имеют тенденцию делать это с гораздо большей скоростью, чем существующее сейчас сжигание ископаемого топлива. Использование солнечной энергии на поверхности Земли не прибавляет тепла планете, но сбор ее в космосе и отправка на Землю — добавляет.

При настоящих темпах роста населения и использования энергии человеком, ее производство в следующем полувеке может увеличиться в шестнадцать раз, и производство тепла составит уже 1/1000 от общего количества. В этом случае мы окажемся на грани повышения температуры Земли до бедственной, то есть на грани начала таяния полярных ледовых шапок или, что еще хуже, возникновения быстро нарастающего парникового эффекта.

Даже если численность населения останется низкой и стабильной, энергия, которая нам нужна для того, чтобы вводить в действие все более передовую технику, будет все больше добавлять Земле тепла, и это может в конечном счете оказаться опасным. Чтобы избежать нежелательного термального загрязнения, людям, по-видимому, необходимо установить определенный максимум скорости использования энергии, и не только для Земли, но и во всяком естественном или искусственном мире, в котором они живут и развивают технику. В качестве альтернативы могут быть разработаны методы увеличения скорости теплового излучения до приемлемых температур.

Технологии также могут быть опасными в областях, которые не имеют ничего общего с энергией. Мы только теперь постепенно достигли возможности вмешиваться в генетический строй жизни, включая человека. Это вещь совершенно новая и актуальная.

Когда люди занимались скотоводством и земледелием, они намеренно спаривали животных и скрещивали растения таким образом, чтобы выделить свойства, которые полезны человеку. В результате культурные растения и домашние животные во многих случаях полностью изменились по сравнению с начальными организмами, впервые использованными первобытным человеком. Лошади стали крупнее и быстрее, коровы дают больше молока, овцы — больше шерсти, куры — больше яиц. Выведены десятки служебных и декоративных пород собак и голубей.

Однако современная наука дает возможность улучшать наследственность быстрыми темпами.

В одиннадцатой главе мы рассматривали проблемы понимания наследственности и генетики, и наши открытия относительно важной роли, выполняемой ДНК.

В начале 70-х годов были открыты технологии, которые позволяют расщеплять отдельные молекулы ДНК в определенном месте, воздействуя на них ферментами ((В начале 1998 года стало известно, что в Техасском университете в Далласе группе исследователей во главе с профессором Вудриджем Райтом удалось выделить хромосомный фермент, способный до бесконечности омолаживать клетки человеческого организма. Ученые создали технологию постоянного поддержания в организме этого фермента — теломеразы, и поддержания тем самым процесса постоянного омолаживания клеток)). После этого они могут быть ерекомбинированы, то есть расщепленная ДНК из одной клетки организма может быть присоединена к другой расщепленной ДНК из другой клетки, даже если эти две клетки принадлежат к организмам совершенно различных видов. При таких технологиях «рекомбинирования ДНК» может быть образован новый ген, способный проявлять новые химические возможности. Организм может быть намеренно мутирован (изменен), его можно заставить пройти своего рода направленную эволюцию.

Большая работа по рекомбинации ДНК была проведена над бактериями в попытке раскрыть химические детали процесса наследственности. Однако при этом возник ли побочные эффекты.

Так, существует распространенное заболевание — диабет. При диабете в организме нарушен механизм выработки инсулина, гормона, необходимого для переработки сахара на уровне клетки. Предположительно, это результат повреждения определенного гена.

Человека можно обеспечить инсулином извне, скажем, получать его из поджелудочной железы забитых животных. У каждого животного только одна поджелудочная железа, и это означает, что инсулин существует в ограниченном количестве, и в большом количестве его производить нелегко. Кроме того, инсулин, полученный от крупного рогатого скота, отовец или от свиней, не совсем идентичен человеческому инсулину.

А что если ген, который обеспечивает выработку инсулина, получить из человеческих клеток и добавить в генетическое оснащение бактерии способом рекомбинации ДНК? Бактерия тогда смогла бы вырабатывать не просто инсулин, а человеческий инсулин, и передавала бы эту способность своим потомкам. А так как бактерии можно культивировать почти в любых количествах, было бы возможно произвести необходимое количество инсулина. И в 1978 году подобное было произведено в лаборатории, и были созданы бактерии для производства человеческого инсулина.

Могут быть сделаны и другие подобные открытия. Мы могли бы, так сказать, «сконструировать» бактерии, способные вырабатывать и другие гормоны, кроме инсулина, или заставить их вырабатывать определенные факторы крови, или антибиотики, или вакцины. Мы могли бы сконструировать бактерии, которые были бы особенно активны в процессе связывания азота в соединения, делающие почву более плодородной, или которые могли бы осуществлять фотосинтез, или превращать солому в сахар, или перерабатывать нефть в масло и протеин, или расщеплять пластмассу, или которые могли бы концентрировать остатки полезных металлов из отходов или из морской воды.

Ну, а что если совершенно нечаянно создадут бактерии, которые вызывают болезнь? Это может быть болезнь, против которой человеческий организм никогда не вырабатывал защиты, поскольку она никогда не встречалась в природе. Подобная болезнь может просто причинить неудобство или временно расстроить здоровье, но может быть и смертельной, оказаться еще хуже, чем «черная смерть», угрожавшая гибелью всему человечеству.

Вероятность такой катастрофы очень мала, но одна только мысль о ней заставила группу ученых, работавших в этой сфере, в 1974 году заявить о необходимости принять специальные меры предосторожности, которые позволили бы предотвратить попадание в окружающую среду искусственно мутированных микроорганизмов.

Некоторое время казалось, что эта новая технология вызвала появление кошмаров, которые представлялись страшнее ядерной войны, и поднялось движение за прекращение всякого использования наших растущих знаний о механизме генетики («генной инженерии»).

Эти страхи представляются преувеличенными, и в целом преимущества, которые дает генная инженерия, настолько велики, а вероятность каких-либо бедствий от них так мала, и предприняты настолько серьезные меры, чтобы их избежать, что, несомненно, прекращение исследований из-за непомерного страха было бы трагедией.

Все же, вероятно, для многих будет большим облегчением, если генетические эксперименты, которые считаются рискованными (наряду с рискованной научной и промышленной деятельностью в других сферах), производить на околоземной орбите. Изолирующее действие тысяч миль вакуума между населенной поверхностью планеты и возможной опасностью неизмеримо уменьшит риск.

Если генная инженерия применительно к бактериям, как представляется, чрева та катастрофой, то что можно сказать о генной инженерии применительно к людям? Она рождала страхи даже еще до того, как были сделаны первые шаги в этом направлении. Более ста лет медицина действовала, спасая жизни, которые иначе были бы потеряны, и тем самым снижала скорость устранения генов низкого качества.

Разве это разумно? Значит, мы разрешаем скапливаться генам низкого качества, способствуем ухудшению качества популяции человека в целом до такого уровня, при котором и нормальные особи, и даже более сильные уже не в состоянии будут сдерживать рост дефектных генов в популяции в целом?

Трудно найти аргументы в пользу того, чтобы люди страдали и умирали, когда им можно легко помочь и спасти их. Однако, хотя некоторые непреклонные личности и берутся защищать политику «твердой руки», все же безусловно они не будут столь же принципиальны, когда дело коснется их самих или их близких.

С техническими достижениями может также прийти и верное решение. В настоящее время улучшается медицинское воздействие на врожденные пороки. Инсулин обеспечивает то, чего не хватает диабетикам, но дефектный ген у диабетика остается, и он передается по наследству (Дефектный ген благодаря мутации может возникнуть и у ребенка здоровых родителей, так что жестокое устранение дефектных родителей необязательно устранит дефектные гены). Может быть, наступит время, когда технология генной инженерии будет использоваться для того, чтобы внести изменения и исправить непосредственно дефектные гены.

Некоторые опасаются ухудшения качества популяции при снижении рождаемости. Аргумент их состоит в том, что рождаемость в непропорциональной степени будет снижаться сильнее у тех, у кого выше образование и более высокая степень социальной ответственности, так что высокоразвитые личности будут, так сказать, задавлены слаборазвитыми.

Этот страх еще подстегивается заверениями некоторых психологов, что интеллект может наследоваться. Они представляют данные, из которых можно заключить, что тот, кто более преуспевает в экономическом плане, более умен, чем тот, кто преуспевает менее.

В частности, они уверяют, что коэффициент умственного развития у черных ниже, чем у белых.

Скрытое значение этих высказываний состоит в том, что любая попытка скорректировать то, что кажется социальной несправедливостью, обречена на провал, поскольку угнетенные глупы точно в такой степени, в которой угнетены, и поэтому заслуживают угнетения. Еще одно скрытое значение в том, что ограничение роста населения в первую очередь должно касаться бедных и угнетенных, потому что они и так не очень хороши.

Английский психолог Сирил Барт (1883–1971), ангел-хранитель таких психологов, представил данные, доказывающие, что британские высшие слои населения умнее, чем низшие слои, что британские неевреи умнее, чем британские евреи, что британские мужчины умнее британских женщин, и что британцы в целом умнее, чем ирландцы. Как сейчас представляется, его данные были приведены им, чтобы продемонстрировать результаты, которые соответствовали его предрассудкам.

Даже в том случае, когда наблюдения представлялись честными людьми, имеются значительные сомнения, что коэффициент умственного развития измеряет что-то еще, кроме сходства испытуемых с проверяющим, ввиду того, что проверяющий, естественно, причисляет себя к сливкам общества.

Кроме того, на всем протяжении истории низшие слои общества производили из себя высшие слои: крестьянство произвело средний класс, угнетенные произвели угнетателей. Оказывается, почти все выдающиеся люди нашей культуры, если проследить их происхождение, произошли от людей, которые были крестьянами, иначе — угнетенными, которых в свое время высшие слои общества считали безнадежными недочеловеками, низшей породой человечества.

И тогда разумно предположить, что поскольку мы должны выжить, рождаемость упадет, но нам не следует беспокоиться, если ее падение не сбалансирует абсолютно все группы и классы. Человечество переживет шок и, вероятно, не станет от этого менее умным.

Обращаясь ближе к нашим дням, заметим, что источником возможного ухудшения положения являются достижения науки, которая выделяет или производит естественные или синтетические препараты, являющиеся наркотиками или галлюциногенами. Все больше прежде нормальных людей становятся зависимыми от этих препаратов. Не будет ли эта тенденция усиливаться, пока человечество не выродится и уже поздно будет говорить о спасении?

Представляется все-таки, что наркотики больше всего ценят как способ избавления от скуки и страдания. Поскольку бороться со скукой и страданием должно быть целью любого разумного общества, успех в этом отношении может уменьшить и опасность от наркотиков. Неудача же может привести к катастрофе независимо от наркотиков.

Наконец, технологии генной инженерии могли бы служить средством изменения человека, мутаций и эволюции таким образом, чтобы устранить некоторые страхи, которые нам мешают. Эти технологии могли бы служить, например, для совершенствования интеллекта, устранения дефектных генов, повышения различных способностей.

Но не могут ли эти благие намерения рухнуть? Например, одной из первых побед генной инженерии могла бы быть возможность управлять полом будущего ребенка (В сентябре 1998 года появилось сообщение об успешном применении для выбора пола будущего потомства некоторых видов животных так называемого метода «сортировки спермы». Что же касается человека, то обладающая патентом на сортировку семенной жидкости человека американская фирма «Майкросорт» при разработке определенной методики установила, что вероятность рождения девочки можно увеличить в 5–6 раз, а мальчика — в 2–3 раза). Не приведет ли это к радикальному расстройству общества? Поскольку стереотипно для людей иметь сына, не станут ли родители в подавляющем большинстве выбирать мальчиков?

Понятно, в таком случае первым результатом будет мир, в котором мужчины по количеству значительно превышают женщин. Это означает, что резко упадет рождаемость, поскольку рождаемость зависит от количества женщин детородного возраста и только очень незначительно от количества мужчин. В перенаселенном мире это, может быть, и неплохо, особенно если предрассудок в пользу появления на свет сына наиболее силен в наиболее перенаселенных странах.

С другой стороны, девочки неожиданно приобретут большее значение, соревнование за них может стать острым, и дальновидные родители в следующих поколениях станут делать выбор в пользу девочек как практической инвестиции. И очень скоро станет ясно, что соотношение один к одному — единственное соотношение, которое срабатывает правильно.

А что насчет «детей из пробирок»? В 1978 году в газетах сообщалось, что один ребенок был рожден таким образом, но это было оплодотворение в пробирке, технология, давно используемая для домашнего скота. Оплодотворенное яйцо надо было имплантировать в матку женщины, и плод должен был созревать там (В середине 80-х годов в медицинскую практику вошло замораживание мужских половых клеток, которые могут в таком состоянии сохраняться сколь угодно долго, а затем использоваться для искусственного оплодотворения, даже когда донора уже нет в живых. Многие мужчины, особенно те, кто по роду своей деятельности рискует жизнью, замораживают свою сперму. Разрабатываются методы и для замораживания женских половых клеток, что в силу их сложного устройства гораздо труднее. Таким образом потомство может быть воспроизведено и в отсутствие живых родителей. Теперь, в 90-х годах, некоторые ученые утверждают, что даже нет необходимости в замораживании. Наследственный код каждого из нас может быть записан на компьютерный диск, а затем при необходимости затребован. К середине XXI века, вероятно, появится возможность искусственно воспроизвести наследственный материал, точную копию того, который был записан в компьютере. Таким образом «мертвый» компьютерный файл, содержащий всю информацию о геноме, может быть превращен в живого человека-двойника).

Это позволяет полагать, что в будущем занятые карьерой женщины могут выделить яйцеклетки для оплодотворения, а затем имплантировать их в суррогатных матерей. Как только ребенок родится, суррогатной матери можно заплатить, а ребенка забрать.

Будет ли это популярно? Вопрос не в ребенке, в конце концов, дело только в генах. Большая часть его развития в зародышевой стадии зависит от материнского окружения, от диеты приемной матери, эффективности ее плаценты, биохимических особенностей ее клеток и кровообращения. Биологическая мать может не чувствовать, что ребенок, которого она получит из чьей-то утробы, по-настоящему ее, и когда слабые стороны и недостатки (реальные или выдуманные) проявятся в ребенке, биологической матери может недостать терпения и любви справляться с ними, и она может винить в них приемную мать.

И если бы оплодотворение в пробирке могло существовать лишь как дополнительный выбор, было бы не удивительно, если бы оно оказалось минимально популярным. Мы могли бы, конечно, двигаться дальше и вообще обойтись без матки женщины. Раз мы разработали искусственную плаценту (неплохая работа), человеческие яйцеклетки могли бы пройти девять месяцев дальнейшего развития в лабораторном оборудовании с аэрированными питательными смесями, циркулирующими в нем, чтобы питать эмбрион и удалять отходы. Это был бы настоящий ребенок из пробирки.

Но не переродится ли репродуктивный механизм женщин при неиспользуемых матках? Не станут ли люди зависимы от искусственной плаценты? И не окажутся ли перед угрозой вымирания, если подведет технология? Вряд ли. Эволюционные изменения не происходят так быстро. Если бы мы использовали воспроизводящие фабрики даже на протяжении сотни поколений, женская матка все равно осталась бы функционирующей.

Кроме того, рождение детей из пробирки вряд ли будет основным способом, хотя, возможно, и станет приемлемым вариантом. Многие женщины скорее предпочтут естественный процесс беременности и родовых мук хотя бы только потому, что будут совершенно уверены, что ребенок действительно их собственный. Они также могут почувствовать, что ребенок ближе к ним, потому что питался материнской средой.

С другой стороны, существуют преимущества у детей из пробирки. Развивающийся эмбрион будет все время под строгим наблюдением. Мельчайшие недочеты могут быть вовремя исправлены. Эмбрионы с серьезными недостатками могут быть вовремя выбракованы. Некоторые женщины определенно предпочтут иметь здорового ребенка.

Может наступить время, когда мы научимся точно определять все гены в человеческих хромосомах и познаем их природу. Мы тогда могли бы точно локализовать серьезно дефектные гены у индивидуумов и оценить вероятность дефективных детей, возникающую из случайного союза дефектных генов каждого из двух данных родителей.

Индивидуумы, точно проинформированные относительно своего генетического кода, могут искать партнера с генами, которые будут наиболее подходящими для их собственных, или они могут вступать в брак по любви и воспользоваться помощью со стороны ради подходящего сочетания генов в своих детях. Такими методами и путем полной модификации генов можно было бы управлять эволюцией человека.

А нет ли опасности, что будут расистские попытки вызывать такие сочетания генов, которые, например, будут давать только высоких голубоглазых блондинов?

Или, наоборот, не появятся ли попытки вывести большое количество скучных, слабоумных людей — бесстрастных и терпеливых, годных лишь для того, чтобы делать тяжелую работу и служить в армии?

Обе мысли довольно наивны. Надо полагать, что во многих частях мира будут оборудованы лаборатории по генной инженерии, да и зачем, скажем, азиатам мечтать о нордическом типе? Что касается расы недолюдей, то чем же они будут заниматься в мире без войны и с компьютерной автоматикой?

А что насчет клонирования? Стоит ли нам пренебрегать совсем простым способом воспроизводства, когда можно взять клетку от какого-либо индивидуума, мужчины или женщины, и заменить ядром этой клетки яйцо в яйцеклетке? Яйцеклетка была бы этим стимулирована к делению и могла бы развиваться в ребенка, у которого был точно такой же генетический набор, как у индивидуума, который был клонирован (В 1997 году в Шотландии методом клонирования впервые получено полноценное млекопитающее — овечка Долли, являющаяся точной копией своей матери. В конце 1997 года чикагский ученый доктор Ричард Сид заявил, что в ближайшие месяцы намерен применить этот метод к людям. Заявление вызвало в основном отрицательную реакцию общества. Однако ученый заметил, что его цель — помочь семьям, которые не способны завести детей естественным способом. В 1998 году лаборатория клонирования Техасского университета получила от некоего миллионера 5 млн долларов для воспроизведения его собаки-колли по кличке Мисси. Директор лаборатории заявил, что в распоряжении ученых два года, чтобы создать двойника собаки. Он также сообщил, что в лабораторию поступают запросы о клонировании скаковых лошадей. В это же время группа китайских ученых приступила к реализации проекта клонирования панды, полагая, что метод бесполого размножения поможет выжить медленно, но верно исчезающим бамбуковым медведям. В апреле 2000 года в английской прессе появилось сообщение о разрешении клонирования человека, так называемом «терапевтическом клонировании» — выращивании «запасных» органов человека: почек, печени и т. п).

Но зачем это делать? В конце концов, обычное воспроизводство является достаточно эффективным способом рождения детей, и оно имеет преимущество — перемешивает гены, создавая новые комбинации.

Не захотят ли некоторые люди сохранить свои гены и дать им новую жизнь? Может быть, но клон не будет точным дубликатом. Если бы вас клонировали, ваш клон мог бы иметь вашу внешность, но он не развивался бы в теле вашей матери, как вы, и как только он бы родился, у него было бы совершенно другое социальное окружение по сравнению с вашим. Так что это не станет путем сохранения Эйнштейнов и Бетховенов будущего. Клон математика мог бы не развивать математические способности до высокой степени в доставшемся ему социальном окружении. Клон музыканта при его собственном социальном окружении мог бы не переносить музыки, и так далее.

Короче говоря, во многих случаях страх перед генной инженерией и предсказания катастрофы — результат упрощенного мышления. С другой стороны, часто многие возможные преимущества клонирования игнорируются.

Применение технологий генной инженерии сулит возможности развития клонированной клетки, в результате чего может быть получено, например, сердце с прилегающими к нему тканями. Или таким же образом можно воспроизвести печень, или почки, и так далее. Они могли бы быть использованы для замены поврежденных или плохо функционирующих органов тела первоначального донора клонированной клетки. Такой новый орган легко приживется, потому что он, в конечном счете, построен из клеток с генным набором этого донора (В 1998 году Эдриан Вулф, директор отделения Лондонского института педиатрии, сообщил, что найден путь к искусственному выращиванию человеческой почки за счет пересадки в организм пациента части эмбриональной ткани здорового органа, что исключает опасность отторжения).

Клонирование может быть использовано, чтобы спасти находящихся на грани вымирания животных. Но не приведет ли эволюция, управляема она или нет, человечество к концу? Может привести, если мы определяем человека, как Homo sapiens. Но почему мы должны определять его только именно так? Если люди станут жить в космосе в многочисленных искусственных поселениях, которые в конце концов будут отделяться друг от друга и двигаться в космосе каждое само по себе, то в каждом из них развитие будет происходить по-особому, по-своему, и через миллион лет могут появиться дюжины, или сотни, или мириады разных видов, и все — потомки человека, но все разные.

И это тем более хорошо, потому что разнообразие и многообразие только укрепят человеческую семью видов. Мы можем предположить, что интеллект сохранится или, скорее всего, усовершенствуется, поскольку виды с ухудшающимся интеллектом будут отсеяны, так как не смогут поддерживать космические поселения. А если интеллект останется, да еще усовершенствуется, какое значение имеет изменение деталей внешнего вида и внутреннее физическое устройство?

КОМПЬЮТЕРЫ

Может ли быть так, что когда человечество эволюционирует и, предположительно, усовершенствуется, с другими видами произойдет то же самое? Не могут ли эти виды догнать нас и сжить со света?

Мы, в некотором смысле, догнали и перегнали дельфинов, мозг у которых был величиной с наш еще за миллионы лет до появления человека. Однако не было никакой конкуренции между проживающими в воде китовыми и обитающими на суше приматами, и именно люди разработали технику.

Мы сами вряд ли будем конкурировать; или, если и будем, то на основе разрешения другим видам, таким же разумным, как и мы, присоединиться к нам в качестве союзников в битве против катастрофы. И это не может произойти, если мы не ускорим эволюцию других видов в направлении развития интеллекта путем использования технологий генной инженерии; и для этого потребуется значительно меньше миллиона лет.

Однако есть на Земле еще один вид интеллекта, который не имеет ничего общего с органической жизнью и который целиком является созданием человеческих рук. Это компьютер.

О вычислительных машинах, способных решать сложные математические задачи гораздо быстрее и гораздо надежнее, чем люди (при условии, если компьютер хорошо запрограммирован), мечтали еще в 1822 году. Именно в этом году английский математик Чарлз Бэббидж (1792–1871) начал строить вычислительную машину. Он потратил на нее годы и потерпел неудачу не из-за того, что плоха была его теория, а потому, что у него для работы были только механические детали, и они были просто недостаточно хорошо приспособлены для такой работы.

Что тут было нужно, так это электроника; манипуляция субатомными частицами, а совсем не большими движущимися частями. Первый большой электронный компьютер был построен в университете Пенсильвании во время Второй мировой войны Джоном Проспером Эккертом-младшим (р. 1919) и Джоном Вильямом Машли (р. 1907) на основе системы, разработанной ранее инженером-электриком Ванневаром Бушем (1890–1974). Этот электронный компьютер ENIAC (электронно-цифровой интегратор и компьютер) стоил три миллиона долларов, содержал 19 000 вакуумных ламп, весил 30 тонн, занимал 1500 квадратных футов пола и потреблял энергию, как локомотив. Операции на нем прекратили в 1955 году, а в 1957 году он, как безнадежно устаревший, был разобран.

Хрупкие, ненадежные, энергоемкие вакуумные лампы были заменены твердыми транзисторами, гораздо меньшими, гораздо более надежными, гораздо менее энергоемкими. В дальнейшем стали изготавливать печатные платы — еще меньше и еще более надежные. И наконец, крохотные чипы из силикона, площадью в квадратный дюйм, тонкие, как бумага, с тонко нанесенными на них другими веществами, были составлены в маленькие компактные лабиринты, смонтированные тоненькими алюминиевыми проводками, и соединены, составляя компьютеры.

На исходе 70-х компьютер можно было получить за три сотни долларов заказом по почте или почти на каждом углу в лавке. И это уже был компьютер, который потреблял энергии не больше, чем маленькая лампочка, достаточно небольшой (его нетрудно было унести) и способный совершать гораздо больше операций, в двадцать раз быстрее и в тысячи раз надежнее, чем ENIAC (Японская электронная корпорация Эн-И-Си объявила, что собирается к 2001 году создать компьютер, который будет производить 32 триллиона операций в секунду, т. е. действовать примерно в миллион раз быстрее обычного персонального компьютера).

По мере того как компьютеры становились все более компактными, более универсальными и более дешевыми, они стали наводнять дома. 80-е годы могут быть свидетелями того, как они станут неотъемлемым предметом повседневной жизни, как в 50-е стал телевизор. Собственно, ранее в этой главе я называл компьютеры обучающими машинами будущего. Как долго это будет продолжаться?

В настоящий момент компьютер — это машина, строго ограниченная ее программой и способная выполнять только самые простейшие задачи, но зато с неизмеримой скоростью и терпением. Своего рода зачаточный интеллект компьютер начнет проявлять, когда он станет способен к самопроверке и к модификации собственных программ.

Когда компьютеры и их «искусственный интеллект» захватят все больше и больше рутинной умственной работы мира, а, может быть, и не такие уж простые — тоже, не станет ли человеческий ум атрофироваться из-за недостатка работы? Не станем ли мы глупо зависеть от машин, и, когда у нас уже не будет интеллекта, чтобы их соответственно использовать, не выйдет ли наш вид из строя, а с ним и цивилизация?

С такой же проблемой и страхом человечество, должно быть, сталкивалось и в более ранние периоды истории. Можно себе представить, например, презрение древних строителей, когда вошел в пользование эквивалент измерительной линейки. Не выродится ли навсегда точный глазомер и опытное суждение умелого архитектора, как только любой дурак сможет определить, какой длины нужно взять дерево или камень, просто чтением отметок на палке? И, безусловно, не ужаснулись ли стародавние барды при изобретении письменности — кода отметок, который устранял необходимость памяти. Ребенок десяти лет, научившись читать, мог тогда декламировать «Илиаду», хотя никогда ее раньше не видел, просто следуя этим отметкам. Как бы мог выродиться ум!

Все же использование неодушевленных средств для рассуждения и памяти не разрушили рассуждение и память. Конечно, нелегко сегодня найти такого, кто бы мог без остановки по памяти читать эпические поэмы. Но кому это надо? Если наши таланты без подсказки больше не демонстрируют ненужные подвиги, разве достижение не стоит потери? Можно ли было построить на глаз Тадж Махал или мост Золотые Ворота? Как много людей знали бы драмы Шекспира или романы Толстого, если бы мы зависели от подыскания кого-нибудь, кто бы знал их наизусть и согласился нам читать, — если бы вообще было возможно создать их без написания?

Когда промышленная революция применила силу пара, а затем и электричество для решения физических задач человечества, разве мускулы людей в результате этого стали дряблыми? Подвиги на игровом поле и в гимнастическом зале опровергают это. Даже обычный, привязанный к городу работник офиса остается в форме благодаря бегу трусцой, теннису, гимнастике, делая с желанием то, что ему необходимо, и больше не делая этого под тяжелым давлением рабского принуждения.

С компьютерами может быть так же. Мы бы оставляли им механические работы по сухим, как пыль, расчетам, ведение документации, поиск информации, хранение данных, позволяя тем самым освободить свою голову для истинно творческой работы — так, чтобы мы могли построить Тадж Махал вместо глиняных хаток.

Это, безусловно, предполагает, что компьютеры никогда не будут служить ни для чего более, как для рутины и повтора. А что если компьютеры продолжат бесконечно развиваться и будут следовать за нами до последней твердыни нашего разума? Что если компьютеры тоже научатся строить Тадж Махал, писать симфонии и совершать новые великие открытия в науке? Что если они научатся подделывать все умственные способности, какие есть у людей? Что, в самом деле, если компьютеры смогут использоваться как мозги роботов, которые будут искусственными аналогами человека, делая все, что делает человек, только, изготовленные из более прочного и более долговечного материала, лучше переносящие суровую окружающую среду? Не станет ли человечество устаревшим? Не смогут ли компьютеры «взять верх»? Не станет ли это катастрофой четвертого класса (именно не пятого), которая уничтожит людей и оставит за собой наследников людей, созданных ими самими?

Если поразмыслить над этим, то можно задать себе довольно циничный вопрос: а почему бы нет? История эволюции жизни является историей медленного изменения видов или физической заменой одних видов совершенно другими, когда это изменение или замена приводят к лучшей подгонке к определенной нише в окружающей среде. Эта длительная, петляющая история несколько сотен тысяч лет назад пришла наконец к Homo sapiens, но почему это должен быть окончательный шаг?

Надо ли считать, что пьеса закончена? Собственно, если бы мы были способны отстраненно взглянуть на весь сложный путь эволюции в мире эпоха за эпохой, как медленно, по пути проб и ошибок, успехов и промахов эволюционировала жизнь, прежде чем появились известные нам виды, нам бы могло показаться, что разумно взять процесс эволюции в собственные, направляющие руки. Нам бы могло показаться, что в эволюции произошел бы реальный прогресс, если бы появился искусственный интеллект — лучшее из того, что до сих пор было придумано.

В таком случае замена человечества компьютерами была бы естественным явлением, объективно приветствуемым, как мы сами приветствовали смену рептилий млекопитающими, и чему мы могли бы возразить только из самолюбия по причине, которая в сущности легкомысленна и к делу не относится. Если быть еще более циничным, то стоит ли доказывать, что замена человечества — это отнюдь не зло, а истинное добро?

В самом деле, в предыдущих главах я предположил, что человечество предпримет разумные меры, которые предотвратят войны, ограничат население и установят гуманный порядок в обществе. Но сделает ли оно это? Хотелось бы думать, что да, но история человечества не очень-то воодушевляет в этом отношении. Что если люди не оставят свою вечную подозрительность и насилие друг против друга? Что если они не смогут ограничить население? Что если не существует пути, чтобы человеческая порядочность создала открытое общество? В таком случае как мы сможем избежать уничтожения цивилизации и, быть может, даже самого человечества?

Может быть, единственное спасение в замене видов, которые совершенно никуда не годятся, лучшими. С этой точки зрения следует бояться не того, что человечество будет заменено компьютерами, а того, что человечество не сможет развивать компьютеры достаточно быстро, чтобы подготовить себе наследников, которые бы взяли все в свои руки ко времени неизбежного крушения цивилизации в течение следующего века.

А все же что если люди все-таки решат проблемы, с которыми они сталкиваются сегодня, и создадут порядочное общество, основанное на мире, сотрудничестве и мудром техническом развитии? Что если это будет сделано с бесценной помощью совершенствующихся компьютеров? Несмотря на успех человека, есть ли у людей гарантия того, что их не вытеснят вещи, которые они сами создали, и не станет ли это настоящей катастрофой?

Но тогда мы можем задать вопрос: что имеется в виду под высшим разумом?

Это уж слишком упрощенно — сравнивать качества, как будто мы замеряем длину линейкой. Мы привыкли к одномерным сравнениям и прекрасно понимаем, что имеется в виду, когда мы говорим, что одна величина больше другой, или одна масса больше, чем другая, или одна длительность больше другой. У нас вырабатывается привычка считать, что все можно так же просто сравнивать.

Например, зебра может достичь удаленной точки раньше, чем это сможет сделать пчела, если обе стартуют в одно время и с одного места. Мы рассуждаем тогда, что, по-видимому, зебра быстрее пчелы. Однако пчела намного меньше зебры и, в отличие от зебры она может летать. Обе эти особенности важны при определении этого «быстрее».

Пчела может вылететь из ямы, из которой зебре не выбраться; она может пролететь сквозь прутья клетки, которая держит зебру в заключении. Что же тогда значит это «быстрее»? Если А превосходит Б в одном качестве, Б может превосходить А в другом качестве. Если условия изменятся, то или иное качество может приобрести большее значение.

Человек в аэроплане летит быстрее, чем птица, но он не может лететь в нем так же медленно, как птица, а временами медлительность может понадобиться для выживания. Человек в вертолете может летать так же медленно, как птица, но не так бесшумно, как птица, а иногда бесшумность может потребоваться для выживания. Короче, выживание требует комплекса характеристик, и никакие виды не могут быть заменены другими только из-за различия в одном качестве, даже если этим качеством является разум.

Мы видим это в человеческих делах достаточно часто. В критическом положении не обязательно выиграет человек с самым высоким коэффициентом умственного развития, может выиграть более решительный, или самый сильный, или самый выносливый, самый состоятельный, самый влиятельный. Да, разум важен, но это еще не все, что важно.

Одним словом, разум не просто определяемое качество, он проявляется по-разному. Суперобразованный ученый, профессор, и вместе с тем — ребенок в отношении вещей, далеких от его специальности, является стереотипной фигурой современного фольклора. Мы можем не удивиться, встретив искушенного бизнесмена, который достаточно разумен, чтобы уверенно руководить предприятием в миллионы долларов, и который не способен говорить грамматически правильно. Так как же мы тогда можем сравнить человеческий разум и разум компьютера, и что же мы можем иметь в виду под «высшим разумом»?

Уже теперь компьютеры способны на такие фокусы, которые человеку не под силу, но это не заставляет нас говорить, что компьютер разумнее нас. Мы, собственно, даже не готовы признать, что он вообще разумен. Не забудьте также, что развитие разума в людях и в компьютерах проходило и проходит по различным путям; что оно было и есть приводимо в движение различными механизмами.

Человеческий мозг, благодаря беспорядочным мутациям, развивался по принципу — пан или пропал; он использовал тонкие химические изменения и двигался вперед благодаря естественному отбору и необходимости выживать в определенном мире данных качеств и опасностей. Компьютерный мозг развивается благодаря продуманному замыслу, как результат тщательной человеческой разработки, с использованием тонких электротехнических достижений и с движением вперед благодаря техническому прогрессу и необходимости удовлетворять определенные человеческие требования.

Было бы очень странно, если бы мозг и компьютеры, двигаясь такими двумя расходящимися путями, заканчивали бы столь похоже один на другой, что один из них недвусмысленно мог бы быть назван превосходящим по разуму другого.

Гораздо более вероятно, что даже когда эти две вещи равны по разуму в целом, свойства их разумов будут настолько различны, что не может быть сделано никакого простого сравнения. Будут виды деятельности, к которым лучше адаптирован компьютер, и другие виды — к которым лучше адаптирован мозг. Это было бы определенно верно, если бы генная инженерия была целенаправленно использована для совершенствования человеческого мозга именно в тех направлениях, в которых компьютер слаб. Было бы, конечно, желательно держать как компьютер, так и человеческий мозг специализированными в различных направлениях, поскольку дублирование способностей было бы потерей времени и сделало бы тот или другой ненужным.

Следовательно, вопрос замены никогда не должен возникнуть. Конечно, то что мы бы могли увидеть, это был бы симбиоз или взаимная дополняемость; мозг и компьютер, работая вместе, обеспечивали бы каждый то, чего не хватает другому, образуя разумную пару, которая открывала бы новые горизонты и делала возможным достижение новых высот. Собственно, союз мозгов, человеческого и созданного человеком, мог бы послужить дверным проемом, через который люди могли бы пройти из своего младенчества в свою богатую взаимодействием взрослую жизнь.

Послесловие

Давайте теперь оглянемся на длительное путешествие вдоль представшего перед нами широкого выбора катастроф.

Мы можем разделить все описанные мною катастрофы на две группы: первая — вероятные или даже неизбежные, например, превращение Солнца в красный гигант, и вторая — маловероятные, как, например, столкновение огромной массы антивещества непосредственно с Землей.

Нет смысла рассуждать о катастрофах второй группы. Не будет большой ошибкой предположить, что они никогда не произойдут, и сосредоточиться на катастрофах первой группы. Последние можно разделить на две подгруппы: те, что угрожают нам в ближайшем будущем, и те, что могут произойти спустя десятки тысяч, а то и миллиарды лет, к примеру такие, как повышение температуры Солнца или наступление ледникового периода.

Опять-таки не стоит рассуждать о катастрофах второй подгруппы, если мы не разобрались с первой, это было бы пустой тратой времени.

При рассмотрении первой подгруппы катастроф, весьма вероятных и угрожающих нам в более близкие времена, мы опять-таки можем разделить их на два вида: на те, которых можно избежать, и на неизбежные.

Мне представляется, что катастроф второго вида нет, не существует катастрофы, которой невозможно избежать, не существует ничего такого, что грозило бы нам неминуемым уничтожением до такой степени, чтобы с этим невозможно было ничего сделать. Если действовать рационально и по-человечески, если спокойно подойти к проблемам, стоящим перед лицом всего рода людского, и не вдаваться в эмоции по поводу таких вопросов девятнадцатого века, как национальная безопасность и местнический патриотизм, если мы поймем, что нашими врагами являются совсем не соседи, а нищета, невежество и холодное безразличие к законам природы, все стоящие перед нами проблемы можно решить. Можно обдуманно сделать выбор и в итоге избежать катастроф.

И если мы сделаем этот выбор в двадцать первом столетии, мы можем распространиться в космосе и утратить свою уязвимость. Мы больше не будем зависеть от одной планеты или от одной звезды. И тогда человечество или его разумные потомки и их союзники смогут существовать и после прекращения существования Земли, после прекращения существования Солнца, после (кто знает?) прекращения существования нашей Вселенной.

Это наша цель. Так одержим победу.

ЛИТПОРТАЛ

Тиски доктринерства

Кристофер Прист

Часть I Тюрьма

Глава первая

Неистовая, как дыхание взбешенного дракона льдов, буря выла на замерзшем плато. Зародившись в циклонической круговерти южной части Тихого океана в полутора тысячах миль от чилийского побережья и в тысяче миль южнее острова Пасхи, буря вышла из штопора и понеслась к полюсу, плоской волной напирая на морозный воздух. Усиливаясь, она бушевала над плавучими льдами моря Амундсена и, под углом преодолевая линию терминатора, врывалась в антарктическую ночь, зимнюю ночь, в которой ничто живое не в состоянии двигаться по поверхности этой земли. Ветер разбивался о прибрежную цепь гор, отрывая острые крупицы льда и неся их на юг к плато и еще дальше за его пределы.

На просторах плато, возвышающегося на полторы тысячи метров над уровнем моря, ветер не знал жалости — буря разгонялась над гладкой ледяной поверхностью до полутора сотен километров в час и даже больше. Соприкоснись с этим ветром обнаженная человеческая плоть, она кристаллизовалась бы, разбилась и рассыпалась осколками в считанные минуты. Ни один человек не в состоянии выдержать такой холод более нескольких секунд.

Это была первая буря нынешней зимы.

На глубине ста восьмидесяти метров прямо на скальной породе плато — породе, которая не знала теплого прикосновения солнечных лучей миллионы лет, а возможно и никогда, — человек осмелился заняться строительством. Хорошо освещенная, прекрасно вентилируемая и обогреваемая центральным отоплением, в полной секретности и абсолютной недоступности выполняла свои функции Станция Передовой Техники.

Единственные видимые на поверхности знаки ее существования — несколько надежно установленных вех, которыми отмечена каждая шахта входа. В летние месяцы здесь была взлетно-посадочная полоса, иногда она оборудовалась и зимой. В этом году ожидался еще один рейс. Самолет прилетит, когда буря иссякнет, а затем на следующие пять месяцев должен наступить перерыв в авиасообщении.

Людям станции необходимы покой и безопасность плато. Более четырехсот ученых и их ассистентов трудились здесь, каждый по своей специальности — биохимии, физике частиц, ядерной физике и технике, бактериологии, — как правило, в полной изоляции друг от друга.

В действительности станция занимала не только те несколько квадратных метров поверхности антарктической скальной породы, о которых заявлялось официально. Это была сложная система научно-исследовательских блоков, соединенных множеством пробитых во льду тоннелей. Ее общая площадь составляла около восьмидесяти квадратных километров, а на строительство ушло целых десять лет.

* * *

В одной из лабораторий в южном конце станции в мягком пластмассовом кресле удобно устроился доктор Элиас Уэнтик и ласкал морду крысы, которая лежала у него на коленях. Животное нежно тыкалось носом в ладонь, которой он похлопывал крысу с отсутствующим видом.

Его ассистент, высокорослый нигериец по имени Абу Нгоко, склонившись над столом, приводил в порядок разбросанные перед ним записи.

— Мы должны остановиться, доктор Уэнтик, — внезапно подняв голову, заговорил он. — Нам не по карману ограничиваться всего одной технической деталью.

— Но с этим ничего не поделаешь, — мягко возразил Уэнтик. — Здесь нет никого, кто бы хотел покончить с этим больше, чем я.

— Вам известно, что я имею в виду не только это.

— Мы продвигаемся недостаточно быстро? Мы должны найти какой-то альтернативный процесс?

— Да.

Знаю, что ты имеешь в виду, и согласен с тобой, подумал Уэнтик. Можно дойти до бешенства из-за задержки, причина которой лежит в том, что, вероятно, к делу не относилось вовсе.

Вероятно… Не относилось. Уэнтик понимал, что их движение вслепую — всего лишь до поры; проблема в том, продолжать или… Или что? Альтернатива его страшила.

Он опустил взгляд на крысу. Дня через три, если не раньше, она умрет. Наркотик действует на этих животных именно так, как должен действовать. Но в пределах шестидневного курса его приема умирали все подопытные животные. Было изменение обмена веществ у грызунов непосредственным результатом действия состава, или это изменение вызывал какой-то побочный эффект, Уэнтик не знал. На станции нет других животных, с которыми можно было бы поэкспериментировать, невозможно и получить их до окончания зимы.

Оставалось провести пробу только на одном доступном виде животных — на человеке.

Несколько дней Уэнтик и Нгоко спорили обо всех "за" и "против". Нгоко хотел попытаться; Уэнтик рекомендовал воздержаться. Нгоко страстно желал провести эксперимент на самом себе, но Уэнтику хотелось разработать другие варианты наркотика в виде газообразной или жидкой смесей, а потом подождать окончания зимы, когда можно будет получить другие виды лабораторных животных.

Какбы там ни было, он уже пробует наркотик на себе вопреки собственным возражениям, хотя и не позволяет того же Нгоко.

Первые три недели он принимал его в крохотных количествах, тщательно заботясь об ограничении самообольщения. В своей каюте Уэнтик всегда один, дверь на замке. Каждый раз, позаботившись, чтобы ему не помешали, он ложился на койку и внимательно наблюдал за вызываемыми составом галлюцинациями. Подобно лизергиновой кислоте наркотик не обладал вредным краткосрочным действием. Помимо галлюциногенных свойств и очень ярких снов, которые бывали иногда после приема наркотика, Уэнтик не смог установить ни ментальных, ни физических ухудшений самочувствия. Увеличение дозировки было следующей проблемой.

Он сказал Нгоко:

— Я знаю, что у вас на уме, и по-прежнему мой ответ — категорическое нет. Вам не следует принимать наркотик.

— Это окончательное решение?

— Да. В настоящий момент мы занимаемся испытанием смесей различной силы на крысах.

— И продолжаем убивать их, — добавил нигериец с нескрываемой горечью.

— Пока не остается ничего другого.

Несколько секунд они помолчали.

Наконец Уэнтик сказал:

— Если бы это выяснилось до наступления зимы.

Их обоих напугала резко распахнувшаяся дверь. Уэнтик сердито повернулся к ней вместе с креслом.

— Какого черта вы вламываетесь подобным образом? — возмутился он. — Это личный кабинет!

На пороге стояли двое, ни одного из них Уэнтик прежде на станции не встречал. Более высокий мужчина, который стоял немного позади, смотрел на Уэнтика с нескрываемым интересом. Но заговорил тот, что был впереди.

— Доктор Уэнтик? — В его голосе явно ощущались едва сдерживаемые властные нотки.

— Да. А теперь выйдите вон, пока мы вас не вышвырнули. Надеюсь, вам известны правила этой станции.

Двое мужчин переглянулись.

— Прошу извинить, если мы нарушаем этикет, доктор Уэнтик, — сказал мужчина, — но я вынужден попросить вас на минутку выйти.

Уэнтик взглянул на ассистента.

— Вы знаете, кто эти двое? — спросил он.

— Нет. Но они могли прибыть последним самолетом.

— Так и есть, — сказал более высокий. — Мы оторвем вас от дела буквально на мгновение.

— Что вам нужно?

Тот, что ниже ростом, широко распахнул дверь и жестом показал Уэнтику, что он должен выйти в коридор.

Уэнтик резко поднялся и передал ручную крысу Нгоко.

— Присмотрите за Копченым, — сказал он, назвав подопытное животное именем, которое сам ему дал. — Разобраться с этим есть всего один способ.

Ассистент взял крысу, которая громко взвизгнула в наступившей тишине. Уэнтик последовал за высоким в коридор, другой закрыл дверь.

— Ладно, позвольте взглянуть на ваше удостоверение, — сказал Уэнтик. На станции все были исключительно подозрительны, поэтому в высшей степени невероятно, чтобы кто-то мог незаконно проникнуть внутрь, даже если бы смог найти вход. Однако никогда не вредно поиграть мускулами правил внутреннего распорядка.

Мужчина молча расстегнул клапан нагрудного кармана неброского серого мундира. Он достал удостоверение в зеленой обложке и протянул его Уэнтику.

Все в порядке. Под фотографией были строка цифр и имя: Клайв В. Эстаурд. Было напечатано и еще несколько уточняющих слов, но Уэнтик не стал их читать. В конце концов, это всего лишь формальность.

— А другой? — спросил он.

Мужчина, носивший фамилию Эстаурд, сказал:

— Я могу поручиться за него. Он не носит с собой удостоверение.

— Лучше бы носил, сказал Уэнтик. — Вы понимаете, что я могу вызвать военную полицию и арестовать его?

Эстаурд кивнул и оба мужчины медленно пошли прочь. Муки ада Уэнтика начались.

* * *

Это был первый из трех его разговоров с Эстаурдом до отъезда.

Второй состоялся в крохотном баре, который и географически, и в общественном отношении был центром станции.

Они с Нгоко сидели за столиком вместе с несколькими техниками, которые работали под их руководством. Встреча не была совещанием, но стержнем разговора, как всегда, оставалась их работа.

В определенном отношении Уэнтик и Нгоко отличались от остальных обитателей станции, потому что только они двое не были американцами. Уэнтик прилетел из Британии в Штаты всего несколько месяцев назад по соглашению об обмене учеными с одной из крупных корпораций химической индустрии. В считанные недели его работу засекретили и они с Нгоко узнали, что трудятся на одно из учреждений правительственной администрации. Его переход на эту станцию лишь отчасти был добровольным, поскольку к этому времени он непосредственно подчинялся какому-то подкомитету Пентагона. То, что начиналось как простенькое исследование биохимического характера, очень быстро разрослось, превратившись в работу, назначение и смысл которой в целом оставались непостижимыми.

Предполагавшееся расставание с женой на три месяца продлилось еще на пять.

Уэнтик не заметил, как Эстаурд вошел в бар и взял маленькую кружку пива. Он поднес ее к губам, отхлебнул и направился к столу Уэнтика.

— Не возражаете, если я присоединюсь к вам? — обратился он непосредственно к Уэнтику, прервав его на полуслове.

— Боюсь, что нет.

Нгоко возмутился:

— Вы нарушили важный разговор, Эстаурд.

— То, что необходимо мне, тоже важно.

Уэнтик вздохнул и сказал:

— Все в порядке.

Он пересел за соседний столик. Эстаурд сел возле него.

— Могу я спросить, доктор Уэнтик, чем вы здесь занимаетесь?

— Конечно. Я просто не знаю, как себя вести с вами. По какому вы здесь праву?

— Я на правительственной службе. Думаю, вам это, так или иначе, известно.

— Сомневаюсь, могли ли вы здесь оказаться, не работая на государство в каком-нибудь качестве, — сказал Уэнтик.

Эстаурд улыбнулся и Уэнтик впервые заметил блеск крохотных глаз этого человека, отразивших свет свисавших с металлического потолка ламп. Он полез в нагрудный карман и достал короткую полоску сложенной вдвое полупрозрачной бумаги. Внутри нее был обрезок 35-мм кинопленки.

Он швырнул его на стол перед Уэнтиком.

— Потрудитесь взглянуть на это, — сказал Эстаурд.

Уэнтик поднял пленку и посмотрел сквозь нее на ближайший источник света. Это был единственный кадр из известного фильма. По кромке пленки за перфорацией он прочитал буквы KODA…

На самом кадре было что-то похожее на коротко подстриженную траву или жнивье. Небо светло-голубое с белым следом реактивного самолета. Из-за малых размеров кадра было трудно разглядеть детали, но съемочная камера достаточно близко запечатлела белый самолет прямо на траве. Такую конструкцию Уэнтику прежде видеть не доводилось.

Эстаурд протянул ему увеличительное стекло.

— Присмотритесь с помощью этого, — предложил он.

Уэнтик взял стекло и стал рассматривать детали самолета.

Не имея возможности с чем-то сравнить, оценить размеры машины он не мог. Самолет покоился на траве без шасси, его нос был поднят несколько выше остальной части фюзеляжа. Форма носа заостренная. Единственным признаком наличия кабины было стекло, наклонно установленное заподлицо с фюзеляжем. Хотя оно находилось на боковой поверхности обшивки, казалось, только сидя возле этого окна и можно пилотировать машину. У самолета были короткие стреловидные крылья, смонтированные высоко на фюзеляже.

— Что это? — спросил Уэнтик.

— Мы полагаем, реактивный самолет передовой конструкции.

— Вы полагаете…?

— Самолет улетел вскоре после того, как была сделана эта фотография. Он вертикального взлета. Никто близко к нему подобраться не смог.

Уэнтик положил кусочек пленки на стол и допил свой напиток.

— Так это НЛО. Зачем вы рассказываете мне об этом?

— Потому что это не НЛО. Мы знаем, что это реактивный самолет и что он пилотировался человеческими существами.

— Тогда чей же он?

Эстаурд пожал плечами и допил пиво.

— В Пентагоне никто не сумел определить его принадлежность. Вот почему нам нужны вы.

Он поднялся и ушел.

В последний раз Уэнтик встретился с Эстаурдом перед отбытием со станции на следующий день после разговора в баре, когда работал в лаборатории. С характерной для него бесцеремонностью Эстаурд вошел в помещение и направился прямо к Уэнтику.

— Вы мне нужны, — начал он.

— Я занят. Вам придется подождать, — сказал Уэнтик и отвернулся к прерван ному занятию.

Эстаурд крепко схватил его за локоть и повел к двери. В коридоре температура воздуха была, по крайней мере на десять градусов ниже, чем в лаборатории, и Уэнтика охватила дрожь.

— Мы отбываем завтра, — сказал Эстаурд.

— Мы…?

— Вы и я. Масгроув тоже.

Уэнтик резко повернулся, сообразив, что и второй мужчина в коридоре. На нем были черные брюки и темно-синий свитер с глухим воротом. В правой руке он сжимал карабин, но держал его под каким-то странным углом, словно не привык обращаться с оружием.

— Но я не могу оставить станцию. Моя работа еще только на половине пути, — сказал Уэнтик.

— Это было видно и из Вашингтона.

— Не хотите ли вы сказать, что меня отзывают? Я ни от кого ничего не слышал.

Масгроув подошел ближе.

— Вот почему мы здесь. Это связано с вашим исследованием.

— Каким образом?

— Вы поймете, когда мы доберемся, — ответил Эстаурд.

Как раз в это время из лаборатории вышел Нгоко и остановился в дверях, глядя на беседовавшую троицу. В руках он держал ручную крысу. Она была мертва.

Уэнтик поглядел на Нгоко, затем на двух других.

— Куда мы направляемся? — спросил он.

Рука Эстаурда поднялась к нагрудному карману, из которого он накануне вечером доставал кинопленку.

— В Бразилию, — сказал он.

Глава вторая

Моя дорогая Джин,

Я предупреждал тебя, что долго не смогу написать. Но вопреки всем ожиданиям завтра отсюда направляется самолет, поэтому нынче вечером все пишут письма. Но вот сюрприз! Я сам вылетаю этим самолетом.

Ты не должна особенно обольщаться, потому что все это вовсе не означает, что я уже возвращаюсь домой. Но все, по крайней мере, выглядит так, что мне не придется зимовать под антарктической ледяной шапкой! В определенном отношении я доволен… в настоящий момент мы зашли в нашей работе в тупик. При встрече я расскажу тебе поподробнее, а сейчас могу лишь сообщить, что наши эксперименты на крысах не дают того, что планировалось. Я все оставляю на Абу, хотя, по всей видимости, не смогу вернуться сюда до конца зимы. Абу располагает всеми моими записями, однако боюсь, как только я улечу, он возьмется за дело по-своему.

Вторая моя новость гораздо невероятнее! Похоже, меня отзывает правительство. Чтобы забрать меня, явились два странных человека. Я не понимаю американцев, полагаю, и никогда не смогу понять. Оба ведут себя исключительно таинственно, словно замышляют злодейство. Один из них — смуглый мужчина по имени Масгроув; он широкоплеч, у него большие сильные руки. Говорит он мало, но всегда где-то рядом и смотрит угрожающе. На днях я увидел его с карабином, но почти уверен, что он не умеет им пользоваться. Поведение второго, хотя он и не делает ничего настораживающего, повергает меня в дрожь. У него есть ошеломляющая привычка уходить, не окончив разговор, словно главная его цель — создать какое-то определенное впечатление. Я чувствую, что он все время ищет шанс явить себя, хотя только Богу известно, не преследует ли он какие-то цели, которые могли бы касаться меня. Как бы там ни было, надеюсь, что вся эта таинственность рассеется по прибытии в Вашингтон. Хотя есть и еще нечто достаточно странное. Когда я спросил этого второго мужчину (кстати, его имя Эстаурд) куда мы направляемся, он ответил — в Бразилию. Я надеюсь, что он имел в виду Рио-де-Жанейро, поскольку там была одна из последних посадок по пути сюда.

Джин, дорогая, тебе не следует тревожиться. Я уверен, что во всем этом нет ничего особенного. Просто такова их манера приводить людей в замешательство. По прибытии в Вашингтон я сразу же позвоню тебе, может случиться так, что ты услышишь мой голос еще до получения письма.

Сейчас ранний вечер, так что мы вылетаем часов через десять. Самолет прибудет в ближайшие несколько минут. По-видимому, он мог бы прилететь и раньше, но задержался из-за свирепствовавшей несколько дней бури. Здесь внизу мы никогда не знаем, какая стоит погода.

Скажи Тимоти и Джейн, что я люблю их. Перед возвращением запасусь подарками для них. И для тебя… Береги себя и не беспокойся. Я свяжусь с тобой. А пока, до свидания.

С любовью, Ли.

Глава третья

Уэнтик лежал в постели в отеле и прислушивался к утренним звукам города Порта-Велью. Удушливая жара уже надвигалась с берегов реки Мадейра, протекавшей всего в полукилометре от отеля. На площади внизу пытались завести мощный дизель и воздух непрерывно сотрясали звуки его нерешительного чихания.

Две последние недели он почти безвылазно сидел в отеле, ожидая прибытия снаряжения с побережья.

Эстаурд исчез. Этот человек, совершенно нелепо выглядевший в своем сером мундире в этом жарком городе, доставил Уэнтика на такси в отель средних размеров и оставил его в нем, даже не извинившись.

Часом позже внезапно появился Масгроув. Он стал единственным, с кем Уэнтик общался в Порта-Велью; он редко оставлял его одного. Казалось, знал он мало, но говорил еще меньше. Куда бы ни отправился Уэнтик, Масгроув следовал за ним неотступно. У него впервые начало возникать неловкое ощущение не совсем свободного человека.

Главным неудобством в Порта-Велью была полная отрезанность от информации. Он лишь знал, что вероятнее всего Эстаурд и Масгроув работают на американское правительство, владеют фотографией неведомого самолета и получили приказ закупить несколько тонн снаряжения, вроде палаток и продуктов питания. К его неопределенному беспокойству и неизбежной скуке от необходимого пребывания в южно-американском городке на берегу реки добавлялось легкое ощущение потери ориентации.

Помимо этого дни в Порта-Велью протекали вполне сносно. Компания Масгроува была того сорта, что хуже не придумать (никакого добровольного предоставления информации и редко объяснение чего бы то ни было, даже если спросить), но номер в отеле был достаточно сносный, а личная свобода сравнительно широка.

Только когда он заговорил с Масгроувом о сроке возвращения в Вашингтон, в ответе этого человека проскользнула угроза.

— Вам туда незачем, — сказал он, не глядя на Уэнтика. — Совсем незачем. Не будет там и Эстаурда.

На следующий день после прибытия в город Уэнтик написал письмо председателю Подкомитета исследовательских ассигнований сенатору Мак-Дональду, который ведал делами антарктической станции. Он досконально описал случившееся и попросил сенатора дать объяснения. Сообщив все, что ему было известно об Эстаурде и Масгроуве (не так уж много), он сообщил о подготовке к экспедиции, цель ко торой ему неведома. Письмо заканчивалось требованием немедленного ответа.

Он ухитрился опустить письмо в почтовый ящик незаметно для Масгроува и сразу же почувствовал себя в большей безопасности.

Только позднее, когда один день сменялся другим, а ответа все не было, мрачные предчувствия вернулись.

Внезапно до его слуха снова донесся рев набиравшего обороты дизеля, затем он постепенно утих.

Резко, в обычной для него манере полного пренебрежения правилами элементарной вежливости, в номер ворвался Масгроув. Он прошествовал прямо к постели и остановился, холодно глядя на Уэнтика сквозь москитную сетку.

— Мы отбываем, — отрывисто-грубо изрек он, — Вот чемодан для вашего барахла. Уложите как можно меньше вещей и спускайтесь. Мы вас ждем.

Уэнтик быстро оделся и, выглянув в окно, увидел Масгроува, который беседовал с группой людей. Их было двенадцать, одетых в такую же нейтрально серую одежду, что и Масгроув. Несмотря на отсутствие знаков различия, в ней безошибочно узнавалась униформа. Каким бы целям ни служила эта одежда, она явно не подходила для здешнего климата.

Он видел как люди погрузили на высокобортный дизельный грузовик несколько ящиков.

Уэнтик спустился вниз и присоединился к остальным. Люди, явно видевшие его впервые, смотрели с нескрываемым любопытством. Масгроув что-то сказал и они забрались в набитый снаряжением крытый кузов.

Он угрюмо взглянул на Уэнтика.

— Вы готовы?

Уэнтик кивнул и они вдвоем забрались в кабину, где уже находился водитель.

Уэнтик оказался между Масгроувом и водителем на кожухе, закрывающем двигатель. Ноги ему пришлось поставить на коробку передач.

Водитель положил локоть на раму открытого окна и они медленно покатили по пыльным улицам. Было лишь восемь часов утра.

У берега реки грузовик остановился и Масгроув направился в контору переправы. Через несколько минут заработал двигатель старинного парома на воздушной подушке, который переправил их через реку на лишенный жилых строений берег. Прямо из воды поднимался скат, выходивший на пустынную автомагистраль, проложенную сквозь глухой лес. Как только грузовик оставил паром, тот грациозно развернулся и в облаке белой пыли направился через реку к городу.

Черная прямая полоса дороги шла по равнине строго на юг от Порта-Велью.

— Куда ведет эта дорога? — спросил Уэнтик.

— В Боливию, — односложно ответил Масгроув, потом добавил, — Так далеко мы не поедем.

Они действительно проехали по дороге не более пятидесяти километров, а затем по команде Масгроува водитель повернул налево и грузовик покатил по узкому шоссе. Движение сразу же стало казаться Уэнтику значительно более опасным.

Время от времени они проезжали крохотные деревушки, где полуголые дети бежали по деревушке и размахивали руками. Даже сейчас, в конце 1970-х годов, думал Уэнтик, есть еще на земле места, где механическое транспортное средство — диковина.

Становилось все более жарко и даже задувавший через открытые окна воздух не делал пребывание в кабине более приятным. Около полудня они остановились перекусить и напиться, затем тронулись дальше. Уэнтик понимал, что они выбираются из относительно цивилизованной равнины, окружающей Порта-Велью, направляясь к подножью высокого плато в массиве Мато-Гроссо.

Ближе к вечеру Масгроув (который большую часть жаркого дня пребывал в задумчивом молчании) сунул руку в карман, достал множество раз сложенный клочок бумаги и протянул его Уэнтику. Бумага была грязной, захватанной пальцами.

Уэнтик развернул ее и стал читать.

Элиасу Уэнтику:

Вы, вероятно, недоумеваете по поводу характера вашего путешествия и его связи с фотоснимком, который я вам показывал. Могу лишь попросить набраться терпения. Подавляющая часть наших так называемых знаний о районе Планальто в значительной степени умозрительна, но многое в его природе говорит само за себя. Машина на той фотографии — из района Планальто; я сам делал съемку во время одной из предыдущих экспедиций. Вы узнаете много больше сами, когда окажетесь на территории этого района.

Не расстраивайтесь так из-за поведения Масгроува. Временами он выглядит немного не в своем уме, но вреда он вам не причинит. Как бы там ни было, я обязал его доставить вас в целости и сохранности, поэтому спрошу с него, если ваша безопасность окажется под угрозой.

Ваш преданный слуга, К. Эстаурд.

— Вы прочли это? — спросил Уэнтик.

Масгроув улыбнулся.

— Да. Эстаурд сразу же запечатал письмо, полагая, что я не стану его вскрывать.

Уэнтик еще раз взглянул на клочок бумаги. Последняя совершенно неофициальная фраза письма весь вечер не выходила у него из головы. В ней был какой-то насмешливый подтекст, словно Эстаурд заранее догадывался о примирении Уэнтика с обстоятельствами.

Хихиканье сидевшего рядом Масгроува подливало масла в огонь его дурных предчувствий.

* * *

— Куда мы едем? — внезапно спросил Уэнтик Масгроува, когда они устроились в пятне света от развешенных на ветках деревьев масляных фонарей. Остальные люди отправились на грузовике в ближайшую деревушку Сан-Себастьяно, предварительно поставив палатки и еще раз перекусив. Масгроув сидел, прислонившись к стволу дерева, и слушал музыку, которая доносилась из стоявшего возле него транзисторного приемника.

— В Планальто, — ответил он.

— Эстаурд там?

— Уже должен быть. Он отправился на вертолете.

Уэнтик вытащил из кармана письмо и снова взглянул на него, возможно, десятый раз за день.

— Что такое район Планальто? — спросил он, — Какая-нибудь правительственная база?

Масгроув загадочно улыбнулся.

— Можно сказать и так, — ответил он. — Каждый, кого вы там встретите, работает на правительство.

— А самолет?

— Эстаурд сфотографировал его, когда впервые увидел этот район. Позднее вы узнаете больше.

На какое-то мгновение Уэнтик задумался. Его окружали погрузившиеся во тьму бразильские джунгли, демонстрируя весь ужасный диапазон своих звуков. Высоко в листве деревьев, то приближаясь, то удаляясь, вопили чуть ли не человеческими голосами какие-то животные. Ничего подобного Уэнтику прежде видеть не приходилось: это было непрекращающееся завывание голосов предвестников смерти. Масгроув сказал, что эти твари безобидны. В джунглях множество древесных животных, например паукообразные обезьяны и ленивцы. В этой части мира животных никогда не увидишь, их можно только услышать.

Уэнтик посмотрел на своего компаньона, его лицо наполовину было в тени. На нем не было никакого выражения, как у человека, который не намерен говорить больше, чем уже сказал.

— Что такое район Планальто? — снова спросил Уэнтик.

— Это часть Мато-Гроссо. В переводе Планальто означает "Высокое плоскогорье".

— И чем же он такой особенный?

— Увидите, — сказал Масгроув. — Это такой уголок мира, который виден только снаружи. Изнутри ничего не видно. Место, куда можно войти, но нельзя выйти.

— Не понимаю.

Масгроув одарил его сочувствующим взглядом и стал сворачивать самокрутку из черной бумаги.

— Поймете, — повторил он, — когда мы туда доберемся.

Внезапно рассердившись, Уэнтик ушел в свою палатку. Масгроув не стремился к доброжелательным отношениям и оставался некоммуникабельным с их первой встречи; а теперь стал вести себя даже загадочно.

* * *

Они ехали еще три дня, поднимаясь все выше и выше, преодолевая все больше препятствий.

В первую же ночь под брезентом, Уэнтик понял, что такое ночной кошмар. Джунгли полны насекомых и животных; крики не умолкают от заката до восхода. Его лицо было искусано и опухло. Штанины брюк изодрались об острую молодую поросль, которая была повсюду.

Масгроув получал удовольствие, обращая его внимание на наиболее жутких представителей местной фауны. В одном месте они проезжали большую лужу, в которой плавали лягушки чуть ли не в четверть метра длиной. Потревоженные пресмыкающиеся заквакали так внезапно и громко, что Уэнтика затрясло. Другой раз их путь пересекала колонна здоровенных муравьев и Масгроув приказал водителю остановиться. Он понаблюдал за насекомыми и когда ширина выбравшейся на дорогу колонны стала наибольшей, кивнул и грузовик стал давить их с громким хрустом. Машина проехала, но муравьи продолжали маршировать, словно их и не трогали.

На второй день дорога пошла параллельно смутно различимому берегу широкой желтой реки. Влажный тропический лес, в который они въехали у подножия плато, уступил теперь место густым джунглям. Даже небо над головой проглядывало редко. Дождь лил по несколько часов ежедневно; теплый мутный дождь, который лишь увеличивал влажность, не давая прохлады. Всюду, куда ни глянь, была сырая, источавшая зной зелень. Казалось, что даже деревья состоят из одной плесени, что в их стволах совсем нет древесины. Всюду торчали лианы-паразиты, они оплетали ветви и стволы, словно норовя утащить джунгли в гумусовую подстилку леса, из которой росли сами. В некоторых местах ползучие растения проросли прямо на дороге или упали на нее и людям приходилось прорубать путь острыми как бритва мачете. Ярко окрашенные длиннохвостые попугаи перелетали с дерева на дерево, словно многоцветные взрывы, совершенно чуждые однотонному окружению.

Люди, ехавшие в кузове, сменяли друг друга за рулем грузовика, но Масгроув и Уэнтик не покидали кабину. Жара была нестерпимой. Уэнтик не взял с собой сменную одежду; та, что была на нем, пропиталась потом.

Дорога походила теперь не более, чем на укатанную тропу, петлявшую между деревьями. Грузовик беспрестанно кренился на илистых рытвинах то в одну, то в другую сторону и это раскачивание очень досаждало Уэнтику, неловко примостившемуся на раскаленном кожухе двигателя.

До вечера второго дня Масгроув снова погрузился в молчание, будто почувствовав неловкость за то, что вывел накануне Уэнтика из равновесия. Время от времени он чертыхался из-за крена грузовика, но говорил очень мало.

После той первой ночи речь лишь раз снова зашла о районе Планальто.

Уэнтик спросил:

— Когда мы туда доберемся?

Загадочным образом Масгроув почему-то медлил с ответом, а потом с сардонической таинственностью изрек:

— Своевременно.

Не в силах продолжать, Уэнтик решил оставить все как есть и не стал ничего говорить.

На третий день они проехали мимо потерпевшего аварию американского военного грузовика, который увяз всеми колесами в топкой луже неподалеку от дороги.

Водитель объехал его на безопасном расстоянии, затем трое людей Масгроува забрались в кабину брошенной машины. Не было никаких признаков человеческого присутствия.

Они обследовали крытый кузов, где обнаружили дизельный компрессор и несколько разнообразных инструментов дорожно-строительного назначения, от гидравлических механизмов до лопат и кирок. Масгроув без особого интереса бросил последний взгляд на грузовик и записал в блокнот его номер, намалеванный белой краской на борту. Затем он вернулся к своей машине.

Перед тем, как забраться в кабину, Масгроув залез в кузов и Уэнтик услыхал рычание ручного генератора, какие обычно используются для передатчиков небольшого радиуса действия.

Пятью минутами позже Масгроув был в кабине и подпрыгивание на рытвинах дороги возобновилось.

После полудня, проехав несколько особенно трудных километров с воющим на первой передаче двигателем, коробка передач которого непрерывно работала на обе пары колес, Масгроув внезапно выбросил руку через всю кабину в сторону окна водителя и закричал.

— Здесь! Паркуйся здесь!

Водитель немедленно нажал на тормоза и грузовик резко остановился. Люди выбрались из кузова. Они выглядели грязными и усталыми от пытки, которая выпала на их долю в замкнутой коробке крытого кузова. Выгрузив несколько небольших ящиков, они распределили их между собой. Уэнтику досталось нести два карабина и флягу с тепловатой водой. Масгроув водрузил на себя громадный вещевой мешок с одеялами.

Тяжело нагруженные, обильно потея, они отправились пешком через джунгли.

* * *

— Стоп!

Голос Масгроува заставил всех вздрогнуть и замереть. Вероятно не очень отягощенный громоздким грузом, он шагал на несколько метров впереди остальных. Теперь он стоял, широко раскинув руки. Его силуэт был виден более отчетливо, чем можно было ожидать при обычном освещении сквозь крону леса над головой.

Он обернулся и обратился к Уэнтику:

— Подойдите сюда.

Уэнтик отдал оба карабина ближайшему к себе человеку и пошел вперед.

Когда он поравнялся с Масгроувом, тот повернулся и поглядел на остальных людей. Казалось, ему было трудно на что-то решиться.

Наконец он сказал:

— Думаю, вам лучше вернуться к грузовику. До темноты займитесь сооружением дороги по периметру, а утром догоняйте нас. Карта в планшетке.

Он бросил компас тому из своих людей, который вел грузовик последним, затем кивнул Уэнтику и они пошли вперед.

Через несколько сот метров свет над их головами медленно становился все более ярким. Уэнтику было любопытно взглянуть вверх, но он боялся отстать от Масгроува, который, словно эти заросли были ему хорошо знакомы, двигался целенаправленно и быстро.

Наконец они достигли кромки леса и остановились, вглядываясь в раскинувшуюся перед ними широкую долину. Солнце сияло, отражаясь от свежескошенного жнивья и слепя глаза.

Фотография…

Именно отсюда был сделан тот цветной кадр, что показывал ему Эстаурд. В центре самых непроходимых в мире джунглей лежала простиравшаяся до горизонта долина скошенной травы.

Уэнтик поглядел на деревья возле себя и поразился резкости границы между лесом и полем.

— Что за чертовщина? — спросил он Масгроува.

Тот насмешливо взглянул на него:

— То, чего вы ждали. Район Планальто. Пошли.

Они вместе вышли из джунглей и шагнули в будущее на двести лет вперед.

Глава четвертая

Позади было уже метров триста, когда Уэнтик оглянулся на джунгли, из которых они недавно вышли. Лес исчез. Позади, так же как впереди них, до горизонта расстилалось жнивье.

Потрясенный, он остановился, как вкопанный, и обратил внимание Масгроува на этот феномен. Тот обернулся и поглядел. Потом пожал плечами.

— Дело в том, что джунгли существуют в другом пространстве. — Стоя рядом с Уэнтиком, он долго молча вглядывался в горизонт.

— Странное ощущение, не так ли? — неожиданно спросил Масгроув.

Уэнтик был подавлен и чувствовал себя совершенно беспомощным. Ему оставалось лишь молча согласиться.

— Послушайте, Масгроув, — заговорил он, наконец, голосом, который дрожал от злобы и замешательства, — что это за чертовщина?

— Вы хотите, чтобы я рассказал вам об этом?

— А вы не думаете, что уже пришло время?

— Вероятно вы правы. Пойдемте, я расскажу вам по дороге.

Уэнтик поставил флягу с водой на землю и сел возле нее.

— Нет, я не двинусь с места, пока вы не расскажете мне все.

Его попутчик пожал плечами.

— Годится. По крайней мере, немного отдохнем.

— Все, что я хочу знать, — заговорил Уэнтик, — что это за место. Где оно и зачем мы здесь.

Масгроув окинул взглядом окружавшую их стерню.

— Что вы хотите узнать прежде всего?

— Что это за место.

— Я говорил вам, — ответил второй, — это называется район Планальто. Мы находимся в той части Бразилии, которая носит название Серра де Норте в Мато-Гроссо.

— Продолжайте, — поторопил его Уэнтик, — до того, что вы мне сообщили я во многом додумался и сам. Меня больше интересует ваше замечание о пространстве-времени.

— Это трудно понять, — сказал Масгроув, — но если вы в состоянии вообразить место, которое существует в двух измерениях времени, то это как раз оно и есть. Сейчас мы находимся в Планальто 2189 года новой эры. Пока оставались там, — он как-то неопределенно махнул рукой, — был 1979 год.

— Пройдя несколько сот метров, мы перескочили на двести десять лет?

Масгроув утвердительно кивнул.

— Здесь какое-то поле смещения, которое удерживает равновесие между этими двумя потоками времени. Если вы находитесь в 1979 году и смотрите на этот район, как мы с вами смотрели несколько минут назад, то можете четко различить его периметр. В действительности эта граница и определяет протяженность поля. Пересекая ее, вы оказываетесь в 2189 году. Поле окружает нас со всех сторон, но видимая граница леса осталась в прошлом. Сейчас джунглей просто нет.

Уэнтик отвинтил крышку фляги и глотнул теплой воды.

— Поле, о котором вы говорите, — нарушил он, наконец, молчание, — представляется мне чем-то искусственным.

Масгроув посмотрел на него недобрым взглядом исподлобья. — Это верно. Но я не думаю, что Эстаурд знает об этом. Как бы это вас ни заботило, вам необходимо лишь знать, что район Планальто был обнаружен американским правительством, которое занимается его изучением. Как оказались вовлеченными в это дело вы, я оставлю объяснять Эстаурду.

— Далеко ли мы от цивилизации?

— Это зависит от того, что вы понимаете под цивилизацией, — ответил Масгроув. — Мы по-прежнему в Бразилии. Как далеко этот район от Порта-Велью, вы могли заметить сами. Ближе него городов нет.

Он встал и надел на плечи рюкзак.

— Пойдемте, — сказал он. — Нам предстоит дальний переход.

Уэнтик тоже встал и поднял флягу. Они продолжили путь в том же направлении, что и до остановки. Солнце клонилось к горизонту слева от них. Было по-прежнему жарко и Уэнтик поймал себя на том, что поглядывает на небо в надежде увидеть облака. Даже теплый дождь мог бы дать облегчение по сравнению с этой прогулкой на солнцепеке. Они неоднократно пили на ходу до самого заката.

С наступлением темноты температура воздуха резко упала; они легли, завернувшись в одеяла. Уэнтик, не имевший отдыха долгие часы, долго ворочался, пытаясь поудобнее устроиться на жестком жнивье. Мало-помалу сон одолел его.

* * *

Проснувшись, Уэнтик обнаружил, что он один.

Возле него лежали оставленные Масгроувом одеяла, но фляга с водой исчезла. Он поднялся на ноги и ощутил дуновение холодного ветра. Солнце встало, но температура еще не начала подниматься.

Он собрал одеяла и запихнул их в оставленный Масгроувом рюкзак. Потом осмотрелся.

На сухой стерне обнаружить след невозможно. Он еще раз пристально оглядел равнину. В нескольких километрах почти на горизонте виднелась крохотная черная точка. Не обнаружив других ориентиров, он направился к этой точке.

Торопясь преодолеть путь до наступления жары, он без устали шагал два часа и был весь в поту, когда добрался до цели.

Это оказалась ветряная мельница; ветер медленно поворачивал ее лопасти. Мельница была деревянной; окрашенные в черный цвет доски оказались кривыми и покоробленными.

Мимо уха Уэнтика пролетел большой камень. Затем второй подальше.

Он сгорбился, стараясь стать как можно более маленькой целью. Небольшой голыш угодил ему в плечо.

Обстрел вел Масгроув. Он сидел на корточках за углом мельницы, подбирал с

Земли камни и что было сил швырял в приближавшегося Уэнтика.

Уэнтик достал из рюкзака одеяло и развернул его. Используя одеяло как щит, он продолжал приближаться к своему провожатому. Масгроув вскочил и бросился навстречу, потом опустился на четвереньки и пополз в сторону. Он что-то бормотал словно обезьяна. Остановившись метрах в двадцати, он приподнялся на корточки и повернул голову к Уэнтику.

Из его глотки вырвался вопль.

Масгроув вопил не хуже невидимых ночных животных джунглей.

Уэнтик растерялся, его охватил страх и он стал пятиться, не вполне понимая что делать.

— В чем дело, Масгроув? — крикнул он.

— Держись подальше от меня! Ты нехороший. И ты, и весь твой род!

Он вскочил на ноги и побежал навстречу Уэнтику, задержавшись лишь для того, чтобы подобрать с земли камень.

Уэнтик поднял вверх одеяло, но камень больно ударил в левую руку. Масгроув по инерции промчался мимо, издавая шипение точно ребенок, имитирующий змею. Он пробежал всего несколько метров, потом споткнулся и тяжело рухнул на твердую землю.

Лежал он совершенно тихо.

Поглаживая ушибленную руку, Уэнтик осторожно стал подходить к нему, готовый к любому движению агрессора. Но Масгроув был без сознания.

Все еще чувствуя себя неловко, Уэнтик отошел немного в сторону и сел на землю в тени мельницы. Фляга была рядом и он вдоволь напился.

Сидел он часа два, прислушиваясь к скрипу мельничных лопастей над головой и ощущая ветерок, обдувавший спину.

Услыхав приближение Масгроува, который на четвереньках обошел мельницу кругом, он вскочил на ноги, чтобы успеть противостоять нападению.

Но тот только тряхнул головой, поднялся на ноги и стал смахивать пыль с одежды. Он подходил к Уэнтику с широкой ухмылкой на лице.

— Неплохое начало, не так ли? — сказал он.

Уэнтик, отступая, чтобы не дать ему сократить расстояние между ними, спросил:

— Что все это значит?

Масгроув улыбнулся в ответ.

— Просто игра. Не тревожьтесь.

Он поднял флягу и долго пил из нее. Затем, плеснув водой себе в лицо и на руку, завинтил крышку и швырнул флягу Уэнтику. Тот набросил ее ремень себе на плечо.

Масгроув покосился на солнце и подхватил вещевой мешок с одеялами.

— Пойдемте искать Эстаурда, — сказал он. — Он уже должен быть в тюрьме.

Вытащив из кармана компас, еще раз взглянул на солнце и пошел прочь от мельницы. Уэнтик последовал за ним, отпустив метров на двадцать вперед; он всю дорогу выдерживал этот интервал.

Глава пятая

Свет упал на веки и Уэнтик открыл глаза. Он мгновенно зажмурился снова, но было слишком поздно.

В камере была кромешная тьма. Но над металлической дверью находилось устройство, которое стоило Уэнтику долгих часов раздумий над механизмом его действия и назначением.

Само действие оказалось достаточно простым. Устройство служило мощным источником света, который испускался внутрь камеры узким лучом. Луч направлялся охранниками из коридора в глаз заключенного и после этого он сам следовал за глазом автоматически, как бы Уэнтик ни перемещался. В крохотном пространстве камеры двинуться было особенно и некуда.

Единственный способ — отвернуться от луча лицом к дальней стенке. Но если он отворачивался, из мощного динамика, установленного высоко на одной из боковых стен, начинала звучать музыка. Она была быстрой, громкой и диссонирующей, словно проигрывались одновременно два резко звучавших произведения в совершенно разных ключах.

Поворот лица к свету не останавливал музыку, пока луч снова не оказывался направленным в какой-нибудь глаз.

Уэнтик переходил от одного неудобства к другому, иногда с радостью подвергая себя истязанию музыкой, лишь бы дать отдых глазам, но потом начинал ловить глазом луч света, чтобы избавиться от музыки.

Опускание век не выключало луч, но давало облегчение. После долгого экспериментирования он обнаружил, что если сесть на жесткую койку лицом к противоположной стене так, чтобы луч падал на переносицу, лишь вскользь попадая в правый глаз, достигался предельно возможный компромисс. Неприятное действие на глаз в такой позе было минимальным, но музыка еще не включалась.

Он находился в камере примерно по двадцать часов в сутки и половину этого времени луч оставался включенным. От случая к случаю, охранники включали механизм во время его сна (как нынче утром) и тогда приходилось просыпаться либо от настойчивого бурения глаза лучом, либо от грохота музыки, если он отворачивался от света.

Подчиняясь рефлексу, который срабатывал теперь почти автоматически, Уэнтик спустил ноги на пол, сел на край койки и повернул голову вбок. Охранники, очевидно разобравшись в этих маневрах, зафиксировали луч на его левом глазе.

Раз! Он повернул голову, отводя глаза от света и поморщился от грохота музыки, ворвавшейся в крохотную камеру с металлическими стенами. Снова повернувшись к свету, он позволил лучу упасть на правый глаз. Затем стал очень осторожно отворачиваться к стене. Музыка смолкла.

Он пошарил рукой под койкой, вытащил из-под нее металлический горшок и помочился, не меняя позы. В этой камере уже завелся неприятный запах. Вскоре ему придется сменить ее. Может быть сегодня.

Из-за двери донеслись низкие басовитые звуки: голоса охранников, которые простояли возле его камеры всю ночь. Уэнтик прислушался. Люди говорили секунд пятнадцать, затем послышались их удалявшиеся по коридору шаги. Он свободен еще на один день.

Его затрясло. Отчасти от холода, но частично и от перспективы еще один день бесцельно бродить по коридорам тюрьмы. Во время этих блужданий с медленно ворочавшимися в голове мыслями он впадал в летаргию. Смертельно однообразный образ жизни в этой тюрьме как-то быстро установился сам собой, но его отказ от старых норм поведения происходил еще быстрее. Единственное разнообразие вносили беседы с Эстаурдом, но теперь и они стали превращаться в нечто рутинное.

Тюрьма дезориентировала его с самого начала.

Когда они с Масгроувом прибыли, его поразили невыразительность архитектуры и цвет этого здания; громадный черный с серым куб, одиноко брошенный в открытой всем ветрам долине. Перед зданием стоял армейский вертолет темно-зеленого цвета с красно-белым крестом на носу.

— Идите вокруг, — сказал Масгроув, а сам бросился прочь и исчез внутри здания.

Уэнтик, не выпуская из рук полупустую флягу и сгорая от любопытства, стал огибать этот странный куб.

С задней стороны тюрьмы он вышел на крохотный луг, окруженный деревьями, где и нашел Эстаурда. Тот стоял на каком-то ящике, занимаясь строевой подготовкой личного состава. Словно армия из какой-то комической оперы, они маршировали ужасно недисциплинированно. Натыкаясь друг на друга, теряя шаг, невпопад размахивая руками, эти люди были смешны. Эстаурд кричал им что-то невразумительное, с бранью подавал и тут же отменял приказы, беленясь от того, что не может заставить их двигаться хотя бы немного слаженнее. С серьезными минами на лицах люди шагали то в одном, то в другом направлении добрых полчаса; Уэнтик наблюдал за происходившим, не переставая удивляться.

Затем, потеряв интерес, они все разом оставили это занятие. Один из них предложил всем сигареты и они пошли прочь от Эстаурда в направлении тюремного блока.

Уэнтик медленно пошел через луг к ящику, на котором одиноко стоял Эстаурд.

Он понял, что Уэнтик оказался свидетелем его неудачи и смотрел на приближавшегося ученого, не скрывая раздражения.

— Недисциплинированная толпа, — пробормотал он. — Раз вы уже здесь, вам придется самому подобрать себе камеру. Они все не слишком удобны.

Он спрыгнул с ящика и пошел прочь, оставив Уэнтика одного со сложенным одеялом под мышкой и флягой в другой руке.

С этого момента условия существования Уэнтика резко ухудшились.

События развивались сравнительно медленно. Он выбрал себе камеру с выходом в коридор первого этажа. Хотя окон не было ни в одной камере, из этого коридора он мог видеть долину в том направлении, откуда пришел в тюрьму. Прямо за окном находился вертолет, а на горизонте можно было разглядеть темный силуэт ветряной мельницы, которая из-за большого расстояния казалась крошечной. Иногда горизонт скрывала знойная дымка, а когда на долину обрушивался дождь, видимость уменьшалась до нескольких метров.

Он не видел Эстаурда несколькодней, часами бродя по тюрьме в светлое время суток, он вскоре стал хорошо в ней ориентироваться. Насколько можно было судить, она почти совершенно пустая. Шагая по коридорам, он находил запертыми совсем немного дверей; некоторые были на замке постоянно, остальные оказывались то открытыми, то закрытыми совершенно произвольно. Вскоре ему стало ясно, что какую-то небольшую часть тюрьмы ему так и не удалось осмотреть и что именно в этой части предположительно квартировались Эстаурд, Масгроув и остальные люди.

Постепенно он стал замечать, что зона, в которой он имел возможность блуждать, стала ограничиваться все больше и больше. Число запертых дверей увеличивалось. Наконец, примерно на одиннадцатый день его прибытия, он мог прогуливаться только по коридору, в который выходила дверь его камеры.

Настораживало и еще кое-что, но в значительной мере на уровне подсознания. Его беспокойство было связано с внезапным увеличением яркости снов. Каждую ночь стало сниться по несколько снов, пугавших необычайной ясностью. Одни носили лирический характер, другие пугали, но все до одного были каким-нибудь образом связаны с его недавним опытом. В них часто появлялись Эстаурд и Масгроув. В одном он видел жену и детей, преследовавшихся в громадном здании бандой мужчин. В другом он и Эстаурд стояли друг против друга с карабинами и хладнокровно стреляли один в другого, но ни один не мог попасть. Уэнтик, никогда прежде не запоминавший содержание своих снов, сперва отнесся к этому с большим интересом, но потом забеспокоился.

Очень медленно интенсивность сновидений стала снижаться и примерно через пару недель он стал видеть за ночь не больше одного сна, который мог вспомнить во всех деталях.

Как-то раз Уэнтика заинтриговали несколько человек, трудившихся, забравшись на вертолет. Пятеро из них что-то делали с лопастями несущих винтов, хотя он не сразу понял, чем они занимались. Этот вертолет имел движители турбинного типа, поэтому ступицы несущих винтов были составной частью пропульсивной установки. Казалось, люди намеревались демонтировать несущие винты, но явно не имели представления с какого конца за это взяться. Целых три дня они бестолково суетились вокруг машины, очень много ругались и предпринимали множество несогласованных и не дававших результата попыток. Уэнтик с большим удовольствием наблюдал за происходившим из окон своего коридора.

Однажды утром он обнаружил, что за ночь на всех окнах коридора появились запертые задвижками ставни, которые лишили его возможности видеть эту хотя бы немного отвлекавшую внимание картину.

Постепенно были ограничены и самые крохотные его привилегии. Сперва ему позволялось заходить за пищей в неопрятную кухню в полуподвальном этаже здания, но после того, как его свобода была ограничена единственным коридором, пищу ему стали приносить, причем всего дважды в день. С каждым днем порция уменьшалась и, спустя неделю пребывания в тюрьме, жизнь впроголодь сделалась для Уэнтика нормой существования. Ему позволялось пользоваться электробритвой, но без зеркала, а вода для мытья давалась раз в три дня. В здании не было оборудования автоматического регулирования температуры, поэтому в течение дня в камерах и коридоре стояла удушающая жара. К ночи температура резко падала, поэтому было трудно заснуть.

Не имея контактов ни с кем, кроме охранников, которым явно были даны инструкции не разговаривать с ним, и страдая от постоянных неудобств тюремной жизни, Уэнтик стал замечать, что его воля к сопротивлению начинала слабеть. Он чуть ли не физически ощущал как волевая защита сдирается с него слой за слоем и отдавал себе отчет в том, что окружающая обстановка и лишения рано или поздно уничтожат целостность его психики, если таково намерение Эстаурда. Отсутствие человека, взявшего на себя роль тайного гонителя, страшило Уэнтика все больше.

На семнадцатый день двое охранников грубо разбудили его, ворвавшись в камеру, и поволокли по коридору.

Не обращая внимания на протесты, они протащили его по ступеням из грубо отесанного камня и вывели из здания. Примерно в трехстах метрах от тюрьмы находилась грубо сколоченная лачуга, возле которой выстроились, держа карабины на изготовку, все люди, кроме Эстаурда и Масгроува. Уэнтика затолкнули внутрь и заперли дверь. Он оказался в полной темноте.

Ему пришлось целых четыре часа ползать внутри лачуги, чтобы убедиться, что она представляет собой что-то вроде бесконечного лабиринта низких тоннелей; все это время люди палили холостыми патронами в воздух. Когда он нашел, наконец, дорогу на свежий воздух, его снова швырнули внутрь.

По окончании второго путешествия по лабиринту его отволокли обратно в камеру и оставили одного.

На следующий день его снова вывели из тюрьмы, но на этот раз он оказался на лишенном растительности участке земли неподалеку от лачуги. Его снабдили длинным металлическим прутом и защитной маской, приказав взорвать пять мин, присыпанных землей.

Охранники окружили участок по периметру, зарядили карабины и выглядели настроенными решительно. Уэнтик, не оправившийся от вчерашнего потрясения в лачуге-лабиринте, подчинился без колебаний.

Прошел час, пока он искал первую мину. Двигался он методично, нервозно, но терпеливо тыкал прутом в землю, прежде чем сделать шаг вперед. Когда мина взорвалась, громадный столб земли и мелких камней с грохотом поднялся вверх. От неожиданности Уэнтику сделалось дурно. Взрыв оглушил его, взрывная волна ударила в грудь, не причинив вреда, но он с трудом удержал равновесие.

Еще через полтора часа он нашел следующую мину. Когда пламя и земля взметнулись вверх всего в паре метров от него, он упал на спину с готовым выскочить из груди сердцем и застрявшим в горле дыханием.

Следующие две ему удалось обнаружить довольно быстро одну за другой, но к этому времени он уже прекрасно себя контролировал.

Пятая мина…

Еще три часа он пихал в землю прут, зондируя свой путь через участок земли, и с каждой минутой ожидание взрыва становилось все более невыносимым.

Пошел сильный дождь, превративший землю в липкую грязь, которая толстым слоем налипла на его ботинки. Он уже отчаялся найти мину и стал двигаться быстрее, понимая, что лишь случай определит теперь, сработает мина от соприкосновения с нею прута или его ноги.

Тогда на грязь вышел один из охранников и забрал у него защитную маску. Было всего четыре мины, сказал он. Пятой не было.

На следующий день, девятнадцатый после его прибытия, он снова встретился с Эстаурдом.

Оставленный в одиночестве, Уэнтик с утра стал бродить по коридору, тянувшемуся вдоль его камеры, пытаясь установить какую-то видимость логики того, что с ним произошло. Он вошел в дверь, которая прежде была заперта, обнаружил за нею ведущую наверх лестницу и на следующем этаже попал в небольшой кабинет.

За письменным столом сидел Эстаурд. Начался допрос.

В ту ночь после первого допроса психотерапевтический он и познакомился с лучом света и страшной музыкой. Хотя Уэнтик дважды менял с тех пор камеру, механизм, испускавший луч света либо следовал за ним, либо был частью стандартного оборудования всех камер.

Он не переставал удивляться каким образом этот луч с такой точностью следит за его глазами. Поскольку он попадал в глаз даже через переносицу, ему в голову приходило единственное объяснение: источник света чувствителен к отражению от сетчатки. Правда, точность, с которой луч следовал за ним, заставляла сомневаться даже в этом.

Как обычно, он был перед выбором: неудобства пребывания в камере или скука в коридоре. Уэнтик выбрал последнее, как и в предыдущие почти тридцать дней.

Он поднялся с койки и сделал два шага к двери, луч набросился на его правый глаз. Он толкнул дверь и выглянул за нее. Признаков присутствия охранников не было. Он оглядел коридор в обоих направлениях; солнечный свет четко очерчивал закрытые глухими ставнями окна.

Идя по коридору, он как обычно пробовал задвижки на створках ставень. Сейчас было бы очень важно снова поглядеть в окно. Но, как всегда, все они были крепко заперты. Входя в дверь, ведущую к лестнице на второй этаж, где располагался кабинет Эстаурда, он мысленно метал свою ежедневную монету. Скука блуждания по коридору или допрос? Возможно Эстаурд уже наверху. Он часто приходил рано, зная, что Уэнтик мало-помалу вместо одиночества стал отдавать предпочтение его допросам.

Склонность к такому выбору определилась тем, что сами допросы были чем-то вроде пародии на дознание. В смехотворной попытке запугать Уэнтика, Эстаурд поставил в кабинете жесткие деревянные стулья, оборудовал его яркими лампами и рядом гипнотических устройств, правильно пользоваться которыми скорее всего не умел. Что было особенно забавным, так это явное предназначение допросов не столько запугать Уэнтика, сколько произвести на него впечатление, словно Эстаурд не был уверен в прочности собственного положения. Единственным действительно пугающим обстоятельством было присутствие в кабинете вооруженного охранника. Однако уже случалось, что компания этого человека надоедала ему, и Уэнтик уходил, но охранник даже не пытался остановить его.

Он дошел до конца коридора и толкнул укрепленную металлическими полосами дверь. Она была заперта. Он повернул обратно и прошел мимо своей камеры до первого поворота коридора на углу здания тюрьмы. От этого угла до следующего, который смотрел на северо-восток, было три двери; обычно все на запоре. Теперь первая оказалась открытой. Незапертыми были и обе другие.

Он снова дошел до угла, повернул и увидел ведущие вниз каменные ступени, с которыми познакомился коленями в тот день, когда охранники волокли его в лачугу-лабиринт.

Он осторожно спустился по ступеням и остановился у их подножья.

Слева от него находилась легкая деревянная дверь. Она была незаперта. Как и окна в коридоре, ее периметр очерчивал прямоугольник пробивающегося сквозь щели солнечного света.

Уэнтик не двигался.

Не выход ли это из тюрьмы? Казалось, никого близко не было, но он внимательно оглядел тамбур, в котором оказался, ожидая встретиться глазами с парой людей Эстаурда, которые прячутся в тени.

Днем раньше во время очередного допроса Эстаурд явно нервничал и выглядел взбешенным. Его вопросы были бессмысленнее прежних и повторял он их чаще, чем обычно. Уэнтик ушел от него, выдержав всего несколько минут. С той минуты он не видел никого, кроме пары охранников, которые принесли ему вечером еду.

Он еще раз взглянул на дверь и надавил на нее ладонью. Дверь была теплой, она подалась легко. Он распахнул ее и вышел наружу.

Солнечный свет ослепил его.

После стольких дней полумрака коридоров яркий свет лишил его зрения; он сухо болезненно чихнул и упал на колени.

* * *

— Встаньте, доктор Уэнтик. У меня есть к вам несколько вопросов.

Уэнтик поднял взгляд на Эстаурда, который стоял перед ним, загораживая солнце. Его голову венчала корона из сияющего света. Уэнтик не увидел ничего, кроме этой сверкающей дымки. Он снова чихнул.

Эстаурд посмотрел на группу людей в белых халатах, которые стояли в отдалении, и знаком подозвал их.

Как только люди подошли, Эстаурд двинулся прочь и Уэнтик обвел слезящимся взглядом окружавшее его пространство.

Он сидел на корточках на краю небольшого луга, окаймленного высокими буками. Он вспомнил, что именно на этом лугу впервые увидел Эстаурда по прибытии в тюрьму. Тогда он на многое не обратил особенного внимания, но теперь больше всего был озадачен неуместностью всего этого рядом с тюрьмой.

Небо было ярко голубым, солнце ослепительным и палящим. Эту голубизну неба пересекали длинные изящные полосы следов от самолетов, но облаков не было. Его тень на траве была четко очерчена ничем не рассеиваемым солнечным светом.

Белки-летяги с криком планировали с дерева на дерево. Под ветвями одного из самых крупных деревьев клубилась туча насекомых. В центре луга был деревянный стол, с двух противоположных сторон которого стояли стулья.

Он обернулся назад и увидел высокий бетонный фасад тюрьмы. Дверь, через порог которой он переступил, была закрыта и фасад пялился на него грязным окном неподалеку от нее.

Двое мужчин в белых халатах схватили его под руки и потащили через луг к столу. Они шли быстро, не давая ему встать на ноги. Он недоумевал, с какой целью эти люди облачились в белое, и подумал, что это могут быть ученые, которые проводят на нем какой-то опыт.

Эстаурд уже сидел на одном из стульев. Его швырнули на другой; плетеный стул неприятно просел под весом тела. Он неуклюже повалился грудью на крышку стола и некоторое время оставался в этом положении, пытаясь привести в порядок чувства. Страх повторения опыта, приобретенного в лачуге и на минном поле, начинал заявлять о себе. Неповоротливость мышления, видимо, распространялась и на его движения, иначе он не лежал бы так долго на столе.

Доставившие его за стол мужчины вернулись к остальным. Уэнтик наблюдал за ними. Люди стояли в тени дерева и как только те двое присоединились к ним, до его слуха долетел громкий хохот.

Уэнтик выпрямился и откинулся на спинку стула, едва не опрокинувшись назад вместе с ним. Он еще раз оглядел всю сцену.

Солнце сияло, было слишком жарко. Всюду множество насекомых. Крики белок не доставляли удовольствия.

А напротив него восседал Эстаурд, терпеливый как никогда.

Благоразумие вернулось к Уэнтику холодком, который на мгновение пересилил солнцепек. В конце концов, он все еще узник и доставлен сюда для допроса. (Не является ли это отвлечение внимания еще одной попыткой дезориентировать его?). Возможно своим упорным стремлением не признавать себя виновным он создавал у Эстаурда просто впечатление решительного неприятия ранее задававшихся вопросов.

— Назовите мне ваше имя, доктор Уэнтик, — сказал Эстаурд.

Те же бессмысленные вопросы, что и всегда. Эстаурд тупо уставился на Уэнтика и улыбнулся. Уэнтик поднял на него взгляд.

Эстаурд был в своей унылой серой униформе; обе руки спокойно лежали на крышке стола. Его улыбка расплывалась все шире и Уэнтика охватило ощущение ужаса.

На столе было три руки.

Он не мог оторвать от них взгляд… Ухмылка Эстаурда превратилась в оскал, ученые хохотали, белки кричали.

Третья рука торчала в центре стола. Она не лежала на крышке, как руки Эстаурда. Она росла из стола. Уэнтик прекрасно видел место ее соединения с негладким деревом.

Она указывала на него пальцем.

Глава шестая

— Ваше имя, доктор Уэнтик. Назовите мне ваше имя, — настойчивым голосом твердил Эстаурд.

Высоко в небе, где-то очень далеко от этого крохотного прямоугольника поросшей травой земли, ревел реактивный самолет. Позади головы Эстаурда над линией горизонта возвышался небольшой холм. На середине его склона Уэнтик различил металлическую мачту, поднимавшуюся метров на сто над уровнем долины.

Он снова взглянул на растущую из стола руку.

Она была выполнена очень точно, не хуже греческой резной работы; нормального размера человеческая рука, бледная в солнечном свете, но небескровная. На тыльной стороне ладони росли крохотные светлые волосы, преломлявшие свет. Сантиметрах в семи от запястья она исчезала в крышке стола, сливаясь цветом с негладкой темновато-грязной древесиной.

Не веря собственным глазам, он увидел, что эта рука стала постукивать пальцами по столу, словно человек, которому она принадлежала, сгорал от нетерпения.

— Ваше имя!

Он вздохнул.

— Мое имя Элиас Уэнтик.

Рука перестала барабанить и, расслабляясь, опустилась ладонью на стол. Она перестала двигаться, будто в ожидании.

— Вы совершили преступление. Признаете?

— Я.

Он заколебался. Первая инстинктивная мысль — никакого преступления не было.

Я невиновен. Но они с Эстаурдом проходили это уже десяток раз. Необходимо что-то большее, чем всего лишь отрицание вины.

Рука снова указала на него пальцем.

— Я не совершал никаких преступлений и это вам хорошо известно.

Рука не двигалась. Она упорно указывала на него пальцем, направленным прямо в сердце.

Эстаурд хлопнул собственной правой рукой по крышке стола и начал подниматься со стула. Уэнтик почувствовал учащенное биение в височной артерии.

— Никаких преступлений, доктор Уэнтик? Ваша вина не вызывает сомнения, и тем не менее вы не совершали преступлений! Выкладывайте правду!

Укорененная в центре стола рука начала делать выпады в его сторону. Уэнтик наблюдал за ее движениями с неослабным вниманием.

Снова сев, Эстаурд сказал:

— Как видите, я в вашей вине не сомневаюсь. Все, что мне требуется, — ваше признание.

Уэнтик кивнул.

— Давайте начнем все сначала, — продолжил Эстаурд и в его голосе ощущались нотки торжества. — Чем вы занимались на станции?

Уэнтик проигнорировал вопрос. Рука зачаровала его. Создавалось впечатление, что она действует целиком по собственной воле, не имея никаких соединений с вероятными внешними элементами управления. Достаточно забавным было и то, что ее психологическое воздействие Эстаурд свел на нет. Интерес Уэнтика был чисто научным или скорее техническим. Как эта штуковина работает?

Он оттолкнул назад стул и опустился на четвереньки. Трава была теплой. В памяти яркими вспышками замелькали картины, когда в последнем семестре они с женой часами лежали на лужайках городка колледжа. В следующую секунду от этих картин осталась одна мысль: это часть теперь потерянного для него мира.

Он заполз под стол и снизу посмотрел на поверхность крышки стола. Она была совершенно ровной и не могла дать разгадку механизма руки. Ноги Эстаурда под столом были упакованы в плохо пригнанные армейские брюки. Уэнтик заметил небольшую прореху в шве промежности брюк, растянутом широко расставленными ногами.

Он выбрался из-под стола и встал позади Эстаурда. Тот не шелохнулся, казалось, старался даже не дышать. Рука на столе продолжала делать выпады в сторону пустого стула.

Мужчины под деревьями внимательно наблюдали за ним. Двое быстро писали на планшетках, а еще один держал в руке что-то похожее на секундомер.

Уэнтик попробовал пойти прочь от стола параллельно высокой стене здания тюрьмы.

По кромке луга вдоль линии деревьев простиралась узкая полоска голой земли. Проходя под большими буками, Уэнтик разрушил муравейник. Тысячи этих крохотных насекомых бесцельно суетились на его пути.

За деревьями начиналось жнивье, тянувшееся насколько видел глаз. Только выйдя из тени деревьев, он осознал насколько сильно палило солнце. Тени не было нигде и шагая по колючему жнивью, он смирился с мыслью, что через бесконечную равнину ему не убежать.

Он повернулся и сел лицом к лугу. Люди в белых халатах оставили уютную тень деревьев и медленно приближались к нему по жнивью. На их лицах Уэнтик не мог обнаружить ничего, кроме легкой досады.

Возможно он нарушил их душевное равновесие.

* * *

Проснувшись на следующее утро, Уэнтик с интересом обнаружил, что луч света больше не использовался. Он не вставал с постели около часа, радуясь относительному блаженству быть оставленным в покое и возможности просыпаться окончательно по собственному усмотрению. И это несмотря на жесткую койку, которая была всего лишь дощатыми нарами, покрытыми тонким слоем пенорезины или какого-то пластика. Он все еще пользовался одеялом, которое принес с собой в район Планальто, но ухитрился разыскать насколько старых простыней из грубой ткани, которые служили ему подушкой. Его личные вещи, которые лежали в погруженном в кузов грузовика чемодане, так и не появились. Похоже люди бросили грузовик, во всяком случае за все время пребывания в тюрьме признаков его появления он не видел.

Выйдя наконец в коридор, он нигде не обнаружил охранников. И у него была почти полная уверенность, что не было их за дверью и ночью. Он минут двадцать побродил по пустым коридорам и был заинтригован много большим количеством незапертых дверей, чем во все предыдущие дни. Кто, задавался он вопросом, несет за это ответственность? Когда ему стало ясно, что половина тюрьмы буквально распахнута настежь, он спустился в полуподвальный этаж и открыл себе банку мясных консервов. Безвкусные и полные хрящей, они ему не понравились, но ничего другого не было. Он уже привык к подобной пище.

Поев, Уэнтик снова поднялся на первый этаж, подгоняемый любопытством посмотреть, какое новое устройство припас для него Эстаурд.

Эстаурд снова терпеливо сидел за столом, на его узком лице, как всегда, не было никакого выражения.

— Садитесь, доктор Уэнтик, — сказал он, едва увидев его.

Уэнтик подошел к столу и заметил, что рука все еще торчит из его центра. Она была неподвижна, пальцы безвольно лежали на поверхности стола.

Он остановился и посмотрел вокруг. Похоже, они с Эстаурдом одни. Признаков присутствия других людей не было.

Накануне впечатление Уэнтика от этих насаждений было несколько искаженным из-за резкой перемены обстановки. Из клаустрофобии своей камеры и мрачных, едва освещенных коридоров он попал на ярко освещенный солнцем, полный красок луг. Было что-то похожее на сон в том впечатлении, которое он вынес из вчерашнего дня, однако многому можно было дать рациональное объяснение.

Поэтому он и огляделся, прежде чем сесть за стол. Все было по-прежнему: трава луга, стена тюрьмы ограничивала его с одной стороны, границы трех других образовали ряды буков; пустая, немного холмистая равнина простиралась до горизонта. На краю равнины деревянная лачуга с лабиринтом, а за ней — минное поле.

Только Эстаурд сидел за столом и торчала рука.

Уэнтик сел.

Он уставился на руку и подумал: Мое имя, Клайв Эстаурд.

Сидевший напротив Эстаурд увидел, что он сосредоточился и задвигался на сидении. Рука слегка вздрогнула, затем указала на Уэнтика пальцем.

Совпадение?

Уэнтик подумал снова: Я свободный человек. Никаких изменений, рука продолжала указывать на него.

Я заключенный, мое имя Элиас Уэнтик, я из Лондона, Англия.

Эстаурд, телодвижения которого стали неловкими, словно он осознал, что больше не контролирует Уэнтика, как прежде, перебирал пальцами по крышке стола. В зависимости от того, как он это делал, рука то падала, то возвращалась в прежнее положение.

Вчера Уэнтику казалось, что движения руки связаны с его мыслями. Но более вероятным объяснением может быть то, что Эстаурд способен каким-то образом манипулировать ею.

Эстаурд прочистил горло.

— На кого вы работаете, доктор Уэнтик?

Уэнтик наблюдал за рукой. Он подумал: Я гражданский ученый, рука оставалась спокойной.

— Я капитан морской пехоты США, — вежливо ответил он.

Эстаурд выглядел сбитым с толку. Рука указала пальцем на Уэнтика, затем осела. Потом снова указала на него.

— Чем… — Эстаурд осекся, затем попытался снова, — Чем вы занимались на станции?

— Я был заключенным, — сказал Уэнтик.

— Ваша национальность?

— Я не знаю.

— Кто я?

Уэнтик пристально посмотрел ему в глаза.

— Вы мой следователь.

Рука начала тянуться к нему и Эстаурд встал.

— Я ваш следователь?

Он с презрением оттолкнул в сторону стул и пошел к стене тюрьмы, где стоял его деревянный ящик. Он забрался на него и повернулся лицом к лугу.

Из-за деревьев на кромку луга вышли другие люди. Не обращая внимания на Уэнтика, который, сидя за столом, зачарованно наблюдал за происходящим, они подошли к Эстаурду и окружили его платным, но неровным полукольцом.

Уэнтик рассмеялся и незамеченным вернулся в камеру.

* * *

В центре внимания Уэнтика в следующие два дня тюремной жизни так или иначе была рука и ее поддельное воздействие на его психику. Первые ощущения любопытства и робкое принятие возможности такого воздействия вскоре уступили место чисто академическому интересу к ее механизму. Во время допросов он еще несколько раз забирался под стол, но так и не смог понять, как она работает. В конце концов он был вынужден прийти к заключению, что это устройство не было изобретением Эстаурда (и уж во всяком случае не кого-то из его людей), но и он и эти его люди проходили испытание этой рукой, когда впервые оказались в тюрьме.

Как только он остановился на этом, от любопытства не осталось и следа. Все его внимание сосредоточилось на иррациональности поведения Эстаурда.

Мотивы этого поведения Уэнтика совершенно не заботили, но его ставила в тупик непоследовательность реакций этого человека. Когда он пытался перехитрить руку, черты лица Эстаурда выражали озадаченность, если не признаки мании преследования. Но стоило ему начать отвечать на вопросы более агрессивно, Эстаурд перехватывал инициативу и обстреливал его вопросами все быстрее и быстрее. Был случай, когда Уэнтику наскучила и эта новая серия допросов, как и все предыдущие. Эстаурд поднялся на ноги и стал рычать, не сводя с него глаз; рука в центре стола напряглась до предела. Уэнтик по-настоящему испугался, а когда по незаметному знаку Эстаурда люди в белом стали приближаться к нему, он быстро сбежал в относительную безопасность своей камеры.

Вооружившись более или менее приемлемой рабочей гипотезой о природе руки, но осознавая непредсказуемость поведения Эстаурда, Уэнтик стал замечать, что сны, все еще докучавшие ему, начали тускнеть, а спустя несколько дней больше вовсе не появлялись.

* * *

На тринадцатый день после первого знакомства с рукой на столе Уэнтик шагал по коридору, направляясь в кухню, чтобы соорудить себе импровизированный завтрак, и заметил, что с окон, выходивших на долину, сняты ставни.

Возле тюрьмы по-прежнему стоял вертолет. Снять лопасти несущих винтов им все же удалось, причем поблизости их не было видно.

Выйдя на луг, Уэнтик не пошел прямо к столу, а направился туда, где стояли остальные люди. Казалось, они испугались, некоторые попятились или переместились так, чтобы между ними и Уэнтиком оказались деревья.

Он подошел к ближайшему мужчине с короткими черными волосами, словно приклеенными к черепу. Тот посмотрел на Уэнтика с нескрываемым страхом.

— Как вас зовут? — прямо спросил Уэнтик.

— Меня? Я Джонс. Капрал Аллен Джонс, сэр. — Он указал на других. — А это Уилкинс, те двое Мескер и Уоллис, а…

Уэнтик двинулся прочь, обходя прятавшихся людей.

Машинально он подобрал валявшуюся на земле планшетку. Лист бумаги был расчерчен на две широкие полосы, озаглавленные РЕАКТИВНЫЕ и ПРОГРЕССИРУЮЩИЕ. На странице было нацарапано несколько коротеньких уравнений, но эти каракули шли через всю страницу вне зависимости от колонок и выглядели начертанными бездумно. В нижней части колонки ПРОГРЕССИРУЮЩИЕ кто-то написал:

Эстаурд

Уэнтик

Эстаурд

Масгроув (?)

Третья фамилия была жирно подчеркнута.

Неожиданно мужчина по имени Джонс сказал:

— Почему вы не перестаете противиться ему, сэр?

Уэнтик, все еще размышляя над смыслом записей, рассеянно переспросил:

— Кому? Эстаурду?

— Конечно. Тогда бы мы все вернулись обратно.

Ничего не поняв, Уэнтик оставил эту группу людей и зашагал к ближайшему углу луга. Он сел в тени одного из буков и занялся изучением иероглифов на планшетке. Джонс последовал за ним и присел на корточки рядом. Над их головами с дерева сорвалась белка, заставив обоих вздрогнуть.

Летяга с криком планировала на траву луга.

Уэнтик поглядел в сторону стола, за которым спокойно сидел Эстаурд. Он тупо уставился на торчавшую из его крышки руку.

Уэнтик спросил:

— Чего Эстаурд надеется добиться своими вопросами? Он задает одни и те же снова и снова. Его не заботит содержание моих ответов, он интересуется только тем, как я отвечаю. Годится любой ответ.

Джонс бросил на него испытующий взгляд.

— Возможно, загвоздка не в самих вопросах, а в том, кто их задает.

— В каком смысле…?

Мужчина встал и отвернулся.

— Я не знаю. — Он сунул руку в карман белого халата и загадочно улыбнулся.

— Мы обязаны фиксировать все ваши ответы и отдавать копии Масгроуву. По вечерам мы всегда зубоскалим о том, что он делает с этими копиями.

— Масгроув? — переспросил Уэнтик с неподдельным интересом. — Где он?

— Думаю, в одной из камер.

— Думаете?

— Я давно не видел его. Думаю, он еще здесь. Мы больше не передаем ему наши записи.

Джонс ушел, оставив Уэнтика со своей планшеткой. Тот снова взглянул на записи, но их смысл оставался для него загадкой. Наконец он бросил планшетку на землю и стал смотреть на людей Эстаурда.

Джонс присоединился к их группе и многие поглядывали на него так, будто он был второй по значимости персоной в том, что вот-вот должно произойти.

Эстаурд сидел один за столом посередине луга.

Уэнтик терпеливо сидел под деревом, надеясь стать свидетелем дальнейших событий. Солнце уже жарко палило, горизонт подрагивал дымкой испарений, на юго-востоке небо было серым от туч.

Никто не двигался, хотя время от времени он видел мелькавшую в окнах тюрьмы фигуру. Стояла полная тишина, которую всего один раз нарушил шум реактивного самолета, прочертившего небо на большой высоте и скорости.

Внезапно Уэнтик вскочил на ноги и что было сил помчался через луг к тюрьме. Кто-то прошел мимо окна возле легкой деревянной двери.

Он рывком распахнул дверь и обнаружил удивленного охранника, который медленно шел по коридору. Уэнтик набросился на него сзади и обхватил рукой за горло. Охранник поднял руки, пытаясь обороняться, но хватка была надежной.

Он заставил мужчину приникнуть к полу.

Убедившись, что тот не сможет удрать, Уэнтик немного ослабил давление на горло, чтобы дать ему возможность говорить.

— Ваше имя? — сказал он мужчине в ухо.

— Адамс, сэр. Не давите мое горло. Я задыхаюсь.

— Ладно. Но мне нужна информация. Где мы, черт побери?

— Мы в районе Планальто.

— Что вы имеете в виду? Поточнее. — Он снова усилил давление.

Мужчина попытался вырваться, затем сказал:

— Мы в Бразилии. Мне было приказано прибыть сюда. Не делайте мне больно! Эстаурд…

Уэнтик сдавил горло еще сильнее и мужчина замолк. Он повис на его руках, открыв рот и судорожно глотая воздух. Воспользовавшись тем, что мужчина больше не сопротивлялся, Уэнтик затащил его в ближайшую камеру и положил на койку.

— Теперь расскажите мне все, не спеша.

Охранник отдышался и начал говорить. Он всего лишь обыкновенный солдат. У него были кое-какие проблемы в Западной Германии в связи с дракой из-за женщины и его отправили в особое подразделение на Филиппины. Затем он узнал, что летит в Рио-де-Жанейро с Эстаурдом, потом попал, наконец, в эту тюрьму. Насколько ему известно, это своего рода наказание. Но никто ничего ему не говорил. Здесь он просто выполняет все, что ему прикажут. Это не…

Уэнтик оставил его и пошел на луг. Солнце было уже в зените и слепило глаза. Он остановился в дверях и оглядел покрытый травой прямоугольник.

Он думал о Масгроуве, сидевшем где-то в тюремной камере. И об Эстаурде, помешавшемся на допросах. И о других людях: охранниках и тех, что одеты в белые халаты. Дело выглядело так, что все они подчиняются какому-то распорядку, столь же бессмысленному, что и выпавшее на долю Уэнтика.

Когда из тюрьмы невозможно убежать, кто в ней заключенные?

Он направился к столу.

* * *

Эстаурд по-прежнему сидел на своем стуле. Он поднял взгляд на приближавшегося Уэнтика.

— Садитесь, доктор Уэнтик, — сказал он.

Уэнтик не подчинился и стал обходить стол. Рука в его центре впустую тыкала пальцем в сторону незанятого стула. Бросив взгляд на деревья, он заметил, что люди насторожились, словно его действия снова стали главным объектом их интереса.

Внезапно он схватил стол и повернул его так, чтобы рука указывала на Эстаурда.

— Зачем вы здесь, Эстаурд? Говорите!

Прыгнув на свой стул, он угрожающе замахнулся кулаком. Рука в центре стола напрягла указующий на Эстаурда перст.

Тот откинулся на спинку стула и вместе с ним покатился по траве. Он попытался увернуться, но Уэнтик снова повернул стол так, чтобы рука указывала на Эстаурда. Она начала делать выпады.

Эстаурд закричал:

— Не направляйте ее на меня!

Он пополз в сторону группы своих людей. Уэнтик оставил стол и побежал за ним. Поймав Эстаурда, он силком поставил его на ноги.

— Зачем вы меня допрашиваете? — спросил он требовательным тоном.

Эстаурд тупо уставился на него.

— Чтобы узнать правду! Но теперь допросы окончены.

Он вырвался и побежал. Прорвавшись сквозь кучку своих людей, он бросился в долину. Не замедляя бега, он домчался до лачуги и скрылся в ней.

Мужчина по фамилии Джонс подошел к Уэнтику и сказал:

— Вы должны были поступить так значительно раньше.

Он снова направился к столу и поставил его правильно. Рука в его центре продолжала делать слепые выпады.

— Эстаурд слишком полагался на это устройство. — Он пробежал пальцами по кромке стола, задержал их в каком-то месте и рука расслабилась. — Он чувствовал себя хозяином положения, когда управлял ею. На деле он и был им. Возможно на вас оно не сработало, как предполагалось, но на него это явно подействовало. Он жестоко клянет вас за то, что здесь происходит, и пока верил, что вас можно подавить психически, не прекращал попыток.

— Однако он клянет меня за то, чего я не понимаю сам.

— Он сказал нам, что вы доставили нас сюда.

— Нет. За все несет ответственность только он.

Джонс стал расстегивать пуговицы своего белого халата.

— Что-то подобное говорил и Масгроув. О вашем исследовании на антарктической станции. В том же роде, что и Эстаурд.

— О моей работе? — недоверчиво переспросил Уэнтик.

— Я ничего о ней не знаю. — Он пошел прочь по направлению к лачуге, снимая на ходу белую одежду, и подхватил карабин из сложенной на краю луга кучи оружия. Уэнтик последовал за ним и увидел, что под белым халатом Джонса была форма охранника. Другие люди тоже шагали по жнивью, сняв белую одежду.

Он подошел к куче брошенных халатов и поднял один.

— Могу я взять его? — крикнул он.

Ответа не последовало, поэтому он накинул халат на плечи и сунул руки в рукава. Отыскав брошенную планшетку, он решил прихватить и ее. Бумага в ней была неисписанной.

Не менее часа Уэнтик сидел в тени дерева, наблюдая за безмолвным фасадом тюрьмы.

От этого занятия его отвлекли восторженный крик людей вокруг лачуги и беспорядочная пальба холостыми патронами в воздух. Время от времени доносился вопль, голос кричавшего мужчины немного приглушали стены лачуги.

Много позднее, изнывая от неистового жара медлительного послеполуденного солнца, Уэнтик нашел под деревом карабин и подсумок с холостыми патронами. Прихватив и то, и другое, он направился через долину к собравшимся возле лачуги.

Глава седьмая

Когда Уэнтик проснулся на следующее утро, он сразу же понял, что разбудил его какой-то механический рев высокого тона, который сперва усилился, затем стал монотонным. Он выбрался из постели, натянул брюки и вышел в коридор.

Здесь звучание сигнала было значительно более громким.

Он выглянул в одно из окон, щурясь от света раннего утра. Небо было покрыто тонким слоем облачности и, хотя он не увидел солнце, сомнения в том, что оно взошло, не было.

Вертолет окружала пелена дыма. Уэнтику удалось разглядеть человеческую фигуру в его кабине. Он пошел по коридорам к главной лестнице и спустился вниз. Не задерживаясь, он вошел в кухню и приготовил себе поесть. За это время он никого не встретил. Он умылся холодной водой и вытер лицо и руки белым халатом, которым овладел накануне. Затем надел халат на себя и отправился исследовать источник шума.

Он поднялся на первый этаж и пошел по центральному проходу к двери, которая вела в тоннель, проходивший от главных ворот тюрьмы до крохотного прогулочного плаца в ее центре.

Стало тихо. Уэнтик оглядел громадные ворота. Они были заперты деревянными закладными брусьями. Он снял оба бруса, опустил их на землю, толчком распахнул тяжелые ворота и вышел наружу.

Вертолет был метрах в пятидесяти, он стоял носом к воротам. Красный крест на белом фоне резко контрастировал с цветовым однообразием его окружения. Возле машины стоял мужчина, его голова была внутри большого бортового смотрового люка в передней части фюзеляжа.

Это был Масгроув.

— Привет, Масгроув! — крикнул Уэнтик.

Мужчина вынырнул из люка и удивленно посмотрел на него. Затем отступил немного назад, захлопнул крышку люка и полез внутрь вертолета. Он исчез на некоторое время из вида, потом появился внутри прозрачного фонаря кабины. Тяжело рухнув в одно из кресел, Масгроув поднял руку и потянул какой-то рычаг. Сразу же снова возник механический вой и лишенный пропульсивных механизмов вал под фюзеляжем машины стал бешено вращаться. Пришел в движение и хвостовой винт-стабилизатор. Шум нарастал, из расположенных под брюхом вертолета труб застрекотали дымные выхлопы.

Уэнтик подошел к вертолету, забрался в него через входной люк и вошел в кабину.

— Какого черта вы здесь делаете? — закричал он на Масгроува.

Тот бросил на него безумный взгляд и еще крепче вцепился в рычаг стартера. Завывание мотора продолжалось.

— Идите прочь! — рявкнул он в ответ. — Я собираюсь взлететь!

— Без лопастей это вам не удастся, — крикнул Уэнтик. — Бога ради, отпустите этот рычаг.

Грохот в кабине был оглушительным.

Уэнтик имел кое-какое представление об этом типе вертолета. Во время прохождения индустриальной практики несколько лет назад он был прикомандирован к одной британской компании, которая занималась сборкой этих машин по лицензии. Тогда его познакомили с системой управления такой или подобной машиной, во всяком случае то, с чем он познакомился тогда, было, вероятно, небольшим шагом вперед по сравнению с этим вертолетом. Рычаг, в который вцепился Масгроув, был приводом поршневого стартера; даже если бы с машины не были сняты несущие винты, взлететь таким образом она не могла. Силовой привод обеспечивался турбокомпрессорным двигателем, главный компрессор которого находился внутри корпуса машины.

Он схватил Масгроува за руку и попытался оторвать ее от рычага. Тот отчаянно не желал отпускать рычаг, пока Уэнтик не вонзил в его бицепс ногти. Масгроув разжал ладонь и вой двигателя стартера стал стихать.

Он вскочил на ноги и вцепился в горло Уэнтика. Его ярость была дикой, но он оступился и угодил ногами в открытую дверцу шкафчика для вспомогательного снаряжения. Отпустив горло Уэнтика, он стал валиться в грузопассажирский отсек машины. Уэнтик нырнул туда следом за ним и подтолкнул его к люку. Масгроув выпал сквозь него и тяжело грохнулся на жнивье, едва не ударившись головой о колесо.

Вспомогательный двигатель заглох и наступила тишина.

Уэнтик присел возле кромки люка и поглядел вниз. Что-то в кровожадности и нерациональности Масгроува его нервировало. Тот лежал на стерне, но Уэнтик не мог видеть его лицо. Однако дыхание было нормальным, мышцы расслаблены.

Масгроув повернулся и поглядел снизу вверх на Уэнтика.

— Я снова удивил вас, не так ли?

Уэнтик внимательно вглядывался в его лицо.

— Думаю, вы больны, Масгроув.

— Не исключено. Но это не моя вина, верно?

Он поднялся на ноги, отряхнулся точно так же, как в прошлый раз возле мельницы, и пошел прочь по направлению к тюрьме. Затем внезапно припустился бегом и исчез за темными деревянными воротами.

Уэнтик снова забрался в пилотское кресло и положил руки на главные рычаги управления. Хотя у него и была лицензия пилота-любителя, позволявшая ему несколько лет развлекаться полетами на легком самолете, ни один из органов управления этой машиной не был ему достаточно хорошо знаком. Сколько времени потребовалось бы, пожелай он научиться летать на этой машине? Может быть кто-то из здешних людей способен ее пилотировать.

Он вспомнил, что такого типа вертолет использовался для транспортировки персонала или в качестве воздушной скорой помощи. Он обладает хорошей скоростью и маневренностью, хотя радиус его действия невелик. У машины достаточно большой потолок полета, однако Уэнтик слышал, что на высоте трех тысяч шестисот метров он становится плохо управляемым.

Он взглянул на датчики и заметил, что баки полны. Масгроув вероятно хорошо знал, как заправить машину топливом, хотя его попытка взлететь без несущих винтов была совершенно необъяснима.

Методом проб и ошибок Уэнтик обнаружил ключ зажигания и перевел его в положение "выключено". Аккумуляторам вспомогательного двигателя разряжаться незачем; ими без того достаточно злоупотребили, а Уэнтик задумал сбежать на этой машине из тюрьмы как можно скорее.

Он захлопнул люк и вернулся в здание.

* * *

Позднее тем же утром, достаточно побродив по коридорам и убедившись, что оставлены незапертыми буквально все внутренние двери, Уэнтик решил полностью разобраться во всем, что находилось вокруг тюрьмы, и направился через долину к мачте на склоне ближайшего холма. Какого-то определенного намерения не было. Ему просто хотелось понаблюдать за тюрьмой со стороны и попытаться как-то прояснить для себя сбивавшие с толку противоречивые факты, которые путали мысль с того момента, когда он впервые попытался поставить себя на место Эстаурда.

На нем все еще был белый халат, в карманах которого обнаружилось маленькое зеркальце. Посмотрев на свое отражение, Уэнтик вдруг вспомнил, что впервые видит себя за последние несколько недель. Из зеркала на него внимательно смотрело совершенно незнакомое лицо.

Волосы отросли и колеблемые ветром беспорядочно ниспадали на лицо. Вдовий треугольник волос на лбу, далеко выдававшийся, когда он зачесывал волосы назад, исчез под отросшей челкой. Уэнтик с удовольствием отметил, что внешний вид волос значительно улучшился и они стали светлее.

Инстинктивно он начал откидывать их назад, но передумал. Создаваемый ветром художественный беспорядок прически смягчал черты его угловатого лица и он выглядел моложе своих лет.

Вглядываясь в отражение, Уэнтик подумал, что такое лицо ему подходит больше.

От этой тщеславной игры в гляделки с самим собой, чуть ли не самолюбования, которое он впервые позволил за многие недели, значительно подняло ему настроение.

Он дошел до подножия мачты, жара уже недоставляла удовольствия. Повышение температуры при скрытом за тучами солнце было даже неприятнее, чем открытые солнечные лучи, да еще и несло в себе угрозу дождя.

Мачта имела единственную шаровую опору. Она держалась в вертикальном положении четырьмя растяжками из шестимиллиметрового стального троса, но из-за уклона холма две растяжки южного направления заметно провисли. На самой мачте была вертикальная лестница, окруженная через каждые четверть метра металлическими кольцами диаметром немного более полуметра.

Уэнтик огляделся. Он хотел осмотреть местность и ему казалось, что лучше мачты для этой цели ничего не найти, но теперь, посмотрев на нее вблизи, он начал побаиваться.

Высота, на которую поднималась лестница, внушала благоговейный страх. На самом верху мачты он увидел узкую площадку, окруженную металлическими кольцами ограждения. На верху будет, по крайней мере, на чем-то стоять. Застегнув на все пуговицы халат, чтобы его полы не раздувались ветром, он стал подниматься.

Как ни странно, первые двадцать ступенек-скоб оказались самыми трудными. Он поднимался ровным темпом, не останавливаясь и не глядя ни на что, кроме следующей ступеньки. У него не было боязни высоты, но опыта подобного подъема он не имел. Перехватывая скобы руками, он ощущал вибрацию мачты при каждом новом шаге.

Добравшись до самого верха, он с удовольствием уселся на пол площадки. Он прислонился к ограждению и почувствовал прохладу обдувавшего спину ветерка.

Чтобы насладиться им, Уэнтик снял белый халат.

Пока восстанавливалось дыхание, появился озноб; он встал на ноги и оглядел долину.

Доминирующее положение занимала темная громада тюрьмы. На расстоянии и с высоты она выглядела уродливой и старой, грязные бетонные стены отражали рассеянный свет затянутого сплошной облачностью неба со скучной монотонностью, которую Уэнтик находил отвратительной. Крыша была деревянной, окрашенной или покрытой чем-то, что выглядело темно-коричневыми полосами. С интервалом двадцать метров по периметру на крыше были сооружения, напоминавшие брошенные сторожевые будки.

Всмотревшись в южный горизонт, Уэнтик пытался обнаружить край долины, этого района Планальто, инстинктивно чувствуя себя еще большим пленником в ее унылой безмерности, чем в камерах. Верхом этого неприятного чувства, даже помимо самого факта разрыва времени, если принимать на веру объяснение Масгроува о природе района, который силен и сам по себе, было ощущение замкнутости, смириться с которой труднее всего.

Он окидывал взглядом долину и ощущал безнадежную оторванность от реальности. Отсюда не было выхода. Во всех направлениях взору представала только бесконечная равнина. Лишь на востоке в облике долины было какое-то отличие. Создавалось впечатление, что там растительность имеет более темный тон, но это могло быть всего лишь иллюзией, связанной с тенью облаков. Более темное пятно находилось слишком далеко, чтобы сказать о нем что-то определенное.

Уэнтик стал ощущать легкую вибрацию платформы и вцепился в тонкие трубки ограждения; кроме них от падения с шестидесятиметровой высоты его ничто не защищало. Он поглядел вниз сквозь решетчатый настил площадки и увидел фигуру в серой униформе, упорно карабкавшуюся по ненадежной лестнице.

Эстаурд? Зачем он последовал за ним наверх?

Его первой мыслью было возобновление допроса. Но Эстаурд окончательно отвязался от него еще вчера. У него уже нет ни молчаливой поддержки, ни сочувствия его людей; в любом новом действии теперь ему придется полагаться только на себя.

Уэнтик решил не гадать.

Он снова сел и расслабился, опершись спиной об ограждение. Он ждал прибытия Эстаурда.

* * *

Эстаурд преодолел последнюю ступеньку-скобу и тяжело опустился на настил площадки возле Уэнтика.

— Элиас, — сказал он, еще не отдышавшись, — я рад, что мы одни.

Уэнтик слегка поморщился. До прибытия сюда большинство коллег обращались к нему по фамилии. Заискивающее "Элиас" Эстаурда было ему неприятно.

Он бросил на него взгляд.

— Что вам нужно?

— Полагаю, то же, что и вам.

Он еще тяжело дышал, но даже не пытался расстегнуть ворот кителя.

— Мне не было нужно, чтобы вы залезли сюда ко мне, — подчеркнуто резко сказал Уэнтик.

— Виноват. Я увидел, что вы пошли в долину и решил воспользоваться благоприятной возможностью кое-что обсудить.

— Что-то еще надо обсуждать?

Эстаурд сунул руку в карман кителя и вытащил полоску прозрачной бумаги. Она была мятой и грязной. Внутри все еще лежал тот цветной кинокадр.

Он подержал его над краем площадки и отпустил.

— Кое-что вроде этой фотографии реактивного. Причины вашего здесь присутствия. Что нам дальше делать. У меня нет уверенности.

Его рука снова полезла в карман.

— Что как вы намерены выбираться из этого места? — спросил Уэнтик.

— Не знаю. Полагаю, на вертолете.

Уэнтик взглянул в сторону летательного аппарата, почти скрытого громадой тюрьмы. Возле хвостового винта трудились двое мужчин. Может быть приводят машину в состояние готовности к полету?

— Нынче утром я застал там Масгроува. Он хотел взлететь.

— Да ну? — резко отозвался Эстаурд. — Я говорил ему, чтобы он даже не пытался.

— Зачем сняли движители с винтами?

Эстаурд беспокойно заерзал, его рука исчезла куда-то внутрь кителя.

— Я подумал, что вы можете украсть его.

— Значит вы знали, что я умею летать?

— Да.

Что-то непонятное бросилось Уэнтику в глаза, когда он снова посмотрел на вертолет. Где-то на одной из стен тюрьмы прямо на него… Он протер глаза.

— Масгроув вел себя очень странно, — сказал он.

— Может быть.

Эстаурд встал, оперся об ограждение площадки и посмотрел в противоположном тюрьме направлении. За время их разговора облачный слой стал совсем тонким и солнце пекло во всю свою полуденную силу. Долина мерцала тепловыми токами воздуха.

Уэнтик тоже встал и посмотрел на тюрьму.

Да. Примерно посередине длины стены он увидел что-то выступающее более светлого тона, чем сама стена. При ярком солнце тускло-бурый цвет стен скрадывал этот светлый тон и он не бросался в глаза. Но сейчас он различал его очень отчетливо. Пятно цвета буйволовой кожи, почти белое. Ему не удалось определить форму, но само присутствие пятна на стене не было случайностью. Его любопытство росло. Чем же могло быть то, что он видел, явно не без умысла размещенное на совсем голой наружной стене?

Должно существовать какое-нибудь рациональное объяснение. Любопытство не ослабевало.

Когда будет время, возможно даже сегодня, он должен присмотреться к этому поближе.

Он схватил Эстаурда за руку, чтобы привлечь и его внимание, но тот вырвал ее.

— Вон там, — сказал он, — в лачуге, я спал нынешней ночью.

Уэнтик посмотрел на деревянную постройку и с удивлением заметил, что выглядит она очень маленькой. Когда он находился внутри, у него создалось ощущение бесконечной протяженности тоннелей лабиринта.

В тот раз Уэнтик дошел до состояния панического ужаса, но глядя на лачугу сейчас, был заинтригован парадоксом истинного размера и возникшего тогда ощущения.

У него появился неприятный осадок вины. В конце концов, именно его действия заставили Эстаурда провести ночь в лачуге.

— Выбраться оттуда… — заговорил он.

Эстаурд перебил:

— У меня есть карты, Элиас. Мы можем попробовать добраться до Порта-Велью, если вы захотите. Или до побережья. Что скажете?

— Не знаю. Я предпочел бы сперва взглянуть на карты.

— Есть и кое-что еще…

— Что?

— Я не уверен, — медленно заговорил Эстаурд. — Кое-что, касающееся вашего пребывания здесь. Теперь все изменилось.

— Я не понимаю.

— После вчерашнего происшествия. Вся эта стрельба и потом, когда я остался в лачуге один. Я попробовал посмотреть на вещи с вашей точки зрения. Потом, уже выйдя оттуда утром, у меня появилось ощущение, что вы уже больше не существуете.

Он ухватился рукой за ближайшее кольцо ограждения лестницы и поставил ногу на ступень ку-скобу.

— Что вы имеете в виду, Эстаурд?

— Давайте поговорим позже. — Он спустился еще на одну ступеньку. — Стало слишком жарко. Подождем, пока наступит прохлада. Приходите вечером ко мне в кабинет.

Его голова исчезла из поля зрения Уэнтика. Он стал наблюдать за спуском Эстаурда сквозь решетку площадки. Тот двигался медленно, тщательно ощупывая ногой следующую ступеньку, словно внутри у него работал моторчик, координировавший равновесие тела.

Уэнтик удивлялся характеру мыслительного процесса этого человека; он очень напоминал следование какой-то предварительной установке. Возможно вчерашняя единоличная революция Уэнтика огорчила Эстаурда сильнее, чем следовало.

Как бы там ни было, срок его заключения, похоже, истек. Эстаурд обращался теперь с ним явно иначе. Уэнтик мог представить себе этого человека в каком-то другом окружении; он вполне мог быть услужливым управляющим правительственного учреждения, которое ведает кассами выдачи штатного довольствия. Высокомерие с подчиненными, раболепие перед начальством. Но сегодня он пришел сюда и вот уходит.

Какое место он определил Уэнтику в своих новых планах? Если они у него есть.

Он облокотился спиной об ограждение и снова ощутил небольшую вибрацию площадки от шагов все еще спускавшегося Эстаурда. Солнечные лучи обжигали одну щеку, другую ласкал ветерок. Ощущение почти приятное.

После каждого взгляда на восточный горизонт он снова задавался вопросом, действительно ли это пятно более темной растительности.

Глава восьмая

Эстаурд нашел Масгроува на крохотном плацу для прогулок в центре тюрьмы. Тот стоял на его краю, разглядывая ряды забранных решетками окон противоположной стены.

— Не понимаю, — сказал он, заметив приближавшегося Эстаурда, — ни в одной камере окон нет, но с наружной стороны их довольно много.

— Не берите в голову, — ответил Эстаурд. — Я хочу, чтобы вы кое-что сделали для меня.

Масгроув пошел навстречу Эстаурду и распахнул дверь в пристройку у стены.

— О чем речь?

Эстаурд молча наблюдал, как тот вошел внутрь и приподнял конец лопасти одного из несущих винтов вертолета. Потом резко спросил:

— Я все думаю, зачем вы их спрятали?

— Вы сами говорили об этом.

— Я не просил прятать. Я сказал, что их надо снять.

Внезапно лицо Эстаурда стало злым и он повернулся к Масгроуву спиной, слов но только что вспомнил вчерашнее происшествие.

— Уэнтик сказал, что видел вас сегодня у вертолета.

Масгроув опустил конец лопасти на пол и выпрямился.

— Да. Я застал его, когда он пытался взлететь. Уэнтик сознался, что хотел сбежать.

— Уэнтик был в кабине?

— Да.

У Масгроува был угрюмый вид. Казалось, он выражает таким образом неудовольствие вчерашним поведением самого Эстаурда. В течение нескольких месяцев знакомства с Масгроувом Эстаурд неоднократно сталкивался с его нежеланием подчиняться, но до преднамеренной лжи тот еще не доходил. Это несомненно доказывало, что Уэнтик сказал правду. Но Уэнтику вероятнее всего и незачем лгать теперь, когда его невиновность установлена, тогда как Масгроув явно затаил недовольство.

Эстаурд заговорил снова:

— Уэнтик говорит, что улететь пытались вы.

— Ха! — Масгроув вскинул голову. — Без винтов?

— Вот именно. Без винтов. О чем вы думали?

Во дворе появился человек, который подошел к Масгроуву и передал ему металлический ящик с несколькими гаечными ключами. Он сразу же пошел обратно не взглянув на Эстаурда.

Эстаурд крикнул:

— Эй, постойте!

Мужчина остановился и повернулся к нему.

— Что вам было нужно? — спросил его Эстаурд.

— Я искал Масгроува. В кабинете его не оказалось, поэтому…

— Ладно. — Эстаурд снова повернулся к Масгроуву. — Я хочу, чтобы вы кое-что сделали для меня.

Тот ответил ему внимательным взглядом, как бы молчаливо подчеркивая утрату власти над ним.

— Что именно?

— Вас это тоже касается, — сказал Эстаурд другому мужчине. — Попытайтесь найти кого-нибудь из местных жителей.

Масгроув возразил:

— Вы имеете в виду путешествие пешком?

— Да. Возьмите с собой сколько угодно снаряжения и столько людей, сколько пожелаете.

— А если я этого не сделаю? — спросил Масгроув с затаенной угрозой в голосе.

— Я… Не знаю, сказал Эстаурд. — Вы пойдете?

— Ладно. — Масгроув посмотрел на другого мужчину. — Но я пойду один.

— Ваше дело.

Эстаурд повернул прочь и направился в свой кабинет. Ему казалось, что он легко разберется с Уэнтиком, если Масгроув будет подальше.

* * *

Уэнтик возвратился в тюрьму далеко за полдень и еще раз поел. Он никого не видел, хотя время от времени слышал шум и звуки какого-то движения этажом выше.

В период допросов его желание покинуть тюрьму сдерживалось постоянным страхом и надеждой на позитивное развитие событий. Теперь, когда он был волен вести себя как пожелает, страстное стремление выбраться из тюрьмы, войти в контакт с внешним миром, продолжить свою работу и снова увидеться с семьей… все это стало чем-то вроде одержимости. Но вмести с тем он достаточно быстро стал смиряться с удаленностью тюрьмы от всего этого и тем, что побег из нее — далекая перспектива.

Исходя из этого, он решил, что должен узнать об этом месте все, что сможет. Не исключено, что подвернется какой-то способ ускорить события.

Закончив трапезу, Уэнтик снова вышел на небольшой луг позади тюрьмы. Здесь было все спокойно, как и в самом здании. Стол, за которым велись допросы, был отставлен к стене. Его синтетическая рука в гробовой тишине безвольно и уныло указывала перстами в сторону тюремных камер.

Какое-то мгновение он искоса поглядывал на нее, припоминая впечатление зловещего сюрреализма, которое она впервые произвела на него. Он пробежал пальцами по ее гладкой поверхности и немного насторожился, обнаружив, что рука теплая. Объяснением могло быть пребыванием стола на солнце. Тем не менее, это открытие вывело его из равновесия.

Прежде его попытки выяснить принцип работы устройства сдерживало присутствие Эстаурда. У него до сих пор не было представления о том, каким образом действует управление, хотя он не сомневался, что вдоль кромки стола расположены сенсорные переключатели, срабатывающие от прикосновения кончиками пальцев. Уэнтик наклонился и стал внимательно разглядывать кромку.

Он сразу же заметил на дереве небольшую металлическую пластинку. На ней были рельефные буквы:

Companhia Siderurgica Nacional

Volta Redonda

Poder Directo^[12]

Он положил ладони на крышку стола и опустил большие пальцы на его кромку, как это делал Эстаурд. Несколько пробных перемещений позволили найти нужное место. Если он одновременно нажимал обеими руками, опускался какой-то рычаг… и рука напрягалась. Сжатие этого рычага вызывало ее выпады.

Эти движения очаровали его, как и прежде; они напоминали дергание головой плывущей самки шотландской куропатки.

Лежавшими на столе ладонями он ощущал создаваемую подергиванием вибрацию. Он отнял их и рука остановилась.

Удовлетворившись экспериментом, Уэнтик отступил на шаг от стола. Это просто приспособление, управлять им может кто угодно. Последний призрак периода допросов вяло поникло на крышку стола.

Он знал как приводить его в действие, но так и не понял, каким образом этот стол работает.

* * *

Он пошел от стола через луг и дальше в долину. Солнце опускалось к горизонту, но до заката еще часа два. Температура воздуха была высока, вероятно около тридцати градусов.

Он устало зашагал к лачуге.

Строение такое же старое как тюрьма; оно выглядело по-настоящему ветхим. Две стены лачуги были бетонными, все остальное — деревянным. Уэнтик медленно обошел лачугу кругом.

Когда Эстаурд оставил его одного на верху мачты, он несколько минут изучал ее с высоты. Бросалось в глаза асимметричность. К строению, первоначально имевшему форму куба, были пристроены помещения, которые не создавали впечатления определенного архитектурного замысла. Лачуга бессистемно расползлась по жнивью множеством стен и новых углов; каждая пристройка имела иную, чем у других, крышу, между крышами были разрывы.

Строение имело четыре входа и, проходя мимо них, Уэнтик заглянул в каждый.

Один из входов был обращен прямо к заходящему солнцу и ему удалось разглядеть весь интерьер, не входя внутрь.

Когда его бросили в лачугу, от страха было не до наблюдений. Тогда он попытался составить представление о планировке лачуги, но отсутствие опыта подобной интеллектуальной работы заставило отказаться от этой мысли и его реакция на все происходившее оказалась чисто эмоциональной. Глядя на сооружение сейчас, Уэнтик нашел возможным подойти к делу аналитически с чисто технических позиций.

Обусловливание человеческих рефлексов было частью предмета его исследовательской работы и он опубликовал несколько статей об использовании лабиринтов для обучения людей, не отличающихся остротой ума.

Уэнтик понял, что любой, принудительно загнанный в эту постройку, мгновенно окажется сбитым с толку и потеряет ориентацию. Все внутренние поверхности, горизонтальные и вертикальные, были окрашены одной и той же глянцевой черной краской. Хотя коридор, в который он заглянул, имел длину не более пары метров, а солнце освещало его почти на всю глубину, ощущение гораздо большей длины было очень сильным.

Когда напуганный человек не соображает куда его может привести любой следующий шаг, полное нарушение нормального мыслительного процесса не заставит себя ждать. Собственный опыт пребывания в этом сооружении перепугал его не на шутку, но он оправился довольно быстро. Для этого ему пришлось привлечь на подмогу весь багаж научных познаний. Хотя, если бы Эстаурд располагал сведениями о психологии допросов, он должен бы был погонять его по лабиринту и на следующий день. Но и этот единственный раз подействовал достаточно сильно. Полученный опыт запечатлелся в его памяти образами ночных кошмаров иррационального страха и панического состояния, обусловленных кромешной тьмой внутри лабиринта и пальбой карабинов за его стенами. Теперь у него была возможность разобраться в своих ощущениях на рациональном уровне и взглянуть на случившееся с позиций научного мышления.

В конце короткого коридора была черная дверь, имевшая петли с обеих сторон. Уэнтик, согнувшись, прошел по коридору (потолок был настолько низким, что даже невысокий человек должен двигаться в нем в полупоклоне, — еще одно психологически подавляющее свойство) и стал толкать дверь руками. Она подалась, поворачиваясь на петлях правой стороны. Он ослабил нажим и дверь перестала двигаться.

Видимо конструкция петель позволяла двери открываться и на входившего, и от него. Он скосил глаза, пытаясь что-нибудь разглядеть за образовавшейся щелью, но ничего не увидел. За дверью полная темнота.

Не было смысла идти дальше. В темноте не до научных наблюдений. Уэнтик хихикнул.

Заинтригованный сооружением, он вернулся к входной двери и вышел наружу. Торопливо добравшись до тюрьмы, он вернулся к лачуге с мощным фонариком, который ухитрился одолжить у одного из людей Эстаурда, бродивших по прогулочному плацу.

Изрядно вспотев после пробежки по жнивью туда и обратно, он снова протиснулся в коридор и взглянул на дверь. От его толчка она, как и ожидалось, распахнулась, открывая щель справа. С глухим стуком дверь замерла под углом примерно шестьдесят градусов к прежнему положению.

Когда она открывалась, было ощущение, что где-то внутри есть пружинный механизм.

Слева обнаружился тоннель, который продолжал коридор под углом. Уэнтик медленно пошел по нему.

Еще примерно через два метра он подошел ко второй двери и остановился. Он обернулся назад и увидел пробивавшийся в тоннель солнечный свет.

Эта дверь выглядела такой же надежной преградой, как и предыдущая. Он надавил на нее руками и почувствовал, что дверь подается, — на этот раз поворачиваясь на петлях левой стороны.

Шаря лучом фонарика по периметру двери в попытке определить, как она работает, Уэнтик распахнул ее во всю ширь. Как и в предыдущий раз, едва он стал открывать дверь, в работу вступила пружина.

Теперь тоннель за дверью вел вправо.

Вместо того чтобы двинуться по нему, он вернулся к первой двери.

Солнечный свет больше через нее не пробивался. Дверь позади была закрыта, путь в коридор отрезан.

Итак… Эти двери взаимосвязаны. Как только открывается дверь, та, что осталась позади, будет закрыта. Другими словами, как только принимаешь решение открыть следующую дверь, пути назад больше нет.

Если не… Уэнтик нажал на дверь ладонью, потом навалился на нее. Она снова распахнулась на правых петлях, а позади пришла в движение вторая дверь.

Он немного растерялся. Успокоение пришло, лишь когда он смог вообразить себя конструктором подобного лабиринта.

Первая дверь открывалась вправо, перекрывая коридор, который вел наружу, и открывая новый тоннель, которого он еще не видел и который уводил влево. Он еще раз надавил на дверь, но теперь она не шелохнулась.

Казалось открыть ее теперь можно только со стороны коридора, доступ в который ею же и заблокирован.

Он двинулся обратно ко второй двери и обнаружил, что она тоже переместилась, открыв проход влево от нее.

Уэнтик посветил фонариком, пытаясь заметить какую-нибудь щель в конструкции тоннелей. Ему хотелось бы оказаться снаружи и разобраться во всем объективно, а не застрять в этой ловушке.

Спокойно. Это не ловушка. Выход есть, но искать его надо впереди.

Минуту-две он сидел, прислонившись к стене и пытаясь вообразить, как выглядит лабиринт сверху. Если каждая дверь имеет систему петель, образующих треугольник в плане, и на каждом пересечении всегда находится три прохода, то это может означать, что каждый тоннель — сторона правильного шестиугольника. Кроме того, чтобы открыть проход по коридору впереди, приходится закрывать один или даже больше позади. Может быть каждая дверь этого лабиринта связана со всеми остальными, так что изменение положения одной автоматически вызывает перемещение других.

Остроумно. Но жутко.

Уэнтик почувствовал побежавшую из подмышки струйку пота. Он нетерпеливо вытер пот тканью рубашки, огляделся и пополз на четвереньках к двери, которую считал второй. В конце открывавшегося за ней коридора была еще одна. Он толкнул ее и двинулся дальше… Та, что осталась позади перекрыла путь назад. Он добрался до следующей двери. Прошел еще одну.

Он блуждал по лабиринту уже не менее получаса, время от времени делая остановки, чтобы обследовать конструкцию тоннелей. Насколько ему удалось понять по звуку при постукивании по стенам, они были из тонкого дерева. Прогулка по этим проходам становилась все более неприятной, потому что температура поднималась и он начинал ощущать приступ клаустрофобии. По мере углубления в лабиринт Уэнтик обнаруживал, что какая-либо регулярность отсутствует; некоторые двери распахивались вправо, другие влево. Иногда они уже были открыты и он проходил, не задерживаясь. Один раз он прошел подряд три открытые двери. Когда он открыл четвертую, все три позади него захлопнулись разом.

Если неумолимо накатывался страх, он успокаивал себя напоминанием, что сконструировать и построить этот лабиринт мог только хороший тополог. Интеллект ученого в конце концов брал верх и страх проходил.

Совершенно неожиданно он добрался до двери, которая не поддавалась его толчкам. Запаниковав, он навалился на нее всем телом, пока не догадался потянуть на себя.

Она открылась и в глаза ударил ослепительный солнечный свет.

Последний трюк. Дверь с петлями на одной стороне. Выход наружу. Изумленный человек, встретив такое препятствие, мог бы, не раздумывая, повернуть обратно в путаницу лабиринта.

Солнце уже садилось. Его лучи чуть ли не стелились по коридору.

Совершенно измотанный Уэнтик выбрался на жнивье и сел, прислонившись к деревянной стене лачуги.

Некоторое время он сидел неподвижно, радуясь свежему воздуху, который, хотя жара еще не спала, был прохладнее, чем внутри строения. Он не переставал поражаться, с каким умом сооружен этот лабиринт.

Наиболее хитроумным было существование четырех входов. Уэнтик вспомнил, что попав внутрь впервые, он и тогда выбрался наружу через тот же вход, в который его впихнули. Всегда ли это так?

Если да, это означает, что либо здесь четыре независимых друг от друга лабиринта, либо, что более вероятно, существует четыре маршрута по одним и тем же проходам. Несмотря на внешнюю ветхость и несуразность конструкции, эта лачуга-лабиринт была передовым орудием пытки, произведением общества, в котором совершенствованию методов давления на психику не перестали уделять внимание.

Его чувство профессионала возросло; Уэнтик направился к другому входу и, презрев все неудобства, решил нырнуть еще раз.

Когда через три четверти часа он выбрался наружу, его поджидал Эстаурд.

Глава девятая

Двое мужчин молча шагали к тюрьме. Ночь опустилась с тропической внезапностью пока Уэнтик еще находился в лабиринте и воздух стал уже холодным.

Они подошли к зданию и Уэнтик проследовал за Эстаурдом по узкой лестнице в его кабинет, где тот проводил первые допросы.

Возле двери Эстаурд остановился.

— Хотите поесть, Элиас? — спросил он. — Я оставил для вас еду.

Уэнтик, которого уже начинал донимать голод, спросил:

— Где вы ее оставили?

— В кабинете.

Эстаурд распахнул дверь и придержал ее, давая войти Уэнтику, но сделал это неловко, загородив проход.

Уэнтик протиснулся внутрь между Эстаурдом и косяком дверного проема.

В помещении было темно, горела только низкая настольная лампа. Кружок ее света падал на жесткий деревянный стул сбоку от стола. В полумраке он разглядел несколько стоявших спиной к столу людей Эстаурда, облаченных в белые халаты.

Войдя следом за ним, Эстаурд мягко закрыл дверь и повернул ключ в замке.

Уэнтик повернулся лицом к Эстаурду, который стоял, заложив руки за спину. Его плечи, которые Уэнтик уже двадцать четыре часа видел опущенными, теперь распрямились. Серая униформа снова выглядела по-военному строгой, больше не напоминая неудобную и плохо пригнанную одежду.

Его снова окружала аура никуда не направленной угрозы, которая так сильно досаждала Уэнтику в первые дни пребывания в тюрьме.

— Садитесь, доктор Уэнтик, — тихо сказал Эстаурд, — мы с вами еще не закончили.

Уэнтик оглядел помещение. Картина напоминала ему сцену из плохого довоенного детективного фильма. После сложного зодческого совершенства лабиринта эта идея психологического запугивания, лишенная даже эффекта неожиданности, была просто смешной. Во всяком случае, Уэнтик уже устал от подобных игр. Зависимость настроения Эстаурда от окружающей обстановки и внешних обстоятельств становилась все очевиднее с каждым днем.

А вопрос о власти над Уэнтиком уже решен бесповоротно. Чтобы его запугать, необходимо что-то гораздо более серьезное, чем все это. Он решительно посмотрел в глаза Эстаурду.

— Не выйдет.

Уэнтик почувствовал рост напряженности внимания присутствовавших в помещении. Люди в белых халатах — труппа бессловесных статистов — смотрели на Эстаурда, словно ожидая инструкций.

Этот коротышка петушиной походкой прошествовал за свой рабочий стол и церемониально сел, словно присутствовавшие собрались, чтобы доставить ему удовольствие. Он открыл рот, но Уэнтик не позволил ему заговорить.

— Подите прочь! Все до одного!

Эстаурд вскочил на ноги.

— Останьтесь, где стоите!

Он бросил на Уэнтика свирепый взгляд.

— Сядьте! — заревел он, будто надеялся криком заменить отсутствие власти. Его лицо покрылось пятнами, которые были заметны даже при тусклом освещении настольной лампой.

Уэнтик спокойно направился к двери и повернул ключ, который Эстаурд по недосмотру оставил в замке. Он распахнул дверь.

Повернувшись к людям, он сказал твердым голосом:

— Не обращайте внимания на этого человека. У него нет над вами власти. Немедленно уходите.

Ближайший к Уэнтику Мужчина пожал плечами и сразу же вышел. Остальные посмотрели на Эстаурда, затем на Уэнтика и двинулись к двери.

Пока они проходили мимо него, Уэнтик вглядывался в лицо каждого и удивлялся, почему нет Масгроува.

Когда в коридор вышел последний, Уэнтик закрыл дверь, повернул в замке ключ, вынул его и положил в карман.

— Забудьте о них, Эстаурд, — сказал он. — Мы собирались поговорить нынче вечером, если помните.

Он пошарил по стене и нащупал выключатель. На потолке вспыхнули осветительные панели. Уэнтик снова оглядел помещение. В голову пришла мысль, что у него впервые нет подавляющего ощущения пребывания в этом кабинете в качестве заключенного.

Эстаурд прищурил глаза от яркого света.

— Я… я сожалею об этом, Элиас, — сказал он.

— Вы говорили, что у вас тут есть еда? — напомнил Уэнтик. Как ни странно, эта маленькая сцена оставила его равнодушным, а ощущение голода было по-прежнему острым.

Мужчина в сером мундире (который снова стал выглядеть просто мешковатой одеждой) выдвинул ящик письменного стола и достал накрытый салфеткой поднос. Он снял салфетку. Под ней была тарелка с тушеным мясом.

— Извольте, — сказал Эстаурд унылым голосом, потом поднялся из-за стола и выключил настольную лампу. Он стал ходить по комнате, иногда задевая повисшими словно плети руками мебель.

Уэнтик сел за стол и придвинул к себе тарелку. Пища была еще горячей; видимо ее приготовили перед самым его появлением в кабинете. Он окинул содержимое тарелки взглядом человека, который не прикасался к пище несколько недель, и к своему удивлению заметил, что на приготовление было затрачено немало труда. Пища была явно консервированной, однако к толстым кускам мяса добавили зеленый горошек, морковь и картофель. Он постарался зацепить вилкой как можно больше и стал жадно жевать.

Во время еды он с любопытством оглядывал помещение, видя его теперь глазами беспристрастного человека, как научился смотреть на все в этом здании. Кабинет был на удивление хорошо обставлен по сравнению со всеми остальными помещениями тюрьмы. Помимо письменного стола и двух стульев, в углу стоял высокий деревянный шкаф. Он был закрыт, но замок, которым запирались дверцы, висел на петлях открытым. Окно закрывала занавеска из какого-то мягкого коричневого материала. Вдоль стены позади рабочего места Эстаурда находилось несколько полок для хранения документов, а на стене висела фотография в рамке.

Уэнтик с интересом изучал ее.

На снимке было здание тюрьмы. Его сделали с той стороны, где сейчас стоял вертолет. В каждой сторожевой будке был часовой, но без оружия. Все будки венчались флагом. Перед тюрьмой, словно для парада, выстроились люди в форме. Их строй представлял собой правильный квадрат. Перед ними на возвышении стоял мужчина в форме, явно высокого звания; по бокам от него — адъютанты.

В предыдущие посещения этого кабинета фотографии на стене не было. Эстаурд должно быть прятал ее от него и теперь Уэнтик догадывался почему.

Снятая сцена очень напоминала ту, что он застал в момент своего появления в тюрьме, когда Эстаурд пытался муштровать людей, не подозревая, что за ним наблюдают. Несмотря на испытанное замешательство, которое внесло свой вклад в поспешное подчинение этому человеку, он понимал, что обрати он тогда внимание на это слабое место Эстаурда, допросов вообще могло не быть.

Внезапно Эстаурд нарушил ход его раздумий:

— Я сожалею об этом.

— Вы уже извинялись.

— Я помню. Но мне действительно жаль. В этом не было смысла.

Уэнтик обернулся, чтобы взглянуть на стоявшего у него за спиной мужчину. Тот глазел на голую стену.

— Чем вы руководствовались?

— У меня нет уверенности, — ответил Эстаурд. — Я полагал, что это должно снова сработать.

— Дознание?

— Да.

— Это не срабатывало и раньше.

Эстаурд быстро повернулся к нему.

— О нет, срабатывало.

Уэнтик занялся жарким и задумался. Чтобы добиться прогресса, ему надо знать мотивацию поведения Эстаурда получше. Он доел все дочиста и отодвинул в сторону бумажную тарелку.

— Я готов, — сказал он.

Эстаурд обошел вокруг стола и включил настольную лампу. Уэнтик вдруг догадался, что этот человек не мыслит себя без каких-нибудь приспособлений, словно центром всех его телодвижений должен быть конкретный предмет, где бы он ни находился. Отними его, и он становится беспомощным.

Свет лампы освещал теперь большую часть стола. Эстаурд сел, на его лице играли отсветы блестящей крышки стола, придавая ему очень необычное выражение.

— Что вы хотите знать?

— Все, — ответил Уэнтик, — во всех деталях.

— Я сам многого не знаю, — сказал Эстаурд голосом, в котором явно сквозил предостерегающий намек на невозможность говорить обо всем.

— Понимаю. Но мне хотелось бы знать все, что известно вам.

— Хорошо.

Уэнтик поднял левую руку и начал загибать пальцы.

— Во-первых, я хочу знать, на кого вы работаете. Во-вторых, зачем я оказался здесь и чьей властью. В третьих, что это за место и когда мы уберемся отсюда.

— Это все?

— На данный момент, да.

Эстаурд уперся ногами в перекладину под столом и откинулся на спинку, так что стул наклонился на рискованный угол. Уэнтик пристально наблюдал за ним. Важнее всего было для него выяснение позиций. Этот человек и Масгроув — почему они действовали именно так, как действовали? Ему уже доводилось видеть выполнение каждым из них какого-то рационального или логически обоснованного деяния, хотя поведение и одного и другого всегда отличалось крайней наивностью. Его беспокоила и еще одна вещь — отсутствие последовательности их действий; создавалось впечатление, что ни одно из них не подчинено какой-то определенной цели. И возможно самое неприятное обстоятельство — его собственные взаимоотношения с Эстаурдом, которые находятся в неустойчивом равновесии между агрессивностью и пассивностью.

Ожидая ответа Эстаурда (тот уставился на потолочную осветительную панель в смехотворной позе сосредоточенной работы мысли), он внезапно вспомнил одного подчиненного, прикомандированного к нему химическои корпорацией, когда он начал работать в Штатах. Этот человек с момента знакомства буквально терроризировал Уэнтика пристрастием к нормам субординации пока, в конце концов, не пришлось отказаться от его услуг. Но и после этого манера поведения бывшего подчиненного оставалась до смешного подобострастной.

— Элиас, вы хотите, чтобы я рассказал вам то, о чем не могу говорить?

— Что вы имеете в виду?

— Я действую согласно приказам. Они были даны мне в письменном виде в запечатанном конверте. Я ознакомился с ними незадолго до нашей первой встречи.

— Вы говорили, что работаете на правительство. Вы состоите в армии?

— Нет.

— И все же носите униформу и распоряжаетесь людьми, которые наверняка действуют по вашим приказам.

— Это было частью того, чем я руководствовался. Я считал, что в форме я произведу на вас большее впечатление. Хотя вы можете называть меня гражданским служащим, административно мы подчиняемся Пентагону.

— Мы?

— Комитет. Я действую не сам по себе.

— Об этом я догадывался и сам.

Замечания Эстаурда не только не проясняли картину, но начинали еще больше сбивать Уэнтика с толку.

— Кто входит в этот комитет?

— Большинство его членов — работающие на правительство ученые, — сказал Эстаурд, — один или два генерала от сухопутной армии и ВВС. Все начиналось как военная операция, но затем правительство взяло дело в свои руки и центром стал Вашингтон.

— Продолжайте.

— Впервые все поверили в существование района Планальто, — снова заговорил Эстаурд, — примерно восемь месяцев назад. Небольшая сейсмологическая экспедиция прибыла сюда, чтобы установить автоматическое устройство непрерывного наблюдения. Вся экспедиция исчезла и с тех пор о ней ничего не было слышно. Прошло несколько недель и на ее поиски была отправлена вторая. Она тоже пропала. Общественности об этом не сообщалось, потому что в то время ходили слухи о действии в Бразилии коммунистических агентов. Затем был послан армейский вертолет. И он исчез без следа.

— Комплексный сбор информации стал настоятельной необходимостью. В район направили хорошо оснащенную изыскательную партию, которая ежечасно направляла рапорты на базу неподалеку от Порта-Велью. Трехнедельные поиски привели их к тому месту, которое теперь мы знаем, как район Планальто.

— Где мы сейчас находимся, — сказал Уэнтик.

Эстаурд кивнул.

— В то время не было известно, — продолжал он, — существуют ли какие-то внешние обстоятельства. Обнаружение громадной безлесной равнины в центре Мато-Гроссо было достаточно неожиданным. То факт, что она представляла собой правильный круг с точностью чуть ли не до сантиметра, — еще одна загадка. Немедленным заключением, между прочим, было признание, что это база оружия, секретно построенная какими-то зарубежными силами. Пока не попытаешься проникнуть в Мато-Гроссо, невозможно узнать, во что может вылиться создание на этой территории системы коммуникаций.

— Как бы там ни было, бразильское правительство не только торжественно клялось, что оно не знало о существовании этого района, но и уверяло, что приложить к его созданию руку было бы не по силам кому угодно.

— Сегодня нам известно, что Планальто поддерживается искусственно с помощью генератора какого-то поля смещения. Известно также, что это генератор направленного действия; он включает и выключает поле таким образом, что можно войти в район, перешагнув черту, но покинуть его тем же способом невозможно. Проводилось стробоскопическое исследование, которое показало, что поле пульсирует с частотой около ста колебаний в секунду.

— Масгроув говорил мне, что это искусственное сооружение, — заметил Уэнтик.

Эстаурд резко вскинул голову.

— Масгроув…?

— Меня привел сюда Масгроув. Неужели вы забыли, Эстаурд?

— Нет. Нет. Я был уверен, что он не сообщит вам так много. Вот и все.

Он сказал мне, что по его мнению ты не знаешь о существовании поля, подумал Уэнтик, поглядев на собеседника через стол и еще раз отметив про себя, как сильно изменился этот человек за непродолжительное время их знакомства.

Эстаурд вернулся к рассказу, — Дело было там, где я входил сюда. Тогда я состоял в штате одной из команд. Мы вели наблюдение за районом уже недели три, когда неожиданно увидели мужчину, бродившего внутри Планальто. Его перемещения были беспорядочными, словно он не был уверен в правильности направления или искал какой-то ориентир. Наконец он остановился в трех сотнях метров от нас. Мы двигались по периметру, чтобы быть все время напротив него. Он в течение нескольких часов поднимал вверх обрезки досок, которые приволок на место заранее. Казалось, он совершенно не осознает наше присутствие.

— Почему вы не привлекли его внимание? — спросил Уэнтик.

— Вы полагаете, мы не пытались? Мы кричали, мигали светом, даже палили из карабинов в воздух. Но звук по какой-то причине не проникал внутрь.

— Что было на досках?

Эстаурд выдвинул ящик стола, достал блокнот на спиральном держателе и положил его перед собой.

— Всего было семь надписей. Здесь записан текст каждой. На первой доске было: "Я рядовой первого класса Брэндер, армия США. Не знаю, где я и что со мной случилось". На второй день он написал: "Со мной здесь и другие люди, но я не могу сказать, где они сейчас. Я один уже шесть дней".

Уэнтик прервал чтение:

— Как он изготовил эти щиты?

Эстаурд пожал плечами.

— Обрезки валяются повсюду. Издалека можно было лишь разглядеть, что послания написаны краской на деревянной доске.

Уэнтик согласно кивнул.

Эстаурд опустил взгляд к блокноту и продолжил:

— Третий обрезок извещал: "Не пытайтесь последовать за мной. Я не могу сбежать отсюда". На четвертой: "Я вошел сюда где-то в этом месте. Если вы смогли прочитать, не следуйте моему примеру". Пятая: "Здесь есть человек, который сошел с ума. Я вижу кошмары каждую ночь. Двое покончили с собой".

Эстаурд сделал паузу.

— Когда этот мужчина делал надписи, он явно был в страхе и замешательстве, так что набросился бы на любого, кто войдет в район Планальто. И на то есть причина. У меня самого возникают буйные фантазии и ночью, и в дневное время. То же самое бывает со всеми моими людьми и, кажется, мы ничего не можем с этим поделать.

— Вы говорите, они возникают у каждого?

— Хотите сказать, что у вас их не бывает?

— Думаю, что нет. Около недели я видел удивительно живые сны и больше ничего.

— Мы так и думали. Масгроув обращал на это мое внимание.

— Что было на остальных обрезках? — напомнил Уэнтик.

— На шестом говорилось: "Это место может быть только где-то в будущем. Я видел странный самолет, кто-то другой нашел книгу. Сейчас я еще не сумасшедший". Последний гласил "Передайте мою любовь Энджи".

Эстаурд захлопнул блокнот и положил его обратно в ящик. Он поднял взгляд на Уэнтика.

— Вот и вся информация, которой располагал я или кто-то другой перед вашей доставкой в район Планальто.

Уэнтик встал. Получилось так, что во взаимоотношениях с Эстаурдом их роли окончательно поменялись. Этот процесс начался за день до того, как он бурно отреагировал на допросы, а закончился этим молчанием Эстаурда, который смотрел на него так, будто ждал решения.

Уэнтик подошел к окну и вгляделся в черноту ночи долины. Как часто сидел он в этом кабинете и вглядывался в горизонт, задаваясь вопросом, в какой ад его занесло и может ли быть чем-то близким к истине то, что говорил ему Масгроув. А сказал он, когда они вышли из джунглей и пересекли непостижимую, но безвозвратную разграничительную линию, по сути своей как раз то, что теперь поведал ему Эстаурд. Однако было существенное различие. Ранее он мог размышлять и действовать по собственной инициативе, а в полученной ныне информации было больше смысла.

Но перед ним лежала долина, темная и таинственная.

Эстаурд нарушил молчание:

— Вы задаетесь вопросом, каким образом я оказался втянутым в этодело.

— Отчасти и этим.

— Я бы хотел рассказать вам обо всем, что произошло с того момента и до настоящего времени. К несчастью, — и в голосе Эстаурда отразился настрой его мыслей, — я был подвергнут интенсивной перекрестной проверке по поводу всего, что видел, как и остальные люди. Фотографии, сделанные нами в то время, показания под присягой обо всем, что видели и что произошло, когда этот самолет приземлился неподалеку… после этого все переменилось.

— Я стал настоящим заложником правительства; это называется крышей безопасности. Жена воспользовалась этим предлогом и оставила меня. Я был направлен в одно из армейских подразделений в Западной Германии, затем на Филиппины. Между тем занимавшийся этим правительственный департамент реорганизовали, исследование рассекретили и достали из архива. Был образован подкомитет для его проведения. Хотя материалы экспедиции представляли большой интерес, этот подкомитет занимался одновременно и другими программами.

— Тогда-то мне и попался отчет о вашей работе. Я обсудил его материалы с подкомитетом, получил бюджетные ассигнования с ограничением срока представления результатов и правом оторвать вас от того, чем вы занимались.

Уэнтик стоял спиной к окну и смотрел на этого щуплого мужчину за столом. Он представлял административную мощь правительства, цепочка ответственности все еще связывала его с Вашингтоном, где заседал какой-то подкомитет, истоки появления которого давно забыты, а внимание вероятнее всего направлено теперь совсем на другое. И все же эта административная система дала Эстаурду власть добраться до него и притащить сюда.

Да и как бы там ни было, какого черта они связали его работу со всем этим?

— Мне все это кажется недоразумением, — сказал он. — Вы упомянули мою работу, как нечто такое, откуда можно почерпнуть полное объяснение.

— Но разве это не так?

— Не понимаю, почему это должно быть так.

— Вы опубликовали статью о химических реакциях в мозге?

— Да.

— И высказали предположение, что нормальную работу мозга можно искусственно видоизменять, постоянно или временно, с помощью наркотиков?

— Это было еще в то время, когда я работал на Дженикс Корпорейшен в Миннеа полисе. Благодаря этой статье я получил правительственную субсидию на исследование и был направлен в Антарктику, — сказал Уэнтик.

— И здесь, — добавил Эстаурд, — вы тоже благодаря ей. Мне кажется, что если все, о чем сообщал Брэндер, именно так и было, каким бы невероятным это ни выглядело, большей части физической таинственности этого района можно найти объяснение. Вместе с результатами стробоскопических проверок есть достаточно указаний, что район Планальто — это участок поверхности земли, каким-то образом искусственно смещенный в будущее. Или, что более вероятно, мы находимся на участке земли из будущего, существующей в настоящем.

— Если это так, то будущее каждой своей частицей должно быть столь же реальным, как и наше настоящее. И должен быть выход, однако очень неблизкий, из того, что теперь происходит.

Уэнтик прервал его:

— Нечто подобное говорил и Масгроув.

— Да. Но разница состоит в том, что Масгроув ничего не знает о ментальных изменениях, которые возникают, когда проникаешь в этот район. Это моя догадка и я никому не говорил о ней, кроме вас. На эту мысль меня натолкнул Брэндер, который дважды упоминал умопомешательство. Это озадачивало меня, пока я не прочитал о вашей работе.

— До этого момента я не мог дать лучшего объяснения, чем любой из других очевидцев. Но ваша работа оказалась недостающим звеном. Я внезапно сообразил, что если несколько человек одновременно превращаются в шизофреников, то вероятнее всего надо искать какое-то внешнее по отношению к ним объяснение.

— Какое-то химическое вещество или наркотик? — подсказал Уэнтик.

— Да. Совершенно точно. Как раз то, над чем вы работали в Антарктике.

Уэнтик подошел к столу и крепко вцепился в его кромку. Он наклонился и приблизил лицо к лицу Эстаурда.

— Прекрасно, — сурово произнес он. — Вы и я здесь, и еще дюжина людей. Ни один из нас не может вернуться. Вы знали, что это произойдет?

Эстаурд сокрушенно покачал головой.

— Нет Элиас.

Он поднялся и направился к двери. Потом вернулся и посмотрел не Уэнтика. Что-то в выражении его лица напомнило Уэнтику заключительные стадии дознания на лугу. Ощущение поражения на глазах меняло его осанку, словно сдирая толстые слои плоти.

— Пожалуйста, не могли бы вы открыть дверь? — сказал он.

Уэнтик вынул из кармана ключ и исполнил просьбу.

Эстаурд шагнул в коридор.

— Подождите здесь, — сказал он, — я принесу вам карты.

Эстаурд исчез в коротком коридоре и Уэнтик вернулся к столу. Он сел, снова ощущая всю тяжесть безысходности ситуации, в которой оказался. В действительности нынче вечером для него стало очевидным только одно: Эстаурд и другие периодически лишаются здравомыслия. Он задумался о первом дне своего появления в этом районе, когда Масгроув неистовствовал возле мельницы… Теперь этому было хотя бы частичное объяснение. Можно объяснить и общий характер поведения других людей, прибегнув к терминологии описания иррациональной непоследовательности действий.

Теперь он лучше понимал и Эстаурда. Перед ним был классический пример потенциально преступного образа мышления, начинающий параноик, способный на любое иррациональное деяние.

Но почему он сам невосприимчив к этому воздействию района?

В голову приходила лишь мысль о нескольких мизерных дозах принятого на станции наркотика. Только этим он мог объяснить сопротивляемость своего организма. Но Эстаурд именно это и предполагает: каким-то образом атмосфера этого места из будущего насыщена наркотиком, который создал Уэнтик.

Что же произошло? Его работа финансировалась непосредственно правительством в мирных целях и, насколько ему известно, не предполагалось применение ее результатов в военных целях. Но была ли возможность какого-то хитроумного варианта использования его наркотика в качестве оружия?

Уэнтик тряхнул головой и встал из-за стола. Он снова подошел к окну.

Кто-то включил несколько прожекторов и потоки света заливали пространство перед тюрьмой. В этом сиянии прекрасно был виден темно-зеленый вертолет. В его кабине мелькала человеческая фигура.

Человек направился к люку и спрыгнул на землю. Это был Эстаурд, он нес что-то похожее на канистру.

Что этот псих затеял, недоумевал Уэнтик.

Он отошел к столу и остался стоять, облокотившись о его край. Через минуту в кабинете появился Эстаурд с канистрой и карабином в руках.

— Порядок, доктор Уэнтик. Возьмите канистру, — сказал он.

— Что вы делаете, Эстаурд? Не старайтесь выглядеть еще более смешным.

— Это мое дело. Берите канистру!

Уэнтик шагнул ему навстречу и Эстаурд немного отступил. Резко вырвать у него карабин возможности не было. Уэнтик наклонился и поднял канистру. Она оказалась тяжелой, почти до горлышка наполненной авиационным бензином.

— Теперь марш на лестницу.

Эстаурд повел концом дула карабина в сторону коридора и Уэнтик вышел за дверь.

Двое мужчин медленно прошли по тюрьме тем же путем, что привел их в кабинет часом раньше, когда Уэнтик выбрался из лачуги. По указанию Эстаурда Уэнтик шел к заднему входу в тюрьму. Им никто не встретился.

Возле легкой деревянной двери он остановился. Эстаурд ткнул его карабином в спину.

— Выходите, доктор Уэнтик!

Эстаурд последовал за ним и они вышли на луг. Была кромешная тьма. Небо затянуто ровным слоем плотной облачности.

Уэнтик вспомнил о фонарике в кармане и мучился сомнениями, сможет ли он выхватить его в темноте и свалить с ног Эстаурда. Не успел он собраться с мыслями, как оказался в луче окружившего его света. Его конвоир тоже позаботился о фонарике.

Эстаурд указал направление лучом света.

— Туда!

Двое мужчин вышли на простор погруженной во тьму долины.

Глава десятая

Они остановились возле лачуги, лицом к одному из входов в лабиринт. Эстаурд осветил фонариком дверь.

— Внутрь, доктор Уэнтик. Там теплее.

Он многозначительно постучал стволом карабина по канистре и в мозгу Уэнтика поднялась волна тревоги. Неужели этот человек действительно намерен его убить?

Карабин резко толкнул его в спину и Уэнтик неохотно двинулся вперед. Он протиснулся в дверь и добрался до конца прохода. Вторая дверь была закрыта. Эстаурд вошел следом за ним.

— Идите дальше, — сказал он; голос звучал приглушенно из-за ограниченности пространства.

Уэнтик толкнул дверь и она распахнулась направо, открыв ответвлявшийся влево тоннель. Карабин снова подтолкнул его.

— Двигайте.

Уэнтик шагал по проходу, чувствуя, что Эстаурд чуть ли не наступает ему на пятки. Следующая дверь оказалась закрытой и он остановился перед ней.

Эстаурд сказал:

— Продолжайте идти, доктор Уэнтик. Попробуем добраться до самого центра, не станете возражать?

Он толкнул дверь прикладом и Уэнтик услыхал, как позади них с глухим стуком захлопнулась первая дверь. Знает ли Эстаурд принцип работы дверей лабиринта? Известно ли ему, что они оба заперты в нем?

По указанию Эстаурда он заспешил. Они прошли несколько десятков тоннелей, бессистемно поворачивая и влево, и вправо, как-то диктовалось открывавшимися проходами. Наконец Эстаурд остановил его.

— Поставьте канистру, доктор Уэнтик.

Он с благодарностью опустил металлическую емкость на пол. За последние несколько минут рука онемела от ее тяжести.

Хотя фонарик был направлен на него, Уэнтик смутно различал возле себя фигуру Эстаурда. Он подумал: ты снова посадил себя в западню, Эстаурд.

Так же как день назад он понял, что район Планальто не менее тюрьма для Эстаурда, чем для него самого, теперь он освободился и от этой психологической удавки, видя, что выбраться из лабиринта им одинаково трудно. Кроме того, ориентация Эстаурда на материальные объекты — карабин, фонарик и канистру, из которых одновременно держать в руках он может только два предмета, — поставила его в ситуацию, которая не позволяет ему двинуться с места без помощи Уэнтика.

Уэнтик смотрел на этого человека с каким-то нездоровым изумлением. Как он справится с этим выбором?

С поразительной непосредственностью ребенка Эстаурд сказал:

— Подержите фонарь, доктор Уэнтик.

Дуло карабина по-прежнему смотрело на него. Уэнтик взял фонарик и направил его луч прямо в глаза Эстаурда.

Затем он его выключил.

В наступившей кромешной тьме Уэнтик метнулся к следующей двери и проскочил за нее. Швырнув фонарик в том направлении, где по его мнению должен был находиться Эстаурд, он услыхал, как тот разбился о стену. Он побежал вслепую, все время ощупывая обе стены тоннеля руками для ориентировки. Если ему удастся достигнуть следующей двери раньше, чем Эстаурд протиснется в оставшуюся позади, он больше не сможет его преследовать. Уэнтик побежал по тоннелю на четвереньках, пытаясь наощупь коснуться двери. Внезапно позади прозвучал выстрел. К накатывавшейся клаустрофобии добавился жуткий грохот и яркая вспышка света.

Он больно ударился о стену ответвлявшегося прохода. Открывать следующую дверь не потребовалось! Это продолжение лабиринта было незаперто.

Он продолжал бежать преследуемый Эстаурдом, для которого низкий потолок был меньшим препятствием из-за низкого роста.

Следующая дверь тоже оказалась открытой, а тоннель отклонялся вправо. Он вслепую помчался по новому проходу. Карабин выстрелил.

Много ли у него патронов? — подумал Уэнтик.

Он на бегу ощупал карманы халата. Ему посчастливилось включить фонарик перед самой дверью. Эта была закрыта. Он распахнул ее и побежал. Эстаурд не отставал.

Следующая дверь тоже закрыта. Он распахнул и ее.

Внезапно стало тихо. Эстаурда позади не было. Он вернулся к двери, которая закрылась, когда он открыл последнюю, и прислушался. За дверью суетился Эстаурд.

Он был сбит с толку.

Уэнтик по недавнему опыту знал, что открыть дверь с той стороны невозможно. Эстаурд находился внутри треугольника, описываемого ее перемещениями. Открыть ее можно, лишь находясь вне этого треугольника, то есть из закрытого ею тоннеля.

Но теперь надо вести себя осторожно. Если Эстаурд двинется по любому из доступных ему направлений и толкнет следующую дверь, он заметит, что эта, сейчас не поддававшаяся ему, откроется. Знает ли он об этом?

Уэнтик задумался: следующая же открытая этим человеком дверь изменит положение всех других. Если Эстаурд сделает это и вернется сюда, он до меня доберется. С другой стороны, если это сделаю я, мы по-прежнему будем разделены с математической вероятностью того, что он ничего не знает о…

Он принял решение и побежал по коридору к открытой им двери и дальше до следующей. Пора… Он толкнул ее и вошел. Осветив фонариком коридор, Уэнтик увидел, что следующий проход открыт, и двинулся к нему.

Дверь закрылась перед его носом.

Эстаурд! Он двигался по лабиринту. Теперь не только Уэнтик распоряжался перемещением затворов лабиринта.

Он посветил на дверь, затем прислушался. Ничего не было слышно. Казалось, Эстаурда поблизости нет. Он собирался толкнуть дверь, когда та открылась сама собой.

Эстаурд снова стал двигаться.

Где он, черт бы его побрал?

Как ни парадоксально, некоторое преимущество было теперь у Эстаурда. Все выглядело так, что он не догадывается в чем смысл открывания двери и, следовательно, не отдает себе отчета в том, что при каждом перемещении из тоннеля в тоннель он изменяет всю конфигурацию лабиринта. В любой момент, подумал Уэнтик, он может появиться из-за угла… И с любого направления. Фонарик был только у Уэнтика. Им можно пользоваться для освещения дороги, но в этом противостоянии свет может быть преимуществом только до тех пор, пока он знает местонахождение Эстаурда. В противном случае тот скорее заметит свет, чем Уэнтик его самого.

Он выключил фонарик.

Теперь шансы равны. В непроглядной темноте он мог выбраться из лабиринта с тем же успехом, что Эстаурд поймать его.

Дверь перед ним снова повернулась, закрыв тоннель налево и открыв направо.

Уэнтик осторожно прощупывал путь к проходу. Пусть Эстаурд меняет положение дверей. По крайней мере, за этой дверью его быть не может. В конце тоннеля дверь оказалась открытой в левый тоннель. Правый был закрыт. Уэнтик подождал некоторое время и услыхал глухой стук закрывшейся двери.

Он не слышал шагов Эстаурда, но тот был где-то неподалеку.

Закрылась дверь входа в его тоннель. Он продолжал ждать, не шелохнувшись.

Затем дверь впереди хлопнула снова и открылся правый тоннель. Уэнтик осторожно пошел.

Он обо что-то споткнулся в темноте. Канистра!

Путешествие по лабиринту привело его в то место, откуда началось бегство.

Бензин выливался из открытой горловины на пол.

Послышались приближавшиеся шаги.

Уэнтик вскочил на ноги и больно ударился головой о потолок. Эстаурд близко! Он стоял совершенно тихо, не соображая в какую сторону бежать.

Открылась дверь влево от него. Уэнтик шагнул к ней, прижимаясь к стене. Всего какой-то метр…

Дверь преградила ему путь. Эстаурд вошел в его тоннель, а дверь перед ним закрылась!

— Вы здесь, не так ли, Элиас? — голос Эстаурда был высоким и дрожащим.

Не дожидаясь ответа, он выстрелил. Вслепую, не целясь. Пуля глухо ударила в дверь над головой Уэнтика.

Ослепленный вспышкой он закричал:

— Прекратите стрельбу, Эстаурд! Здесь бензин!

Он быстро метнулся мимо Эстаурда и толкнул дверь. Тот шумно копошился на полу позади него. Он помчался по коридору, в спешке уронив фонарик. Не останавливаясь, он распахнул следующую дверь, потом еще одну. Если Эстаурд все еще возле канистры, его путь заблокирован. Уэнтик прислонился к стене, сдерживая дыхание.

Снова вокруг тьма и безысходность. Ничего не было слышно. Зачем Эстаурду нужен бензин?

Совсем близко послышался приглушенный грохот выстрела. Эстаурд стрелял вслепую. Еще один выстрел. Потом новый.

Уэнтик двинулся к следующей двери и устало навалился на нее всем телом. Она подалась и он шагнул в открывшийся проход. Дошел до следующей и снова навалился всем телом, но дверь не открылась. Он толкнул снова, никакого результата. Эстаурд каким-то образом заблокировал ее?

И тут он понял: это последняя дверь!

Он благодарно потянул ее на себя и вышел на стерню. Только открывающиеся на себя двери выводили из лабиринта.

Оказавшись снаружи, он остановился. Где сейчас Эстаурд?

Уэнтик подошел к лачуге и приложил ухо к дощатой стене. Внутри снова прозвучал выстрел. Тонкие деревянные доски заглушали звук лишь частично.

Он приложил рот к доске и сделал из ладоней что-то вроде рупора.

— Эстаурд! Перестаньте палить! Там полно бензина.

В ответ донесся крик Эстаурда:

— Я найду вас, Уэнтик! Я знаю, что вы здесь.

Еще один выстрел и следом вопль Эстаурда.

Из под стены полыхнула вспышка света и Уэнтик отскочил. Пламя вырвалось из двери, через которую он только что вышел. Послышался громкий треск и часть стены рухнула. За ней была сплошная стена белого пламени.

Эстаурд завопил снова.

Уэнтик попятился еще дальше, обо что-то споткнулся и упал на стерню. Он перекатился на бок и пополз, удаляясь от пожара.

Изнутри ветхого строения снова и снова слышались вопли Эстаурда, последний смолк резко, едва начавшись. Уэнтик ничем не мог ему помочь, абсолютно ничем. Он поднялся на ноги метрах в двадцати от бушевавшего пламени и смотрел на него, рискуя до волдырей обжечь лицо нестерпимым жаром.

Когда огонь стал охватывать другие части лабиринта и деревянные детали начали скручиваться и трескаться от жара, Уэнтик повернулся к пожару спиной и медленно зашагал к тюрьме.

В пятидесяти метрах от огня молчаливым полукругом стояли остальные люди. Их белые халаты светились оранжевым пламенем ада этой ночи.

Глава одиннадцатая

На следующий день вечером Уэнтик сидел один в бывшем кабинете Эстаурда и изучал импровизированные карты, о которых говорил ему погибший.

Их было четыре, но содержали они мало информации, которая могла бы пролить свет на положение дел.

Первая, потенциально наиболее важная, принесла ему самое большое разочарование. Это была крупномасштабная карта части бразильского Мато-Гроссо. Сбоку находилась мелкомасштабная карта всей Бразилии. Судя по сделанным кем-то кружочкам шариковой ручкой, на карте отмечено примерное местоположение тюрьмы в джунглях.

Масштаб был вполне приемлемым — один сантиметр соответствовал полукилометру, но никаких полезных сведений карта не давала. Очевидно ее сделали по аэросъемке для нужд географов или геологов. Карту испещряли обозначения растительности джунглей, данные о влажности и температуре в разные периоды года, извилистые изолинии; было отмечено несколько ручьев и речушек. Ничего другого на карте не было.

Если такие крупномасштабные карты существовали для всего Мато-Гроссо (эта имела номер), то очевидно в каком-нибудь пыльном архиве правительства их хранилось несколько тысяч.

Уэнтик разглядывал карту, восхищаясь терпением и преданностью делу картографов, создавших столь грандиозную серию подобных планов.

Вторая была политической картой всего южно-американского континента с линиями современных границ и обозначением всех крупных городов. Он нашел напечатанное мелким шрифтом название Порта-Велью и впервые всерьез задумался, сколь потрясающи размеры континента и как далеко от побережья он теперь находился.

Третья карта Эстаурда была скорее схематическим планом, очень детально представлявшим расположение антарктической станции. Уэнтик, знавший о безмерной заботе о безопасности во время ее строительства и строгости контроля доступа на нее, в который раз поразился легкости, с которой Эстаурду удалось получить подобные документы и средства, позволившие оторвать его от работы.

Последняя так называемая карта точно была планом, на этот раз небрежно вычерченным карандашом. План представлял большой круг, в центре которого находилась тюрьма. В нижнем правом углу листа бумаги были инициалы К.В.Э. Что могла обозначать буква "В", подумал Уэнтик. Может быть Виктор? "Виктор" означает "Победитель". Вряд ли это подходило Клайву Эстаурду в качестве второго имени.

Если это рисовал он сам, то его картографические способности вряд ли могли заслуживать похвалы. Согласно масштабу, указанному в нижней части плана, диаметр поля был около десяти километров. Если так, то тюрьма нарисована далеко не в масштабе. Да и с направлением стран света не все в порядке. Фасад тюрьмы, на который выходило окно его кабинета, обращен на плане к югу. Но, судя по солнцу над головой в полдень, это окно выходит на север. По какой-то причине Эстаурд изобразил тюрьму вытянутым прямоугольником, тогда как она близка в плане к квадрату. Мачта удалена от тюрьмы в северо-западном направлении, а на плане Эстаурд пометил ее точкой в правом верхнем углу прямоугольника тюрьмы.

Уэнтик с некоторым любопытством заметил, что Эстаурд не нарисовал ветряную мельницу, до которой было три или четыре километра в юго-западном направлении, с которого они с Масгроувом подошли к тюрьме.

Он попытался сообразить, где ей положено быть на плане Эстаурда, но быстро отказался от этого намерения. План сбивал с толку. Отчасти из-за неаккуратного чертежа, но еще и по причине не очень уверенной ориентации самого Уэнтика в перемене представлений о направлении юг-север в южном полушарии еще с момента прибытия в Бразилию.

С этим было трудно и на Антарктиде, где можно было двигаться только в двух направлениях: либо на север, либо на юг.

Вспомнив о ветряной мельнице, он впервые сообразил, что они с Масгроувом шли к тюрьме с юго-запада. А Порта-Велью лежит явно к северо-западу отсюда. Значит маршрут, которым Масгроув вез его, размышлял Уэнтик, не был прямым.

Он мысленно попытался совместить план Эстаурда с полукилометровой картой. Было очень трудно смириться с мыслью, что выбираясь из этой громадной долины, придется оказаться в непроходимых джунглях.

Он вспомнил что произошло, когда Масгроув и он вошли в этот район. Только пройдя по жнивью немало шагов, он заметил, что джунгли позади исчезли. На самом деле они остались, конечно, на месте, но остались в прошлом. А может быть он сам исчез в будущем? Что случилось бы, озабоченно ломал голову Уэнтик, оглянись он в тот момент, когда они пересекали границу? Одна нога в прошлом (тогда настоящем), другая в будущем (теперь настоящем). Стоя на границе района, можно совершенно отчетливо видеть, что внутри. Видно ли тогда и в обратном направлении?

Что произойдет, если за кем-то, находящимся внутри, наблюдает человек снаружи и подойдет прямо к разделительной линии? Останется он невидимым или у них будет общее настоящее? Или случится еще что-то?

Уэнтик сложил карты и сунул их в ящик стола. Они не давали никакого ответа на выход из создавшейся ситуации.

Его заботило только одно — возврат к тому, что он называл нормальной жизнью. Ему хотелось увидеть жену и детей. Он хотел вернуться к работе, особенно теперь, когда почти видел ее конечный результат. Необходимо сообщить и о смерти Эстаурда. Несомненно будет масса вопросов. Еще и Масгроув; этот человек исчез и, насколько Уэнтику известно, в тюрьме он не прячется.

Ближайший план: как можно быстрее возвратиться в Порта-Велью.

Принимая во внимание его изолированность в Мато-Гроссо, несомненно придется добираться до побережья. Как город, Порта-Велью ничего собой не представляет, но там есть телефон и радио, он находится на берегу Мадейры. Аэродром там — не более, чем расчищенный участок земли, но какие-то летательные аппараты все же есть.

Он видел надежду только в Порта-Велью.

Трудно вообразить какой-то другой путь, не имея никаких подтверждений его существования. Если верить в то, что говорили ему Масгроув и Эстаурд, тюрьма принадлежит какому-то государству будущего. Направляясь в Порта-Велью, он не будет знать наверняка что именно найдет там.

Инстинктивно он чувствовал, что все произойдет именно так, как он себе представляет; что покинуть этот район окажется так же просто, как и войти в него.

Так что утром он намерен улететь отсюда.

Он должен найти невысокого мужчину с бледным лицом по имени Роббинс, который был пилотом вертолета, и подготовить машину к полету. Они с Роббинсом отправятся на следующий день. Если путь до Порта-Велью окажется безопасным, Роббинс вернется в тюрьму за остальными людьми, а Уэнтик останется, чтобы найти путь в цивилизацию.

План был непродуманным, но лучшего в голову не приходило.

Он встал из-за стола и вышел в коридор.

До утра необходимо разобраться еще с одной вещью — тем выступающим из стены предметом, который он заметил с вершины мачты. Было в нем что-то явно случайное и бессмысленное, а в форме — неуловимо знакомое, но так им и не определенное.

В тюрьме спокойно, и хотя занятые людьми камеры находились в этой части здания, Уэнтик не слышал ни звука. Вероятно все спали. Он направился к главной лестнице, быстро спустился по ней и вышел из здания.

Прохладно. Над долиной дул холодный ветер.

Уэнтика охватил озноб и он запахнул халат на груди. Небо было чистым, ярко сияли звезды. Он зашагал вдоль периметра тюрьмы, направляясь к ее юго-западному углу.

Неустанное стремление Эстаурда поучаствовать в его работе не давало Уэнтику покоя. Трудно представить каким образом можно было бы что-то сделать в нынешней ситуации; она объяснима либо утратой Эстаурдом понимания собственных действий, либо тем, что он занялся разработкой, не имея знаний.

Уэнтик пытался представить себе мыслительный процесс этого человека, исходя из обеих возможностей. Вполне вероятно, что у него была кое-какая научная подготовка. Именно кое-какая. Его интерес к ранней работе Уэнтика необычен, если, конечно, в этом не было какой-то чисто академической тайны. В этом случае Эстаурд должен был занимать такой пост, на котором у него был постоянный доступ к публикуемым материалам по данной тематике. Иначе, как бы статья могла попасть ему на глаза?

В первые дни работы в Дженикс Корпорейшен он проводил исследование в той области, которую вполне можно было бы назвать химией здравомыслия. Если это и неточное определение, то вполне приемлемое, хотя работа Уэнтика в действительности не ставила целью изучение деятельности человеческого мозга. Он больше интересовался внешними факторами умопомешательства, пытался выяснить каким образом идеи и образы разрушают рациональное мышление. Как даже побочные обстоятельства, например окружающая обстановка и рацион питания, могут существенно влиять на здравомыслие. Тогда эта работа носила характер широкого исследования без какой-то четко очерченной цели. Ему приходилось тратить на эксперименты массу денег, а ресурсы были крайне ограниченными. Английский университет, к которому он был прикомандирован с момента получения докторской степени, был не в состоянии обеспечить его нужды, поэтому Уэнтик, скрепя сердце, отправился работать в Миннеаполис с шестимесячным испытательным сроком.

Если бы все прошло гладко, по истечении этого времени к нему перебралась бы семья.

Должно быть в руки Эстаурда попала одна из тех нескольких статей, которые Дженикс позволила ему опубликовать. Но если этот человек работал в области, хотя бы мало-мальски близкой к направлению исследований Уэнтика, у него должно было быть достаточно сообразительности ученого, чтобы понять, что общепринятое понимание умопомешательства не имеет ничего общего с научным описанием.

Умопомешательство — юридическое, а не медицинское определение.

Во время загадочной беседы с Джонсом тот сказал, что Эстаурд "клянет" его за происходящее здесь. Из этого может следовать, что хотя Эстаурд доставил его сюда, прикрываясь официальными приказами, у него могла быть собственная скрытая цель, — может быть, заставить Уэнтика понести какое-то наказание. Объясняются ли этим допросы?

Даже если допустить, что Эстаурд внимательно прочитал работу Уэнтика, понял ее и доказал, что эта работа как-то может быть связана с районом Планальто, установлению такой связи должны были предшествовать очень солидные дедуктивные умозаключения. Каким образом? Это загадочнее всего.

Уэнтик тряхнул головой. Он просто не мог поверить, что Эстаурд на это способен. Однако, что бы ни узнал Эстаурд об исследованиях Уэнтика для Дженикс, он понятия не имел о работе, проводившейся им на антарктической станции.

Через четыре месяца с начала работы в Миннеаполисе к нему явились представители какого-то правительственного департамента и предложили работу на Антарктиде. Дженикс согласилась отпустить его на необходимое для выполнения работы время, а правительство пожелало обеспечить всеми ресурсами по его требованию. Уэнтик размахнулся широко. Он запросил и получил хорошо оснащенную лабораторию, бригаду ассистентов высокой квалификации и полную независимость. В результате этого несколько недель спустя он оказался на глубине ста восьмидесяти метров под ледовой шапкой Антарктиды.

С точки зрения Уэнтика главным недостатком резкого изменения его судьбы было удлинение срока отрыва от семьи. Но жена отнеслась к делу философически; коль согласилась на шесть месяцев, еще несколько не имеют значения, потому что и то, и другое все равно очень долго.

На станции в его работе открывался новый ракурс. Вместо всего лишь экспериментирования с возможным воздействием на здравомыслие, Уэнтик занялся поиском позитивных реактивов.

Работая сначала с производными скополамина, Уэнтик пробовал найти химическую параллель открытию Павлова. Павлов посвятил жизнь научному изучению истоков доктринерства, экспериментируя на собаках. После длительного стимулирования подопытные животные начинали вести себя так, как предсказывалось. В качестве средств обусловливания Павлов использовал приобретение животными эмоционального опыта с помощью вспышек света, электрошока и других видов устрашения. Со временем его методы срабатывали, но Уэнтик задумал целью сократить это время химически.

Поведения, на достижение которого с помощью выработки условного рефлекса у собаки или крысы уходило три месяца, Уэнтик добивался в своей лаборатории за три дня, применяя внутрикорковую инъекцию. По истечение нескольких недель работы он смог за два дня переделать крысу из свирепого плотоядного хищника в послушного ручного зверька.

Две другие крысы, обусловливавшиеся по методам Павлова, заметно не изменили поведение с самого начала эксперимента.

Но Уэнтик понимал, что это только начало работы. Состав приходилось вводить инъекцией, а им с Нгоко хотелось добиться того же эффекта, давая его в твердом или газообразном состоянии. Другая трудность, гораздо более серьезная, заключалась в том, что для достижения необходимого эффекта требовалась достаточно сильная доза наркотика, но вскоре после ее введения животные неизменно погибали.

Хотя Уэнтик вводил инъекции наркотика себе, он знал, что принимаемые им дозы очень далеки от токсичного воздействия; их сила была не более той, на какую он рассчитывал.

На практике это должно было стать способом повышения человеческого интеллекта, хотя при неправильном назначении наркотик мог быть крайне опасным. Человек, испытавший на себе всю силу состава, может утратить индивидуальность, потерять память, возможно даже возвратиться в первобытное, животное состояние. С другой стороны, того же человека, давая правильную дозу стимулирования, можно обусловить как совершенно новую индивидуальность.

У разработки был громадный потенциал и одним из применений, если бы Уэнтику позволили закончить работу, возможно могло стать полное изменение существующих методов исправления преступников, приобщения к политической доктрине, религиозного обучения.

Но у Эстаурда не было возможности знать об этом. С тех пор как Уэнтик оказался на станции, у него не было контактов с внешним миром, не считая писем раз в неделю жене, в которых он редко говорил о своей работе. Только Нгоко и другие его ассистенты знали с чем связано исследование, но они были изолированы под антарктическим льдом также как и он.

Из разговора с Эстаурдом следовало, что здешняя атмосфера каким-то образом заражена наркотиком или газом, который вызывает умопомешательство, но почему он связывал это с работой Уэнтика? Это не укладывалось в голове. Причинно-следственная связь совершенно невразумительна. Уэнтик был доставлен сюда Эстаурдом, потому что тот клял его за состояние атмосферы, но у Эстаурда не было надежного способа знать это наверняка, пока он не оказался здесь сам.

Уэнтик дошел до угла здания и на мгновение остановился.

Каким-то образом он чувствовал, что за всем этим кроется громадная ошибка. Эстаурд уже заплатил за нее, но даже если так, его смерть не могла положить ее исправить.

Он двинулся вдоль западной стороны тюрьмы, шагая медленно и внимательно изучая поднимавшуюся над ним стену. На этой стороне в стене было меньше проемов, чем на других. Луна, находившаяся в последней фазе, была скрыта стеной, поэтому сама стена выглядела особенно темной и угрюмой.

Он добрался до следующего угла, ничего не заметив, и повернул обратно. Его прежнее любопытство поднялось вновь. То, что он искал, находилось где-то посередине стены.

Уэнтик остановился, как только совсем незначительный смутно видимый выступ на совершенно гладкой стене внезапно попал в поле его зрения. Такое в темноте не заметить немудрено. Он прижался к стене и поднял взгляд вверх, чтобы рассмотреть силуэт выступа на фоне звездного неба.

В нем было что-то очень знакомое…

Он полез в карман за фонариком, вытащил его и включил. Отступив на несколько шагов от стены, он направил луч света вверх.

Действительно знакомое, очень отчетливо видимое в луче свете, только очень уж необъяснимого назначения это было… человеческое ухо.

Громадное ухо, прилепленное к стене, такое же бессмысленное, как торчавшая из стола рука.

Уэнтик резко выключил фонарик и отошел еще на пару шагов. Его сердце билось гораздо чаще, чем обычно.

Глава двенадцатая

Есть что-то жуткое в любом природном объекте, который оказывается не в том месте, где ему положено быть. Уэнтик в полной мере ощущал этот ужас, стоя в темноте.

Рука растет из стола, а ухо из стены. Лабиринт построен с математической точностью, но в полуразвалившейся лачуге. Официально уполномоченный недоумок терроризирует меня, взрослый мужчина пытается улететь на вертолете без несущих винтов. Земля существует в будущем, хотя я чувствую и инстинктивно верю, что нахожусь в настоящем. Иррациональное поведение создает собственные образцы реакций.

Что еще уготовано мне в этом месте?

На несколько секунд ухо на стене стало невидимым, затем, когда глаза привыкли к темноте, его громада снова оказалась перед ним, мучительно близкая, но вне пределов досягаемости. Нижний край уха находился на высоте, вдвое больше человеческого роста, а его размер был чуть ли не полтора метра.

Он снова включил фонарик и снова испытал шок, но менее сильный, чем увидев свое открытие впервые.

Уэнтик перевел луч фонарика на стену рядом с ухом. На его уровне было всего несколько окон, точно определить расположение помещений тюрьмы позади уха было нелегко. По его представлению оно должно находиться на втором этаже здания, скорее всего метрах в ста от северо-западного угла.

То же любопытство, что не давало ему покоя в случае с рукой, прочно заняло место первого потрясения и заставляло разобраться в чем дело. Была уму непостижимая нелогичность в кое-каких особенностях этой тюрьмы, хотя само здание в бесплодной равнине, окруженной сотнями квадратных километров непроходимых джунглей, — более чем подходящее место для любого заключенного.

Если конечно, заключил Уэнтик, именно таков был изначальный замысел тех, кто осуществил это строительство.

В последний раз осветив ухо лучом фонарика, Уэнтик направился к южному фасаду здания, где находился главный вход. Он был настроен решительно и шагал быстро.

Войдя в здание, он взлетел по главной лестнице, миновал площадку первого этажа и вошел в короткий коридор. В конце коридора была дверь из толстых металлических прутьев. Он толчком распахнул ее.

Перед ним лежал длинный коридор второго этажа на западной стороне здания.

Ряд дверей камер находился слева от него. Уэнтик знал, что на этажах выше и ниже камеры расположены справа по коридорам. Через ровные интервалы он останавливался и заглядывал в камеры. Большинство этих помещений имели типовой интерьер. Это была не та сторона тюрьмы, в которой обосновались Эстаурд и его люди. Все выглядело нетронутым. Двери камер были металлическими со смотровыми окошками, которые открывались только снаружи. На дверях по два замка, один возле верхней кромки, другой у самого пола, и крепкая щеколда посередине.

Петли с грубо приваренными накладными пластинами находились снаружи дверей, но открывались они вовнутрь.

В каждой камере одна или две койки. В очень немногие поступал дневной свет через крохотные, забранные рифленым стеклом окна с одним или двумя железными прутьями. В планировке камер усматривалось одно явное стремление — обеспечить минимум места и удобств.

Над большинством дверей было замысловатое гнездо вероятнее всего для установки психотерапевтического аппарата, направлявшего в камеру луч света. Этот специальный аппарат должно быть ставился только в тех камерах, где содержались особые заключенные. Уэнтик недоумевал, каким образом Эстаурд смог определить назначение этого прибора.

Однако такие камеры едва ли необходимо оборудовать электроникой для дополнительной пытки. И отвратительного интерьера достаточно, чтобы деморализовать и запугать впечатлительного заключенного. А по результатам своей работы на антарктической станции Уэнтик знал, что это уже половина победы, когда требуется сломать сопротивление коррекции поведения.

Отсчитав примерно сотню метров от начала коридора, Уэнтик остановился. Он сделал несколько шагов назад и открыл дверь в ближайшую камеру. Она ничем не отличалась от всех остальных.

Он медленно пошел по коридору и сообразил, что двери отстают друг от друга дальше, чем необходимо для этих узких камер. Что же находится между ними?

Шестая дверь, за которую он решил заглянуть, открывалась туже, чем предыдущие. Она не была заперта, но крепко держалась на месте, будто была покороблена сама или стояла в кривой раме. Он навалился плечом и толкнул дверь что было силы.

Она со скрежетом открылась.

Внутри было темно. На стене справа от двери он нащупал выключатель. Помещение осветилось ярким светом, гораздо более ярким, чем в любой другой части камеры.

Он вошел и оглядел камеру.

* * *

Не считая двух исключений, она была точно такой же, как виденные им в тюрьме до сих пор. Стены металлические и окрашены в тускло-коричневый цвет, голый бетонный пол, единственный предмет обстановки — жесткая койка возле одной из стен.

Исключением были размеры — по крайней мере, вдвое шире обычной камеры — и машина, которая занимала почти все пространство у дальней стены.

До потолка камеры машина не доходила всего сантиметров на пять. Она холодно поблескивала в свете яркой лампочки, боковые металлические поверхности выглядели матовыми. На обращенной к Уэнтику стороне не было почти никаких особенностей, которые бросались бы в глаза; просто черная металлическая стена.

Он подошел и приложил к ней ладонь. Его удивило, что стена теплая и почти незаметно вибрирует.

Он двинулся к краю машины и обнаружил проход между нею и стеной, вполне достаточный для человека средней комплекции. Как и на передней стенке, снаружи не было ничего примечательного.

Его охватила та же дрожь ужаса, что и при обнаружении уха на стене. Только к ощущению, что машина явно функционирует, добавился страх перед ее неуместностью. Уже привыкнув к иррациональности и явной бессмысленности здешних приспособлений, его разум не хотел мириться с чем-то таким, что всего несколько недель назад было нормальной составляющей его повседневной работы.

Компьютер? Здесь?

Разум не желал искать объяснение, не хотел даже признавать существования того, что видели глаза. Одна его половина настаивала на том, что логически это возможно, но другая утверждала, что не существует никаких данных, на которых подобное предположение могло бы базироваться.

Уэнтик отошел к двери, прислонился к ней спиной и стал пристально вглядываться в машину.

В ярко освещенном помещении она играла роль отрицательного фактора. Какой бы ни была ее конструкция, само существование машины контрастировало с внешней невзрачностью всего остального в этой тюрьме. Гладкий, механически обработанный металл совершенно неуместен в окружающем запустении брошенной тюрьмы. Нет никаких особых признаков, полная тишина. Спрятана от глаз только потому, что место ей определено наобум. Крепко скроенная и симметричная, явно для чего-то предназначенная в этом пристанище сомнения и абсурда.

Уэнтик спрашивал себя, знал ли Эстуард о ее существовании.

Он снова подошел к машине, вспомнив, что и сам обнаружил ее случайно. О том, что привело его сюда, — ухе на стене — он моментально позабыл, удивившись новой находке.

Уэнтик протиснулся между правой боковиной машины и стеной камеры.

Дойдя до торцевой стены, которая была и внешней стеной тюрьмы, он остановился. В ограниченном пространстве было трудно поворачивать голову. Он немного отошел назад развернув плечи под углом к стене, и вытянул шею.

Между корпусом компьютера и стеной было пространство шириной больше метра. Уэнтик обошел угол и оказался в этом пространстве. Здесь было намного темнее, чем в остальной части помещения, потому что сюда не попадал прямой свет от находившейся в центре потолка лампы.

Он огляделся.

На этой стороне компьютера длинный ряд циферблатов и измерительных приборов. Уэнтик с интересом вглядывался в них, но ничего знакомого обнаружить не смог. Кроме приборов и циферблатов был ряд тумблерных переключателей. Все они находились в нижнем положении. В конце этого ряда в корпусе машины была прорезь в видетрехконечной звезды с рычажным переключателем в нейтральном положении.

В верхней части машины, примерно на уровне его лба, находилось зарешеченное впускное отверстие. Где-то за решеткой беззвучно работал вентилятор, в чем не было сомнения, потому что, приложив к решетке ладонь, он ощутил ласковый холодок втягиваемого воздуха.

Но самой примечательной особенностью этой машины были два рычага, один из которых выходил из компьютера, а другой из стены тюрьмы. Они встречались в пространстве, как две руки, схватившиеся, чтобы померяться силой. Точка, в которой они встречались была почти на двухметровой высоте. Длина каждого рычага составляла немногим менее метра. Выходя из компьютера и стены, они сочленялись домиком под углом около шестидесяти градусов. Уэнтик мог пройти под ними, не останавливаясь.

Соединен ли внешний рычаг с громадным ухом на стене?

Он поднял руку и прикоснулся к месту соединения. Рычаги не шелохнулись, но стрелка одного из циферблатов машины странным образом дернулась. Он прикоснулся к внутреннему рычагу возле места его выхода из корпуса машины и внезапно задвигались стрелки сразу несколько циферблатов.

Уэнтик наугад выбрал один из тумблерных переключателей и перебросил его в верхнее положение. По всей видимости ничего не произошло. Не шелохнулась ни одна стрелка, не послышалось ни звука. Он выбрал другой тумблер, снова никакой реакции.

В рабочем ли состоянии машина? Если да, то выполняют ли эти переключатели какую-нибудь функцию? Он наклонился к ним, но не смог обнаружить возле тумблеров никаких надписей, которые могли бы натолкнуть на мысль об их назначении.

Его внимание переключилось на рычажок в трехпозиционной прорези.

Коснувшись его пальцами, он заметил, что переключается рычажок без усилий. Передвинув переключатель вверх, Уэнтик заметил, что вспыхнуло находившееся рядом крохотное табло. Присмотревшись внимательнее, он разглядел буквы "АА". Он вернул переключатель в нейтральное положение и табло погасло. Тогда он передвинул его вниз и вправо, вспыхнуло другое табло с буквой "А". Рычажок в центр, и оно погасло.

Когда он переместил переключатель в нижнее левое положение, произошло две вещи. Вспыхнула панель с буквами "ВВ", а изнутри машины, с другой стороны от образованного рычагами домика, послышался высокий свистящий звук. Секунд через пять он прекратился. Табло продолжало гореть.

Уэнтик толкнул рычажок в нейтральное положение и оно погасло.

Он прошел под рычагами и стал вглядываться в то место машины, откуда исходил свист.

Почти у верхней кромки корпуса он увидел металлическую пластинку смотрового отверстия, которая держалась на обыкновенной заклепке. Он повернул пластинку в сторону и обнаружил небольшую нишу. Внутри был длинный плоский кабель.

Осторожно вытащив его, он увидел, что конец кабеля разделяется на две жилы с наконечниками. Пристальное изучение этих концов не дало ответа о причине звука.

Он оставил кабель свободно болтаться и вернулся к переключателю. При его переводе в нижнее левое положение снова послышался свист. На этот раз он был громче. Уэнтик бросился к кабелю и наклонился ухом к его концу. Звук исходил из точки между наконечниками. Едва он собрался прикоснуться к ним, как звук резко прекратился.

Он протянул было руку, чтобы еще раз перевести рычажок, но что-то заставило его быть осторожным. Еще раз взглянув на кабель, он робко запихнул его на место.

Возле крышки ниши для кабеля была еще одна металлическая пластинка. Напрягая глаза в тусклом освещении, он смог прочитать выгравированное на ней:

Национальная компания Вольта Редонда

Непосредственной энергии корп. SA. 2184

Патент 41.463960412 Зарег. ТМ

S/N GH 4789 Мод. 2001

Через несколько минут, в течение которых он еще раз осмотрел все множество циферблатов и переключателей, Уэнтик выбрался из-за машины и вышел на середину камеры. Он смотрел на молчаливую машину. Окружавшая ее аура сдерживаемой мощи и необузданной энергии казалась ему потрясающей.

Он подошел к двери, положил руку на выключатель и еще раз оглядел помещение.

И впервые заметил то, что раньше не бросилось ему в глаза.

В самом центре, придавленный пяткой к бетонному полу лежал окурок самокрутки из черной бумаги.

Глава тринадцатая

На следующее утро Уэнтик поднялся в вертолете, держа путь в Порта-Велью. Кроме пилота в кабине был Джонс. Остальных людей они оставили в тюрьме на собственное попечение. Если повезет, думал Уэнтик, в течение недели мы все возвратимся в цивилизацию.

Все трое сидели в тесноте прозрачной кабины. Когда солнце стало припекать в полную силу, они сняли верхнюю одежду, оставшись только в рубашках.

Пилот Роббинс поднял машину на высоту шестисот метров и сделал круг над тюрьмой, а затем по команде Уэнтика взял курс в северо-западном направлении на Порта-Велью.

С воздуха долина представляла собой то же унылое однообразие, что и на земле; мертвая, неспособная ожить стерня.

Он крикнул Роббинсу, пересиливая грохот двигателя:

— Далеко ли мы от тюрьмы?

Тот пожал плечами.

— Примерно в пяти километрах, сэр.

Уэнтик кивнул головой и посмотрел вперед в направлении полета. С этой высоты видимость, вероятно, составляет несколько километров, правда дымка тепловых испарений была достаточно плотной. Вид территории, над которой они летели, разглядеть было трудно; более или менее отчетливо различалась поверхность земли только непосредственно под вертолетом.

В голову пришла новая мысль и Уэнтик удивился, почему не подумал об этом прежде. Можно предполагать, что уже расчищена большая площадь джунглей. Не повлекло ли это за собой долгосрочное воздействие на климат? Насколько он помнил по общеобразовательной школе, эта часть Бразилии была самым влажным местом в мире. Тем не менее, дожди над тюрьмой не были затяжными и выпадали либо ночью, либо рано утром (Сегодня перед взлетом пришлось ждать прекращения дождя около часа). Большую часть дня небо было чистым и голубым, солнце пекло нещадно. Изменяет ли отсутствие тропического леса механизм образования облаков и характер дождей?

Даже и помимо этого, чисто физическое уничтожение джунглей в таких размерах выше его понимания.

Чем дальше они удалялись от тюрьмы, а в долине под ними не наблюдалось никаких признаков изменения ее характера, тем более создавалось впечатление, что местом их назначения окажется совсем не то, что хотелось найти Уэнтику.

Джонс коснулся его руки и показал на что-то внизу за прозрачной оболочкой кабины. Смутно видимые в дымке испарений, на земле лежали четыре строения; они были черного цвета и походили на кубики. Уэнтик вытянул шею, но не смог определить что это такое.

— Что это? — крикнул он.

— Не имею понятия, — ответил Джонс.

Пилот продолжал полет. Уэнтик упорно вглядывался в строения.

— Хотите приземлиться, сэр? — спросил пилот.

— Нет. Продолжайте полет. Просто опустите машину метров на сто пятьдесят.

Пилот выполнял команду и пока вертолет снижался Уэнтик продолжал держать эти объекты в поле зрения. С этой высоты было трудно определить их размеры, но он оценил их ширину метров шесть-десять, а длину около пятнадцати. Имеют ли они какое-то отношение к созданию района Планальто?

Они продолжали лететь на той же высоте, температура в кабине медленно поднималась. В ней стало по-настоящему неприятно сидеть, хотя были открыты все вентиляционные жалюзи и окна. Жар двигателя, находившегося в отсеке позади сидения Уэнтика, усугублял невыносимость пребывания в кабине.

Совершенно внезапно поверхность земли заметно изменилась. Под ними появился кустарник и саванновые травы, а не их стерня. Стали попадаться большие деревья, подлесок становился все более плотным.

Еще через десять минут полета под ними были настоящие джунгли. Уэнтик смотрел на них с чувством бесконечной благодарности. Этот лес враждебен, но он воспринимал его, как контакт с нормальным положением вещей, который был ему совершенно необходим.

— Далеко ли мы теперь от тюрьмы, — спросил Уэнтик Джонса.

— Около тридцати километров, сэр.

— А каково расстояние до Порта-Велью?

Джонс взглянул на карту, которую дал ему Уэнтик.

— Примерно шестьсот пятьдесят километров, — сказал он.

— Какова дальность полета вертолета?

— Туда мы доберемся, — ответил пилот.

Уэнтик кивнул. Эта машина создавалась скорее для обеспечения вместимости и маневренности, чем дальности полета. Но при полном запасе горючего она способна покрыть восемьсот или даже тысячу километров.

Он снова взглянул на джунгли. Видимо бразильские влажные тропические леса выглядели одинаково во все времена. Так что… относятся ли эти джунгли к тому, что они считают настоящим? Или и здесь они все еще во времени района Планальто? На этот вопрос ответить было невозможно.

— Поднимайтесь выше, — сказал он пилоту.

Роббинс взглянул на него с выражением испуга на лице. Джонс тоже посмотрел на него.

— Подниматься, сэр?

— Вот именно. Насколько способна эта штуковина. У нас достаточно топлива.

Пилот покорно потянул на себя тягу управления и тональность воя компрессора возросла. Машина без усилий стала набирать высоту, задрав нос и теряя скорость, что Уэнтику внезапно показалось забавным. Он поглубже устроился в кресле и стал наблюдать за удалявшейся землей. Детали растительности терялись в дымке восходящих потоков теплого влажного воздуха, превращаясь в сплошной темно-зеленый ковер.

Пока вертолет набирал высоту, Уэнтик вспомнил эпизод из юности, когда он потратил двухнедельные каникулы на занятия планеризмом над болотистыми равнинами графства Кент. Он соревновался с одним опытным пилотом в высоте полета, чтобы самому разобраться в различии планера и моторного самолета, с пилотированием которого был знаком лучше. Всю вторую половину дня они летали над деревнями, полями и проселочными дорогами. В одном месте встретился восходящий термальный поток над свежевспаханным полем. Воздух буквально кипел в солнечном сиянии и набор высоты проходил без усилий и в полной тишине по широкой спирали. Планер поднялся на три тысячи метров. Покой первого долгого полета и ощущение безраздельной свободы от шума лондонской жизни остались в памяти Уэнтика на долгие годы. И сейчас, поднимаясь ввысь в неудобном и шумном летательном аппарате над чуждой и неприветливой землей, он снова вспомнил об этом.

Джонс спросил, выведя его из задумчивости:

— Для чего вам это понадобилось?

Уэнтик взглянул на него. И промолчал.

Ничего определенного за его приказом в действительности не было. Разве что подсознательное ощущение, что если он сможет забраться достаточно высоко, улететь достаточно далеко, а возможно и достаточно быстро, то каким-то образом удастся прорваться сквозь невидимый барьер поля, окружавшего тюрьму. Этот барьер отделил его от семьи и работы, от цивилизации и, что наверное и определяет главную боль утраты, от его времени. Потому что сегодня он чувствовал гораздо сильнее, чем прежде, растущую убежденность, что все то, в чем неделя ми пытался разобраться его рациональный ум, что он ощущал теперь всем своим существом, — непреложный факт.

Он действительно где-то в будущем.

И по хладнокровном размышлении, и если посмотреть со стороны… это единственный путь возвращения, который ему виделся. Если рациональный подход оказался неудачей, надо действовать иррационально. Забраться на небо и достичь малого. Либо остаться на земле, но не достичь ничего.

— Мы прошли три тысячи метров, сэр! — крикнул пилот.

— Так и будем держать, — ответил Уэнтик.

Это хорошая высота для полета.

* * *

Вертолет снова летел прямым курсом. Уэнтик напряженно смотрел вперед.

Сбоку от него сидел Джонс; казалось, он умирал от скуки. Пилот был настороже, его руки спокойно лежали на тягах управления.

Уэнтик не переставал поглядывать на землю. Они были в воздухе почти полчаса и за все это время он не увидел ни одного признака человеческого жилья. С такой высоты никакие детали в джунглях разглядеть невозможно, но он надеялся заметить поселение, где они могли бы приземлиться.

Вдруг раздался внезапный рев и вертолет качнуло.

Рука пилота крепко вцепилась в рычаг газа и двигатель взревел, затем его грохот уменьшился. Машина выровнялась.

Уэнтик оглядел небо. Что произошло?

Рев появился снова, на этот раз снизу. И Уэнтик заметил его источник.

Из-под них стремительно вынырнул реактивный самолет, делая вираж вправо и увеличивая скорость. Уэнтик увидел яркий выброс отработанных газов из хвостовиков его двигателей. Но самолет промчался слишком быстро, чтобы успеть разглядеть его тип. И скрылся из виду.

— Вы его узнали? — крикнул Уэнтик Джонсу, который подался вперед; на его лице была тревога.

— Нет. Все произошло слишком быстро.

Самолет приближался снова прямо по встречному курсу. Роббинс не свернул и в последний момент реактивный нырнул под вертолет.

— Ублюдок! — выругался Джонс. — Что это за машина?

— Полагаю, он похож на тот, что сфотографировал Эстаурд.

Реактивный самолет снова сделал вираж и теперь подходил к ним с левого борта. Возникла яркая вспышка и что-то взорвалось прямо перед вертолетом. Машину встряхнуло взрывной волной и они оказались в горячем облаке дыма, не успев обойти его.

Старый как мир выстрел перед носом. Его недвусмысленное значение… Остановиться.

— Думаю, они хотят, чтобы мы зависли, — сказал Уэнтик пилоту.

— Ладно.

Пилот задрал нос машины и отрегулировал обороты двигателя таким образом, чтобы прекратилось движение вперед.

— Что теперь? — пробормотал Джонс.

— Подождем и посмотрим.

Уэнтик огляделся вокруг, надеясь заметить реактивный самолет, но он снова умчался прочь и его не было видно. Пилот продолжал держать вертолет на месте.

— Вот он! Прямо впереди, — крикнул Джонс.

Уэнтик внезапно заметил самолет, как вспышку золотого света. Он снова шел встречным курсом.

— Продолжайте держать, — сказал он Роббинсу.

Самолет, казалось, летел медленнее, чем прежде. В сотне метров перед вертолетом его нос задрался и струя выхлопных газов вырвалась из пакета реактивных двигателей вертикального взлета, укрепленного под фюзеляжем. Забавно затормозив, машина остановилась перед вертолетом и зависла не более чем в двадцати метрах от кабины.

Взглянув на пилота, Уэнтик понял, что тот весь в поту. Джонс зажмурил глаза.

— Что мне теперь делать, сэр? — спросил Роббинс.

— Будьте готовы к быстрому маневру, — ответил Уэнтик, — но некоторое время продолжайте держаться на месте.

Самолет вертикального взлета медленно перемещался из стороны в сторону перед ними, шум его реактивных двигателей сотрясал прозрачную оболочку кабины. Как и на показанной Эстаурдом фотографии, фонаря кабины этот самолет не имел, но в передней части фюзеляжа заподлицо с его оболочкой были стеклянные панели. За каждой из них он смутно видел фигуру человека.

Почти незаметно реактивный самолет подходил все ближе, а его волнообразные перемещения становились ярче выраженными. Уэнтик нахмурился. Все выглядело так, будто находившиеся в нем люди пытались передать какое-то сообщение.

Он вгляделся пристальнее, когда самолет подполз совсем близко. Фюзеляж был окрашен блестящей белой краской, треугольные крылья отполированы до металлического блеска. Самолет был не таким уж громадным, вероятно метров двенадцать или пятнадцать. Крылья короткие и притупленные, не более трех метров длиной каждое, хотя простирались они вдоль фюзеляжа не менее, чем на три четверти его длины. На крыльях, казалось, не было никаких подвижных частей, но в остальном их форма выглядела обычной. И все же… было в конструкции самолета что-то относящееся скорее к его назначению, чем к нему, как летательному аппарату, и это придавало машине вид чего-то неуловимо чуждого.

Один из людей в самолете поднес ко рту микрофон или какое-то другое устройство подобного назначения и заговорил. Обе машины находились так близко друг к другу, что Уэнтик отчетливо видел движение губ говорившего.

Он поискал глазами знаки маркировки на бортах самолета, но ничего подобного не обнаружил. Под передней кромкой одного крыла было что-то написано, однако оно находилось под таким углом, что разобрать было невозможно. На нижней поверхности другого крыла были буквы TZN, нанесенные по трафарету черной краской; на нескольких панелях, расположенных вдоль передней части фюзеляжа, было что-то, напоминавшее инструкции, но и эти надписи он разобрать не смог.

На машине не было видно оружия; только крыльевые топливные емкости, напоминавшие толстых белых слизней, висели вблизи фюзеляжа.

Нос самолета был менее чем в трех метрах от них, когда он вдруг быстро отодвинулся. Оказавшись метрах в десяти он снова двинулся вперед, помахивая носовой частью, как и прежде. Затем самолет отступил и повторил все снова.

Внезапно Уэнтик понял что им пытаются пресечь путь.

— Думаю, они хотят, чтобы мы вернулись, — закричал он Роббинсу сквозь грохот двигателей двух летательных аппаратов.

— Что? Обратно в тюрьму? — возмутился Джонс.

— Боюсь, что да.

— Но если мы подчинимся, нам не хватит топлива на полет в Порта-Велью во второй раз.

— Дело рискованное, мы вынуждены подчиниться, — сказал Уэнтик. — В любом случае, не думаю, что у нас будет право выбора сколь-нибудь долго.

Роббинс рванул тягу и вертолет рухнул вниз и вправо. Он повернул машину на 180 градусов, тогда как самолет вертикального взлета занял позицию выше и позади них.

Вертолет начал долгое пологое снижение в долину к тюрьме, а самолет следо вал за ним, соблюдая разумную дистанцию.

* * *

Роббинс приземлил вертолет перед главным входом в тюрьму. Был полдень.

Через три минуты в двадцати метрах от него произвел посадку реактивный самолет вертикального взлета. Уэнтик и два члена его экипажа сидели на стерне в тени вертолета.

Из самолета вышли два человека с громоздкими заплечными газовыми баллонами и в масках. Тяжело ступая, они приблизились к мужчинам под вертолетом и стали разглядывать их.

Тот, что был выше ростом, приподнял маску.

— Этот, — сказал он, указав на Уэнтика.

Второй быстро подошел, держа в руке металлическую трубку. Еще не успев шелохнуться, чтобы оказать сопротивление, Уэнтик увидел струю желтого пара, вырвавшуюся из руки этого человека. Газ был горьким на вкус; он успел вдохнуть немного, прежде чем задержал дыхание. Волна тепла покатилась от затылка, захлестнула голову, лицо, глаза. Быстро теряя сознание, Уэнтик поймал себя на том, что не может оторвать взгляд от сардонически ухмыляющегося лица мужчины, который снял с себя маску.

Это был Масгроув.

Часть II Больница

Глава четырнадцатая

Когда Уэнтик пришел в себя, первым импульсом его ощущений был панический страх.

Вокруг темнота, наполненная высоким свистящим шумом.

Он попытался пошевелиться, но тело было стиснуто каким-то одеянием, позволявшим слегка перекатываться с боку на бок. Рот закрывала резиновая маска, в нее поступал холодный воздух; только его свежая струя помогала противостоять накатывавшейся волне клаустрофобии.

Полный возврат сознания произошел быстро, заметных последствий его потери он почти не чувствовал. Лишь слабая головная боль в верхней лобной части напоминала о едком желтом газе.

В считанные минуты он справился с собой и лежал спокойно. Хотя ход событий вышел из-под его контроля, он инстинктивно чувствовал, что непосредственная опасность ему не угрожает.

Минут через двадцать вошел мужчина, который принес чашку горячей жидкости. Он поставил ее на пол перед Уэнтиком и отступил к двери, через которую появился.

Уэнтик неистово завертелся и попытался говорить сквозь маску.

Вошедший посмотрел на него, протянул руку за дверь и в помещении включился свет. Уэнтик многозначительно скосил глаза в сторону чашки с едой и снова попытался заговорить.

Мужчина помог ему занять сидячее положение и повозился с какими-то шнурками за его спиной. Руки освободились. Осмотрев их, Уэнтик понял, что на нем что-то вроде смирительной рубашки.

Мужчина вышел.

Уэнтик придвинул к себе чашку и освободил рот от резиновой маски. Она соединялась гибкими резиновыми шлангами с двумя газовыми баллонами, которые лежали на полу.

Уэнтик снял маску, вдохнул и нашел воздух своей камеры вполне подходящим для дыхания. Он недоумевал, с какой целью ему надели маску.

Бульон был горячим и отдавал приправами. Казалось, он сделан на мясном экстракте с добавлением мелко шинкованных овощей и хлеба. Вкус оказался непривычным, даже неприятным, но Уэнтик выпил всю чашку за несколько минут и почувствовал себя после этого гораздо лучше.

Выходя, мужчина оставил дверь приоткрытой. Уэнтик поднялся на ноги и вышел за дверь. Он оказался в помещении, оборудованном двумя койками, умывальником и кухонной плитой. Свистящий шум здесь был потише.

В центре помещения на полу лежали уже знакомые газовые баллоны, а на одной из коек — Масгроув.

Уэнтик подошел и посмотрел на него.

Тот был в смирительной рубашке, на лице — дыхательная маска. Масгроув поднял на Уэнтика взгляд, в глазах не было интереса.

Уэнтик собрался было снять с него маску, но как раз в этот момент в дверь дальнего конца камеры вошел уже знакомый ему мужчина.

— Вернитесь в свою каюту, — сказал он, едва переступив порог.

Уэнтик взглянул на него.

— Почему Масгроув связан? — спросил он.

— Так лучше для него. Теперь уходите.

Уэнтик еще раз посмотрел на Масгроува, затем медленно вышел. Он преднамеренно оставил дверь открытой и наблюдал за тем, как мужчина проверял резиновые тесемки, которыми маска удерживалась на лице Масгроува. Убедившись, что Уэнтик их не трогал, он вернулся туда, откуда появился.

Как только дверь открылась и снова закрылась, Уэнтик отправился заглянуть за нее и его подозрения подтвердились. Это была кабина самолета.

Он на том реактивном, который задержал их вертолет.

А это означало, что из тюрьмы его забрали. Их с Масгроувом везут вместе, хотя где был этот человек и почему появился в тюрьме вместе с пилотом самолета оставалось загадкой.

За те несколько коротких секунд, когда он видел Масгроува возле вертолета, ему показалось, что тот работал с пилотом в паре. Теперь же Масгроув в смирительной рубашке, такой же пленник, как и он.

Произошло едва различимое на слух изменение тона свистящего шума. Оно было настолько незначительным, что Уэнтик засомневался, не показалось ли ему. Он предположил, что двигатель расположен непосредственно за переборкой. Его поразило обилие свободного пространства внутри самолета по сравнению с тем, что можно было представить по его внешнему виду.

Из спрятанного где-то динамика послышался надтреснутый голос.

— Приготовиться к посадке. Принять меры предосторожности.

Уэнтик огляделся и увидел несколько ременных петель, свисавших с переборки. Он подошел к одной паре, сунул в ремни руки и почувствовал, что они автоматически притянули его плечи к переборке. Упираясь ногами в пол, он вовсе не был уверен, что этого достаточно, чтобы обезопасить себя во время приземления.

Характер свиста двигателей почти тут же снова изменился, их шум наполнил отсек. Передняя часть самолета поднялась и Уэнтик ощутил его переменно-наступательное движение. Вероятно машине выполняла такой же маневр, как и во время остановки в воздухе перед вертолетом. У него засосало под ложечкой, когда он почувствовал падение и понял, что на борту такого самолета привязываться должны все. Самолет еще дважды выполнил прицеливание, затем Уэнтик услыхал комбинацию двух шумов: свист двигателей на новой, более резкой ноте и дребезжащий скрип, напоминавший тот, что издают корабельные якорные цепи.

Еще через три минуты самолет двинулся вбок, его нос внезапно опустился и шум двигателей стал стихать, пока не прекратился вовсе.

Уэнтик остался стоять там, где был, не очень понимая, что должен делать.

Он вынул руки из страховочных ремней и попытался стянуть с себя стеснявшую движения одежду. Хотя пальцы были свободны, жесткая ткань позволяла завести руки за спину только под одним углом. Как он ни старался, дотянуться до завязок корсета ему не удавалось. Поборовшись со смирительной рубашкой минут пять, он бросил попытки.

Наступившая тишина ставила его в тупик. Почему за ним не приходят?

Подождав еще несколько минут, Уэнтик снова направился в соседний отсек. Масгроув все еще лежал там, его глаза были закрыты.

Уэнтик подошел и снял с него резиновую маску.

Мужчина открыл глаза.

— Уэнтик! — сказал он.

— Вы в порядке?

Лицо Масгроува было покрыто липким слоем грязи, смешавшейся с потом. Он закрыл глаза и открыл их снова.

— Все хорошо. Мы приземлились?

— Да. Где мы, Масгроув?

— Не знаю. — Он сел и поймал Уэнтика за руку. — Послушайте, вы должны вытащить меня отсюда. Я привел их к вам только потому, что меня заставили. Нам надо бежать вместе.

Уэнтик смотрел на него с сомнением. Его неуверенность в душевном здравии Масгроува выросла не без очевидных оснований верить чему бы то ни было, кроме того, что перед ним умалишенный. Лежавший в смирительной рубашке мужчина представлял жалкое зрелище.

Это мешало Уэнтику понять, почему связавшие его люди надели на него такую же смирительную рубашку, как и на Масгроува.

— Прежде чем попытаемся сбежать, давайте разберемся, где мы, — сказал он.

Уэнтик прошел в конец отсека. Дверь была закрыта, и он медленно приоткрыл ее. Кабина пуста.

Солнце ярко сияло за одним из больших боковых окон, освещая ряд циферблатов и приборов. Возле каждого окна-экрана было по два мягких кресла и рычаги управления. Уэнтик окинул взглядом приборы, но они мало что говорили ему.

В полу кабины был большой металлический люк, крышку которого оставили открытой. К земле вела короткая стремянка. Уэнтик встал на колени, с трудом согнувшись в неудобном смирительном одеянии, и посмотрел, нет ли кого-нибудь поблизости. Никого не было.

Поднявшись на ноги, он поглядел в окно и увидел, что самолет приземлился на гладь бетона. По соседству стояло еще несколько самолетов разных размеров и явно разного назначения.

Не было сомнения, это аэропорт.

Он вернулся к люку и полез вниз по стремянке.

* * *

Солнце садилось за низкими холмами на горизонте, его красновато-оранжевый цвет говорил о насыщенности атмосферы промышленными выбросами. Через несколько минут должно было стемнеть. Уэнтик оглядел аэропорт, пытаясь разобраться в многообразии окружавших его форм и цветов.

На бетонном поле находилось два или три десятка самолетов, что свидетельствовало об интенсивности воздушного движения через этот аэропорт, хотя он и был на удивление небольшим. Если, как он и предполагал, все эти самолеты вертикального взлета-посадки, то подобное отклонение от обычных размеров вполне объяснимо. Десятки людей сновали мимо его самолета, но ни один не обращал на него внимания.

Примерно в пятистах метров от того места, где он стоял, возвышалось двадцатиэтажное здание аэровокзала. На его фасаде было написано:

САН-ПАУЛУ

Так вот где он. В одном из крупнейших городов Бразилии, насколько он помнил. Наверное уже в сотый раз Уэнтик пожалел, что знает о Бразилии мало.

Он озирался, недоумевая, что же ему делать дальше, когда по глади бетона подкатило неведомое ему транспортное средство и остановилось в нескольких метрах от него. Из машины вышли двое мужчин.

Они двинулись прямо к нему.

— Вы только что оттуда? — спросил один из них, кивнув в сторону самолета.

— Да, — ответил Уэнтик.

— Прекрасно. Забирайтесь в машину.

Они повернули обратно и Уэнтик последовал за ними, с любопытством разглядывая их транспорт. Впереди было два сидения для водителя и его напарника, а позади простая мягкая скамейка, которая могла, по-видимому, использоваться и как сидение, и в качестве койки.

Машина не имела верха.

— Вы хотите, чтобы я залез туда? — спросил он.

— Это именно для вас. Вы не кажетесь мне очень больным. Лежать вам необязательно.

— Что это такое, скорая помощь?

— Именно. Мы можем поднять затемнение, если вам так удобнее.

Он что-то включил на приборной доске и тут же вся задняя часть машины окуталась бледно-голубым овальным коконом, который, казалось, материализовался из молекул воздуха. Уэнтик потрогал его стенку рукой. Она была мягкой.

Он забрался в машину и сел на заднее сидение ближе к борту, как посоветовал говоривший с ним мужчина. Через кокон все прекрасно видно. Его назначение было очевидным: обеспечивать уединение тому, кто этого требовал, и не лишать его возможности видеть происходящее снаружи.

Транспортное средство тронулось, шума мотора не было слышно. Пока они ехали к зданию вокзала, реактивный самолет на дальнем конце летного поля запустил двигатель и окрестность потонула в его грохоте. Через несколько секунд самолет взлетел, вертикально поднимаясь в небо и унося с собой шум и столб огня.

Когда все стихло, они уже покинули территорию аэропорта и ехали по узкой улице. С момента выхода из самолета Уэнтика не покидало странное ощущение и теперь он понял в чем дело.

Люди.

Впервые за многие недели его окружало больше людей, чем он мог сосчитать. Еще перед тем, как покинуть антарктическую станцию, он находился в тесном,

очень ограниченном обществе, где каждое лицо было знакомо. Теперь же Уэнтик видел тысячи человеческих существ, разодетых в цветные одежды самых разных оттенков. По узким тротуарам они двигались плотными толпами. Перед машиной перебегали улицу дети. И женщины.

Уэнтик вдруг понял, что он очень давно не видел ни одной женщины.

Машина скорой помощи была вынуждена снизить скорость, потому что толпам людей стало не хватать тротуаров. Они проезжали сквозь что-то напоминавшее рынок с открытыми ларьками, заваленными фруктами и овощами, хлебом, вином, какими-то неопределенными предметами в блестящем металле и цветной пластмассе. Хозяева закрывали ларьки и перегружали товары в стоявшие рядом грузовики. Приближалась ночь.

На стенах зданий вспыхивали рекламные знаки, по яркости напоминавшие неоновые. Глядя вперед поверх голов сидевших впереди мужчин, Уэнтик видел улицу, словно просеку в лесу цвета. Его глаза, привыкшие к блеклому однообразию тюрьмы и долины, простой смене света и тьмы, видели эти знаки не как отдельные вспышки света, а словно картину в калейдоскопе.

Но стоило ему взглянуть на любой отдельный знак, его необычность сразу же становилась очевидной.

Здесь знак изображал букет цветов, там лицо. Упрощенные изображения ножниц, женской головки, рыбы, раскрытой книги. Нигде не было ни одного слова.

Мало-помалу улица становилась более широкой и машина увеличила скорость. Теперь здания не стояли слишком близко друг к другу, их архитектура стала более приятной глазу. Солнце исчезло, оставив на небе веер переливчатого разнообразия цветов. В окнах зданий вспыхнул свет и Уэнтик, не сомневавшийся в очередном обновлении своего заключения, теперь в коконе машины скорой помощи, почувствовал изолированность от людей этого города. Они занимались своими повседневными делами: просто жили, отдыхали, влюблялись и занимались любовью.

Но он не был их частью; чужак в смирительной рубашке, которого везут по темным улицам неизвестно куда.

Здания снова стали собираться в гроздья и машина немного сбавила скорость. Цветных знаков не стало видно. Машина свернула с главной дороге и ехала теперь по нешироким улицам, где кварталы высоких домов устремляли в небо сиявшие светом окна.

Уэнтик разглядывал все с интересом, прекрасно понимая, что только несколько минут отделяют его от тюрьмы.

Внезапно машина притормозила и свернула во двор длинного здания. Яркие дуговые лампы освещали дорогу к его заднему подъезду. Когда они остановились, все вокруг было залито потоками света. Двое мужчин выпрыгнули из машины одновременно и свет, казалось, засиял еще ярче. Только тогда Уэнтик понял, что голубой кокон исчез.

Он выбрался из машины и мужчины взяли его под руки, крепко вцепившись в ремни, пришитые к его одеянию позади трехглавых мышц плеч.

Обессиленного Уэнтика эти люди почти несли, поднимая по лестничному пролету, потом повели по крытому кафелем вестибюлю, громко топая сапогами.

Не дав возможности насладиться сценой вестибюля — он лишь бросил безумный взгляд на толпу людей; одни стояли, другие сидели, но все, похоже, чего-то ждали, — они втащили его в коридор.

Пройдя только половину коридора, они впихнули его в лифт, Уэнтик заметил,

что считал этажи. Лифт остановился на седьмом.

Его снова повели по коридору, затем через ряд помещений и еще по одному проходу. Наконец для него открыли дверь и позволили войти.

Один из мужчин расстегнул застежку на его шее и смирительное одеяние свалилось вперед на пол. Уэнтик инстинктивно напряг мышцы плеч и повернулся кругом. Он поднял взгляд на доставивших его людей.

— Где я? — спросил он.

Один из них достал из кармана потрепанную карточку и стал читать.

— Вы в Сан-Паулу. — Голос был монотонным. — Это больница. Устраивайтесь поудобнее, спите как можно больше и выполняйте все, что требует медицинский персонал. Здесь есть сиделка, которая в любой момент готова присмотреть за вами.

Он засунул карточку в карман и оба мужчины направились к двери.

— И не пытайтесь улизнуть, — сказал второй. — Это вам все равно не удастся.

Дверь закрылась и Уэнтик услыхал щелчок запиравшегося замка. Мужчины удалились по коридору.

Он оглядел помещение.

Светлое и приятно украшенное. Кровать — с простынями, как сразу заметил Уэнтик, — полка книг, умывальник с мылом и полотенцем, платяной шкаф, письменный стол и кресло. На постели лежала приготовленная для него смена одежды.

По сравнению с тем, к чему он привык за последние несколько недель, это была роскошь.

Спустя десять минут, когда он уже умылся и облачился в больничную одежду — серую облегающую тенниску и бесшовные, свободно сидевшие на нем брюки, тоже серые — в голову пришли две беспокойные мысли.

Во-первых, если он в Бразилии, почему еще не встретил ни одного урожденного бразильца? Все люди, которых он видел в аэропорту, на улицах и в больнице явно европейского происхождения.

Вторая мысль была более личного свойства: с какой целью стены этой палаты обиты упругим материалом?

Глава пятнадцатая

Еще через час Уэнтик лежал поверх покрывала, слушая нежную музыку из спрятанного где-то над дверью репродуктора и смотрел фильм о детях, которые весело играли на лугу под голубым небом. Забавная параллель между его нынешним положением и первыми днями пребывания в тюрьме, что-то неуловимо рознившее эти два момента его жизни оставляли его в состоянии легкого замешательства.

Его навестил молодой доктор и задавал вопросы, которые в полном смысле слова не имели к Уэнтику никакого отношения.

Вероятнее всего и ответы на них доктор воспринимал соответственно.

Далее последовал поверхностный медицинский осмотр и затем его оставили в покое.

Насколько он мог судить, произошла ошибка в установлении его личности. Доктор явно принимал Уэнтика за кого-то другого, хотя неясно за кого. Часть обследования представляла собой простые ассоциативные тесты и его ответы явно удивляли доктора.

В конце обследования Уэнтик спросил:

— Зачем вы меня сюда поместили?

— Для реабилитации.

— Надолго ли?

— Пока не поправитесь, — ответил доктор. — Звоните сиделке, если вам что-то понадобится. Завтра утром я навещу вас снова.

Когда он ушел, дверь оставалась незапертой и Уэнтик немного приоткрыл ее. В коридоре стоял стол, а застекленная временная перегородка очень удобно превращала торец коридора в своеобразную приемную перед его палатой. За столом была медсестра в белой униформе. Доктор остановился возле стола и обменялся с ней несколькими словами. Хотя Уэнтик до предела напрягал слух, большую часть разговора ему подслушать не удалось.

Однако до него донеслось произнесенное доктором имя Масгроув.

Когда доктор ушел, Уэнтик еще несколько секунд понаблюдал за работой сиделки. Склонившись над столом, она что-то писала, не догадываясь, что он за ней подглядывает. Медсестра была молода и на взгляд изголодавшегося по женским прелестям Уэнтика очень привлекательна. В конце концов, сообразив, что обуревают его далеко не добрые мысли, он тихо прикрыл дверь и вернулся в постель.

Прошло несколько минут, освещение само собой потухло и начался фильм.

Он был совершенно безобидным, вроде лекции с диапозитивами без комментариев. Сцены очень просты: широкие белые пляжи с накатывавшейся на них прибойной волной; высокие горы в мантии темно-зеленых деревьев, упирающиеся в белые облака; мужские и женские лица; играющие дети; пасущиеся животные; дымящиеся заводские трубы.

И все это в сопровождении бесцветной, безобидной музыки, наполнявшей пала-

Фильм шел целый час; свет снова стал ярким, музыка смолкла и открылась дверь. Вошла сиделка.

— Раздевайтесь, пожалуйста, мистер Масгроув? — сказала она.

— Масгроув?

— Раздевайтесь. А я принесу вам кое-что выпить перед сном.

Она вышла, прежде чем Уэнтик успел что-нибудь сказать.

Медсестра назвала его Масгроувом. Они действительно принимают его за этого человека? Он покопался в памяти и вспомнил, что выбравшись из самолета, не разговаривал ни с кем, кроме людей из машины скорой помощи. Если они получили команду забрать мужчину из самолета — а на нем и Масгроуве была одинаковая одежда и даже смирительные рубашки, — то ошибка в установлении личности вполне могла произойти.

В таком случае с ним, очевидно, обходятся так, как предусмотрено для человека в положении Масгроува, а не его. Столь незамедлительное обеспечение удобствами раскрывает ему этого человека еще с одной стороны.

Когда сиделка вернулась с кружкой горячего чая, он спросил ее:

— Кто я по-вашему, медсестра?

Она поставила чай и поправила его постель.

— Выпейте чай, мистер Масгроув, и ложитесь спать.

— Вы не ответили на мой вопрос.

Она улыбнулась ему и сердце Уэнтика забилось чаще.

— Спите. Доктор навестит вас утром.

Она направилась к двери и вышла. Уэнтик высунул ноги из-под одеяла и решил воспользоваться своим недавним открытием: дверь открывается бесшумно. Он стал подглядывать. Боже, как хороша!

Она подняла взгляд и улыбнулась.

— Я сказала, спите, мистер Масгроув.

Он быстро закрыл дверь.

Казалось, теперь совсем неважно за кого она его принимает. Уэнтик забрался в постель, выпил чай, как только он достаточно остыл, и в считанные минуты заснул.

* * *

Рациональность — одна из составляющих человеческого мышления, которая отличает человека от всех других приматов. В любых конкретных обстоятельствах человек способен использовать имеющуюся в его распоряжении информацию для создания гипотез, работоспособность или неработоспособность которых он рано или поздно установит. Именно эта сила мыслительного процесса, подкрепленная опытом, проложила ему путь от открытия огня в мертвой древесине до обнаружения руд расщепляющихся металлов в мертвой коре Луны. Человек и как индивид в состоянии экспериментировать над самим собой; используя знание окружающей среды в качестве первого постулата и последовательно применяя рациональное мышление, он изобрел общество, искусство и культуру. И войну с ее многомиллионными жертвами, предубеждением и ненавистью.

Запугивай человека, мори его голодом, морозь или жги его — если ему известно кто он и что с ним происходит, он останется верен силе рационального мышления. Но лиши его этой силы и он перестанет быть человеком.

Как привык в тюрьме, Уэнтик проснулся на следующее утро рано и лежал в постели, сражаясь за рациональное объяснение ситуации, в которой оказался.

Он знал что с ним произошло, но не имел представления по какой причине. Он знал, что торчавшая из стола рука действовала механически, но не догадывался каким образом. Он мог согласиться с наличием компьютера в неиспользуемом здании, но был не в силах ответить на вопрос о его функции. Он мог понять, что существует некий генератор поля, который каким-то образом способен сместить пласты времени, но не находил объяснения зачем.

Понимал он и возможность ошибки в установлении личности, но не видел пути ее исправления.

Уэнтик сражался за рационализм, но рациональное мышление начинало отказываться служить ему.

Он проснулся за час до того, как в палату наведалась сиделка. Уэнтик повернул голову к двери и увидел, что вместо миловидной молодой женщины, смена которой, по-видимому, закончилась, появилась круглолицая, полная, среднего возраста.

— Доброе утро, мистер Масгроув, — приветливо улыбаясь, поздоровалась сиделка. — Что бы вы хотели на завтрак?

Завтрак. Он позабыл о существовании подобных понятий. Пища была просто пищей, зачем ей какие-то названия.

— Э-э… только кофе, пожалуйста, — неуверенно ответил он.

— И ничего больше?

— Нет. То есть, нет ли у вас фруктов?

Она снова улыбнулась.

— Конечно есть. Я посмотрю что выбрать.

Она нажала несколько кнопок на панели и в стене повернулись створки на манер венецианской жалюзи. Солнечный свет ворвался в палату и Уэнтик зажмурил глаза. За окном в порывах ветра покачивалась ветка дерева, усеянная розовыми цветами.

Сиделка вышла из палаты. Как только она ушла из импровизированной приемной, Уэнтик выскочил из постели, быстро умылся и натянул на себя одежду.

Он вышел в приемную, нашел ключ от своей двери и сунул его в карман. На столе была рассыпавшаяся стопка документов, стояли часы, лежали ручка, карандаш и какое-то учебное пособие. Он взял его в руки. На обложке было написано "Нетчик. Психотерапия. Пересмотренное издание".

Сквозь остекленную перегородку был виден весь коридор. В нем никого не было. Он подошел к входной двери и повернул ручку.

Заперта.

Он подергал ее, но дверь не поддавалась. Глубоко возмущенный, он вернулся в палату и сел напостель.

В ожидании завтрака Уэнтик решил ознакомиться с названиями книг на полке. Это не заняло много времени. За небольшим исключением, книги были для легкого чтения. Он снял две из них с полки. Первая оказалась романом, в котором, судя по рекламным сентенциям на обложке, повествовалось о карьере молодой женщины — стюардессы трансконтинентальной авиалинии. Вторая — "беспристрастным документом безнравственности" трущоб Рои. Уэнтик приподнял брови — ничего себе чтиво на больничной прикроватной книжной полке. Он взял третью книгу, она оказалась сборником рассказов о приключениях на "границах новой Амазонит".

В конце полки стояла тоненькая книжонка, озаглавленная: "Бразилия. Краткая социологическая история".

Уэнтик раскрыл книгу. На форзаце было напечатано: "Луис де Секвейра, Сан-Паулу, 2178 год".

Как раз в этот момент вошла сиделка с большим подносом. Она поставила его на стол и сняла металлическую крышку. Под ней его внимания дожидались жареные почки с вареным рисом. Рядом стояли высокий кофейник и ваза с апельсинами, мандаринами и бананами. Сиделка сняла вазу с подноса и поставила рядом. Глаза Уэнтика округлились. Под вазой пряталась небольшая тарелка со свежей земляникой.

— Откуда это изобилие? — спросил он недоверчиво.

— Все местного производства. Хотите манго?

Уэнтик помолчал, соображая.

— Да. Я никогда его не пробовал.

Сиделка заметила у него в руках книгу.

— Прекрасно, я рада, что вы начали читать, — сказала она и лукаво добавила,

— вам придется осилить все эти книги, прежде чем мы вас отпустим.

— Всю эту массу?

Она утвердительно кивнула.

— Это часть курса лечения.

— Кстати, где доктор?

— Он обещал навестить вас утром. Будет часа через два. — Сиделка постучала пальцем по краю тарелки. — Почки остывают.

Она вышла за дверь и закрыла ее за собой. Уэнтик смотрел ей вслед. Эта женщина несомненно более обходительна, чем та миловидная, но он не сомневался, какую из них предпочел бы. Когда, задавал он себе вопрос, приступит к дежурству вторая.

Он сел за стол, пододвинул к себе тарелку с почками, набил полный рот и раскрыл книгу.

Он быстро просматривал ее, не переставая есть.

Книга действительно была не больше несколько расширенного эссе. Начиналась она с открытия "острова" Вера-Круш мореплавателем Педру Алваришем Кабралом в 1500 году, ставшем началом эры португальской колонизации. Повествование продолжалось описанием все новых открытий по мере того, как португальцы постепенно осознавали грандиозность размеров своего нового владения. Уэнтик быстро перелистал эту часть книги, не очень интересуясь тем, что было, по его мнению, общеизвестными историческими сведениями.

Он более внимательно прочитал о расцвете колониального правления и возникновении бразильской империи, когда бразильское общество начало приобретать собственные черты.

Сельскохозяйственные северо-восточные регионы с полукочевым образом жизни, существовавшие на непрочной базе рабского труда; попытки вторжения и освоения громадных просторов Амазонии; обнаружение полезных ископаемых, несметные залежи кварца, цинка, каменного угля, железа и золота, наконец, возникновение индустриального комплекса на юго-восточном побережье; рост кофейных плантаций на юге и появление каучуковых баронов на севере.

Прочитал он и о постепенном подавлении аборигенов, и о притоке иммигрантов со всего мира: Японии, Европы, Австралии, Индии, Турции и Северной Америки. Говорилось в книге и о том, как всего несколько семей, составлявших менее одного процента населения страны, овладели более чем половиной национального богатства. И о том, как пала империя и образовалась Бразильская республика, как возникали социальные проблемы: болезни, бедность и преступность. Посте пенно власть в республике переходила в руки военщины; это продолжалось и во второй половине двадцатого столетия, пока в 1960-70-е годы в стране не осталось иных законов, кроме военных.

Все это Уэнтику было известно. Он никогда детально не интересовался историей Бразилии, но события этого периода запечатлелись в памяти по материалам средств массовой информации — телевизионным и газетным сообщениям.

Бразилия, долгое время остававшаяся самым стабильным южно-американским государством, начала сползать к военной диктатуре еще в начале двадцатого века.

Уэнтик пропустил несколько страниц.

Следующий раздел назывался: "Послевоенные преобразования". Он дважды прочитал заглавие, прежде чем смог осмыслить его.

Он оторвался от книги, несколько раз набрал в рот пищу и проглотил ее, почти не жуя, потом продолжил чтение.

Из трех малосодержательных параграфов он узнал о Третьей мировой войне.

Точным и лаконичным языком неизвестный ему автор излагал последовательность событий, которые были для него фактами истории, а для Уэнтика чем-то вроде пророчества апокалипсиса. Писатель говорил о 1979 годе так, будто его не было вовсе, но Уэнтик как раз сейчас жил в этом году. Он вылетел с антарктической станции 19-го мая 1979 года, с той поры миновали всего лишь считанные недели.

Согласно написанному, первая стадия войны пришлась на июль 1979 года, когда послереволюционное кубинское общество вторглось на полуостров Флорида, территорию США. О целях войны в книге не говорилось, хотя Уэнтик вспомнил, что где-то читал о быстром обострении политического противостояния между этими двумя государствами. За восемь дней крохотные силы кубинцев, составлявшие чуть ли не всю армию страны, продвинулись почти на пятьсот километров. Оборонительные сооружения мыса Кеннеди пали, весь космический комплекс был разрушен. Наконец, в результате массированной контратаки, в которой американцы использовали почти все виды вооружений, силы вторжения были сброшены в море. Это стало первым за всю историю вторжением на американский континент… и первая война американцев на собственной территории.

Через неделю последовало неотвратимое возмездие и на города Гавана и Мансанильо упали водородные бомбы.

Международный политический климат в считанные дни ухудшился и коммунистический блок объявил войну Соединенным Штатам. К концу года война закончилась. Книга буквально бесила его пренебрежением подробностями… стадии войны четко не очерчивались, говорилось лишь о последствиях.

Следующий период историк назвал Годами Перемирия, но Уэнтик усмотрел в этом названии эвфемизм хаосу.

В 2043 году австралийское правительство направило воздушную экспедицию для осмотра тех территорий мира, с которыми не было связи семьдесят лет. Отчет о ее работе был опубликован в 2055 году.

Почти весь северо-американский континент был превращен ядерными бомбардировками в безжизненное пространство. Многие страны Западной Европы постигла та же участь, хотя некоторые местности в Испании и Португалии избежали бомбардировок и атмосферная радиация была там низкой. Большинство коммунистических городов представляли собой руины, однако в России остались неповрежденными большие территории. Индия и Дальний Восток почти вовсе не бомбились, но радиоактивные осадки покончили почти со всем населением, остальное завершили голод и жажда. Африка была повреждена совсем немного, но ее население возвратилось к межплеменной уничтожительной вражде; анархия чернокожих стала нормой. Австралия, жестоко пострадавшая от бомбардировок, восстанавливала хозяйство и заново отстраивала города, однако дух народа был сломлен.

Только южно-американский континент остался нетронутым бомбардировками и меньше других пострадал от радиации.

Но далее, говорил автор, началась эпоха Беспорядков. Этого Южная Америка избежать не смогла.

В определенном отношении эпоха Беспорядков обернулась для мира еще большими разрушениями, чем бомбардировки. Города лежали в руинах, войны вспыхивали по самому незначительному поводу, рушились идеологии. И эти слова не выглядели эвфемизмами, писатель детально описывал все следствия этой эпохи. Многое Уэнтик пропустил; он не знал упоминавшихся имен, ему были незнакомы места событий.

Что бы ни произошло и какими бы ни были причины Беспорядков, не возникало сомнения, что автор относился к их последствиям с полной серьезностью.

И вот наступила эра Преобразования.

В последние годы двадцать первого столетия беспорядки потеряли остроту и был восстановлен общественный порядок. И на этот раз Южная Америка, в том числе и Бразилия, вставала на ноги быстрее других. Весь континент объединился в громадную систему перераспределения земли и ресурсов. В период Беспорядков в Бразилию иммигрировали все, кто мог добраться до континента и страна превратилась в настоящий котел смешения народов. Страна стала делиться на новые нации, которые заявляли о своих интересах и получали самоопределение.

Потребовалось почти три десятилетия проведения в жизнь этих перемен, чтобы люди пришли к признанию их полезности. Процесс набрал полную силу, когда стали заметны плоды.

Коренные бразильцы расселились, главным образом, на крайнем северо-востоке, возвратив себе сельскохозяйственные угодья, которые они обрабатывали еще до прихода португальцев. Образовалось большое и шумное еврейское сообщество; оно обосновалось в Манаусе и окрестностях этого города, их новой Земле Обетованной, естественными границами которой были река, болота и влажные тропические леса. А на юге, а центром в заново отстроенном Сан-Паулу, сосредоточились выходцы из англоязычных стран.

На практике, подчеркивал историк, условия жизни и работы оказались далеко неодинаковыми в разных регионах и не такими, как ожидалось. Только в Сан-Паулу преобладало белое население. В большинстве других городов, от Порту-Алегри на юге до Белена на севере, продолжало существовать традиционное для Бразилии смешение рас, гордившихся независимостью друг от друга, но всегда уважавших других.

Каждое государство с уважением относилось к себе подобным. Бразилия была теперь густо населена и территориально велика для управления централизованным правительством. Когда самоопределение закончилось, это оказалось как раз тем, что было нужно людям. Каждое сообщество получило четкие границы, внутри которых местное правительство правило, как пожелает.

Последний раздел книги представлял собой расширенную идеологическую программу, нацеленную на плановое увеличение производства продуктов питания и интенсивности деторождения на ближайшие несколько лет, постепенное освоение ранее необитаемых площадей земного шара и окончательное установление мирового единства.

Уэнтик закрыл книгу и понял, что так и не съел свой завтрак. Он проглотил остывшие почки и налил себе чашку кофе. Выпил ее и собрался налить вторую, когда вошла сиделка.

— Вы закончили, мистер Масгроув?

— Не знаю, могу ли я оставить себе немного фруктов?

— Конечно можете.

Она взяла поднос, оставив на столе землянику и пошла к двери.

— Когда кончается ваша смена, сестра? — спросил Уэнтик.

— У нас три смены по восемь часов. Я работаю до четырех вечера, затем заступает сестра Доусон.

— Понимаю. Спасибо.

Она вышла и закрыла дверь, а Уэнтик принялся за землянику.

Он мысленно возвращался к прочитанному, пытаясь его усвоить. В голове не укладывалось, что мир, который он знал и в котором недавно жил, больше не существует. Особенно когда природа его уничтожения описана в сжатой конспективной форме, словно это какие-нибудь общеизвестные сведения.

Ядерное противостояние было потенциалом, который осознавали все люди его времени, но реализация этого потенциала считалась невозможной. Понятна логика постепенного уничтожения, когда одна армия систематически не дает вооружаться другой, или бомбит ее территорию, или бесчинствует на ней. Но серия ядерных взрывов по всему миру, способных в считанные секунды уничтожить миллионы людей, — это просто невозможно вообразить.

И все же… кажется, это случилось. Если происходящее с ним не сон, он сидит на больничной койке в городе под названием Сан-Паулу, а на календаре 2189 год.

Внутри у него все похолодело.

Джин умерла. Дети тоже.

Западная Европа разрушена, говорилось в книге. Он схватил ее и нашел нужную страницу: "…за исключением юго-западного угла Пиренейского полуострова, западная и центральная Европа была превращена в пустыню второй волной бомбардировок…"

Ни одной даты. Ни единой чертовой даты в целой книге!

Уэнтик еще раз посмотрел названия остальных книг на полке, но не смог найти ничего, что могло бы содержать сведения об этой войне. Он вернулся к столу и

Он осознал, наконец, истинную безысходность своей ситуации. Как день назад пришлось смириться со своим пребыванием в будущем, теперь надо было признать страшную изолированность этого будущего. Если бы он и вернулся в свое время, ничего хорошего из этого выйти не могло. Война — историческая определенность. Так же как смерть его семьи.

Уэнтик поставил локти на стол, подался вперед и утопил лицо в ладонях. Вскоре он ощутил горький вкус на губах, ручейки теплых слез потекли по его рукам.

Глава шестнадцатая

Позднее тем же утром его навестил доктор.

Уэнтик сидел за столом и читал одну из книг. Она была наименее вычурной из того, что было на полке, и повествовала о владельце скотоводческой фермы на холмах возле Риу Гранди; его стадо поразила какая-то неведомая болезнь. Как жанр фантастики книга была в высшей степени неинтересной, но ее пришлось предпочесть романтическим кривляниям хозяйки какого-то воздушного замка.

Доктор вошел без стука.

— Ну, мистер Масгроув, как вы себя чувствуете? — начал он.

— Прекрасно, — ответил Уэнтик. — И прежде всего хотел бы договориться об одной вещи. Меня зовут не Масгроув, а Уэнтик. Доктор Элиас Уэнтик. Я хотел бы выписаться.

Доктор растерянно уставился в свой блокнот.

— Понимаю. Не произнесете ли имя по буквам?

Уэнтик членораздельно повторил имя и спросил:

— Когда я смогу покинуть больницу?

— Боюсь, мы не сможем вас выписать. Вы еще не вполне реабилитировались. -

Он что-то торопливо писал на клочке бумаги. — Мне бы хотелось, чтобы вы как можно больше читали, а мы покажем вам вечером еще пару фильмов. Постарайтесь сосредоточиться на них, понимаете? Это очень важно.

Уэнтик кивнул.

— Ну а теперь, — сказал доктор, — скажите, не нуждаетесь ли вы в чем-то еще?

— Мне нужны часы, — ответил Уэнтик.

— Да, да. Вы их получите. Я имел в виду нечто более — как бы это сказать? -

абстрактное. Как насчет общения?

— Не знаю на что вы намекаете.

— Не обращайте внимания. Что-нибудь еще?

— Не назовете ли вы мне сегодняшнюю дату?

Доктор взглянул на свои наручные часы.

— Пятнадцатое.

— Пятнадцатое чего?

— Февраля. Э-э… 2189 года.

— Спасибо. Видите ли, доктор, произошла ошибка. Я знаю, что вы считаете меня Масгроувом, но это не так. Мое имя Уэнтик. Элиас Уэнтик. Я прибыл сюда на самолете вместе с Масгроувом. И думаю был принят по ошибке вашими людьми из машины скорой помощи за него.

— Понимаю, — сказал доктор.

— И все же, — тоном, не терпящим возражений, продолжил Уэнтик, — вы мне не верите?

— Вы можете это доказать?

— Не думаю, если Масгроува в аэропорту не нашли.

— Что ж, прошу прощения.

Доктор открыл дверь.

— Посмотрю что можно для вас сделать. Но вам придется пока оставаться здесь.

Он закрывал дверь явно чувствуя себя растерянным. Уэнтик несколько секунд не отрывал взгляд от закрывавшейся двери.

Было бы прекрасно выбраться отсюда для нового глотка свободы. С другой стороны, у него не было никакой стоящей причины покидать это место. Он не имел представления зачем его доставили в Сан-Паулу, неизвестно и кто несет за это ответственность. Если Масгроув, то это очень странно, поскольку его самого принимали за Масгроува, для которого, видимо, и предназначалось занимаемое им место. По всему видно, что это какое-то принудительное лечение, которое имеет целью реабилитацию пациентов, хотя Уэнтик был не в силах понять из какого состояния и в какое его стремятся перевести. Во всяком случае можно предполагать, что Масгроув нуждался в этом лечении и, следовательно, не вполне контролировал собственные действия.

Сбежать сейчас не так уж и невозможно. При единственном страже — женщине и тонкой перегородке он мог бы выбраться без большого труда. В конце концов, это больница, а не тюрьма. Мелкие детали, вроде оставляемых в дверях ключей, указывают на то, что принудительность лечения здешних пациентов зачастую уступает место добровольности.

Уэнтик вернулся к столу и углубился в проблемы скотовода.

* * *

После того как он поужинал и поднос был убран, Уэнтик прилег отдохнуть на постель и приготовился смотреть фильмы. За неимением лучшего, это неплохое отвлечение от скучного чтения.

Он дочитал историю скотовода еще до ленча, а после еды снова взялся за историю Бразилии.

Как раз в это время сиделка принесла ему часы и он сразу же почувствовал себя лучше. В четыре часа до его слуха донеслись звуки сдачи сиделкой смены и вскоре подтвердилось, что на дежурство заступила та молодая. На мгновение он попытался представить как выглядит его невидимая охранница, та, что дежурит от полуночи до восьми утра.

Однако день тянулся с едва выносимой медлительностью.

Он съел массу фруктов и, вопреки собственному предубеждению, прочитал книгу дамы из воздушного замка. Как он и предполагал, чтиво оказалось плохим; все события романа строились вокруг возможного принесения девственности в жертву главному злодею. В Британии подобное было бы просто невозможно, подумал он.

По крайней мере, в его время… состояние подавленности снова навалилось на него с еще большей силой.

Закат был долгим и оранжевые ореолы вокруг ветки дерева за окном держались добрых полчаса. Наконец они растаяли и небо быстро превратилось из синего в черное.

Он нажал кнопку на стене и створки окна повернулись, словно переложенные паруса, опять превратившись в белую стену.

Прежде чем вернуться в постель, он приоткрыл дверь и посмотрел на сидевшую за столом девушку. Пришитая к рукаву ее блузки именная полоска гласила: "Сид Карина Доусон". Она не подавала вида, что знает о его подглядывании, но несколько секунд спустя краска смущения залила ей щеки. Он тихонько отошел от двери и сел на край койки.

Минуты шли, а фильм, казалось, начинаться не собирается.

Снаружи послышался скрип стула сиделки Доусон. Она встала. Он услыхал звук поднятой трубки телефона, она стала набирать номер.

Через приоткрытую дверь он видел ее спину. Девушка говорила быстро, но тихо, потом положила трубку и осталась стоять, скрестив руки на груди, словно чего-то ожидая.

Любопытство заставило Уэнтика снова направиться к двери, мешавшей ему видеть, однако он остановился, не доходя до нее, чтобы она не могла его заметить.

Минут через пять послышались шаги и в приемную вошла другая медсестра. Две девушки заговорили очень быстро, вторая то и дело кивала.

Уэнтик вернулся к постели и сел. Что бы ни намечалось, это наверняка касается его, но ему вряд ли будет позволено войти в курс дела.

Он ждал не более двух минут. Сиделка вошла в палату. Уэнтик заметил легкий румянец на ее лице.

— Через минуту начнется фильм, — сказала она. — Полагаю я должна смотреть его вместе с вами, чтобы давать объяснения происходящему на экране.

Она закрыла дверь и спросила его более мягким голосом:

— Ключ у вас?

Он утвердительно кивнул и подал ключ. Когда она брала его, у нее немного дрожали руки. Повернув ключ и убедившись, что дверь заперта, она снова подошла к постели.

— Анна в долгу передо мной, — сказала она. — И я подумала, что могу воспользоваться этим.

Как раз в этот момент освещение потускнело и начался фильм. Уэнтик бросил взгляд на экран и увидел, что это вчерашние кадры.

— Зачем вы здесь? — спросил он.

— Просто, чтобы составить вам компанию.

— Это ваша обязанность?

Она засмеялась.

— Нет. По крайней мере, по отношению к тому, за кого вас здесь принимали.

— Вы хотите сказать, что меня больше не считают Масгроувом?

— Теперь не считают. Завтра утром вас выписывают. Но об этом пока не велено вам говорить.

— Почему?

Она пожала плечами.

— Не знаю. Надеюсь, вам здесь не хуже, чем в любом другом месте.

Уэнтик бросил взгляд на стену, куда проецировался фильм.

— Значит, мне незачем это смотреть?

Она отрицательно покачала головой и сказала:

— Это вроде оправдания. Я не сказала Анне, зачем вошла к вам.

— И зачем же?

— Подвиньтесь, — сказала девушка.

Он послушался и она села на постель рядом с ним.

— Я же сказала, мне подумалось, что вам необходима компания.

— Вы правильно подумали.

— Вы женаты, доктор Уэнтик? — спросила она.

Он смотрел на нее… впервые воочию глядя в лицо одной из сторон своей новой жизни.

— Нет, — медленно проговорил он. — Моей жены больше нет в живых.

— Простите.

Он нерешительно обнял ее за плечи и сказал:

— Вы очень привлекательны.

Она промолчала, но опустила руку на его бедро.

И тогда он поцеловал ее и она сразу же ответила на поцелуй. Его рука совершенно естественно опустилась ей на грудь и она прижалась к нему всем телом. Их поцелуи становились все более страстными и он повалил ее на постель рядом с собой.

На стене сменяли одна другую бессмысленные цветные картинки. Возможно Анне не было сказано все, но у нее, по крайней мере, оказалось достаточно здравого смысла, чтобы не включить музыку.

Глава семнадцатая

Уэнтик еще спал, когда на следующее утро сиделка среднего возраста принесла завтрак. Она нажала кнопку на стене и палату залил поток солнечного света. Уэнтик открыл глаза и увидел за окном цветущую ветку. Розовое цветение, невинность.

Она поставила поднос на столик и быстро вышла.

Он полежал еще пару минут, пытаясь дать телу окончательно проснуться. Мышцы ощущались отделенными от костей. Услады и пороки цивилизации уже высасывают из него энергию. Тюрьма, при всей ее отвратительности, восстановила силу телодвижений до уровня, какого он не знал за собой с юности.

Он поднялся, наконец, с постели и пододвинул к себе поднос. Сегодня никаких почек. Просто миска каши, яичница из одного яйца и кофе.

Покончив с едой, он умылся, оделся и попытался придать постельному белью хотя бы видимость опрятности. Затем уселся ждать дальнейшего развития событий.

Его сиделка Карина, как она позволила ему называть себя, сказала, что по ее сведениям сегодня утром он будет выписан. Из-за происшествия с ним в больнице был переполох.

Часы уже показывали десять тридцать. Уэнтика снова охватывала тоска, когда в дверь постучали и вошла сиделка. Следом за ней появился высокий мужчина. Он сразу же подошел к Уэнтику.

— Доктор Уэнтик! Прошу прощения за случившееся с вами!

Уэнтик пожал протянутую руку. Он не сводил с вошедшего глаз.

Тот был в возрасте, вероятно далеко за шестьдесят, хотя еще достаточно строен, взгляд чистый и умный. Голова почти лысая, остатки волос только на висках. Несмотря на морщины, черты лица строгие, кожа здорового розового цвета. На мужчине такая же одежда, что и на Уэнтике, хорошо пригнанная, нейтрального серого цвета. На плечах он носил яркую бледно-зеленую накидку.

— Не имею чести, — сказал Уэнтик.

— Джексон. Сэмюел Джексон.

Они продолжали трясти друг другу руки. Джексон вел себя так, словно они встретились после долгой разлуки.

Наконец он сказал:

— Как только вы сложите вещи, я доставлю вас на вашу квартиру.

— Я готов отправиться как есть.

— У вас нет даже смены одежды?

— Нет. Только то, что выдала мне сиделка. Старая одежда пришла почти в полную негодность.

— Я полагал, вы что-нибудь захватили с собой.

— Я действительно брал вещи. Но они потерялись где-то по дороге.

— Посмотрим что я смогу для вас сделать. У меня есть здесь самолет. Ваша квартира в нескольких домах от моего офиса. Я поручу студентам подыскать что-нибудь для вас.

— Студентам?

— В университете.

Уэнтик взял с собой историческую книгу и последовал за Джексоном в коридор. Полная сиделка бросила на него взгляд и он заметил, что от ее вчерашнего дружелюбия не осталось и следа. Словно теперь, когда ей стало известно, что он действительно не Масгроув и следовательно не нуждается в ее заботе и внимании, она чувствовала себя обиженной.

В том, как Джексон шел по коридорам здания, безошибочно узнавалась аура власти. Уэнтик следовал за ним по пятам.

Наконец он не удержался и с вызовом спросил:

— На этот раз на меня не наденут смирительную рубашку?

— Кто посмел это сделать? — с болезненной миной на лице спросил Джексон. — Не Масгроув ли?

— Думаю, да. Мне дали сильное болеутоляющее и я очнулся в ней связанным.

— Примите мои извинения, доктор Уэнтик, если сможете. Говорите мне все, что наболело без стеснения. Я именно тот, кто затащил вас сюда.

Они как раз вышли в сияние солнечного света позади здания, куда почти двое суток назад его привезли в машине скорой помощи. На бетонной площадке стоял небольшой, выкрашенный в зеленый цвет самолет с высоким бульбовидным фонарем, нескладно прилепленным к узкому фюзеляжу.

Уэнтик остановился, как вкопанный.

— Вы затащили меня сюда, — повторил он.

— Это так.

— Скажите-ка мне одну вещь. Зачем?

Джексон показал на книгу в руке Уэнтика.

— Если вы это прочитали, то часть ответа уже знаете.

— Отсюда я узнал немногое. Только о том, что была война.

— Война действительно была, — сказал Джексон насмешливо-кротким тоном. Надеюсь, она положила конец всем войнам. Я уверен, именно с такой иронией говорили о ней в ваше время. Что ж, имелось в виду как раз то, что произошло. Просто мир не развалился на куски, но был сломлен дух человека. Видите ли, нам потребовалось два столетия, чтобы достичь нынешнего положения дел? Вероятно, для вас все это выглядит странным, но мы имеем теперь много такого, чем вы не располагали. Мы вас схватили, доктор Уэнтик, только и всего.

— Но затащили вы меня сюда не за то, что разразилась война.

— Отчасти и по этой причине, — Джексон кивнул в сторону самолета. — Идите.

Поднимайтесь на борт. Думаю, вы поймете, в чем истинная причина, когда я объясню вам некоторые вещи.

Они забрались в самолет и сели. Джексон разместился возле органов управления, которые, на непросвещенный взгляд Уэнтика, выглядели не более сложными, чем в легковом автомобиле.

— Вы говорите, что схватили меня? — напомнил он. — И отчасти за то, что случилась война?

Двусмысленность последнего заявления Джексона не выходила у него из головы.

Пожилой мужчина улыбнулся.

— Вина не на вас лично. Она на вашем обществе. Мы здесь заново отстраиваем цивилизацию. Наш уровень технологии примерно такой же, как в ваше время. На некоторых направлениях социальных наук мы вас опередили, в техническом отношении — тоже. Но в целом образ здешней жизни не очень отличается от вашего.

Уэнтик видел, что пока этот человек говорил, самолет поднялся в воздух. Они были уже на высоте пяти метров и быстро поднимались в полной тишине.

— Насколько я понимаю, этот самолет — одно из ваших технических достижений, превзошедших наши?

— Да. — Руки мужчины спокойно лежали на рычагах управления, он вел машину без малейшего напряжения.

Уэнтик посмотрел вниз сквозь широкий прозрачный фонарь и увидел раскинувшийся под ними город. День был ясным и теплым, небо сияло прозрачной голубизной. Главным впечатлением от этого города был его простор. Он изобиловал высокими зданиями, бетонными и металлическими конструкциями, но все это не было похоже на то, что Уэнтик привык видеть в своем времени. Здания не лепились друг к другу, между ними было много места, усеянного пятнами зелени. Ближе к окраинам здания были менее высокими, но и там их окружала естественная зелень деревьев и кустарников.

— Вам это нравится? — спросил Джексон.

Уэнтик кивнул, но добавил:

— Здесь не так, как дома.

— Где ваш…

— В Лондоне.

— Я думал, вы американец.

— Нет.

Уэнтик взглянул на холмы за городом. Действительно красиво, если бы не жара. В другом направлении на горизонте серебряной полосой виднелось море, Южная Атлантика.

— Мистер Джексон, — заговорил он, — если вы действительно то лицо, которому я обязан своим здесь появлением, то вам придется очень многое объяснить.

— Обычно меня называют доктор Джексон, — сказал мужчина.

— Извините.

— У нас похожие интересы, доктор Уэнтик. Мы оба ученые, пусть и не в одной области. Ученый — это человек, который имеет дело с идеей. У некоторых ученых есть собственные идеи, другие работают над тем, что открыто не ими. Я один из последних. Социолог. Я имею дело с абстрактными представлениями о людях, управлении и общественном движении. Вы, как биохимик-исследователь имеете дело с составами и химикатами. Но и вы, и я — профессиональные рационалисты.

— Я приму это к сведению, — осторожно согласился Уэнтик.

— В таком случае, ваш рационализм должен подсказывать, что прежде чем дать вам объяснение, мне необходимо знать, что требуется объяснить.

— Вы хотите сказать, что вам неизвестно о моих злоключениях в течение последних едва ли не дюжины недель?

— Нет. Мне известно одно: то, что было вопросом нескольких дней, произошло лишь сейчас. То есть мы с вами встретились.

— И вы не догадываетесь о причине задержки?

— Не имею ни малейшего представления.

Уэнтик начал рассказывать что с ним случилось.

Сидя в этом крохотном самолете, медленно и без видимого источника энергии летевшим над совершенно чужим для него городом, Уэнтик заново переживал всю череду событий. Он начал с того момента, когда Эстаурд и Масгроув явились к нему на станции — при упоминании имени Эстаурда Джексон задал Уэнтику несколько коротких вопросов, — поведал о трагическом эпизоде в тюрьме, а затем о том, как был доставлен в больницу. Единственной деталью, которую он опустил, была новизна сексуальных ощущений прошедшей ночи; это событие оставалось пока слишком свежим для его разума, чтобы делиться воспоминаниями о нем в данный момент.

Когда он закончил, Джексон переспросил:

— Вы говорите, что этот Эстаурд погиб?

— Это был несчастный случай. Он разлил авиационный бензин и поджег его, прежде чем успел выбраться.

— С вами были и другие люди? Имеете ли вы представление кто они?

— Нет. Насколько я могу судить, какое-то время все они служили в американской армии, но все это не очень ясно.

— Где они сейчас?

— Полагаю, до сих пор в тюрьме, — ответил Уэнтик. — У них есть вертолет и один умеет им управлять. Возможно им уже удалось улететь.

— Можете рассказать об Эстаурде еще что-нибудь?

— Вряд ли. Я только знаю, что он работал на какой-то правительственный департамент и предположительно обследовал по его заданию район Планальто.

— Меня заинтриговало то, что вы рассказали об этих допросах, — сказал Джексон. — Есть у вас соображения о мотивах Эстаурда?

Уэнтик на мгновение задумался.

— Не уверен. Думаю, он зашел в тупик; один из его людей намекал на это, когда говорил, что Эстаурд "клянет" меня за происходящее в тюрьме. Людям он, например, говорил, что туда их затащил я. Но, на мой взгляд, было совершенно ясно, кто кого затащил.

— Думаю, я смогу разрешить ваши сомнения, — сказал Джексон.

Он напряг руки на рычагах и нос самолета нырнул вниз. Ток воздуха за бортом сразу усилился и Уэнтик почувствовал, что машина устремилась к земле.

Теперь он видел перед собой громадное здание, раскинувшееся на несколько сотен квадратных метров. Хотя он с трудом отличал здесь старые постройки от новых, это здание выглядело подвергавшимся воздействию непогоды не один год. Самолет сделал над ним круг, затем тихо опустился на небольшой луг, где уже парковалось несколько подобных летательных аппаратов. Остановив машину, Джексон встал.

— Вы не собираетесь рассказать мне, как эта штуковина работает? — спросил Уэнтик.

— Потом, — засмеялся Джексон. — Это наш самый большой вклад в общее дело мира и мы не упускаем случая поговорить на эту тему. Я расскажу вам о нем во второй половине дня, как и о других вещах, которые могут оказаться для вас интересными. Но прежде мне необходимо сделать пару звонков. Я не знал, что в дело вовлечен кто-то еще.

— Но вы знали о Масгроуве.

— О да. Он фактически центральная фигура.

Пожилой мужчина зашагал прочь от самолета и Уэнтик поспешил следом за ним в здание.

* * *

Джексон обещал быть вскоре после полудня. Уэнтик провел утро в своей новой квартире и примыкавшей к ней лаборатории.

Как и говорил Джексон, и то, и другое — часть университетских владений. Квартира была в полном распоряжении Уэнтика. В ней были все удобства, какие можно вообразить, и даже, к великому его изумлению, телевизионный приемник. Но гораздо больший его интерес вызвала лаборатория, которая — Джексон сказал об этом перед тем, как оставить Уэнтика одного, — предоставлена исключительно ему одному. Были обещаны любые помощники, студенты и квалифицированные сотрудники, а также все, в чем появится нужда. Он тщательно осмотрел лабораторию и нашел в ней буквально все элементы оборудования, каким приходилось пользоваться на антарктической станции.

В два часа пришел Джексон.

Уэнтик отдыхал в одном из удобных мягких кресел, наслаждаясь кондиционером.

На дворе стояла полуденная жара, а здесь была атмосфера, позволявшая снять утомление после пребывания в знойном городе.

Джексон подошел к застекленному шкафчику и приготовил два напитка в длинных бокалах, щедро наполнив их льдом и фруктовыми дольками. Он протянул один Уэнтику.

— Я только что навестил Масгроува в больнице, — сказал он. — Его лечат так же, как пытались лечить вас.

— Счастливчик, — сказал Уэнтик, думая о проведенных с Кариной часах минувшей ночи. Получает ли и Масгроув это лекарство?

— Я еще раз прошу простить меня. Боюсь, как и большинство всего остального, это мой промах. Я распорядился, чтобы вас встретили в аэропорту, а Масгроува отправили в больницу. Когда самолет приземлился, скорая помощь уже была там, а мой человек еще не прибыл. Вы были в смирительной рубашке и они приняли вас за Масгроува.

— Почему вы не искали меня в больнице?

— У нас даже подозрения не было, что вы там. Масгроув исчез вскоре после того, как вас увезли, — нынче утром он говорил мне, что вы пытались убежать, — и я решил, что вы где-то в городе, а Масгроув в больнице. На самом деле оказалось наоборот. Как бы там ни было, теперь все на своих местах.

Уэнтик хлебнул из стакана и нашел напиток приятным: сладкий освежающий пунш с неизвестными ему специями.

— У меня нет в мыслях винить вас, — сказал он, снова подумав о Карине. — Я прекрасно отдохнул. Как же вы все-таки нашли Масгроува?

— Как только нам стало известно, что он где-то в городе, мы позвонили и он появился через пятнадцать минут. Его продержали в полицейском участке около тридцати шести часов.

Уэнтик слегка нахмурился, почувствовав недомолвку в этом замечании. Он не очень поверил в полицейский участок, который задерживал человека, не сообщая об этом вышестоящим властям, и отпустил его. Вероятно, какое-то объяснение этому было.

— Как бы там ни было, — продолжал Джексон, — проблем больше нет. Вы здесь и это факт.

— Который, как я полагаю, — сказал Уэнтик, — возвращает нас к моему вопросу. Зачем я здесь?

Джексон улыбнулся.

— Чтобы выполнить работу. Возможно очень простую или слишком приятную, но тем не менее работу, для которой подходите только вы.

— И что же это за работа?

— Исправить то, что вы натворили, доктор Уэнтик. Помочь нам собрать воедино человеческое общество. Навести порядок в том, что сделано неправильно. Называйте как хотите, но это должно быть сделано.

— Что должно быть сделано? — мягко спросил Уэнтик.

— Необходимо избавить нас от газа беспорядков.

Джексон сделал долгий глоток, затем стал следить за реакцией Уэнтика.

Уэнтик пожал плечами.

— Это то, о чем говорил Эстаурд? Он связывал мое появление здесь с моей работой.

— Именно так. Вы создали газ беспорядков… вы и должны его уничтожить.

— А если я этого не сделаю? Или не смогу сделать?

— Вам придется. Я могу дать вам очень веские основания почему вы должны это сделать. Воочию убедившись как его поражающее действие повлияло на наше общество, я уверен, вы сделаете все необходимое. Если не сделаете… Что ж, дело ваше. Если вы сможете аргументировать свой отказ, нашим ученым и технологам останется положиться лишь на самих себя.

— Я не бесчеловечен, Джексон, но после того, через что я прошел, вам придется дать мне действительно очень веские основания, почему я должен что-то для вас делать.

— Полагаю, смогу их вам дать. Но, принимая решение, следует не забывать одну вещь: нет возможности вернуться в ваше время. Ваш мир погиб и это произошло более двухсот лет назад.

Уэнтик наблюдал за ним, не выражая никаких эмоций.

— Думаю, я могу это понять, — произнес он, медленно выговаривая слова.

— Значит, вы понимаете какова природа того, что мы с вами сделали? Что мы осуществили некий переход во времени, чтобы заполучить вас?

— Да.

— Поздравляю вас. В университете на освоение теории этого перехода отводится целый семестр.

— Доктор Джексон, — сказал Уэнтик, — вероятно нам пора вернуться к главному пункту повестки дня. Вы собирались объяснить, почему я обязан работать на вас с этим газом беспорядков.

— Хорошо, — согласился Джексон. Он осушил свой стакан и направился к шкафчику приготовить второй.

* * *

— Вижу, вы взялись читать нашу доктринерскую историю, — сказал он, показав на тощий томик, лежавший на столе между ними. — Вы могли узнать из нее, что война разразилась в 1979 году. Это была страшная война, тотальная и последняя. В какие-то недели почти девяносто процентов населения мира было уничтожено или смертельно заражено. Из осколков этой бойни мы и отстроились заново.

— Война оставила наследство. Были не только уничтожены целые нации, стерты с лица земли города и полностью ликвидированы целые расы, но остались еще побочные эффекты, которые по сей день, двести лет спустя, несут хаос нашему миру.

— Это радиация. Мы не имеем возможности сказать сколько было взорвано ядерных запасов или какое количество радиоактивных веществ оказалось разбросанным на планете. Но нам известны ее остаточные воздействия и если бы вы побывали со мной в некоторых районах земного шара, то могли бы удостовериться собственными глазами. Помните Америку? Помните богатейшую, самую могучую нацию на Земле? Страну свободы? Там теперь нет ни одной живой души. Там самая высокая радиация в мире. Придет день и мы, вероятно, попытаемся снова колонизовать эту землю, но пока рано.

— Далее вирусы и микробы. К счастью их воздействие было краткосрочным и теперь мы живем, не рискуя им попасться. Но я могу сводить вас в ботанический музей и показать листья обертки кукурузного початка полутораметровой длины и обыкновенные фрукты вроде яблок и бананов, которые выросли на своих деревьях, но отравят каждого, кто их съест. Могу показать фотографии новорожденных уродцев. Можно представить доказательство существования вирусов рака и всевозможных вторичных продуктов действия этой бактерии, выброшенной в атмосферу во время войны. То, что сами вирусы больше не могут сделать с нами, продуктом двухсотлетнего перекрестного опыления и высокой фоновой радиации, мы делаем с продуктами продуктов этих исходных вирусов.

— Так что с радиацией и бактериями мы теперь научились уживаться. С каждым годом их потенциал уменьшается и все, что нам необходимо, чтобы постепенно разделаться с ними, — терпение.

— С беспорядками мы ужиться не можем, потому что их потенциал с годами не снижается.

— В заключительной стадии войны противоборствующие стороны охватило отчаяние. По мере того как бомбардировки продолжались, а враг не переставал отвечать тем же, стали использоваться самые разные виды оружия, многие из которых не были испытаны. Среди них и то, что мы называем газом беспорядков. Его химический состав мы до сих пор досконально не знаем. Одна из воюющих сторон — и у нас есть основания быть уверенными, что это Соединенные Штаты — выпустила тысячи тонн этого газа в атмосферу над территорией противника. Если бы газ вел себя, как любой другой, то, сделав дело, должен был рассеяться. Но этого не произошло. Было в составе этого газа что-то такое, чего применившие его предвидеть не смогли. Вместо того, чтобы рассеяться, он собрался в облака, сохранив почти весь потенциал. Облака газа стали блуждать в атмосфере по воле ветров и вертикальных потоков.

Уэнтик перебил Джексона:

— Я прочитал в книге главу об эпохе Беспорядков. Что это было?

— То, что происходит, когда люди надышатся этого газа.

— Представьте сообщество, повседневное название которого определялось каким угодно его собственным выбором. Вполне вероятно превращение в норму нецивилизованного поведения, да и можно ли было ожидать иного? Не было почти никакой связи. Медленно, но верно дело шло к вырождению. И вот, драка здесь, изнасилование там, кто-то оказался психически больным где-то еще. Примерно через три дня оказывалось пораженным все сообщество и, в зависимости от того, какое положение дел принималось за норму, происходило что-то из трех возможных вещей. Люди, жившие по принципу "что потопаешь, то и полопаешь", могли объединиться и убивать слабейших; религиозно ориентированная группа могла впасть в полоумное идолопоклонение; воинственное сообщество могло организовать банды самотитулованных бдителей и пойти на мародерство, зачастую свирепое и кровожадное, против соседей. Вариации этих трех возможностей имели место в каждом конкретном случае, но всегда все сводилось к одному и тому же: беспорядки.

Хуже всего приходилось большим городам, серьезность беспорядков находилась в прямой зависимости от количества вовлеченных в них людей.

— Началось это, вероятно, с окончания войны в 1980 году и продолжалось до 2085 или 2090 годов. Только в последние тридцать лет этого периода происходившему была найденапричина и газ получил свой ярлык.

На протяжение девяностых годов прошлого столетия беспорядки резко пошли на убыль и началась эра Преобразований. Города заново населялись и перестраивались, мы развили нашу технологию и построили общество, которое некоторые из людей вашего времени могли бы принять за почти совершенное.

— Но беспорядки вовсе не прекратились. По неизвестной нам причине газ беспорядков стал менее активным. Вместо блуждания по миру по воле ветров, он собрался на высоте примерно трех тысяч метров над уровнем моря и ниже не опускается. Мы знаем, что он продолжает перемещаться над миром, но здесь в Бразилии он продолжает доставлять беспокойство только в горных частях страны или на плато.

— В таких, полагаю, районах, как Планальто, — заметил Уэнтик.

— Да, — согласился Джексон.

— Поначалу это нас не беспокоило, — продолжал он, — потому что основная часть хозяйства Бразилии всегда тяготела к океанскому побережью. Но народонаселение растет, а в высокогорных районах Бразилии сосредоточены величайшие в мире залежи полезных ископаемых, и у нас возникла необходимость иметь возможность работать и там. Но дело не только в этом. Мы ощущаем воздействие газа и здесь, в низине. Три-четыре раза в год, обычно весной или осенью, ветры приносят его на низинную территорию.

— Конечно, мы принимаем меры предосторожности, но это доставляет чертовски много хлопот.

Джексон поднял стакан ироническим жестом провозглашения тоста.

— Вот, собственно, и все, доктор Уэнтик, о том, почему мы хотим, чтобы вы поработали на нас. Вы изобрели этот газ, вы и должны его уничтожить.

Глава восемнадцатая

Уэнтик допил стакан и попросил Джексона наполнить его снова. Разум не переставал трудиться над услышанным.

Главной проблемой было признание факта, что газ беспорядков явился результатом его работы. Эстаурд, по существу, говорил о том же самом, но не смог убедить его.

— Каким образом вы связываете это со мной? — спросил он.

— Мы обнаружили несколько старых архивов во время раскопок Вашингтона. Все, что пережило время, доставлялось для изучения в Сан-Паулу. Нам попались ссылки на вашу работу.

— Но моя работа касалась ментального обусловливания. Она не имела никакого отношения к войне.

— Для большинства бразильцев это одно и то же, — сказал Джексон.

— Но это вовсе не так. То, как газ беспорядков был использован, по крайней мере, исходя из вашей трактовки, свидетельствует скорее о целенаправленном его изобретении, как оружия индивидуального поражения гражданского населения.

— А не то ли же самое делает любое ментальное обусловливание?

— Возможно.

Уэнтик некоторое время сидел молча, погрузившись в раздумья. Он вспоминал прочитанное по теории Павлова, затем то, что становилось достоянием гласности о ее практическом применении Иосифом Сталиным в Советском Союзе. Все это было частью пропасти между теорией и практикой, между холодным клиническим светом в клетке подопытного животного и слепящей лампой камеры для допросов. Ученый может разработать какой-то принцип и создать нечто такое, к чему в конечном итоге применения его детища, он будет относиться с отвращением. Павлов не был тираном, научно обосновывая доктринерство, хотя его методы стали орудием тирании.

И теперь он, Элиас Уэнтик, оказался, вероятно, точно в такой же ситуации.

— Могли бы вы сказать, каких результатов намеревались достичь в своей работе? — прервал молчание Джексон.

— Думаю, вы знаете.

— Мне кажется, у вас есть сомнение в возможности связи вашей работы с газом беспорядков. Если вы расскажете точно что именно вам пришлось делать, а я дам описание психологического процесса, который возникает при заражении газом, то вероятнее всего вам станет понятно что я имею в виду.

— Хорошо.

Уэнтик заметил, что начал расслабляться. Язвительно-насмешливая речь собеседника, которая кому-то другому могла показаться раздражающей, была просто прямым дополнением его собственной, скорее недоброжелательной манере держать-

Как можно коротко он обрисовал свои попытки сократить срок выработки условного рефлекса методами Павлова и те процессы, к которым для этого прибегал. Он рассказал Джексону о крысах и временной приостановке исследований как раз в то время, когда его увезли в Бразилию.

— Назначали вы состав людям? — спросил Джексон.

Уэнтик отрицательно покачал головой.

— Я сам принимал его в очень умеренных дозах, но не позволил больше никому попробовать наркотик на себе. При небольшой силе он оказывал очень слабое действие.

— И…?

— И ничего. Дальше этого дело не пошло.

— Не понимаю.

— А должны бы. Это было перед самым появлением моих друзей, Эстаурда и Масгроува. Я отказался от продолжения работы и отправился с ними. Насколько мне дано судить, ситуация с тех пор не изменилась до сих пор.

Джексон возразил:

— Уверяю вас, это не так. Из хранящихся в наших архивах сведений явствует, что ваша работа была доведена до конца и получен газообразный состав, который мы теперь называем газом беспорядков.

— У вас неверная информация. Я не закончил работу.

Джексон пожал плечами.

— Позвольте рассказать вам о действии газа более детально, — сказал он. — Первые симптомы всегда отмечаются увеличением количества снов и их жизненной яркостью. Затем появляются головные боли или мигрени.

— С этого момента у разных индивидов симптомы неодинаковы. Общим является только обостренное проявление характера. Если кто-то от природы немного вспыльчив, у него проявляется тенденция к раздражительности или он становится более злобным. Другой, скажем, склонный к уединению, может становиться все более недоброжелательным и отказывается от общения.

— Все это, если отсутствуют внешние стимулы. На деле людям, конечно, присуща стадность и они как-то взаимодействуют друг с другом. Не общаясь, человек мог бы никогда не осознать происходящие изменения своей психики. Даже двое, неделями могут находиться рядом, не замечая каких-то основательных изменений, если они хорошо совместимы. Но при любом большем числе людей в скором времени начинается повальное скатывание к какой-нибудь мании.

Уэнтик не сдержался:

— Думаю, мне понятно почему. Если, как вы говорите, этот газ беспорядков — мой состав, то логика объяснения совершенно проста. Вещество открывает разум для веры во что-то новое, а без осознанного стимулирования это новое никогда не появится. До этого момента процесс в точности эквивалентен шоковым приемам Павлова, но в химическом и метаболическом смысле. Без стимула происходит неосознанное обращение за ним к самому себе и повышенное проявление черт характера. Но при взаимодействии с другими людьми происходит непрерывная бомбардировка мозга непреднамеренными стимулами и в поведении начинают преобладать иррациональные поступки.

Джексон согласно кивнул.

— Вы за десять секунд пришли к заключению, на которое у нас ушло так много лет. Но именно этого мы и ожидали от вас. Убедились, наконец, как и я, что это вещество ваше?

— Боюсь, что да, — сказал Уэнтик.

* * *

— Утром я виделся с Масгроувом, — сказал Джексон после небольшой паузы, — и могу нарисовать примерную картину того, что произошло, когда вы прибыли в Бразилию.

— Вы имеете в виду тюрьму?

Джексон кивнул.

— Не все, правда, вполне ясно; Масгроув очень путается во множестве деталей. Но то, что я узнал от него, помогает мне найти какой-то здравый смысл в описанных вами событиях, добавив недостающие звенья.

— Однако сначала удовлетворю ваше любопытство по поводу обеспечения энергией наших машин. У нас это называется Poder Directo или Непосредственная Энергия. Наш главный, как я говорил утром, вклад в технологию Бразилии. В простейшей форме можно говорить о передаче электроэнергии на расстояние, но на практике дело гораздо сложнее. Я сам не понимаю эти вещи. Вам достаточно знать, что в определенных границах напряженного состояния электрический ток принимает форму импульсов, которые могут излучаться подобно радиоволнам. Это делает электроснабжение необычайно гибким и значительно более удобным, чем по проводам. Может быть в полном смысле слова неограниченное количество устройств, которые приводятся в действие в любой момент времени, лишь бы они находились в пределах досягаемости энергопередатчика.

— Открытие непосредственной энергии было, подобно большинству значительных научных достижений, неожиданным и случайным. Возникло несколько новых направлений исследований. Одно из них привело к созданию поля смещения времени.

Уэнтик перебил его:

— Вы слишком торопитесь. Ваш самолет приводится в движение непосредственной энергией?

— Да. И все приборы в этой квартире тоже, и в больнице, и в тюрьме.

— В таком случае, почему доставивший меня самолет вертикального взлета оборудован обычными турбинами?

— Потому что непосредственная энергия подается передатчиком. Все, что движется за пределами поля его эффективной досягаемости должно иметь собственный запас энергии.

— Продолжайте, пожалуйста.

— Я заговорил о том, что это привело к обнаружению поля смещения во времени. У вас, полагаю, это называлось путешествием во времени, но здесь не все так просто. Генерируемое поле разрывает часть поля времени, которое сосуществует в определенном равновесии с нормальным пространством. Математика этого дела для меня немного… но сам эффект достаточно прост. Передатчик и каждый человек или любая вещь в диапазоне его действия движутся сквозь время. Предельная глубина путешествия неопределенна, по крайней мере, в данный момент. Разрыв, который дает наш генератор, немного меньше двухсот десяти лет, хотя мне говорили, что случаются слабые искажения.

— Истекшее субъективное время остается одним и тем же. Человек может отправиться отсюда в прошлое и, проведя шесть месяцев в 1979 году, обнаружить по возвращении, что здесь истекли те же полгода.

— Как я оказался втянутым в это дело? — задал вопрос Уэнтик скорее себе, чем своему собеседнику. Его одолевала меланхолия. Возможно дело в напитке.

Джексон взглянул на него и Уэнтику на мгновение показалось, что в выражении лица этого человека появился проблеск симпатии.

— Случилось так, — сказал он, — что примерно в то же время, когда проводились эксперименты с полем смещения, мы наткнулись на упоминание вашей работы. Сразу же было решено, что кто-нибудь отправится назад, чтобы попросить вас заглянуть к нам и разобраться с причиненным вами по недосмотру злом. Однако должно было истечь несколько лет, чтобы мы оказались отдалены на двести десять лет от той даты, где был обнаружен ваш след. Единственная информация о вашем местонахождении говорила, что вы стали работать на Дженикс Кемикэл Корпорейшен в октябре 1978 года. Мы направили человека, который должен был добраться до вас. Этот человек — Масгроув.

Уэнтик вскинул голову и стал сверлить собеседника взглядом.

— Масгроув работал на вас? Я думал, он был чем-то вроде мальчика на побегушках у Эстаурда.

— Нет, многие годы он состоял одним из моих ассистентов, выполнил огромную массу подготовительной работы по изучению воздействия газа беспорядков на наше общество и я решил, что Масгроув идеально подходит для этого дела.

— Но он так и не сказал мне об этом, — заметил Уэнтик.

— Не сказал… Возникло несколько обстоятельств, которые я не предусмотрел.

Первым было исключительно сильное воздействие газа беспорядков на него самого, а вторым — знакомство с Эстаурдом.

— Масгроув оставил Сан-Паулу около десяти месяцев назад. План был прост:

отправиться назад в 1978 год с помощью поля смещения времени, сблизиться с вами и объяснить что случилось, затем вернуться вместе. По завершении работы у вас был бы выбор либо остаться у нас, либо возвратиться в свое время. Мы надеялись, даже были уверены, что вы останетесь, узнав свое ближайшее будущее — нависшую над миром войну.

— Однако все пошло не так как надо.

— Масгроув вылетел в тюрьму района Планальто с генератором поля смещения.

Передача должна была производиться оттуда, поскольку обнаружилось, что генератор работает только в таких регионах, где невелика неровность поверхности и мало деревьев и кустарника. Кроме того, по очевидным социальным мотивам, местность должна быть незаселенной. Такая местность в Бразилии большая редкость.

— Генератор поля, который в данном случае мог также действовать и как передатчик непосредственной энергии, был смонтирован в точном соответствии с планом и самолет вернулся в Сан-Паулу без Масгроува.

— В этот же период Масгроув должно быть случайно подвергся действию газа беспорядков. Как вы могли убедиться сами, в районе Планальто его плотность особенно высока. С этого момента он стал действовать наобум. Ему следовало использовать генератор и попасть в 1978 год прямо в тюрьме или где-то неподалеку от нее. Далее предстояло добраться оттуда до Дженикс Корпорейшен в Миннеаполисе. Вместо этого он отправился в Вашингтон, причем оказался там спустя несколько месяцев. Что с ним произошло в эти потерянные месяцы, я не знаю. Утром, когда я заговорил с ним об этом, он отвечал совершенно бессвязно. Могу лишь предполагать, что некоторое время он блуждал в джунглях, прежде чем наткнулся на аванпост цивилизации, откуда продолжил путь в Америку.

— В Вашингтоне он познакомился с Эстаурдом.

— Теперь попытайтесь вообразить что представляли собой эти два человека во время встречи. Масгроув обычно решителен, но поражающее действие газа беспорядков может затянуться на недели. Значительный период времени он был в джунглях один в исключительно неприятном окружении. Вполне можно допустить, что к моменту знакомства с Эстаурдом он уже страдал острой формой шизофрении.

— Эстаурд, с другой стороны, судя по вашему описанию, был параноиком. Никаких психических предубеждений, держался за непривлекательную работу в Вашингтоне и, вероятно, не пользовался расположением коллег. Его брак развалился. Такие люди часто страдают маниями, на которых и коренится паранойное поведение, и Эстаурд не был исключением.

— Он уже был привлечен американским правительством к изучению нашего поля смещения посреди бразильских джунглей и Масгроуву ничего не оставалось, как вступить с ним в контакт.

— Эстаурд подавлял помпезной самоотверженностью и несчастный Масгроув, по-прежнему страдавший от действия газа беспорядков, попал под его влияние.

— Далее этим шоу командовал Эстаурд.

* * *

— При первой встрече Масгроув произвел на меня большее впечатление, но Эстаурд доминировал. Теперь понятно почему, — сказал Уэнтик.

— Невероятным выглядит то, — сказал Джексон, — что когда вы познакомились с Эстаурдом, он еще не подвергался действию газа беспорядков, но его дальнейшее поведение, судя по вашему описанию, не претерпело никаких изменений до самой смерти.

— С остальной частью этой истории вы знакомы. Эстаурд подергал за веревочки и организовал нечто вроде крохотной личной армии. Забирая вас в тюрьму, он надеялся изучить феномен, который обязан был объяснить Вашингтону, а заодно могла быть выполнена и миссия Масгроува, суть которой тот в общих чертах растолковал Эстаурду.

— Тогда-то и возникло третье непредвиденное обстоятельство. Воздействие газа беспорядков на Эстаурда и его людей.

— Эстаурд чувствовал, что должен добиться власти над вами; синдром беспорядков придал этому желанию определенность и начались допросы. Люди были вынуждены исполнять команды Эстаурда и превратились в его настоящих рабов. Сам Эстаурд, не сомневавшийся, что вы каким-то образом стоите за всем происходившим, клял вас за новые затруднения и пытался настроить против вас людей. Масгроув, безнадежно растерявшийся, прятался в камерах.

— Вы, сохраняя здравомыслие и приверженность логике, были дезориентированы происходившим и могли лишь наблюдать.

Уэнтик сказал:

— Эстаурд понимал, что все, кроме меня, испытывают то, что он называл буйными фантазиями.

— Похоже, у вас есть иммунитет против газа беспорядков. Можете ли объяснить почему?

— По-настоящему, нет, — ответил Уэнтик. — Разве что те небольшие дозы, что я принимал на станции, как-то укрепили сопротивляемость организма. Приходилось ли вам наблюдать иммунитет у людей, которые подвергались действию газа более одного раза?

Джексон отрицательно покачал головой. — Таких данных у нас нет. Если это дает защиту, нам удастся найти способ воспользоваться ею.

— Я вводил себе состав внутривенно, — уточнил Уэнтик.

— Вот как?

— Различие действия вполне возможно, — сказал Уэнтик. — Но все же самое лучшее — провести исследование.

— Сможете вы воспроизвести состав здесь в лаборатории?

— Надеюсь, да. Хотя на это потребуется время.

— Время терпит, — сказал Джексон. — Как бы там ни было, по причинам, которые мне установить не удалось, Масгроув неожиданно ушел из тюрьмы пешком и сделал то, что должен был сделать сразу по возвращении: воспользовался радио. Вокруг тюрьмы есть несколько безлюдных сторожевых будок и каждая из них оборудована коротковолновым приемо-передатчиком. За ним послали самолет и четыре дня назад он вернулся в Сан-Паулу. Без вас.

— Четыре дня назад я был еще в тюрьме.

— Конечно. Я не догадался о состоянии Масгроува и когда он сказал, что доставил вас в тюрьму, тут же отправил его обратно за вами. Не забывайте, я ждал десять месяцев, не имея ни новостей, ни объяснений задержки. К счастью два члена экипажа самолета по прибытии в тюрьму сообразили что происходит и надели смирительную рубашку не только на вас, но и на Масгроува. Это у нас в порядке вещей, когда люди страдают синдромом беспорядков.

— Есть одна вещь, которую я еще не понимаю, — сказал Уэнтик. — Это касается тюрьмы. Зачем она там, если известно сколь губителен газ беспорядков для людей?

— Еще одно наследие прошлого, — ответил Джексон, — много лет назад ученые энергично взялись за проблему очистки бассейна Амазонки. Ничего нельзя было сделать, пока джунгли покрывают его сплошь. В этой местности так трудно работать, что очистить ее обычными методами совершенно невозможно. Поэтому был придуман новый. В наши дни работы по очистке района Манауса ведутся опрыскиванием с воздуха. Деревья там настолько разнообразны, что промышленное использование этой древесины просто невозможно, поэтому их отравляют с самолета и оставляют гнить. Менее чем через шесть месяцев бывшая растительность достигает такой стадии разложения, что ее можно прессовать в брикеты на месте и либо использовать в качестве дешевого топлива, либо как гумусовое удобрение в тех местностях страны, где низка урожайность почвы.

— Освоение этого процесса началось в той части джунглей, которую мы теперь называем районом Планальто. Время от времени мы опрыскиваем его снова, чтобы не дать стерне ожить.

— Но примерно сто лет назад, когда интенсивность беспорядков была высока, а их причины известны не были, новая тюрьма стала необходимостью и район Планальто казался идеальным местом для ее строительства. Удаленная, практически исключавшая возможность побега, тюрьма казалась тогда последним словом техники для применения исправительной тирании. В наши дни мы знаем больше о воздействии газа беспорядков и эта тюрьма бездействует уже многие годы.

— Выходит все ее приспособления, вроде лабиринта, были сконструированы именно для тех целей, в которых их использовал Эстаурд?

— Назначение этих устройств — вызывать состояние шока. В определенном смысле это было возвратом к Павлову. Я как-то прочитал книгу об этой тюрьме. Ухо на стене, например, не имело никакого практического назначения, кроме просто своего присутствия. Заключенному завязывали глаза и выводили за стены тюрьмы к уху. Оставив его одного, тюремщики наблюдали за ним сквозь потайные прорези в стене.

— Как только заключенный осознал, что он один, его побуждением обычно было желание снять с глаз повязку и первое, что оказывалось перед его взором, было ухо. С того места, где его оставляли, он мог видеть долину лишь в одном направлении; все остальное скрывалось за пустой стеной. И посередине этой стены торчало ухо.

— С этого момента поведение заключенных всегда было одинаковым. Они бежали от стены почти в перпендикулярном ей направлении, затем останавливались и шли обратно к уху. Потом убегали снова немного дальше, чем в первый раз. Но странная бессмысленность уха очаровывала их до такой степени, что уйти от него они так и не могли. Один мужчина пытался даже допрыгнуть до него, чтобы потрогать, и не прекращал своих попыток целый день.

— Должен признаться, — сказал Уэнтик, — меня оно тоже очаровало, но скорее вызвало жуткое отвращение.

— Вполне возможно. Вы увидели его ночью, поэтому воздействие на вас было менее сильным.

— Это меня радует, — тихо сказал Уэнтик.

Джексон спросил:

— Хотите разобраться в чем-нибудь еще?

Уэнтик задумался, затем сказал:

— Любопытно было бы узнать что сталось с теми людьми, которые случайно забрели в район Планальто. Эстаурд говорил мне, что исчезло их несколько, кроме того он сделал фото вашего самолета, когда подбирали одного из них. Кстати, что будет с его людьми, оставшимися в тюрьме?

— Завтра их заберут. Мы совершаем регулярные облеты регионов, которые подвержены действию газа беспорядков. Люди попадают в них время от времени, а выбраться им оттуда нелегко. Район Планальто давно очищен и патрулируется постоянно. Если в нем оказываются люди из вашего времени, их помещают в больницу и подвергают реабилитационному лечению.

Он встал, достал из кармана ручку и что-то нацарапал на листе бумаги.

— Я загляну туда. Вероятно они все еще в больнице. Доктора, похоже, столкнулись с очень трудными случаями. Должно быть люди упорствуют, настаивая на своих версиях событий, а доктора думают, что дело в стойкости их галлюцина-

Внезапно лицо его помрачнело.

— У этого дела появляются неприятные стороны, — сказал он.

— Но что же теперь с ними будет? — спросил Уэнтик, понимая причину озабоченности Джексона. Эти люди оказались случайными жертвами цепи событий, в центре которых он сам, и ему небезразлична их дальнейшая судьба.

Джексон беспомощно обвел взглядом помещение.

— Полагаю, придется предложить им те же альтернативы, что и вам. Остаться здесь и работать на благо общества или вернуться в свое время.

— Думаю, я смогу поговорить с ними, — сказал Уэнтик. — Хотя я даже не знаком ни с одним из них. Они захотят вернуться.

Джексон отрицательно покачал головой.

— Сомневаюсь. Вы знаете сегодняшнюю дату?

— В моем или вашем времени?

— В том, где вы подсознательно жили, даже находясь здесь. Дату 1979 года.

— Примерно начало августа, насколько я себе представляю.

— Сегодня пятое августа.

— Это важно?

— Само по себе нет. Но в данный момент уже идет война. Вы помните, что читали о кубинском вторжении во Флориду? Это было 14 июля 1979 года. Сражение там закончилось 22 июля. Бомбардировка-мщение Гаваны состоялось 28-го. На следующий день был разрушен другой кубинский город, Мансанильо.

— Вчера, доктор Уэнтик, когда вы лежали в больничной палате, американский президент отверг ноту Советского Президиума. Россия потребовала немедленного переселения кубинских граждан в нейтральную зону на американском континенте плюс недвусмысленную гарантию перехода Соединенных Штатов к социалистической форме правления в десятидневный срок.

— Сегодня, когда вы уже сидели в этой уютной комнате, люди вашего времени делали первые шаги к взаимоуничтожению. Российский флот в Средиземном море будет ликвидирован сегодня к концу дня. Поздним вечером первые ядерные головки взорвутся на американской земле.

— В этом нет никакого сомнения? — спросил Уэнтик.

— Абсолютно никакого.

Пожилой мужчина встал и накинул на плечи свою зеленую накидку.

— Мне лучше отправиться в больницу и взглянуть на этих людей. Вы можете пока почитать вот это.

Он достал из кармана небольшую брошюрку и протянул ее Уэнтику.

— Это одно из моих произведений, брошюра может помочь вам побыстрее акклиматизироваться в нашем обществе.

Уэнтик взял у Джексона книжицу и с отсутствующим выражением на лице положил ее рядом с историческим эссе. Когда тот подошел к двери, Уэнтик окликнул его.

— Доктор Джексон!

— Да?

— Не могли бы вы сделать мне маленькое одолжение? В больнице есть сиделка.

— Не надо слов. Я намекну. Она вас найдет.

И он вышел. Уэнтик снова сел за стол и пододвинул к себе брошюру.

Глава девятнадцатая

Есть две навязчивые идеи, присущие всем людям в различных пропорциях, хотя они скорее всего не являются отражением истинной природы человека. Одна из них — поиск любви, другая — истины.

Ни для той, ни для другой не существует заменителей, хотя любовь может временно вытесняться чисто физическим процессом секса. Поиск истины не может удовлетвориться даже подобным суррогатом.

Уэнтик лежал без сна, обнимая за плечи правой рукой спавшую возле него девушку. Ночь была теплой. Даже в эти часы раннего утра город бурлил. В Сан-Паулу не бывает тихих часов. Все население добровольно приспособилось к многосменной работе, что позволяет городу функционировать круглосуточно изо дня в день.

Уэнтик таращил в темноте глаза, стараясь отгонять от себя зрительные воспоминания первых лет его брачной жизни. Впервые после принудительного расставания с Джин он позволил себе расслабиться и погрузиться в омут сентиментальности. Картины ее физических достоинств — широкий лоб, веснушчатые руки, небольшие мягкие груди, искрометный смех — мучили его месяцами. Такова уж субъективность памяти; вспоминается не главные или особенно важные черты, а лишь поверхностные, ассоциируемые с возникающими в памяти событиями, наличия которых вполне достаточно для идентификации личности. Жизнь с Джин была удовольствием; лучше он вряд ли мог сказать. Она значила для него очень много и они знали тот род счастья, о котором другим не рассказать; они были довольны друг другом, может быть с примесью самодовольства. Но ни одного эта примесь не беспокоила. Если любовь — это то, что он разделял с Джин, то его страсть к Карине временно затмила ее.

Но она вернулась.

Точно таким же образом Джексон временно утешил его ответом на вопрос о своей судьбе. Но сейчас, в мирном одиночестве, он видел одно громадное отсутствие истины.

Газ беспорядков, загадочное вещество, доставленное сюда, чтобы разрушать, не могло быть его детищем.

Работа, которой он занимался, вполне могла постепенно привести к открытию вещества, воздействие которого на человеческий мозг походило бы на описанное Джексоном.

Но он не завершил работу.

Эстаурд и Масгроув оторвали его от нее до получения результатов.

Девушка, лежавшая на руке, повернулась во сне и устроилась головой у него подмышкой. Он обнял ее крепче, ладонь опустилась и нежно охватила одну из грудей.

Тогда кто…? Кто продолжил работу в его отсутствие? Документация была только у Нгоко.

Уэнтик резко сел. Абу Нгоко.

Нетерпеливо выражавший недовольство замедлением исследования, нетерпеливо требовавший испытания состава на людях-добровольцах, нетерпеливо…

— Нгоко! — сказал он вслух.

И девушка упала с руки на подушки, недовольно нахмурив в темноте брови.

Часть III Станция

Глава двадцатая

Под ними девятьсот метров, джунгли раскинулись от горизонта до горизонта. Уэнтик сидел с Джексоном в кабине самолета, дюжина смирительных рубашек зловеще болталась на вешалке позади них.

Уэнтик был полон мрачных предчувствий по поводу того, что они найдут в тюрьме. Только отправляясь туда, он осознал, сколь нелегко ему примириться со смертью Эстаурда. Если так умер один человек, то подобное могло произойти и с другими. В тюрьме много оружия, есть карабины и ножи, хотя мотивы, заставившие Эстаурда доставить все это туда, Уэнтику были непонятны. Коль скоро этот человек вбил людям в головы, что карабины брались с собой для сражения…

Он бросил взгляд на сидевшего рядом мужчину; спина прямая, голову держит гордо. Создавалось впечатление, что он отказывается признаться даже самому себе, что тиски старости постепенно сжимаются вокруг него все крепче. Уэнтик прочитал книгу этого человека; он писал ее последние два года. На Уэнтика произвели впечатление живая ясность стиля и точность его словаря.

Внезапно Джексон коснулся руки Уэнтика и показал в окно.

— Посмотрите, мы приближаемся к расчищенному району.

Джунгли под ними медленно редели, переходя в кустарник, обрамлявший район Планальто по всему периметру. Уэнтик уже видел эту картину с вертолета. Он посмотрел вперед, но никогда не рассеивавшаяся в этом районе дымка далеко видеть не позволяла.

Джексон сказал:

— Думаю, пора надеть маски.

Он пошарил за креслом и вытащил портативный кислородный аппарат, который, как он заверил Уэнтика, эффективно защищал и от газа беспорядков и от любого другого. Имея такой аппарат, человеку не приходилось дышать загрязненным воздухом, он может свободно двигаться и не нуждается в иной защите в подверженных действию газа местах.

— Не думаю, что мне стоит беспокоиться о маске. Я уже был здесь и выжил.

— Ваше дело, — ответил Джексон, — но я без нее не выйду.

— У вас нет иммунитета.

— Нет. Но и вы не знаете надолго ли ваш.

— Все будет в порядке.

Отчасти правда была в том, что Уэнтику не нравилось ощущение резиновой маски на лице. Однако он старался найти этому рациональное объяснение. Склонностью к странной форме клаустрофобии, заявлявшей о себе всякий раз, когда каким-то образом стеснялось нормальное дыхание, пусть даже маской, которая закрыла Джексону только нос, оставив рот свободным для продолжения разговора. В какой-то степени его ссылка на иммунитет была всего лишь отговоркой. Но кроме того, он действительно инстинктивно чувствовал, что иммунитет у него постоянный.

Оба пилота тоже надели маски и включили подачу кислорода. Уэнтик размышлял о том, сколь серьезно эти люди относятся к опасности воздействия газа, и задавался вопросом о судьбе, которая выпадет на его долю, если в Сан-Паулу станет достоянием гласности, что он несет ответственность за создание газа. Судя по книге Джексона, местное общество стабильно, однако не невзрывоопасно. Если представится возможность, надо бы расспросить Джексона подробнее.

Менее чем через две минуты самолет был над тюрьмой и начал снижаться к зданию по широкой спирали. Все четверо находившиеся на борту стали присматриваться к земле в надежде обнаружить признаки людей Эстаурда, но их нигде не было видно.

Черный шрам на месте сгоревшей лачуги-лабиринта нарушал единообразие грязно-зеленой стерни, с болезненной остротой напоминая Уэнтику о смерти Эстаурда. Он поспешно отвернулся.

— Как вы думаете? — обратился он к Джексону, — Они в тюрьме или более вероятно, что ушли?

— Кто может сказать? — Голос был немного гнусавым и приглушался маской. — Вряд ли их поведение можно подвести под какой-то шаблон.

Джексон отвернулся и тронул пилота за плечо.

— Зависните перед зданием. Если они внутри, то выйдут, чтобы разобраться в чем дело.

Пилот согласно кивнул и провел машину над зданием туда, где все еще стоял вертолет. По крайней мере, подумал Уэнтик, они никуда не улетели.

Самолет снизился метров до пятнадцати над землей и остановился в воздухе. Реактивные двигатели вертикальной посадки издавали скрежещущий рев, сотрясая машину; находясь в тюрьме, этот оглушительный грохот нельзя было не услышать. Джексон и Уэнтик не отрывали взглядов от главных ворот.

Минут через пять они открылись и появились люди.

Они вышли все вместе, настороженно поглядывая на самолет. Ни у одного не было никакого оружия. Медленно приближаясь, люди остановились метрах в двадцати пяти от места, над которым висел самолет.

Джексон спросил пилота:

— Сможете достать их на таком расстоянии.

— Предоставьте это мне, — ответил тот.

Загоревшись любопытством, Уэнтик во все глаза следил за людьми на земле. Без всякого предупреждения из фюзеляжа машины вырвался и ринулся вниз желтый пар. Часть его была захвачена мощными струями двигателей и пар устремился на людей. Один или два из них попытались повернуть обратно, но в считанные мгновения все до единого исчезли в желтых клубах.

— На посадку, — сказал Джексон пилоту. Нос машины пошел вниз и Уэнтик почувствовал, как екнуло сердце. В отличие от вертолета, который должен слегка задирать при посадке нос, самолет вертикального взлета-посадки шел вниз под углом вперед.

Как только машина опустилась на стерню, выброс газа из двигателей сдул остатки пара и Уэнтик увидел лежавших без сознания людей.

Джексон пояснил:

— Почти мгновенное действие, но очень мягкое. Они очнутся даже без головной боли.

Уэнтик вспомнил как, придя в себя после дозы этого пара, почти немедленно влил в себя целую чашку супа со специями.

Едва двигатели смолкли, все четверо поднялись из кресел и пошли к люку. Пилот открыл его и все спустились на стерню.

Уэнтик взглянул на тюрьму, черная громада которой закрывала солнце. Просто здание; все признаки исходившей от него угрозы были плодами его подсознания, а не особенностями архитектуры.

— Здесь все люди? — спросил его Джексон.

Уэнтик посмотрел на неподвижные фигуры. Подсчет голов, подумал он. Их было двенадцать.

— Да, — сказал он.

— Хорошо. — Джексон кивнул пилоту и его помощнику. Они заботливо подняли ближайшего к ним и понесли безжизненное тело к самолету.

— Оставим это им. Можете вы показать дорогу в камеру, где стоит передатчик непосредственной энергии?

Уэнтик кивнул и повел его через главные ворота по узкому тоннелю, а затем вверх по лестничному пролету на первый этаж тюрьмы.

Когда они проходили по коридору камеру, в которой Уэнтик поселился по прибытии в тюрьму, он спросил:

— Вы бывали в этой тюрьме прежде?

— Однажды. Несколько лет назад. Вскоре после того, как она перестала использоваться.

Он оглядывал камеры, мимо которых они шли.

— Теперь, когда я здесь, мне понятно почему Масгроув подцепил эту заразу. Все ощущения совершенно нормальны. Так и хочется сбросить маску.

Уэнтик возразил:

— Это, полагаю, зависит от точки зрения. Я нашел атмосферу тюрьмы пугающей.

— Не могу понять почему.

— Вам не пришлось быть заключенным.

Пожилой мужчина никак не отреагировал и они пошли дальше. Когда добрались до узкой лестницы, ведущей в бывший кабинет Эстаурда, Уэнтик снова пошел впереди. Он взлетел по ней через две ступеньки, но его спутник, отягощенный баллонами и годами, поднимался более размеренно.

Шагая по второму коридору к той камере, где стояла машина, Уэнтик спросил:

— Когда я найду Нгоко, где вы намерены подобрать меня?

— Здесь, в тюрьме.

— Но кто доставит меня обратно в район Планальто?

— Но это же проще простого: ведь я вручил вам деньги. Расходуйте сколько угодно, лишь бы заполучить Нгоко. Вероятнее всего меня здесь не будет, но я позабочусь, чтобы самолет дежурил все время.

Уэнтик кивнул, потом слегка поморщился от неожиданно резкой боли в висках.

Джексон говорил… появляются головные боли и мигрени…

Он тряхнул головой. Это лишь гнетущее воздействие тюрьмы. Ничего более.

Они подошли к камере и Джексон толкнул дверь, но вынужден был напрячь усилие, когда она Заскребла по бетонному полу. Протянув руку, он включил свет и оба вошли внутрь.

* * *

Джексон склонился над трехпозиционными переключателями позади машины.

— Этот рычажок, — сказал он, — определяет суть всей операции.

— Я уже разглядывал его. Что он делает? — спросил Уэнтик.

— Он управляет типом генерируемого поля. Я не могу рассказать вам как маши на работает, хотя однажды мне объясняли. Это вне сферы моих забот… Меня больше интересует что она делает. В основе своей генератор имеет четыре состояния: три в положениях "включено" и одно в положении рычажка "выключено".

В данный момент положение "выключено".

Уэнтик видел, что крохотный переключатель находится в нейтральном положении, как он впервые обнаружил его и как оставил после своих экспериментов.

Джексон продолжал пояснение:

— В его настоящем положении генератор действительно выключен. То есть машина вовсе не генерирует никакого поля.

— Если я перевожу его вверх, — он сделал это и вспыхнула панель с пометкой "АА", — поле включается. Выйди мы за кромку поля, то увидели бы джунгли, которые существуют в вашем времени, в 1979 году. Мы можем перешагнуть границу и вернуться обратно. Другими словами, образуется настоящий карман нашего времени в вашем.

— Когда Масгроув отправился искать вас, он установил поле именно в это состояние.

— Но оно не было в этом состоянии, когда я пришел сюда. Когда мы с Масгроувом пересекли границу, я оглянулся назад. Джунгли исчезли.

Джексон согласно кивнул.

— Есть встроенное в машину устройство безопасности. Поймите, если бы поле оставалось в двухпроходном состоянии, даже представить трудно сколько неприятностей грозило бы проникшим сюда людям. У нас тоже были бы трудности в случае их заражения газом беспорядков. Пока оно находится в состоянии "АА", любой попавший в поле увидит совершенно обратное тому, что предстало перед вами. Он пройдет по стерне, обернется и увидит непроходимые джунгли за спиной. Ему захочется разобраться в чем дело и он вернется в ваше настоящее!

— Думаю, мне понятно, — сказал Уэнтик.

— Поэтому, когда поле оставляют генерироваться дольше какого-то определенного времени — установка выполняется вот на этой шкале, — Джексон показал на один из циферблатов слева от себя, — оно автоматически переключается в состояние "А".

Он передвинул рычажок вниз и вправо. Загорелась панель с названной им буквой.

— Теперь поле допускает переход только в одном направлении. То есть из вашего настоящего в наше. С точки зрения всех наших забот это замечательно. При любых намерениях и целях ничего не надо менять. Находясь в нашем настоящем, мы по собственной воле можем перемещаться туда и обратно. Но с точки зрения того, кто находится в 1979 году, дело выглядит немного иначе.

— Необъяснимый пятачок десятикилометрового диаметра со скошенной травой в самой середине бразильских джунглей. Мы не придавали этому большого значения, потому что не могли себе представить, что в ваше время здесь может быть интенсивное движение, но вероятнее всего это было нашей ошибкой. Масгроув тоже не ожидал, что будет искать вас очень долго, поэтому считал вероятность появления здесь людей небольшой. Но случилось так, что это заняло у него месяцы и за это время в поле забралось несколько человек. Вообразите, каково им было. Круг жнивья в центре леса… войди в поле и лес исчезает… попытайся уйти обратно и ничего не получается. Нет связи одной сущности с другой.

— Эстаурд рассказывал мне о человеке, который оказался в поле случайно, вернулся примерно в то место, где вошел, и стал показывать написанные им предупредительные знаки, намереваясь, видимо, предостеречь других от следования его примеру.

— Вам известно его имя? — спросил Джексон.

Уэнтик задумался.

— Брэндон, полагаю. Или Брэндер. Я не уверен.

— Это, вероятно, Брэндер. Очень инициативный человек. Он был среди первых поправившихся, как вчера сообщил мне доктор. Принял случившееся спокойно и уже обосновался у нас.

Уэнтик задумчиво кивнул. Одна из невинных жертв в потоке событий, управление которыми неподвластно никому из этих жертв.

— Третье состояние, — продолжил объяснения Джексон, — мы называем "ВВ". Это избирательное поле.

Он передвинул рычажок и сразу же послышался высокого тона свист, с которым Уэнтик познакомился, когда обнаружил машину.

— Что это за шум? — спросил он.

Джексон открыл смотровую дверцу и осторожно вытащил длинный кабель.

— Вы услышали, — сказал он, — шум движения воздуха между двумя наконечниками, которые осуществили его передачу в ваше настоящее. Смысл избирательности поля вот в чем: передается все, что находится между терминалами.

— И где оно оказывается там?

— В том же месте. Но двести десять лет тому назад.

Джексон вернул рычажок в нейтральное положение.

— И все же, на чем мы остановимся? — спросил Уэнтик.

— Я думал об этом, — ответил Джексон. — Мне представляется наилучшим отправить вас в ваше настоящее, в 1979 год с помощью избирательного поля. Передача произойдет мгновенно без потери сознания, однако нельзя точно знать где вы окажетесь в вашем времени. Предположительно, где-то в джунглях, но вы найдете способ выбраться. С вами все в порядке?

Уэнтик медленно кивнул.

— После того как вы благополучно переправитесь, мы дадим вам время выбраться из зоны действия поля и переключим его в состояние "АА". Это означает, что, когда вы найдете Нгоко, будет достаточно просто доставить его в район Планальто и привести к тюрьме. Здесь вас будет ждать самолет.

— Не мог бы самолет забрать меня прямо на антарктической станции? — спросил Уэнтик.

— Нет, — сказал Джексон, раздраженно мотнув головой. — Это было бы непрактично. Слишком большая трата времени. У меня много незавершенной работы. Вам придется все сделать самому.

Уэнтик пристально посмотрел на него, но промолчал. Не в этом ли ключ мотивации поведения Джексона? Не отдает ли он собственной работе приоритет перед всем остальным?

— Ладно, — сказал он наконец, — Я понимаю.

— Но есть одна вещь, о которой вам не следует забывать ни при каких обстоятельствах. У вас не должно появиться искушения отправиться в Америку. Даже северные районы Бразилии и Венесуэлы подверглись в ходе войны прямому загрязнению радиоактивными осадками. К моменту вашего возвращения в то время ядерные боезаряды уже будут рваться в других частях мира. Нам желательно ваше возвращение, даже если вам не удастся добраться на станцию.

Все верно, подумал Уэнтик. Мне теперь просто незачем и некуда возвращаться… Западная и центральная Европа была превращена в пустыню второй волной бомбардировок…

Он ответилДжексону твердым голосом:

— Я доберусь до станции. Я найду Нгоко. Я доставлю его сюда.

— Хорошо. Что-нибудь еще?

— Только то, что у меня раскалывается от боли голова.

Джексон стал сверлить его взглядом.

— Давно ли она заболела?

— Как только мы вошли в тюрьму.

— Если вы наглотались газа беспорядков…

— Я уверен, что дело не в этом.

В глазах Джексона было сомнение.

— Не знаю. Не забывайте, что случилось с Масгроувом. Лучше бы вы оказались правы. Дайте мне руку.

Уэнтик протянул руку и Джексон сжал ему запястье. Он натянул на руке кожу, чтобы она прижалась к кости, затем взял два наконечника кабеля.

— Будет немного больно, — сказал он и воткнул их один за другим в кожу. Уэнтик вздрогнул.

Он поднял взгляд. Лицо пожилого человека было тускло освещено едва пробивавшимся светом лампы, висевшей по другую сторону машины.

— Пока, доктор Уэнтик, — сказал Джексон.

И перевел переключатель вниз и влево.

* * *

Уэнтик упал в темноту. Все вокруг было черным как смоль. Он глухо ударился обо что-то не очень твердое, отпрянувшее в сторону; в десяти сантиметрах от него большое животное раскрыло пасть и завизжало ему прямо в лицо.

Глава двадцать первая

Целых пять часов Уэнтик неудобно сидел в почти полной темноте на ветке дерева, не имея представления, что его окружало.

Лес был средоточием кошмаров. Вопли животных не прекращались всю ночь и хотя он слышал этот гвалт прежде, было просто невозможно подавить охватывавшую его панику. Как бы он ни старался мыслить рационально, образы окружавших его свирепых хищников становились все более яркими. В конце концов, неимоверным усилием, ему удалось не думать о гвалте, твердя себе снова и снова, что эти животные безвредны… и его страх внезапно исчез.

Позднее стали заявлять о себе новые страхи.

Он не знал, как высоко находится на дереве и боялся пошелохнуться, чтобы не упасть. Уэнтик позволил себе лишь чуть-чуть поудобнее расположиться на ветке. Хотя ни с одной стороны от себя ему не удалось обнаружить признаков близости к стволу дерева, ее толщина успокаивала и вселяла надежду, что до ствола недалеко.

Ни он, ни Джексон не приняли во внимание одно существенное обстоятельство: генератор поля смещения находился на втором этаже здания, следовательно любой, кого бы ни отправили в прошлое с помощью избирательного поля, должен вынырнуть в нем между небом и землей.

Еще больше Уэнтика беспокоило, что Джексон обещал перевести поле смещения в состояние одновременного существования двух настоящих. Если он сделает это, а Уэнтик еще будет здесь, то что с ним произойдет?

И сколько времени по мнению Джексона он будет выбираться из этого соседства?

Мало-помалу, когда Уэнтик начал подумывать, что скоро у него не останется сил держаться на скользкой ветке, он присмотрелся к тусклому поблескиванию прямо перед собой. Оно медленно усиливалось и он стал, наконец, различать контуры близлежащих ветвей.

Когда света стало достаточно, он осторожно огляделся и к своему огорчению убедился, что не может увидеть со своей ветки землю. Ствол был не так уж далеко, менее чем в трех метрах, но ветку покрывала мягкая слизь, которая не позволяла крепко цепляться за нее.

С величайшей осторожностью Уэнтик полз по ветке, пока не добрался, наконец, до ствола.

Он был более сухим, чем ветка, и шершавым, его обвивало несколько лиан. Уэнтик подергал одну и нашел, что это вьющееся растение держится на стволе почти неподвижно.

Для спуска он выбрал другую лиану и перенес на нее вес тела. Она держала. Почувствовав большое облегчение, он двинулся вниз.

В руках, давно отвыкших от подобных упражнений, через несколько секунд возникла боль. Он спустился всего метра на три, а от боли уже трясло все тело. Справа от него оказалась другая ветка и он поставил на нее одну ногу, сняв нагрузку с рук.

С этой ветки земля была видна, до нее оставалось примерно шесть метров. Он почти готов был спрыгнуть… Пот пробежал по лицу, а вокруг жужжал не очень большой рой насекомых. Укусы этих бразильских москитов Уэнтик на себе уже ощущал.

Он оставил ветку и продолжил спуск. Теперь, когда он мог видеть землю, его движения стали менее осторожными и он в нескольких местах содрал кожу на руках. В двух с половиной метрах от земли он отпустил лиану и не очень ловко попытался оттолкнуться от ствола, надеясь приземлиться на ноги. Вместо этого тяжело рухнул всем телом и перекатился через заплечный вещевой мешок. Он поднялся на ноги и огляделся.

Солнце уже явно взошло, потому что лес был пронизан тускловатым светом. Животные затихли и снова стали невидимыми. Он снял со спины поклажу и положил мешок на Землю. Вынимая вещи одну за другой, Уэнтик убедился, что после путешествия через две сотни лет все осталось в сохранности.

В мешке был запас продуктов, сгущенных и в сухом виде; они занимали мало места, но могли обеспечить ему сытую жизнь на многие недели. Вероятно эта пища не так вкусна, как ему хотелось бы. Вода у него тоже была с собой в плоской пластмассовой фляге. Пачка карт. Мачете. Компас. Смена белья. И деньги.

Уэнтик достал деньги и пересчитал их. Он был богачом: почти сорок тысяч долларов. Джексон выдал их ему, уверяя, что деньги могут понадобиться. Уэнтик высказал опасение. Что, если его спросят откуда они у него?

Кого это встревожит? — возразил Джексон. Идет война. Подобное больше никого не заботит, приоритеты изменились.

Уэнтик достал тюбик отпугивающей насекомых мази и щедро нанес ее на лицо и руки. На Земле нет ничего, что заставляет этих москитов держаться подальше, но это поможет. Лицу стало прохладнее, когда он намазал его. Но запах был действительно отпугивающим.

Он сделал большой глоток воды из фляги и был готов двинуться в путь.

Прежде всего необходимо выбраться из района Планальто. О том, когда Джексон включит поле, разговора не было, а Уэнтику не хотелось оставаться до этого момента в его границах. Он достал компас и сверился по карте. Около двадцати пяти километров к северо-западу от его дерева была крохотная деревушка, а где-то вниз по течению реки Арипуанья находилась католическая миссия. До наступления ночи надо попасть в одно из этих мест. Он не намерен провести в джунглях еще одну ночь.

Но двадцать пять километров по этим дебрям… пешком…?

Пройдя всего метров двести он уже знал, что никогда не осилит этот путь. Двигаться было почти невозможно. Подлесок завален мертвыми спутанными лианами, сквозь которые торчали колючки живых, обломившимися ветвями, всюду был низкорослый стелющийся кустарник. Не было места, где бы высота этих завалов не достигала трети метра. Ему то и дело приходилось пользоваться мачете, но толку от этого было мало, либо это его орудие вообще не производило впечатления на заросли. Пот снова стал заливать лицо, смывая отпугивавшую насекомых мазь. На лбу уже появились кровоточащие отметины укусов и он знал, что к полудню лицо распухнет и будет нестерпимо болеть. Он заспешил, но все более осознавал, что при выборе направления руководствуется не столько компасом, сколько надеждой на благоприятный случай.

То же самое должно быть выпало на долю Масгроува… Масгроува, человека, которого Джексон послал разыскать его, а теперь тот же пожилой мужчина отправил его самого на поиски Нгоко. Возможно Джексону действительно невдомек почему умственное состояние Масгроува ухудшилось к тому времени, когда он добрался до цивилизации, но Уэнтику это теперь совершенно ясно. Несколько дней блуждания по этим дебрям доведет до какой-нибудь мании почти всякого.

Особенно, если он предварительно глотнул газа беспорядков…

Уэнтик по-новому ощутил свою схожесть с этим человеком. Отправленный на выполнение простенького задания, он сразу же столкнулся с нешуточными трудностями.

Джексон говорил: "Не общаясь, человек мог бы никогда не осознать происходящие изменения его психики.

Не бродил ли Масгроув по этому лесу, медленно впадая в безумие и не осознавая этого, еще меньше понимая что происходит? Он должен был иметь представление о действии газа беспорядков, но вряд ли мог установить симптомы отравления у себя.

И тут Уэнтик вспомнил о головной боли, появившейся вскоре после возвращения в тюрьму. Джексон сказал, что в ней повинен газ беспорядков. Так ли? Его иммунитет иссяк? Если да, то, подобно Масгроуву, ему тоже уготована мания, которая заявит о себе, лишь когда он попадет под какое-то влияние? Ничего не зная наверняка?

И он подумал о своих ночных страхах перед животными этой ночью, о том как они разрастались, пока он не сказал себе, что эти звери безвредны…

Ему было о чем подумать, пока он медленно, преодолевая боль в мышцах, шел через джунгли. Если дело обстоит именно так, то что?

Примерно через три часа в том месте, где он остановился, чтобы поесть и от дохнуть, Уэнтик обнаружил труп.

* * *

Он лежал на дне грубо сработанного каноэ, которое было вытащено на заросший берег небольшой речки. Человек умер три дня или три недели назад, сказать было невозможно. Белые личинки копошились в открытом рту и вытаращенных глазах, а конечности объедены насекомыми и птицами. Только там, где на трупе еще оставались клочья одежды, плоть была нетронутой. Над этой разлагающейся массой вились тучи насекомых.

Запах был невыносимым.

Первым побуждением Уэнтика было пройти мимо, но соблазн воспользоваться каноэ оказался сильнее. Насколько он представлял себе, из зоны поля смещения выбраться еще не удалось; с каждой истекавшей минутой его беспокойство усиливалось. На каноэ он мог бы преодолеть гораздо большее расстояние, чем пешком.

Он подошел к трупу, едва сдерживая тошноту.

Тело лежало на спине, правая рука поднята и согнута, поэтому теперь ее кости покоились за головой. Одна нога лежала прямо, а другая свешивалась с борта каноэ. Кости стопы отвалились от голени и белели на влажной бурой растительности.

На дне каноэ валялись ржавая фляга для воды, деревянное весло и узел сгнившей одежды.

Уэнтик приподнял один конец каноэ, но поспешно бросил его, как только труп тяжело перекатился по борту. Под трупом было пятно темно-зеленой слизи, в котором кишели опарыши.

Он отпрянул назад, дрожа от отвращения.

Несколько минут он беспомощно стоял поодаль от каноэ, теряясь в догадках что предпринять. У него было состояние человека, обнаружившего у себя отвратительных паразитов, от которых должен избавиться. Он понимал, что необходимо вытащить из лодки труп, но не мог себя заставить это сделать.

Наконец, достав носовой платок, он закрыл им рот и нос и как можно туже связал концы платка на затылке. Затем нашел обломленную ветку и приволок ее к каноэ.

Отводя взгляд от трупа, он подсунул конец ветки под днище лодки и попытался опрокинуть ее. Три раза конец ветки обламывался, как только он начинал прилагать усилие. В конце концов она сломалась посередине.

Он зло швырнул оставшийся в руке обломок в воду, подошел к каноэ и стал поднимать его, наваливаясь всем телом. Оконечность пошла вверх, а сама лодка наклонилась на борт; труп вывалился с жутким стуком костей по дереву и скатился с берега в воду. Одна нога отвалилась и осталась лежать на берегу, оказавшись в речушке лишь наполовину.

Все еще трясясь, Уэнтик следил за трупом, который погрузился в воду, но плавал почти у самой поверхности. Отдельные детали были почти неразличимы, но ему казалось, что мертвый человек плывет лицом вверх. Он некоторое время следил, как медленное течение подхватывало труп и началось его трехтысячекилометровое путешествие к океану. Нет, подумал он, вряд ли он доберется туда. Здесь в реках не меньше хищников, чем на земле и в воздухе.

Он столкнул каноэ в воду и затопил его.

Сначала зеленая слизь и опарыши продолжали цепляться за грубо отесанное дерево, но после неоднократных полосканий, наконец, отлепились; он тщательно вымыл свое судно целиком.

Уэнтик оглядел местность. Туча насекомых, привлекавшихся трупом, исчезла. Остался только его личный рой.

Он снова вытащил лодку на берег и отошел подальше. Метрах в двадцати от нее он сел на низкую ветку дерева и поел безвкусной, совершенно лишенной воды пи щи, которой смог набить рот всего раз или два. Впечатление, произведенное на него трупом, было еще слишком свежо в памяти.

Он напился, ополоснул лицо водой из фляги и вернулся к каноэ. Оно уже высохло и Уэнтик увидел, что, хотя использовавшиеся для долбления инструменты были грубыми, дерево хорошее и конструкция крепкая. Единственную опасность представляла возможность перевернуться, если он угодит в стремнину.

Уэнтик столкнул каноэ в воду, оттолкнулся веслом и отчалил от берега.

Почти сразу же его понесло течением и он перебрался на корму лодки. Правильно грести получилось не сразу и каноэ несколько раз повернулось в стремнине, прежде чем он приноровился.

Как только лодка стала двигаться таким образом, что у него появилось ощущение власти над ней, он достал отпугивающую насекомых мазь и опять натер лицо и руки.

Примерно через километр речушка расширилась и стало видно солнце. Хотя деревья и лианы свисали над водой, между кронами растительности двух берегов появился просвет; Уэнтик был почти уверен, что до наступления ночи найдет главное русло Арипуаньи. Тогда будет достаточно просто добраться либо до деревушки, либо до миссии. Он расслабился, устроившись на корме, и отдался воле течения, которое несло его со скоростью километров восемь в час.

* * *

Труп он больше не видел. Каноэ должно было догнать его в первые же минуты плавания. Либо труп затонул и будет съеден обитателями реки, либо уже так разложился, что контакт с водой вызвал его полное расчленение.

Фауна в реке была менее обильной или менее заметной, чем на суше. По одной из этих причин Уэнтику попадалось на глаза очень немного живых тварей, которые могли бы по его мнению представлять угрозу. Он когда-то читал о пираньи, которая обитает почти во всех реках Амазонки, и запомнил, что эти рыбки сдирают всю плоть с человеческого тела в считанные секунды. Слышал он и о гигантских аллигаторах, и о водяных змеях, которые ведут себя достаточно мирно, хотя могут прикончить запросто человека при малейшей провокации с его стороны. Но подобные животные на глаза ему не попадались.

Работа веслом — состоявшая, главным образом, в том, чтобы держать каноэ носом по течению и внимательно следить, чтобы не наткнуться на что-то под водой, — была необременительной и ничто не мешало ему основательно подумать впервые после расставания с Джексоном.

Самой приятной стороной его нынешней ситуации было, конечно, сколь бы ни выглядел чуждым окружавший ландшафт, пребывание в своем времени. Если бы ему удалось добраться до Англии, он нашел бы ее, не будь войны, такой же, как всегда.

Осознать, что идет война, было очень трудно. При таких серьезных поворотах событий необходимо нечто большее, чем всего лишь голословное сообщение, чтобы убедить кого-то, лично связанного с таким событием, что оно действительно произошло. Он прочитал о войне в книгах и слышал о ней от Джексона. Для бразильцев, новых бразильцев двадцать второго столетия, эта война была не просто фактом, она была историей.

Но для Уэнтика знание какого угодно факта вовсе не означало обязательное понимание всей вытекающей из него сути. Потому что с данным фактом тесно увязывалась его судьба.

Семья в Лондоне. В северной Англии живут его родители. В Суссексе его колледж. В западном Лондоне фирмы, на которые он работал. Но еще важнее весь комплекс воспоминаний, впечатлений и всплывающих в памяти зрительных образов, которые и составляют истинную подлинность всей его жизни. Признать все это уничтоженным означало для Уэнтика лишиться части самого себя.

Его мир продолжал оставаться неизменным…

Прочным. Не воздействие ли это газа беспорядков?

Понимание механизма навязывания доктрины извне, это одно дело, но может ли кто-то навязать доктрину самому себе, просто желая во что-то верить?

Но это лишь половина двухзвенной проблемы. С одной стороны, он может поверить, что мир, который он знает, продолжает оставаться таким, каким он знал его всегда; однако не исключена и возможность поверить тому, что говорил Джексон.

Его рациональное мышление выступало за принятие последнего.

Но первое было тем, во что он верил. Проблема в целом выходила за рамки благоразумия.

Через два часа путешествия по реке он оказался у слияния потоков и поплыл дальше по более быстрым водам Арипуаньи. Сверившись по карте, он стал держать каноэ ближе к правому берегу и еще через три часа добрался до католической миссии.

У берега был пришвартован среднего размера гидросамолет. Зрелище доставило Уэнтику удовольствие. Его поиск оказался менее продолжительным, чем он предполагал.

Глава двадцать вторая

В своем университетском кабинете Джексон соорудил символическую социомеханическую модель структуры нового бразильского общества. Она покоилась на столе напротив его рабочего места и выглядела произвольным набором цветных пластмассовых трубок и шариков; каждый из них представлял какой-то сектор общества. Для любого ремесла, профессии или призвания был свой шарик. Отдельные шарики представляли все направления искусства, социальных служб, фермерских хозяйств, административные группы, студентов, безработных, больных. Взаимодействующие сектора были соединены трубкой, символизирующей контакт; модель отражала всю полноту взаимодействий.

В чисто скульптурном отношении она очень напоминала пластмассовое наглядное пособие для изучения сложной молекулы тяжелого элемента. Для Джексона эта модель стала радостью жизни, которой он так или иначе посвящал большую часть рабочего времени с поры получения докторской степени.

Тем не менее, только в последние несколько лет его социологические теории стали обретать нечто приближавшееся к выражению в конкретном виде, что и позволило заняться сооружением модели.

Она и сейчас еще не завершена. И у него было опасение, что на завершение не хватит жизни. Даже его собственным ученикам будет трудно довести работу до конца. Для этого нужен кто-то с его мозгом, тот, кто в состоянии зрительно видеть структуру общества так же четко, как это может он.

На столе, где находилась модель, лежало еще несколько шариков — крохотные, малозначимые сектора его общества, которым еще предстояло найти в модели место.

Именно эти шарики — их чуть больше двух десятков — отделяют его от завершения строительства модели.

Возвратившись из тюрьмы в Планальто, даже уединившись в кабинете, он никак не мог подавить в себе раздражения, не мог сконцентрировать мысль на работе и вернуться к спокойному и упорядоченному труду, которому целиком отдавался до неожиданного появления Уэнтика.

Джексон отправил самолет с нарядом наблюдателей обратно в тюрьму, где этим людям предстояло дожидаться возвращения Уэнтика, и снова попытался сосредоточиться на работе.

Чтобы включить в схему еще только один шарик… Это может вылиться в необходимость переоформления половины уже выполненной работы. Дело вовсе не в том, чтобы кое-как пристроить оставшиеся шарики; каждому положено совершенно определенное место, в котором он только и может действовать и взаимодействовать со всеми остальными.

Если бы здесь был Масгроув…

Но он в больнице, болезненно реагирует при одном упоминании имени Уэнтика. Джексон уже звонил в больницу, чтобы справиться когда Масгроув сможет вернуться к работе, но получил ответ, что его ассистента продолжают подвергать интенсивной реабилитационной терапии.

Джексон не отвлекался от работы уже два дня. Он разглядел способ включить в структуру шарик, представлявший организации гражданской безопасности, но для этого было необходимо разобрать и перестроить около сорока процентов уже установленных шариков, да еще изменить местоположение, по крайней мере, двадцати процентов в той части модели, на которой новая добавка непосредственно не сказывается.

Он склонился над моделью и нахмурил лоб, стараясь отогнать нерешенные сомнения, которые из каких-то задворков разума журчали придирчивым ропотом. Все это из-за Уэнтика, и он знал…

Не третий день от его сосредоточенности на работе не осталось следа. Когда он пришел в то утро в кабинет, сел за рабочий стол и уныло уставился на модель, ему стало ясно, что собраться с мыслями не удастся.

Зло коренилось в головной боли Уэнтика. Он надышался застоявшегося в тюрьме газа беспорядков, полагая, что обладает иммунитетом, но его действию тем не менее подвергся. А теперь он погрузился на двести лет в прошлое и так же как Масгроув блуждает в джунглях.

Но это необходимо… Придет день и его символическая модель общества обретет изящество и симметрию, каждая ее деталь окажется на своем месте. Но пока газ беспорядков насыщает атмосферу, никакая модель общества не может быть совершенной. Газ — случайный фактор. И только Уэнтик или тот второй, который, по его словам, знает о газе больше.

Они оба должны быть здесь, чтобы поправить дело. От этого зависит все.

Чего-то не складывалось…

Если Уэнтик понял что принесла с собой война, то он вполне мог решиться сбежать. Но он читал историю, разве нет? Наверняка должен был видеть, что теперь его возврат к прежней жизни невозможен?

Джексон сидел за столом, уставившись на маячившую перед глазами модель, и задавался вопросом, отдавал ли Уэнтик себе отчет в важности роли, которую он уже сыграл в становлении здешнего общества, или значимости работы, которую он мог бы здесь выполнять. Возможно предстоящая работа показалась ему слишком тривиальной, несмотря на несомненное существование газа беспорядков и ощутимость вреда, который он причиняет здесь людям.

Но есть и еще одна-две слабые ниточки. В частности, уверенность Уэнтика, что работу он не завершил. Однако это мог сделать за него ассистент.

Но сделал ли? Если Уэнтик найдет этого Нгоко и доставит его сюда, то это будет означать, что после него за завершение исследования взялся кто-то еще.

В противном случае ни газу беспорядков, ни обществу, созданию которого он способствовал, нынешнему обществу, просто не было бы места. Значит, работу мог завершить не Нгоко, а кто-то еще. Может быть, ученый, работавший в другом месте и в другое время, или даже в другом противоборствующем лагере?

Возможно поиск уже привел Уэнтика в его старую лабораторию, возможно это предопределено судьбой.

И все же. В нем виделся ключ решения всех проблем. Он определенно знал газ и то, как это вещество действует, известны ему и практические результаты его воздействия. Если бы он не умел делать ничего другого, то все равно смог бы найти какой-то способ противодействия вреду, который этот газ наносит нынешней бразильской жизни.

Внезапно Джексон ясно понял, что Уэнтика необходимо вернуть сюда, одного или вместе с этим его ассистентом во что бы то ни стало. Точно так же как несколько лет назад, он снова осознал, что Уэнтик, и только Уэнтик, может помочь завершить его собственную работу. Все остальное не имеет значения. Если Уэнтик понял, как только что понял сам Джексон, что возвращение в прошлое для поиска того, кто завершил исследование, ничего не может изменить, он вероятнее всего предпочтет остаться в прошлом.

Неопровержимы две вещи. Во-первых, существование газа беспорядков. И во-вторых, способность Уэнтика что-то против него предпринять, если будут возможности и побудительные мотивы.

Джексон напряженно размышлял еще целый час, затем поднял трубку коммутатора и сделал первые несколько звонков. Когда днем позже он покидал кабинет, чтобы отправиться в аэропорт, где его ждал личный самолет, на столе по-прежнему покоилась незаконченная пластмассовая модель в окружении шариков, которым он так и не смог найти места.

Глава двадцать третья

Уэнтик провел ночь в больнице миссии в одиночестве и совершенном расстройстве. Война была фактом. Вещавшая на португальском языке радиостанция Манауса ни о чем ином не сообщала. Атмосфера миссии была наполнена скорбью и рыданиями. В крохотной белой часовне, стоявшей на широком лугу неподалеку от реки, облаченные в черное духовные отцы служили полуночную мессу: торжественный реквием за упокой мира, который потряс Уэнтика до глубины души и заставил впервые по-настоящему почувствовать горе.

Потом, одинокого во влажной темноте больничной палаты, измотанного до такой степени, что сна не было ни в одном глазу, его терзали образы жены. Подтексты его связи с сиделкой Кариной приобрели внезапно слишком яркую реальность, подчеркивавшуюся царившей в миссии скорбью. Может быть по причине одиночества, а возможно и в результате действия газа беспорядков его воля все слабее противилась влиянию.

Он валяется здесь в Бразилии на больничной койке, а Джин еще может быть жива. Если это так, то он предал ее.

Католическая доктрина, которая выглядела особенно светлой на берегу молчаливо бегущей реки, ее унылое утверждение веры в Бога и человеческую душу не оставляли места двум точкам зрения на супружескую неверность. Уэнтик, никогда не считавший себя религиозно настроенным человеком, ощущал в себе симпатию к вере, и когда он лил слезы ночью в постели, оплакивал он не себя или убиенных, по которым рыдали священники. Он оплакивал Джин.

Утром он заговорил с одним из священников о самолете.

Священник смутился и растерялся.

— Мы используем его для оказания помощи больным, — сказал он. — У нас нет другого транспортного средства для преодоления джунглей. По реке мы можем перемещаться на лодках, но нет другого средства…

Уэнтик быстро соображал. Кое-чего Джексон не предусмотрел. В этой части Бразилии было несколько самолетов, а у него денег больше, чем стоит любой из них. Но самолеты — жизненно важная составляющая существования в этих местах.

— Нет ли другого самолета, которым я мог бы воспользоваться?

Священник пожал плечами; его внимание было где-то в другом месте.

— В Маникорэ есть плантация, — сказал он. — Но до нее сотни километров.

— Можете вы доставить меня туда на самолете?

— Самолет нам необходим. Если война доберется до Бразилии, больных будет много. Нам без него не обойтись.

Как он мог сказать ему, что война сюда не придет? Самое худшее, что может случиться, — радиоактивные осадки, да и то через несколько недель.

В голову пришла мысль. Если Джексон мог так поступить…

— Святой отец, — сказал он, — не могу ли я одолжить у вас самолет? Он нужен мне всего на несколько дней. Затем я верну его вам. Я оставлю почти все свои деньги, а через пару недель мы подарим вам второй самолет.

Священник уставился на реку.

— Он вам нужен для войны?

— Нет, — сказал Уэнтик, — не для войны. Если мне удастся, я укорочу ее.

— Укоротите войну?

Уэнтик кивнул. Ночью он соображал, как бы заполучить самолет, чтобы добраться до Англии. Розыск в интересах Джексона казался ему пустой затеей в сравнении с обуревавшими его чувствами. Но теперь, стоя лицом к лицу с простым, погруженным в благие раздумья священником, он понимал, что обязан идти до конца.

— Я мог бы слетать на нем к… к одному человеку, который работает на американцев. Если мне удастся остановить его работу, война может оказаться менее жестокой.

— Вы не американец?

— Нет. Британец.

— А тот человек. Вы говорите, он американец?

— Он нигериец.

Священник медленно кивнул.

— Я бельгиец. Из Бельгии. Американцы очень злобны, это их грех?

— Нет, — сказал Уэнтик. — В этой войне нет виновных. Она неизбежна.

Поток событий неизменен, как неизменно само время.

Внезапно священник сказал:

— Подождите здесь.

Он торопливо пошел к миссии и исчез внутри. Минут десять Уэнтик стоял один на лугу, который полого сбегал к реке, глядя на бело-голубой самолет, поплавком скакавший на глади реки.

Святой отец вернулся и спросил:

— Сможете ли вы вернуть наш самолет через неделю?

— Да.

— И дадите нам еще один.

— Да.

— В таком случае берите. Нам не нужны деньги.

— Но я могу оставить вам тридцать тысяч долларов.

Священник решительно тряхнул головой.

— Это американские деньги.

— Нет, — сказал Уэнтик, имея в виду, что пролежав в подвалах разрушенного вашингтонского банка двести лет, они стали бразильскими, когда их нашли. -

Они из Бразилии. Просто переведены в доллары, потому что нам казалось, что в таком виде они принимаются всюду.

Во взгляде священника появилась нерешительность.

— Возьмите их, — настаивал Уэнтик. — Возможно придется построить еще одну больницу.

— Почему вы хотите оставить их нам?

— Я в отчаянии, — сказал Уэнтик. — Мне нужен самолет, а вам могут пригодиться деньги. Пожалуйста, возьмите их.

Он снял со спины вещевой мешок, опустил его на траву, вынул деньги и сложил их аккуратной стопкой.

Из миссии вышел второй мужчина и остановился рядом со святым отцом.

— Это отец Моллой, — сказал священник. — Он покажет вам как обращаться с самолетом.

* * *

Тремя часами позже Уэнтик поднял гидроплан с реки и направился на юг.

Почти все время задержки ушло на освоение полета на этом легком самолете. Большую часть стажа пилота он налетал на небольших клубных самолетах, но у него был опыт управления двухмоторным "Чессна", который в основном был того же типа.

На деле самолет оказался неповоротливым и реагировал на управление с запаздыванием, отчасти из-за громадных поплавков, установленных под шасси, а частично от перегрузки большим запасом топлива на борту. Отец Моллой провел с ним несколько взлетов и посадок, пока не убедился, что Уэнтик освоил их технику.

Общее расстояние от Бразилии до Антарктиды Уэнтик оценивал примерно в восемь тысяч километров. У него было достаточно топлива, чтобы добраться, по крайней мере, до Риу-Гранди, если удастся где-то приводниться для дозаправки из запасных бочонков, которые он взял на борт. Святые отцы заверили его, что в Риу-Гранди он сможет достать гораздо больше топлива. После этого ему придется полагаться только на себя.

На антарктической станции запасы топлива несметны, поэтому Уэнтик не сомневался, что сможет обеспечить себя на весь обратный путь.

Через несколько минут после взлета он увидел район Планальто.

Впервые его взгляду предстал этот четко очерченный круг вырубленного леса. Джексон выполнил обещание: окно в будущее было открыто и ждало его.

Тюрьма выглядела крохотной черной точкой в центре круга. Впереди его ждал долгий путь.

Он летел на юг.

* * *

За час до заката он увидел широкое озеро и опустился на воду.

Растительности было мало, не заметил он и признаков жилья.

На всякий случай Уэнтик поставил гидроплан на якорь метрах в тридцати от берега. Затем выбрался на крыло с топливными бочонками и занялся нелегким делом дозаправки топливом. У него ушло на это почти два часа. Когда он закончил было уже холодно и темно.

Дрожа всем телом, он вернулся в кабину, приготовил еду на портативной плитке, лег на одно из длинных сидений и сразу же уснул.

Он проснулся с первыми лучами солнца и увидел надвигавшийся с востока сильный дождь. Громадные кучевые облака громоздились чуть ли не до стратосферы белыми акробатическими пирамидами и надвигались красивой наковальнеобразной головой, которая была уже в каких-нибудь десяти километрах. Отказавшись от завтрака, Уэнтик быстро умылся и через несколько минут поднялся в воздух.

Вокруг было еще несколько туч и ему пришлось лететь, непрестанно следя за тем, чтобы их обойти. Держась ближе к земле, он иногда выбирал окольный путь в несколько миль, чтобы не попадать в воздушные ямы. У него сложилось впечатление, что на этом незнакомом громоздком самолете он способен лететь только по прямой. На перелет ушло все утро.

Когда он нашел Риу-Гранди и приводнился, как ему советовали, у северного конца лагуны, где находилось приморское топливохранилище, было уже два часа пополудни. Сразу же начались затруднения; бразильский ВМФ, как ему сказали, реквизировал все запасы. Сперва Уэнтик растерялся, но вспомнил, наконец, что все южноамериканцы потенциально продажны, и получил, то что ему требовалось, хотя пришлось расстаться почти со всей оставшейся наличностью.

На борту было достаточно топлива, чтобы добраться до Антарктиды. Город скрылся из вида, но до заката оставалось мало времени. Делом первостепенной важности было найти укрытие для ночной швартовки. Он улетел уже достаточно далеко к югу от тридцатой параллели и солнце должно сесть раньше. В конце концов он опустился на озеро Лагоа-Мирин, вытянувшееся по границе между Уругваем и Бразилией.

Ночью ветер дул с побережья, поэтому Уэнтик плохо спал, боясь за безопасность гидроплана.

Утром он доверху заполнил топливные баки из запасов и отправился дальше. Теперь он держал путь в океан строго на юг.

Грандиозность путешествия внезапно повергла его в смятение.

Всего в тысяче двухстах метрах под ним серая безбрежность южной Атлантики. Теперь он вынужден лететь без отдыха, потому что сесть на воду невозможно. Океан спокоен в это время года, но даже метровое волнение пресечет любую попытку приводниться.

Он летел весь день, борясь с судорогами, не дававшим покоя мышцам ног, и пихая в рот еду как попало.

Через полтора часа после наступления ночи он опустил крохотный самолет на водную гладь гавани Порт-Стэнли, защищенной громадными скалистыми утесами Фолклендских островов.

Он снова был на британской территории.

* * *

Уэнтик провел в Порт-Стэнли два дня, восстанавливая силы, но главным образом готовясь к более трудной стадии перелета.

Он надеялся узнать новости о войне, но местным жителям было известно о ней меньше, чем ему. Всюду Уэнтик видел на лицах людей то же выражение безнадежности, что и в миссии. Фолклендские острова вероятно переживут войну, думал он, но эта надежда не уменьшает тревогу. Их жизнь зависит от торговли с Аргентиной, и если будет нанесен удар по Южной Америке, пострадают и они. Возможно это глупая точка зрения, но ее поймет любой, оказавшись на изолированном нагромождении скал в Атлантике, от которого до континента четыре сотни миль.

В Порт-Стэнли он заказал дополнительные емкости к топливным бакам, чтобы можно было совершить перелет без дозаправки.

Утром третьего дня он поднялся над гаванью, на виду толпы местных жителей, наблюдавших за его отлетом с берега. Возможно они терялись в догадках о месте его назначения или по инерции считали, что самолет отправился в Аргентину, но за два дня его никто об этом не спросил.

Отдохнув двое суток на твердой земле, Уэнтик чувствовал себя вполне готовым к перелету. Даже попав менее чем через два часа в грозу, он стоически не терял расположения духа.

Еще через полтора часа сквозь нее удалось прорваться. Но теперь под ним был лед, а не вода. И небо темнело.

Последняя часть путешествия, полторы тысячи километров над сплошными льдами, должна быть самой трудной. У него нет выбора, кроме попытки приземлить самолет на замороженную поверхность плато. Оставалось верить, что металлические поплавки под шасси будут вести себя подобно лыжам и выдержат до безопасной остановки.

Среди карт, которые дал ему Джексон, была детальная карта плато Холлик Кеньон с точным указанием расположения станции и ее входов. Как она попала ему в руки, Уэнтик не знал. Но она поможет ему найти станцию без труда. Не знающий ее местонахождение может пролететь над станцией десяток раз и ничего не заметить.

Чем дальше он улетал на юг, тем ниже и ниже было солнце над горизонтом, пока не заскользило прямо по его линии. Замерзшее море под ногами омывали косые лучи оранжевого света, создавая разительный контраст с темно-синим небом над головой.

Хотя обогреватель кабины работал на полную мощность, Уэнтик начал ощущать просачивавшийся в тело коченящий холод Антарктики.

Через четырнадцать часов полета солнце уже почти исчезло за кристально чистым горизонтом, а внизу под самолетом тускло белел лед. Он поднял машину над низким плоскогорьем, под ним было плато Холлик Кеньон.

Уэнтик искал целый час, прежде чем обнаружил станцию: то, что можно было увидеть с воздуха, — ряд низеньких металлических вех во льду высотой немного более метра. Словно внешнее кольцо камней вокруг древнего храма, они обозначали периметр станции. Уэнтик совершил благодарственный круг по этому периметру, ни на мгновение не выпуская вехи из вида и делая оценку направления ветра.

Солнца не было, но морозные сумерки вызывали какую-то собственную люминесценцию льда. Арктическая зима близилась к концу. Вместо восходов и закатов в этой удаленной от моря стороне стоял долгий не день — не ночь. Пройдет несколько недель и солнце перестанет уходить за горизонт все двадцать четыре часа.

Уэнтик выбрал что-то показавшееся ему похожим на гладкую полосу среди торосистого льда и сделал несколько заходов на посадку. Приземлиться по-настоящему он должен с одного раза…

Наконец он был готов и сделал еще один круг. От благополучного приземления, думал он, зависит абсолютно все. Он педантично перебирал в уме все мельчайшие детали управления самолетом во время посадки, которым обучался так много лет назад над лугами Англии.

Самолет пошел на последний заход, тонкий металл поплавков едва не касался льда и снега. Он убрал газ, снизив скорость до возможного предела, затем осторожно двинул тягу вперед.

Поплавки коснулись поверхности плато.

И металл смялся, шасси согнулось. Уэнтик дал газ, двигатели взревели, но самолет уже потерял необходимую для взлета скорость. Он накренился на левый борт и конец крыла стал скрести снег. Правое крыло задралось и нос самолета зарылся в снег. Уэнтик закрыл лицо руками как раз в тот момент, когда металлическая переборка позади него смялась и выперла внутрь кабины. Окружавшее его остекление фонаря разлетелось вдребезги, приборы превратились в сплошное месиво. Раздался грохот рухнувшего на фюзеляж крыла, самолет опрокинулся и замер, задрав вверх искореженные шасси.

Холодный ветер заносил искрящимися крупицами льда обломки гидроплана.

Глава двадцать четвертая

Долго ли он был без сознания Уэнтик не знал. Он ощутил страшный холод и окончательно очнулся.

Вокруг кромешная тьма, ноги выше тела, весь его вес воспринимался только лопатками. В голове пульсирующая боль, на лице влага, по-видимому кровь. Он осторожно поиграл мышцами тела, проверяя, нет ли переломов. Боль чувствовалась только в левой руке, которая застряла между обломками. Правая рука могла двигаться свободно.

Надо немедленно добраться до укрытия. Холод становился невыносимым.

Казалось, нет никакой возможности вылезти из-под обломков, тело застряло в неудобном положении. Он попытался оттолкнуться ногами, но плечи еще сильнее притиснулись к металлу. Никакой свободы движения ни в одном направлении. Он попытался пошевелить ногами, но и для их движения пространство было ограниченным. Правая рука лежала на длинном металлическом стержне, видимо какой-то части управления, и эта деталь ничем не удерживалась. Он схватил ее.

Самолет имел деревянный каркас, надежда была только на его слабость. Он поднял стержень и с размаху двинул его конец вперед. Послышался треск ломающегося дерева. Он ударил еще раз и еще.

За несколько секунд удалось проделать достаточного размера дыру и он надавил ногами на обшивку. Дерево затрещало, послышался хруст рвущейся парусины и внутрь внезапно проник тусклый свет. Он ударил ногами снова, но послышался скрип исковерканных конструкций фюзеляжа над ним и позади. Уэнтик перестал пинать обшивку.

Он заерзал, пытаясь сдвинуться вперед, стал подтаскивать тело, работая ногами. Дальше талии тело в дыру не проходило. Левая рука оставалась зажатой и была повреждена. Он дернул ее и ощутил боль от впившегося в мякоть руки рваного металла.

Если удастся освободить руку, он выберется. Уэнтик снова дернул руку и ощутил, что рвет собственную плоть. Резкая боль пронизала руку до самого плеча и он на секунду закрыл глаза.

Наконец, отчаянно дернув, он вырвал руку и взвыл от боли.

Извиваясь, он выскользнул через дыру и упал на твердую ледяную поверхность. Дул сильный ветер, было мучительно холодно.

Он взглянул на руку и увидел глубокую рану повыше запястья. Из нее текла кровь. Уэнтик положил кровоточащую руку на грудь и зажал рану правой рукой.

На горизонте неясно вырисовывалась черная масса облаков, грозившая полным мраком. Уэнтик понял, что в считанные минуты разразится снежная буря. Он должен попасть в укрытие…

Пытаясь приземлиться, он рассчитывал остановиться возле одного из входов на станцию, отмеченному электрически подогреваемой вехой. Под поверхностью льда возле нее находится тамбур лифтовой шахты, которая ведет к переплетению тоннелей.

Ближайшая веха где-то в двухстах метрах от места крушения гидроплана и Уэнтик заспешил к ней с той скоростью, какая была для него возможна на мерзлом снегу. Он прекрасно понимал, что без укрытия жить оставалось не более нескольких минут. Кровь на лице уже замерзла, то же самое грозило раненной руке. Холод был невозможным, каждый вдох сопровождался настоящим взрывом в легких.

Уэнтик теперь бежал, на каждом шаге рискуя упасть на твердый снег. Он действительно несколько раз падал, но тут же поднимался, кляня холод, боль и свою неуклюжесть.

В пяти метрах от вехи Уэнтик поскользнулся и грохнулся на спину. Он выбросил в сторону здоровую руку, пытаясь сохранить равновесие, но тяжело и неловко скатился в глубокую яму, почти доверху засыпанную снегом.

Это был вход.

Он поднялся на ноги. Слева от него над ямой был навес, под которым начинался тоннель во льду. Он пошел по нему, трясясь от холода. Здесь не было ветра и только теперь он смог оценить его неистовство. Оглянувшись назад, Уэнтик увидел, что началась буря.

Через десяток метров он дошел до грубо отесанных ступенек и стал спускаться. Внизу бетонная платформа, стены из гофрированной стали. Перед ним металлическая дверь с панелью-идентификатором. Он положил на панель ладонь правой руки и дверь открылась, скользнув вбок.

За ней был лифтовой тамбур.

Он вошел в кабину лифта и ткнул кнопку спуска.Путешествие вниз продолжалось три минуты. Уэнтик успел осмотреть рану на руке и пришел к заключению, что повреждение поверхностное. Артерии задеты не были и кровотечение уже было гораздо слабее, чем в первые минуты.

Двери шахты и лифта открылись. Он был в одном из хорошо знакомых металлических коридоров.

Уэнтик огляделся в поисках плана станции, которые развешены на всех пересечениях тоннелей. Надо что-то сделать с раной…

Пункт скорой помощи, судя по плану, находился в пятидесяти метрах по боковому коридору и он быстро двинулся в указанном направлении. Распахнув дверь, он вошел.

Помещение обставлено просто, в строгом соответствии с назначением. Возле одной из стен койка со стопкой одеял и подушек, в центре большой металлический стол с двумя задвинутыми под него стульями. У противоположной от койки стены большой застекленный шкаф с медицинскими принадлежностями.

Уэнтик достал медицинский жгут и стал затягивать им верхнюю часть плечевой части руки, пока не прекратилось кровотечение из раны. Затем взял тюбик тонизирующе-дезинфецирующей мази и нанес ее на рану, морщась от вызванной ею тупой боли. Найдя широкий бинт, он надежно перевязал рану.

Закончив оказание себе первой медицинской помощи, Уэнтик снял жгут, отыскал в шкафу льняную перевязь и, накинув ее на шею, удобно подвесил поврежденную руку.

Прежде чем выйти в коридор, он достал из платяного шкафа теплое пальто и надел его. Здесь хотя и теплее, чем на поверхности, но температура в тоннелях всегда была лишь на несколько градусов выше нуля.

Он вернулся в главный коридор. Осмотрев его в обоих направлениях, Уэнтик пришел к одному важному выводу.

Станция выглядела покинутой.

Он снова сверился с планом и направился к своей лаборатории.

* * *

Как только он вошел в главную исследовательскую лабораторию, его поразило невыносимое зловоние. Пройдя мимо ряда клеток Уэнтик увидел три десятка, если не больше, дохлых крыс.

Он осмотрел всю лабораторию, но не нашел даже следов каких-либо записей и направился в свой бывший кабинет. Как он и ожидал, здесь тоже царило запустение.

Он подошел к своему рабочему столу и выдвинул ящики. Пусто.

Шкаф для папок. Пустой.

С полок исчезли даже специальные и справочные книги. Исчезли канцелярские принадлежности. Два стула были аккуратно оставлены сбоку от столов. Шкаф, в который работники лаборатории прежде складывали дневниковые записи и результаты анализов… пуст.

В металлическом бункере для бумажного мусора была кучка черных хлопьев пепла. Уэнтик пошевелил ее пальцами, но не смог обнаружить ни клочка бумаги, записи на котором можно было бы разобрать.

Выйдя из лифта, он почти сразу почувствовал, что станция эвакуирована. Должно быть он просто догадался. Вероятно инстинктивно. Уэнтик вышел в коридор и направился к ближайшему выходу.

Теперь не до изменения истории. Не предопределено ли ею, что он и не мог найти здесь Нгоко? Да и что с того, если бы нашел? Пусть бы даже самолет не разбился и Нгоко оказался здесь. И что? Отправился бы он с Уэнтиком в Бразилию? Не уничтожил бы он записи и результаты исследований, как сделал это без Уэнтика?

Пусть бы самолет взлетел, как положено. Пусть бы они вместе с Нгоко вернулись в Бразилию и перешли в будущее. Пусть там, в Сан-Паулу двадцать второго столетия они стали бы работать над уничтожением газа, который создали сами. Но если бы Нгоко отправился с ним, мог ли газ быть использован в войне? Разве не обнаружили бы они, что в этом новом будущем проблемы газа беспорядков просто нет?

Вмешаться в реальность невозможно.

Сан-Паулу, в котором он побывал, до мельчайших деталей был не менее реальным, чем его мир двадцатого века. Реальным были Карина, и Джексон, и этот Масгроув, которому, как и Уэнтику, пришлось воочию убедиться в обеих реальностях. Если бы газ беспорядков не был использован в войне, другой была бы внутренняя структура и тамошнего общества.

Поток событий неизменен, как неизменно само время.

Выклянчивая гидроплан у святых отцов, Уэнтик понимал, что какие бы ни были предприняты действия, нельзя ничего сделать, чтобы отвести войну; теперь он знал, что невозможно и предотвратить использование в ней газа. И совершенно неважно, что ему не удалось найти Нгоко и доставить его в Бразилию.

Он подошел к ближайшей лифтовой шахте и вошел в кабину. Дверь закрылась и он ткнул пальцем кнопку. Кабина стала подниматься.

Станция брошена. Пуста и совершенно бесполезна, как и его поиск.

Он был обречен на неудачу. Пусть даже в этом нет его вины, но неудачу потерпел он.

Уэнтик не состоялся как ученый; нет сомнения в том, что незавершенная работа использована в отвратительных целях. По его вине погиб человек и вероятно сошли с ума несколько других. Он взялся выполнить задание Джексона и не справился с ним. Он надругался над доверием священников; они не только не увидят обещанный подарок, но и свой самолет. И, что вероятно важнее всего для него лично, он предал жену.

В крайнем одиночестве, какого не доводилось испытывать до него никому на свете, Уэнтик вышел из лифта на самом верхнем этаже и остался стоять в холоде.

Больше нет ничего. Война вспорола кишки мира, в котором он вырос; другой мир ждет его возвращения.

Он сбросил на пол теплое пальто и остался в одежде, которую выдал ему Джексон в Бразилии. Этот легкий городской наряд совершенно не годился для антарктической погоды. В темном тамбуре под несколькими метрами льда его снова стал пробирать холод.

Наверх…

Он огляделся, но не увидел ни металлических стен, ни потолка, ни бетонного пола, вокруг него было только одиночество.

Он пошел к выходу по вырубленному в монолитном льду плато проходу и стал подниматься по ступеням в ночь, бурю и снежную метель.

Но с ясного неба сияло солнце, воздух был спокоен, а лед блистал слепящей глаза белизной.

Изумленный, он двинулся прочь от входа по искрящемуся снегу, прикрыв глаза рукой.

— Сюда, доктор Уэнтик, — донесся голос.

Он повернулся на него и увидел Джексона, стоявшего возле люка серебристого самолета вертикального взлета.

Глава двадцать пятая

Спустя полтора часа Уэнтик сидел возле смотрового окна шикарного салона и сквозь темные стекла очков любовался проплывавшей внизу белоснежной пустыней.

Он съел приготовленный ему стюардессой обед и отдыхал на кушетке со стаканом вина в руке. Джексон сидел напротив. Пока Уэнтик ел, он объяснял ему как в результате совершенно иных умозаключений пришел к тому же выводу, что и Уэнтик: поток событий неизменен.

— …так что, я прыгнул в самолет и оказался здесь с максимальной скоростью, на какую был способен, — заключил он.

Уэнтик медленно покачал головой. Переход от готовности умереть к решению продолжать жить давался не сразу.

— Как бы вас это ни удивляло, — продолжал Джексон, — сейчас 2189 год. На самолете есть портативный генератор поля смещения.

Уэнтик оглядел кабину.

— Это ваш самолет? — спросил он.

— Да. Он оборудован соответственно моим требованиям.

Самолет был крупнее любого, на борту которого ему приходилось бывать. Экипаж состоял из четырех человек: два пилота, штурман и повариха-стюардесса, которая относилась к Джексону с подобострастием, которое едва ли отличалось от раболепия. Уэнтик внезапно догадался, что этот человек должен занимать очень высокий пост в правительстве Бразилии.

— Какова дальность полета самолета? — спросил он.

— В полном смысле слова неограниченная.

— Значит вы добрались до меня без посадки?

Пожилой мужчина кивну.

— И так же вернемся обратно.

Уэнтик задумчиво отхлебнул вина. Мысленно он был в своем времени; состояние мира убедило его в необходимости самоубийства; вспоминавшиеся лица священников и жителей Фолклендских островов были для него реальнее общества Джексона и его людей. В конце концов подоплека ситуации с газом беспорядков станет достоянием гласности. Его присутствие в Бразилии не доставит им большого удовольствия; для него же это станет чем-то совершенно неприемлемым. Они смогут без него обойтись. Джексон признал, что в Бразилии еще никто серьезно не брался за поиск противоядия этому газу. При их ресурсах… Они полагают, что оказывают ему честь; возможность жить вместо неминуемой смерти в собственном мире.

Но Уэнтику, разум которого продолжал переваривать все, что предшествовало его решению умереть, было совершенно ясно что он должен делать.

— Доставьте меня в Англию, — обратился он к Джексону.

— Это невозможно!

— Не понимаю, почему. Этой машине все нипочем.

— Да, но вся Европа очень радиоактивна. Мы не можем там приземлиться. Да и что это даст?

Уэнтик поглядел ему прямо в глаза.

— Я не стану на вас работать, Джексон. Для меня это значит слишком много, для вас — слишком мало. Я не боюсь смерти. Мне просто надо домой. Вы говорили, что на самолете есть генератор поля. Высадите меня в моей Англии.

— Но вы должны жить для Бразилии. Начнете новую жизнь, получите все необходимое для работы. У вас там уже есть девушка…

— Не говорите мне о ней! — вспылил Уэнтик, внезапно озвучив то, о чем думал все эти дни.

— Но человеку вашего возраста необходима жена.

— У меня она есть, — сказал Уэнтик. — Именно ваши проблемы разлучили меня с ней.

— Вы не женаты.

— Не женат?

— Нет, согласно той информации, которой мы о вас располагали. В Миннеаполисе вы жили один, в правительственных архивах не было упоминания о жене, на антарктической станции вы тоже были один…

— Я британец, черт побери, — перебил его Уэнтик и очень громко. — Это была временная работа. Я должен был возвратиться к семье спустя пять месяцев, если бы не появился Масгроув.

— Я этого не знал.

— Для вас была бы какая-то разница? — с сильным сарказмом изрек Уэнтик. — Вас заботило только ваше проклятое общество.

— Это неправда! — запротестовал Джексон. — Если бы я знал, что вы женаты, я не послал бы Масгроува отлавливать вас.

Уэнтик сердито отвернулся к окну. Самолет уже был над просторами океана, черные воды пестрели льдинами. В этом мире сейчас конец антарктического лета и плавучие льды представляли собой разрозненные обломки.

В разговоре наступило долгое молчание. Уэнтик не отрывал взгляд от окна, пока под самолетом не осталось ни одной льдины. Он снял темные очки и посмотрел на свою руку. Она еще была на перевязи, но сильной боли он больше не ощущал. Ссадина на голове перестала кровоточить почти сразу же еще в гидроплане, но волосы слиплись от спекшейся крови. Он решил воспользоваться шикарной туалетной кабиной в хвостовом отсеке самолета, где уже побывал.

— Что вы пишете? — спросил он.

— Кое-что считаю, — ответил Джексон. — Я уже почти закончил. Знаете вы ваше сегодняшнее число?

— Думаю, что-то около середины августа.

— Вероятно, четырнадцатое. Или пятнадцатое. Из-за искажений нельзя быть уверенным. Мы никогда точно не знаем сколько дней составляет погрешность перехода в поле смещения. Вы установили точную дату вашего появления здесь?

— Так и не пришло в голову поинтересоваться.

— Жаль. Это помогло бы, потому что искажение накапливается. Что ж, придется многое оценить приблизительно.

— Чем же вы занимаетесь?

— Пытаюсь вам помочь. Предположим, что сегодня пятнадцатое. Прямым курсом отсюда до Англии — двое суток полета. Там мы будем семнадцатого. Пусть даже восемнадцатого, если брать с запасом.

— С запасом на что?

— На бомбардировки. Я хочу попытаться воссоединить вас с семьей.

— Это невозможно. Война давно идет.

Джексон медленно наклонил голову в знак согласия.

— В Америке, да. Но в бомбардировках было временное затишье. Ядерных взрывов в Европе не было до двадцать второго августа.

Западная Европа была превращена в пустыню второй волной бомбардировок…

— Ваша семья еще жива, доктор Уэнтик.

Но он не слушал. Он смотрел в окно на скользящую внизу гладь океана и придумывал план действий.

* * *

К вечеру следующего дня самолет был над северной Атлантикой и летел параллельно северо-западному побережью Африки. Они прошли над небольшой группой островов, но Уэнтику давно наскучило смотреть на бесконечный океан и он слонялся по кабине. Джексон смотрел в окно с интересом. Как только они до мельчайших деталей обговорили свои действия по прибытии в Англию, дискуссий больше почти не было и Уэнтик вернулся к своим раздумьям. Возможность снова увидеться с семьей обрела черты чуть ли не уверенности, исчезло ощущение опасности, которое стало частью его существования с момента знакомства с Масгроувом и Эстаурдом, впервые отодвинулось на второй план.

Часть дня он провел за перечитыванием книги Джексона, касавшейся структуры нового бразильского общества. Она заинтриговала его, как может заинтриговать все новое, хотя захватывающий либерализм практических рекомендаций изобиловал элементами фанатизма, подстать религиозным и моральным утопиям восемнадцатого века.

Правда, читал он ее из чувства обязанности быть готовым к своей новой жизни.

Решение было принято: вместе с семьей он вернется в Сан-Паулу и попытается найти способ нейтрализации газа беспорядков.

Некоторые утверждения показались в книге особенно интересными. Дело выглядело так, что никакого официального правительства быть не должно; решения всех уровней оставлялись на усмотрение непосредственно заинтересованных. В случаях сомнения или несогласия необходима консультация со следующим более высоким общественным пластом. Чем шире проблема, тем выше она должна подниматься и тем большее число людей вовлекается в ее решение. Сами социальные пласты определялись в книге нечетко и у него появился соблазн попытать Джексона вопросами. Однако поддался он этому соблазну всего раз, потому что за проявлением страстного интереса этого человека к самому предмету Уэнтик так и не разглядел ответа на свой вопрос.

Было похоже, что принадлежность к слоям должна определяться личными заслугами или достижениями, хотя как их на деле различать тоже четко не определялось.

Уэнтик принял во внимание очевидный достаток Джексона: личный самолет с экипажем, властность, с которой он держался в больнице и университете. Как можно понять из книги, этот пожилой человек был сторонником власти одаренных, толкователем и учредителем общества, которое сам же и придумал.

Когда он дочитал книгу и они с Джексоном сели обедать, он спросил, чем будет разниться в Сан-Паулу его жизнь и жизнь жены и детей.

Лицо Джексона просияло, как у школьного учителя, предмет которого удостоился внимания.

— Внешне никак. Повседневное существование во многом, насколько я могу представить, будет таким же, как в ваше время. У нас децентрализована только власть.

— Но должны быть какие-то различия.

Джексон согласно кивнул.

— Они есть. В исполнительном отношении. Возьмем, например, решение о доставке вас в Бразилию. Оно было целиком моим. Я обсудил программу в целом с Масгроувом, прежде чем мы начали, но дать делу ход было в моей власти, я имел доступ к тому, что считал полной информацией о вас, и действовал в пределах сферы моего опыта и знаний.

— И дело пошло прахом, — сказал Уэнтик. — Не наталкивает ли это вас, как социолога, на мысль, что в системе есть трещина?

— Возможно, — согласился Джексон, — но скорее это было стечением обстоятельств. Единственная действительно существующая трещина, которая, между прочим, не беспокоит очень многих людей, заключается в том, что иногда правая рука не знает, что творит левая. Характерным тому примером служит ваше прибытие в Сан-Паулу. Не только вас по ошибке держали в больнице, но и несчастный Масгроув торчал в полицейском участке, пока мы не обнаружили ошибку.

Джексон помолчал, собираясь с мыслями.

— Жизнь в Бразилии, — снова заговорил он, — много менее тягостна, как я думаю, чем тот род существования, к которому вы привыкли. Запретов, которые вы считаете само собой разумеющимися, вроде сексуальных или взаимоличностных, в ней просто не существует.

— Это звучит слишком многообещающе, чтобы быть правдой, — тихо возразил Уэнтик, подумав о Карине.

— Для ваших ушей, может быть. Но это именно так, в чем вы сможете убедиться по возвращении.

Уэнтик посмотрел в окно и увидел огни города на побережье километрах в пятнадцати к востоку. Африка, неизвестная и невообразимо далекая. Сможет ли он жить в Бразилии? Для Джексона, витающего в мире теорий и абстрактных понятий, доступных только посвященным ученым, жизнь в подобном обществе является, вероятно, источником непреходящего удовольствия. Но для него это никогда не перестанет быть бегством. Гаванью, открывшейся для него по воле случая; лазейкой избежать неминуемой смерти в ядерном взрыве или от радиоактивных осадков. Он повернулся к Джексону и увидел перед собой гордого пожилого человека с горящим интеллектом взглядом… или это другой, более фанатичный блеск? Эти люди и их святые отцы пережили ядерную катастрофу и восстановили человеческую цивилизацию. Сможет ли он, Элиас Уэнтик, найти в ней себе место?

Глава двадцать шестая

Англия с воздуха, на критический взгляд Уэнтика, за двести лет изменилась трагически.

Проснувшись утром, они с Джексоном разглядывали очертания проплывающего под самолетом побережья. Погода была серой и скучной, облачность стояла на высоте шестисот метров. По требованию Уэнтика пилот медленно вел самолет вдоль береговой черты на высоте ста пятидесяти метров. Всюду беспорядочно разросшиеся деревья и неухоженный кустарник скрывали руины зданий. Они пролетали над тем, что когда-то было большим городом — Уэнтик думал, что это Борнмут, но уверенности у него не было, — и не заметили никакого движения.

Через десять минут они углубились внутрь острова; Уэнтик был подавлен предчувствием зрелища знакомой сельской местности. Знакомой ли? Он знал плотно населенную Англию, озабоченную недостатком пространства. Здесь же…

В дверях салона появился штурман.

— Уровень радиации на земле очень высокий, сэр, — сказал он Джексону, — но не смертельный.

— Спасибо.

Джексон взглянул на карту этой части Англии. Старую карту, как заметил Уэнтик, где были отмечены города и дороги.

Протянув Уэнтику карту, он сказал:

— Думаю, там, где я отметил. Восточный край долины Солсбери, возле Эймсбери.

— Не слишком ли это далеко от Лондона? — усомнился Уэнтик.

— Боюсь, да. Не забывайте, что Англия вашего времени участвует в войне. Если наш самолет внезапно появится в густонаселенной местности, трудно сказать, что произойдет. Думаю, безопасно оказаться ближе к Лондону мы не сможем.

Уэнтик на мгновение задумался, потом согласился.

Джексон нажал полуутопленную кнопку и снова появился штурман.

— Вы доставите нас сюда, — сказал ему Джексон, отдавая карту. Тот кивнул и удалился в пилотскую кабину. Спустя несколько мгновений самолет изменил курс.

Джексон обратился к Уэнтику:

— Генератор поля смещения, установленный здесь на борту, значительно более совершенен, чем тот, что в тюрьме. Тюремный гораздо больше, потому что служит еще и в качестве генератора непосредственной энергии. Этот портативнее и позволяет в определенных пределах регулировать фактический размер поля смещения. Единственным его недостатком является несколько больший коэффициент разброса искажений.

— Это существенно меняет дело?

— Не думаю. Мы прибыли с хорошим запасом времени.

Уэнтик пожал плечами. Это теперь мало что значило.

Через десять минут тон шума двигателей снова изменился и они стали медленно приближаться к земле. Джексон поднялся на ноги.

— Пойдемте, — сказал он.

Он двинулся в хвостовую часть самолета мимо крохотных, но роскошно отделанных кают и вошел в специально оборудованный отсек. Здесь находился генератор поля смещения вместе с его длинным пультом управления.

* * *

Уэнтик выбрался через главный люк. Холодный февральский ветер с юго-запада шевелил сухую траву вокруг ног. Перед ним простиралась вдаль крохотная частица долины Солсбери. В сотне метров впереди поднимался небольшой холм, поросший почти голыми кустарником и деревьями. По обе стороны холма неухоженная долина тянулась до горизонта. Джексон установил карман поля смещения диаметром менее километра, но с того места, где стоял Уэнтик, увидеть его границы было невозможно. Следом за ним в проеме люка показался Джексон.

— Сколько вам потребуется времени? — спросил он.

Уэнтик подумал.

— До завтрашнего вечера. Может быть больше, не могу сказать с уверенностью.

Джексон протянул ему карту и сказал:

— Если пойдете этой дорогой, — он показал направление к холму, — то километра через полтора окажетесь возле одной из ваших главных дорог. На карте мы здесь. Эта дорога приведет вас в Лондон.

Уэнтик кивнул.

— Что-нибудь еще?

— Не думаю.

Джексон протянул руку, рукопожатие было неловким.

— Постарайтесь обернуться как можно скорее, — сказал Джексон. — Мы здесь на виду. Не хочу привлекать нежелательное внимание. — Он оглядел невзрачную растительность, такую непохожую на бразильскую.

— Удачи, доктор Уэнтик.

Уэнтик снова кивнул. Говорить было нечего. Он отвернулся и направился к главной дороге.

Он решил подняться на вершину холма. Склон был не очень крутым, усилия на подъем с лихвой окупятся широким видом с высоты холма. Уэнтик шел быстро, подсознательное разочарование двух последних дней спешило заявить о себе. Он должен действовать и чем скорее покончит с этим, тем лучше.

Склон стал немного круче, еще через несколько минут он достиг вершины холма.

Деревья в листве…

Открывшийся склон холма порос кустарником и деревьями. Резко контрастируя с той частью долины, откуда он только что пришел, изобилием зелени.

Тепло. Середина августа.

Уэнтик оглянулся и увидел Джексона, который стоял возле самолета. Расстояние до этого пожилого мужчины — два столетия. Для него английская сельская местность — анахронизм. Уэнтик осмотрел свою одежду: невыразительная серость хорошо облегающего фигуру материала. Или это я не на своем месте?

С вершины холма открывался вид на несколько километров во все стороны. Самолет Джексона к югу от него, за ним до горизонта яркое безоблачное небо. Эта долина совершенно не похожа на ту другую, с которой он свыкся в Бразилии; здесь все в зелени, она очень холмиста, испещрена множеством цветовых оттенков.

Он повернулся в ту сторону, где по словам Джексона пролегала дорога. Ландшафт был более ровным, склон холма совершенно пологим. Менее чем в километре вниз по склону стояла рощица, за ней тянулась ограда. Дальше было два или три обработанных поля и прямая линия деревьев, видимо, вдоль дороги.

Уэнтик стал спускаться.

На душе полегчало, по-английски спокойное послеполуденное время. Война, и Джексон, и его Бразилия внезапно отодвинулись куда-то невообразимо далеко. Он давно позабыл радость пешей прогулки налегке.

Менее чем за десять минут он вышел к дороге. Перебравшись через низенький деревянный забор, он спустился по зеленому откосу к обочине.

Движения на дороге не было.

Уэнтик стоял возле неожиданно безмолвной дороги, не соображая что ему делать. Он предполагал остановить попутную машину. Озадаченно постояв еще несколько секунд, он двинулся по обочине в сторону Лондона.

Почти тут же послышался шум мотора и Уэнтик остановился. С Западной стороны приближалась направлявшаяся в Лондон машина. Он подождал, пока она покажется, вышел на середину дороги и замахал обеими руками.

Это был большой многоместный легковой автомобиль белого цвета, способный развивать скорость километров до ста двадцати в час, если не больше. Увидев Уэнтика, водитель сразу притормозил, и машина остановилась рядом с ним.

В ней было двое полицейских.

Оба выскочили из машины и подошли к нему. Внезапно его охватила непонятная тревога, когда он увидел, что на головах полицейских тяжелые металлические каски и они вооружены.

— Что вы здесь делаете? — спросил один из них.

— Пытаюсь добраться до Лондона, — ответил Уэнтик.

— Какого черта вам там надо?

Он ошалело огляделся. Что-то было не так.

— Я долго отсутствовал. Мне надо домой, — сказал он.

— Предъявите документы.

— Какие документы?

Полицейский схватил его за плечо.

— Удостоверение личности и разрешение на поездку.

— Я же сказал вам. Меня долго здесь не было. У меня нет никаких документов.

— Где вы были?

— В Америке, — ответил он не задумываясь.

Полицейские переглянулись.

— Америка подверглась бомбардировке, — сказал один из них.

Уэнтик снова огляделся. Что-то страшно ненормальное было в этом допросе на обочине неиспользуемой дороги в пустынной сельской местности.

Он сказал:

— Подождите, я все могу объяснить. Но я сейчас же должен попасть в Лондон. Можете вы взять меня с собой?

Полицейский медленно покачал головой.

— Лондон эвакуирован. Все дороги перекрыты.

— Эвакуирован? — недоверчиво повторил Уэнтик. — Куда?..

— В городе осталось совсем немного людей. Большинство из них так или иначе связано с правительством. И они живут в убежищах.

— Какое сегодня число? — спросил Уэнтик.

— 22-е августа, — ответил полицейский.

Вот оно искажение поля смещения…

— Но бомбардировка… — начал говорить Уэнтик.

— Мы знаем.

Внезапно из полицейской машины послышалось звучание зуммера и один из них пошел к ней. Он достал из салона переговорное устройство. Некоторое время слушал, потом положил аппарат обратно.

Второй смотрел в его сторону.

— Можете вы мне сказать, где моя семья?

— В каком районе Лондона вы жили?

— Хэмпстед.

Полицейский достал из нагрудного кармана буклет и стал листать его.

— Вероятно она в графстве Хартфордшир. Где точно, сказать не могу. За последнюю неделю эвакуированы все крупные британские города.

Вернулся второй полицейский и крепко взял Уэнтика за руку. Первому он сказал:

— Последний сигнал тревоги. У нас всего двадцать минут.

Уэнтик отчаянно рванул руку и помчался к откосу. Полицейский бросился за ним, но Уэнтик резко метнулся в сторону. Он забрался на откос и тяжело перевалился на другую сторону забора. Скатившись в высокую траву, он вскочил на ноги и побежал. Оба полицейских поднялись следом за ним, но даже не сделали попытку перелезть через забор.

Уэнтик бежал, не останавливаясь, пока не добрался до противоположного конца поля. Только там он остановился и оглянулся назад. Оба стража порядка наблюдали за ним. Увидев, что он остановился, они исчезли за откосом. Через несколько секунд заработал мотор.

Его рокот стал удаляться и через полминуты умолк вовсе.

Вокруг была полная тишина.

Уэнтик двинулся к холму, еле переставляя ноги. Лондон эвакуирован, как и все другие города. Джин где-то в Хартфордшире ждет вместе со всем остальным населением неизбежного прихода войны. А лето длится себе как ни в чем не бывало.

На вершине холма он остановился и посмотрел на расстилавшуюся от него к северу холмистую равнину. Затем повернулся в противоположную сторону, где его дожидался серебристый самолет.

Он стоял целых полчаса, пока из южной части долины не задул холодный февральский ветер, тогда как теплое августовское солнце продолжало согревать ему лицо и плечи. Из-за южного горизонта взметнулась ярчайшая вспышка света и следом за ней почти одновременно еще две справа и слева от него.

Минутой позже ревущий звук, подобный дальнему грому поздним осенним вечером, сотряс воздух и на какое-то мгновение вся местность, казалось, замерла. Грохот стих вовсе, а Уэнтик все следил за расползавшимися вдалеке по небу облаками, черными и высокими.

Он закрыл глаза и прислушался, ожидая нового удара грома.

Наступил вечер. Он сидел, прислонившись к стволу дерева, и смотрел на серебристый самолет в низине. Только когда солнце стало садиться, мужчина в ярко зеленой накидке подошел к люку и обвел взглядом небо, ставшее теперь темно-синим, исполосованным черным. Он постоял, долго вглядываясь в высь, затем поднялся внутрь.

Минутой позже самолет исчез.

Фелицетин

Сергей Сизарев

— Вы сами-то верит, во что говорите?! — от раздражения Джош позволил себе повысить голос, впрочем, в телефонных разговорах это зачастую проходит безнаказанно. Чтоб выйти на "торговца счастьем" ему потребовался месяц и пара новых и совершенно лишних знакомств.

Джош изнемогал. В затхлой однокомнатной квартирке, в центре задымлённого города, без работы и цели в жизни. В окна бились машинные гудки и религиозный хип-хоп. Воспоминания, несбывшиеся мечты… Джош сам устроил себе этот ад и не мог из него выбраться. Даже спиртное и тяжёлый рок не могли вырвать его из щупалец уныния и безысходности.

А этот парень на другом конце провода обещал ему райские кущи. "Всё изменится! Одна таблетка и вы увидите мир в другом свете! Забудутся печали, уйдут заботы. Начнёте новую жизнь!" Подобные обещания он слышал каждый день из телевизора. Зарабатывать на борьбе со стрессом было модным.

Но некоторые толкачи из чёрных кварталов по секрету сказали ему телефон торговца, у которого был НАСТОЯЩИЙ товар ("Любой белый может попасть в растаманский рай, но только с чёрного входа. Таблетка — твой пропуск!")

— Хорошо, я согласен. Деньги отдам посыльному, — Джош положил трубку. "Колесо счастья" обещали подвести через час.

Таблетка лежала на ладони. Белая, как молоко, и круглая как шарик. Джошу вспомнился момент из древнего фантастического боевика, где главному герою предложили на выбор две пилюли — красную и синюю. "Это квест или RPG?" — задался вопросом Джош, но когда главный герой проглотил обе, понял — "шутер"!

Джош ещё раз оглядел грязные обои комнаты, альбомы старых фотографий, книги и видеозаписи. Всё то, что мучило его и мешало забыть прошлое, мешало начать новую жизнь. Тоска и безысходность! Быстро проглотив пилюлю, Джош запил её водой из-под крана и лёг на диван. Он сделал свой выбор.

Приятный полумрак царил в том месте, где он проснулся. В художественном беспорядке лежали кругом книги и диски, и использованная посуда. Он был одет в удобную поношенную одежду. Дышалось легко и свободно. Джош выглянул за окно. Там романтично клубились розовый дым, подсвеченный неоновой рекламой и горящим мусором.

"Здорово жить в самом центре индустриального гиганта, на переднем фронтите цивилизации!" — подумал Джош и улыбнулся. Прошёл на кухню, включил воду. Из крана побежала ржавая тонкая струйка. "Богата железом. Полезно для здоровья", — обрадовался Джош и напился.

Потом, вернувшись в комнату, полистал фотоальбомы. "Какие милые люди! Хорошо, что я их не помню. Я смогу снова пережить радость знакомства с ними!" Его внимание привлекла пустая баночка из-под таблеток на полу. "Фелицетин? Милое названье. Наверное, очень вкусный и полезный препарат", — заметил Джош.

Джоша потянуло к людям, на улицу. Он накинул на плечи дождевик и, спустившись вниз, смешался с толпой. На лице Джоша блуждала радостная улыбка от такого единства с себе подобными.

* * *

Младший техник умело выбил дверь пневматической кувалдой и ввалился в маленькую комнату. Доктор зашел следом. Ну и запах! Так могли пахнуть только трупы или панки. О том, как может пахнуть мёртвый панк, было страшно даже подумать. Оба мужчин надели респираторы и включили наплечные фонари.

В центре захламлённой квартирки, на диване, лежал полуразложившийся парень лет двадцати. На его лице застыла ужасная идиотская улыбка. В свесившейся руке была зажата маленькая баночка. Младший техник вытащил её из руки мертвеца и прочитал вслух: "Фелицетин".

— Двадцатый случай за неделю. Будем упаковывать, — доктор развернул мешок для трупов.

— Что записать в рапорт? — спросил его младший техник.

— Напиши — умер от счастья.

ЗАПРЕТЗОНА

Каннабиноиды

В.Г. Лазурьевский, Л.А.Николаева (часть книги)

Предисловие от Википедии

Марихуана — наркотический препарат, содержащий психоактивные вещества каннабиноиды в сушёных частях растений конопли. В природе существует приблизительно 60 каннабиоидов, самый действенный из которых — дельта-9-тетрагидроканнабиол. Существуют три основных вида конопли: (Cannabis sativa — посевная, Cannabis indica — индийская и Cannabis ruderalis — сорная, последний содержит крайне малое количество психоактивных веществ). Также существует огромное количество гибридов^[13] сочетающих в себе как сативную часть (sativa), так и индиковую (indica).

Существует несколько версий происхождения названия. По одной из них, оно произошло от португальского mariguango («пьянящий»); по другой — от испанских мужского и женского имён Мария и Хуан, якобы использовавшихся в названии сигарет, в которые стали добавлять коноплю.

У марихуаны много сленговых и региональных названий. В среде курильщиков, и иногда вне её, марихуаной называют и само растение конопля.

Препараты конопли, употребляемые в Индии, зачастую являются своеобразными эталонами силы воздействия на организм. Известны три разновидности: банг(бханг), ганджа и шарас(чарас). Наименее действенный и самый дешёвый препарат, банг, получают из высушенных и измельченных листьев, семян и стеблей. Ганджа, получаемая из соцветий культивируемых женских растений, в два или три раза сильнее банга. Разница между ними примерно такая же, как между пивом и виски. Шарас — это чистая смола, известная на Ближнем Востоке под названием гашиш.

Процесс получения гашиша из конопли не очень сложен.

В Индии, для получения гашиша с особо высоким содержанием веществ, с глубокой древности применяется следующий способ: верхние части растения помещаются в овечью шкуру, выкапывается яма, на дно которой ставится ёмкость для сбора гашиша. Далее внизу шкуры делается отверстие для выхода смолы, и шкура закапывается на некоторое время.

Ещё один классический способ производства гашиша: мелкую пыль (в основном пыльца и кусочки листьев) обтряхивают с растений конопли, а затем просеивают через 5-10 сит с разными отверстиями. Самые мелкие фракции прессуют в брикеты. Разделяют 5 сортов гашиша — в зависимости от величины фракций и содержания психоактивных веществ.

Также, существуют химические способы получения гашиша из конопли, с применением различных растворителей или эфиров: высушенные листья конопли или марихуаны настаивают в растворителе (обычно ацетон или этиловый спирт). Настой высушивают, получая концентрат конопляной смолы. Но это не все. Существуют другие разновидности гашиша. Особое место среди них занимает «пластик» («пластилин», «пластон»), который представляет собой гашиш с примесью химикатов. Он легко гнётся, за что и назван «пластилином».

Гидропоникой («гидрой», «поникой»), на слэнге, называют марихуану селекцированную с помощью гидропонного метода, с высоким содержанием психоактивных веществ, выращенную без почвы, в питательном растворе, обычно под интенсивным искусственным светом. Иногда гидропоника служит собирательным названием для неопылённых высушенных соцветий женских растений селекционных сортов: это основано на заблуждении, что растение, выращенное гидропонным способом, содержит больше психоактивных веществ, нежели выращенное обычным способом с использованием почвы. Также таким собирательным названием могут обладать названия типа: Голландский гибрид, Амстердамские бошки — основываясь на другом заблуждении, что селекционная трава, выращенная искусственным способом в Голландии, может содержать большее количество психоактивных веществ, нежели выращенная тем же способом в Москве. Корректным названием в таком случае может служить лишь название сорта, в некоторых случаях с указанием эффекта и способа выращивания.

Шишками и бошками называют соцветия женских растений. Сенсимилья — это бессемянные неопылённые цветки женских растений, с повышенным содержанием психоактивных веществ.

Применение марихуаны в медицине уходит в глубь истории Древней Индии и Ближнего Востока, где конопля находила широкое применение в качестве обезболивающих, противоэпилептическских, противосудорожных средств и противорвотных медицинских средств. Первые упоминания об использовании марихуаны в европейской медицине относятся к периоду колонизации Индии Англией, в середине XIX века, когда армейские хирурги стали применять препараты марихуаны для обезболивания, лечения мышечных спазмов, припадков эпилепсии и ревматизма. Благодаря практике военных врачей английского колониального корпуса, препараты марихуаны получили широкое распространение в Британии и США девятнадцатого века.

В индийской конопле и конопле посевной, а так же в изготавливаемых из них препаратах содержатся вещества, родственные эндогенным каннабиноидам (эндоканнабиноидам), в частности анандамиду. В 2003 году в журнале Nature Medicine отмечалось, что эндоканнабиноидная система мозга участвует в разнообразных процессах боли, памяти, нейродегенерации и воспаления и что каннабиноиды обладают существенным клиническим потенциалом.

Марихуана и препараты из неё успешно используются для улучшения состояний больных раком и СПИДом. ТГК успешно используется в борьбе с тошнотой, вызванной применением противораковых препаратов; это вещество для вышеназванной цели одобрено американской Администрации питания и медикаментов. В некоторых странах (например Голландии и Канаде) марихуана используется как лекарство для больных раком, в качестве противорвотного средства применяемого при химиотерапии. В то же время, фармакологические исследования не показывают преимуществ конопли перед другими, более традиционными противорвотными и анальгетиками. Как следствие, назначение препаратов конопли носит характер исключения, при индивидуальной непереносимости традиционных препаратов.

По сообщению газеты The Guardian, учёные одного из ведущих исследовательских центров Мадрида обнаружили доказательства того, что каннабис может предотвращать потерю памяти у пациентов, страдающих болезнью Альцгеймера.

Их предварительное исследование показало, что тетрагидроканнабинол — основной психоактивный компонент марихуаны — тормозит деятельность клеток, вызывающую повреждение нейронов мозга.

Механизм потери памяти у таких больных не вполне изучен, но, предположительно, эта проблема частично связана с глиальными макрофагами (микроглией), образующими оболочку вокруг нервных клеток мозга. При болезни Альцгеймера деятельность микроглии выходит из-под контроля и наносит вред нейронам, уничтожая целые участки мозга.

Между тем в США законодательство препятствует проведению полноценных исследований клинической эффективности марихуаны. В то же время в Великобритании правительство разрешило одной фармацевтической фирме выращивать различные сорта конопли^[14] с целью клинических испытаний получаемой из неё марихуаны.

Джон Кеннеди отправил в отставку главного врага марихуаны, комиссара по наркотикам Гарри Анслингера, и отказался ратифицировать Единую Конвенцию ООН 1961 г., включившую марихуану в Список опасных наркотиков. Президентская надзорная комиссия по наркополитике в 1963 г. распространила следующую рекомендацию: «Настоящая Комиссия делает ясное различие между двумя наркотиками (коноплей и героином) и считает, что незаконная продажа и хранение марихуаны являются малозначительными правонарушениями». В том же году Кеннеди был убит^[15], и репрессии против любителей марихуаны вскоре значительно усилились.

В 1960-е годы гербицид контактного действия паракват использовался США для борьбы с плантациями конопли в Южной Америке. По заключению сотрудников правоохранительных органов США, в 2005 году конопля по объёмам выращенного урожая вошла в десятку сельскохозяйственных культур штата Вашингтон, в частности, объёмы конфискованной конопли превысили урожай вишни.

В 2003 году была уничтожена 66 521 плантация, в 2004 году — 132 941, в 2005 — 135 323 плантации марихуаны, урожай которых оценивается в 270 миллионов долларов США. 84.6 % уничтоженных плантаций были обнаружены с воздуха.

Сейчас всемирно марихуана запрещена^[16], за исключением нескольких стран.

В сыром виде коноплю практически не употребляют в качестве наркотического средства. Используются различные способы её приготовления, в зависимости от того каким образом её будут употреблять. Срок хранения сырья в сухом месте — 2 года.

Субстанции, применяемые для курения

Сушёная конопля. Растение сушат целиком и потом измельчают, отделяя соцветия, верхние листья, листья и стебли, так как концентрация наркотических веществ в них различна, либо заранее разделяют растение и сушат данные части по отдельности, потом измельчая до удобного для курения размера.

Так называемая «пыль» — это кусочки смолы, трихомы и частички мелких листьев, осыпавшиеся с растения в процессе сушки. Для удобства перевозки пыль иногда прессуют в блоки, такие блоки могут называть гашишом.

Так называемая «химка» представляет собой осаждённый на заранее отделённой части этой сушёной конопли её экстракт, полученный при помощи растворителей. В том случае, если доля сушёной конопли в получившемся продукте невелика, его также могут называть гашишем. При использовании некачественных и полярных растворителей (в том числе водных растворов) в приготовленном экстракте остаются примеси растворителя и экстрагированный вместе с психоактивными веществами хлорофилл, при сгорании образующий неприятный дым.

Гашиш. Экстракт конопли, готовится из сушёной конопли или из смолы, достаточно однороден (практически без кусочков растения).

Гашишное (гашишевое) масло получается путём экстракции ТГК летучими растворителями, по консистенции напоминает сироп или мёд, цвет варьируется от прозрачного до тёмно-коричневого.

Субстанции, применяемые для перорального употребления

Приготовление продуктов из конопли для перорального^[17] употребления зачастую основано на том, что ТГК растворяется в жирах. При изготовлении кондитерских изделий с добавлением конопли в качестве ингредиента используется зачастую растворённое в жирах ТГК с примесями.

Так называемая «манага», «молочина», «молоко», «малага» получается вывариванием растений конопли в молоке, может обладать неприятным вкусом. Так как зачастую концентрацию психоактивных веществ в напитке устанавливают опытным путём, а впитывание через желудок происходит медленно (40 минут — час до появления эффектов), то употребляющие могут существенно не рассчитать дозу. По некоторым данным для приготовлении одной дозы экстракта требуется 5–6 «курительных» доз сырья, что сложно соблюсти при использовании свежесорванной травы.

Так называемый «кузьмич» («жарёха», «каша») — жареные на растительном масле измельчённые части соцветий и листьев конопли.

При пероральном употреблении содержащих наркотические вещества продукты конопли (таких как гашиш, «манага», ТГК-содержащее масло, кулинарные изделия на их основе и подобных) возможны случаи существенного превышения дозировок.

Курение марихуаны практикуется несколькими способами через самокрутку («косяк»; в России преимущественно используя папиросы с удалённым из них табаком, гильзу), пипетку, «бульбуляторы» (самодельные курительные устройства из пластиковых бутылок, при воздействии высокой температуры из пластика выделяются токсичные вещества). Тягу курильщик создаёт своими лёгкими, вдыхаемый горячий дым вредит лёгким, а также, так как фильтрация дыма при таком способе минимальна, засоряет их смолами. Гашиш при курении часто нагревают на сигарете и заполняют его дымом объём, из которого потом вдыхают, сочетание эффектов сигаретного и гашишного дыма в коротком периоде негативно влияет на давление и сердечную деятельность.

Курение характеризуется сгоранием клетчатки растения и выделением дыма с попутным испарением наркотических средств. Фильтрование дыма от содержащихся в нём канцерогенных веществ и для его охлаждения используют воду по схеме кальяна.

Также возможно испарение содержащихся в сушёной марихуане каннабиоидов без горения клетчатки, для этого на субстрат подаётся поток горячего воздуха регулируемой температуры, содержание канцерогенных веществ в таком паре минимально.

Психоактивное действие каннабиоидов обусловлено тем, что на них реагируют каннабиоидные рецепторы — участки на мембранах синапсов нервных клеток, также взаимодействующие с анадамидами. Обнаружены в 1988 г. в США, St.Louis University Medical School. Разделяются на две группы: СВ1 и СВ2. СВ1 расположены в центральной нервной системе (в гиппокампе, коре головного мозга, подкорковых узлах, стриатуме, мозжечке и спинном мозге), их наибольшая концентрация наблюдается в ответственных за координацию движений, обучение и память участках мозга, обычно эти рецепторы активируются анадамидами и способствуют торможению вызванной избытком дофамина гиперактивности. Рецепторы СВ2 обнаруживаются в селезёнке, поджелудочной железе, яичниках и в др. железистых тканях, они хорошо связывают экзогенные каннабиониды, но демонстрируют низкое сходство с анандамидами.

Эффект появляется почти сразу же после курения марихуаны, достигает максимума в течение 30 минут и продолжается от 2 до 4 часов. Действие перорально введённого препарата продолжается от 5 до 12 часов.

Большая часть метаболитов каннабиоидов после разового приёма выводится из организма через 3–4 дня. В крови они не обнаруживаются уже на третьи сутки, в моче — на восьмые сутки воздержания после разового приема. В случае долговременного постоянного употребления метаболиты каннабиоидов могут, в зависимости от уровня проводимых экспертиз, обнаруживаться в моче до нескольких недель.

Основными физиологическими проявлениями воздействия марихуаны на организм человека, являются:

• инъецирование конъюнктивы глазных яблок (покраснение);

• тахикардия (повышение скорости сердечных сокращений), и как следствие — повышение кровяного давления;

• сухость во рту.

• повышенный аппетит

• прием малого количества марихуаны может вызвать сонливость

Психологические эффекты каннабиса (общий термин для обозначения психоактивных продуктов конопли) включают эйфорию, онейроидное состояние, спокойствие и дремоту (или бессонницу, что зависит от конкретного человека). Это расстройство классифицируется как опьянение каннабисом.

Марихуана повышает чувствительность к внешним стимулам, позволяет обнаружить детали, которые ранее проходили незамеченными, делает цвета более яркими и богатыми, а также повышает восприятие музыки и искусства. Время как будто бы замедляется, и кажется, что в каждый момент времени происходит многое.

Касательно обнаружения новых, ранее не замеченных деталей, — возможно, это происходит вследствие изменения системы приоритетов восприятия. Так, например, может оказаться, что под воздействием марихуаны гораздо приятнее созерцать природные явления, нежели деятельность людей.

Также зачастую наблюдается повышенная чувствительность к звукам и ко всему, что происходит вокруг человека, принимавшего коноплю. Множество мелких деталей и подробностей приобретают такую же важность, как и другие события (апофения).

Иногда наблюдаются необъяснимые проявления панического страха («измена»), при этом действие марихуаны не исключает возможности адекватной оценки окружающей обстановки, что объясняет возможность нормального поведения принявших её в общественных местах.

Некоторые исследователи считают, что последний эффект (приступы панического страха) является следствием стимулирования участков мозга, ответственных за фантазию и творчество, не оставляя таким образом место самоконтролю.

Часто наблюдается расщепление сознания; ощущая действие каннабиоидов многие люди в то же время замечают, что находятся в изменённом состоянии сознания. У них могут возникать параноидные идеи, и в то же самое время они смеются над этими идеями. Могут появляться деперсонализация и дереализация. Эта способность сохранять объективность объясняет многие случаи, когда курильщики умудряются спокойно вести себя в публичных местах, даже если они находятся в состоянии сильного опьянения.

Кроме обострённого внимания к окружающим деталям и приступов страха или веселья опьянение марихуаной обычно характеризуется и повышенным аппетитом: обычный человек под действием марихуаны способен съесть свою обычную суточную (или несколько) порцию еды за один приём («евин»), опытные курильщики обычно лучше контролируют своё поведение. При этом существенно повышается чувствительность вкусовых рецепторов — еда кажется в несколько раз вкуснее, чем обычно.

С каннабисом может быть связан делирий^[18], характеризующийся затуманиванием сознания, беспокойством, спутанностью, страхом, дезориентировкой, онейроидным мышлением, смутными ощущениями грозящей опасности, страхом, иллюзиями. Для возникновения токсического делирия обычно требуется приём больших доз каннабиса; это состояние наступает редко, если каннабис потребляется путём курения. Это может быть связано с тем, что активные вещества не всасываются достаточно быстро или, возможно, с тем, что дериваты каннабинола, которые скорее всего связаны с возникновением этого синдрома, модифицируются каким-то ещё неизвестным способом.

Бредовой синдром при этом делирии характеризуется бредом преследования, развивающимся вскоре после потребления вещества. Кроме того, наблюдаются выраженная тревожность, лабильность, деперсонализация. Бредовое расстройство возникает редко и обычно прекращается за один день, но может удерживаться и несколько дней.

Не известно ни одного достоверного случая смерти людей без сердечных заболеваний от передозировки марихуаны. Предполагается, что отношение летальной дозы к действующей дозе составляет от 20 000:1 до 40 000:1.

Медианная смертельная доза (50 % смертность) тетрагидроканнабинола (ТГК), основного действующего вещества марихуаны, определялась экспериментально на подопытных животных (крысах, обезьянах и собаках). Для крыс, согласно Merck Index, при приёме внутрь смертельная доза составляет 1270 миллиграммов на килограмм веса для мужских особей и 730 миллиграммов на килограмм веса для женских, а при вдыхании — 42 миллиграмма на килограмм. Для обезьян смертельная доза при внутривенном введении ТГК, растворенного в масле, оказалась в диапазоне между 90 и 128 мг/кг.

При приеме ТГК внутрь у собак и обезьян медианную смертельную дозу выяснить не удалось, большинство животных выдерживало дозу до 3000 мг/кг. Минимальная доза, вызвавшая смерть, была 1000 мг/кг.

Если пересчитать дозу для вдыхания 42 мг/кг на человека массой 70 кг, то получится, что смертельная доза для него составляет 3 грамма чистого ТГК, что соответствует примерно 60 г марихуаны с 5 % содержанием ТГК. Это заниженная оценка, так как обычно концентрация ТГК менее 5 %, кроме того, при курении далеко не весь ТГК попадает в легкие. Тем не менее, выкурить такое количество за один раз практически невозможно. Что касается приема внутрь (поедания), то аналогичный расчёт (использующий данные, полученные на крысах) показывает смертельную дозу в 1–2 кг марихуаны, что также практически невозможно. Это выгодно отличает марихуану от других психоактивных веществ. Для сравнения, например, для алкоголя смертельная доза всего лишь приблизительно в 10 раз больше действующей дозы.

За последнее время значительное число исследований, посвящённых каннабису, касалось возможных адверсивных (вредных) реакций при хроническом применении. Исследовались церебральная атрофия, подверженность припадкам, повреждение хромосом и врождённые дефекты развития, нарушение иммунных реакций и воздействие на содержание тестостерона и менструальный цикл. Результаты иногда противоречивы и не позволяют прийти к окончательному выводу. Однако можно утверждать что каннабис не обладает нейротоксичностью, в некоторых случаях положительно влияет на память и репродуктивную систему, отрицательно влияет на лёгкие при курении, но не повышает риск заболевания всеми видами рака, а также отрицательно влияет на развитие мозга плода и новорожденного ребёнка.

Марихуана в средних количествах усиливает оргазм как мужчины, так и женщины, и в то же время задерживает эякуляцию. Однако, как было показано, прием высоких доз ТГК животными снижает сывороточный уровень тестостерона, затрудняет производство, подвижность и жизнеспособность спермы, нарушает цикл овуляции, и вызывает сокращение производства гонадотропных гормонов. Впрочем, есть и другие противоречивые сообщения, а также возможно, что к этим последствиям со временем развивается терпимость. По данным Merck Manual of Diagnosis and Therapy (1997), последствия для фертильности, связанные с употреблением каннабиса являются неопределенными.

Исследования показали, что сперма человека содержит рецепторы, которые стимулируют веществами, подобными ТГК и другими химическими веществами, связанными с каннабисом. Тесты показывают, что курение марихуаны может сказываться на функции сперматозоидов, а также существуют убедительные свидетельства в пользу того, что связывание с яйцеклеткой у спермы мужчин, курящих табак, значительно улучшается под действием каннабиноидов, особенно в том случае, когда она была ослаблена негативным влиянием от курения табака.

Одно исследование (Цукерман и коллеги) на значительной выборке женщин, имеющих значительное преобладание употребления марихуаны, которое проверялось путем анализа мочи, показало, что не было обнаружено увеличения вероятности врожденных дефектов в пробной группе. В отличие от алкогольного синдрома плода, характерные симптомы (такие как тип черт лица) и другие симптомы, не связаны с пренатальным воздействием марихуаны. ТГК переходит в грудное молоко и может сказаться на грудном вскармливании младенца. Многие изучения употребления наркотиков во время беременности выполняются самостоятельно заявителями и не всегда анонимны. Страх огласки использования запрещенных наркотиков беременными препятствует честной отчётности и может влиять на результаты. Исследования показывают, что женщины, которые потребляют каннабис, в то время когда они беременны, также могут с большой вероятностью потреблять алкоголь, табак, или другие запрещённые наркотики, что очень затрудняет получение научных фактов из статистических результатов об использовании только одной марихуаны. Очень мало крупных, достаточно контролируемых эпидемиологических исследований, которые проводились, чтобы понять связь между употреблением марихуаны и беременностью.

Последние изучения показали, что дети матерей, курящих марихуану, более часто страдали от постоянного дефицита познавательных способностей, расстройства внимания, гиперактивности и недоразвитых социальных взаимодействий, чем у не подвергшихся воздействию конопли детей того же возраста и социального происхождения. Недавним исследованием с участием ученых из Европы и США установлено, что эндогенные каннабиноиды, молекулы, которые естественным образом производятся нашим мозгом и функционально подобные ТГК из конопли, играют неожиданно важную роль в процессе установления каким образом определенные нервные клетки будут соединяться между собой. Образование связей между нервными клетками происходит в течение относительно короткого периода в мозгу плода. Это исследование стремится дать лучшее понимание как влияет конопля на мозг плода и когда это происходит.

Однако, более ранние исследования на Ямайке свидетельствуют, что использование марихуаны беременными женщинами, кажется, не вызывает дефектов рождения или задержек развития у младенцев месячного возраста^[19]. В исследовании 1994 года из двадцати четырех новорожденных, на которых испытывался каннабис перинатально и 20 не испытуемых новорожденных, сравнения делались на третий день и первый месяц от рождения, используя шкалу оценки новорожденных Бразелтона, включая дополнительные пункты, чтобы охватить всевозможные малозаметные эффекты. Результаты показали, что на третий день не было никаких существенных отличий между испытуемыми и не испытуемыми новорожденными. На первый месяц испытуемые новорожденные показали лучшую физиологическую стабильность и требовали меньшую помощь экзаменатора, чтобы достичь организованного состояния. Новорожденные от сильно курящих марихуану матерей имели лучшие оценки по вегетативной стабильности, качеству внимания, раздражительности, и саморегулирования, и были признаны более подходящими для ухода. Эта работа поддерживалась фондом March of Dimes.

В работе 1998 года от INSERM и Национального центра научных исследований, которая была сделана под руководством д-р Бернарда Пьер-Рокеса, установлено, что "прошлые результаты, предложившие анатомические изменения в мозгу хронических потребителей марихуаны, измеряемое методом томографии, не были подтверждены современными точными методами (такими, как магнитно-резонансная томография)… Более того, у крыс после введения очень высоких доз тетраканнабинола «не наблюдалось» морфологического ухудшения состояния гиппокампа [который играет определённую роль в памяти и координации]. Он пришел к выводу, что каннабис не обладает никакой нейротоксичностью, как указано в докладе, в отличие от алкоголя и кокаина.

Единственным убедительно доказанным побочным действием, наблюдающимся при хроническом использовании марихуаны, являются осложнения, вызываемые в легких. Небольшое сужение дыхательных путей и эмфизема отмечаются в исследованиях, проведённых как на животных, так и на человеке. Это связанно с тем, что самый популярный способ потребления марихуаны — курение и вдыхание в виде дыма, а любой дым содержит разнообразное количество свободных радикалов, угарный газ и прочие вредные для организма вещества. Для предотвращения проблем с легкими есть специальное устройство — вапорайзер.

23 мая 2006 года, Дональд Ташкин, д.м.н., профессор медицины в школе медицины Дэвид Геффен в Лос-Анджелесе объявил о том, что употребление марихуаны, как представляется, не повышают риск развития рака легких, и не увеличивают риск рака головы и рака шеи, таких как рак языка, полости рта, горла и пищевода. В этом исследовании принимают участие 2252 участников^[20], причем некоторые из наиболее хронических курильщиков марихуаны, выкурили более 22000 сигарет марихуаны. Открытие д.м.н. Дональда Ташкина, и его группы исследователей в 2006 г. совершенствует их предыдущее исследование, опубликованное в издании 17 декабря 2000 года в рецензируемом журнале Cancer Epidemiology Biomarker and Prevention. Многие противники марихуаны некорректно приводят первоначальный вывод медицинского центра в Лос-Анджелесе с 2000 года в качестве «доказательства» того, что марихуана ставит курящих на более высокий уровень риска рака легких и других раковых опухолей, даже несмотря на то, что исследователи из Медицинского центра Лос-Анджелеса пересмотрели свои изыскания, сделав более углубленное исследование по вопросу о последствиях использования марихуаны. Это, как представляется, противоречит предположениям, сделанным после некоторых исследований, вроде тех, что делал Dale Geirringer и др., в которых было установлено, что после сгорания марихуаны образуются 118 канцерогенов и еще два канцерогена образуется, когда испарения марихуаны проходят через испаритель. Чтобы объяснить это противоречие с, казалось бы, химически доказанной канцерогенностью, связанной с процессом горения, Ташкин отметил, что «одно из возможных объяснений для новых выводов заключается в том, что тетрагид-роканнабинол, химическое вещество, содержащееся в дыме марихуаны, может способствовать тому, что стареющие клетки будут умирать раньше, и поэтому у них будет меньше шансов пройти раковые трансформации».

Исследования на животных показали, что потенциально для каннабиноидов психическая зависимость действительно существует, однако, следует отметить, что можно стать психологически зависимым от чего угодно, даже включая некоторые симптомы. Хотя и не являясь столь серьезным, как и в случае алкоголя, героина, кокаина или табачной зависимости, прекращение приема марихуаны, как правило, характеризуется бессонницей, нервозностью, потерей аппетита, депрессией, раздражительностью, гневом, повышением мышечной активности, и агрессией после внезапного прекращения хронического приема в результате некоторой физиологической зависимости. Длительное использование марихуаны производит и фармакокинетические изменения (как наркотик усваивается, распространяется, метаболизируется, и выводится в экскрементах), и фармакодинамические изменения (как наркотики взаимодействует с целевыми клетками) в организме. Эти изменения требуют потреблять высокие дозы наркотиков для достижения общего желаемого эффекта, и для укрепления в организме метаболических систем синтеза и ликвидации наркотиков, чтобы сделать их более эффективными.

Существуют различные мнения в отношении того, насколько употребление марихуаны вредит психическому здоровью человека.

По мнению сторонников легализации марихуаны (то есть снятия запретов, связанных с марихуаной), она является безобидным психоактивным веществом, так как обладает лёгким действием и вызывает слабую психологическую зависимость. Кроме того, утверждают, что, при умеренном употреблении марихуаны, после недельного воздержания не обнаруживается каких-либо видимых изменений в функциональности человека. Имеется определённая группа сторонников декриминализации, так называемых, «лёгких наркотиков», которые утверждают, что «лёгкие наркотики» — в отличие от сильнодействующих — не наносят вреда здоровью при их умеренном употреблении.

Специалисты-наркологи утверждают, что человека, употребляющего марихуану не реже раза в день, можно легко отличить от других людей по внешним проявлениям, таким как набухшие отёчные мешочки на скулах, сухие морщины на лбу, остекленевшие, медленно движущиеся глаза, нарушенная, замедленная речь. Частое употребление ведёт к изменениям в психике и взглядам на жизнь, изменениям социальной ориентации человека, интроверсии^[21]. По мнению многих, желание «разнообразия» впечатлений и соответствующее социальное окружение легко могут привести к переходу на более тяжёлые наркотики. Это главный аргумент противников употребления марихуаны.

Психозы, вызванные употреблением конопли, или каннабиса, в основном имеют место в Индии, Египте и Марокко; более часто они отмечались в конце XIX — начале XX вв., чем теперь. Это — длящиеся психозы, обусловленные преимущественно хроническим потреблением высоких доз вещества. Они не описаны у лиц, хронически курящих марихуану в Соединённых Штатах. В ряде исследований, проведённых на большом числе употребляющих марихуану, обнаружено, что психозы у лиц без особых расстройств, с устойчивой психикой не возникают.

В ряде других исследований, проведённых на высоком методологическом уровне, показано, что употребление марихуаны может «запускать» развитие тяжелых психических болезней, таких, как шизофрения и сходные с ней болезни. Предполагается, что такой эффект более вероятен у тех, у кого имеется генетическая предрасположенность к развитию этих психических болезней. Кроме того, есть свидетельства, что у лиц, больных шизофренией или другими психическими болезнями, протекающими с периодическими психозами, курение марихуаны провоцирует обострение психотических расстройств даже при аккуратном приёме антипсихотических препаратов.

Люди, потребляющие каннабис, могут также испытывать кратковременные острые состояния тревожности, иногда сопровождающиеся параноидными идеями. Тревожность может быть такой сильной, что достигает выраженности, характерной для так называемых панических реакций. Панические реакции (на сленге потребляющих марихуану — 'измена'), хотя и не очень типичны, всё же, являются наиболее частой формой адверсивных реакций на умеренное курение марихуаны, и с большей вероятностью, проявляются в том числе потому, что курение марихуаны преследуется законодательством большинства стран.

Человек иногда считает, что нарушение схемы тела есть заболевание и, возможно, оно вызовет смерть, или же он полагает, что психологические нарушения, вызванные веществом, являются результатом сумасшествия. Эти панические реакции редко надолго выводят больного из строя, так как они обычно непродолжительны.

Наилучший способ помочь человеку в этот момент — дать попить горячего сладкого чая и успокоить его. Вероятность возникновения адверсивных реакций пропорциональна применяемой дозе и обратно пропорциональна опыту потребителя в использовании препарата. Таким образом, наиболее подвержены этим реакциям неискушённые лица, которые, не имея опыта обращения с препаратом, принимают слишком большую дозу, вызывающую перцептивные и соматические нарушения.

Также замечено, что индивиды, регулярно принимающие комплексные витамины (в особенности витамин С) в значительной мере избавлены от подобных синдромов (разумеется имеется ввиду не одноразовый, а ежедневный и регулярный прием витаминов).

Синдром потери мотивации — введённый в начале шестидесятых годов термин для описания клинически наблюдавшегося «влияния употребления марихуаны на появление и развитие более пассивных личностных характеристик, немотивированных личностей, замкнутых на внутреннем мире». В список синдромов были включены

• апатия

• повышенная чувствительность

• отсутствие желаний

• пониженное ощущение задач и целей

• сложности в сосредоточении и концентрации внимания

Основываясь на данных исследований, можно заключить, что этот феномен чаще возникает у употребляющих марихуану каждый день и большими дозами молодых курильщиков.

Другой, достаточно частой реакцией на каннабис, является так называемый флешбек (англ. flashback), или ретроспективная сцена, представляющая собой спонтанное возвращение симптомов, вызванных потреблением наркотика, когда субъект находится вне состояния опьянения. Она может возникнуть через достаточно большой период времени, вплоть до месяца. Она обусловлена уникальным свойством нашей памяти «вспоминать» пережитые состояния и воспроизводить их со всеми ощущениями, что были при реальной ситуации. Имеются данные, что этот эффект может наблюдаться также у лиц, злоупотребляющих марихуаной, которые ранее не употребляли никаких других наркотиков. В целом, однако, флешбеки характерны только для лиц, употребляющих более мощные галлюциногены или психоделики, которые вслед за этими веществами выкуривают марихуану. Когда эти возвратные сцены наблюдаются после потребления галлюциногенов, они классифицируются как постгаллюциногенное расстройство восприятия.

При регулярном употреблении марихуаны возникает некоторая толерантность, связанная с уменьшением действия наркотика, при этом для достижения необходимого курильщику эффекта приходится употреблять большие дозы марихуаны, при частом употреблении больших доз желаемой силы эффект может вообще не возникнуть. Толерантность часто ослабляется при переходе на другой сорт марихуаны, курильщиками высказываются предположения что, это связано с тем, что дельта-9-ТГК — не единственный из психоактивных каннабиоидов, а каждый сорт содержит свой набор каннабиоидов. С другой стороны толерантность может быть ложной, являясь следствием загрязнения легких различными смолами. В этом случае снижается усвоение организмом психоактивных веществ. Для достижения желаемого эффекта курильщику требуется большая доза для выкуривания.

В настоящее время многие люди в РФ требуют легализации каннабиоидов. Эти требования мотивированны тем, что препараты марихуаны, в отличие от легализованных алкоголя или табака, гораздо менее вредны для здоровья и не вызывают физической зависимости. Противники легализации отмечают, что каннабис, вообще говоря, изменяет сознание и вызывает психическую зависимость, а психическая зависимость и есть основа наркомании. Так же в качестве аргумента приводится экономический фактор — запрет на продажу марихуаны генерирует сверхприбыли, получаемые преступностью, разлагает и коррумпирует следящие за оборотом органы, а легализация позволила бы этого избежать и получить значительную прибыль, направленную сейчас в карманы преступников. Споры на этот счёт в настоящее время не решены, но марихуана, с точки зрения закона, приравнена в РФ к прочим наркотикам — в частности, за наличие марихуаны при милицейском досмотре возможна как административная, так и уголовная ответственность — в зависимости от количества вещества.

1. Наркотические средства

Наркомания не представляет собой нового явления. С незапамятных времен в поисках самозабвения и призрачного счастья люди употребляли разного рода опьяняющие в одурманивающие средства. Во время ритуальных церемоний не только неистовые танцы, бравурная музыка, но и применение некоторых растительных веществ, приводили человека в состояние экстаза. Древнегреческий историк Геродот, описывая быт скифского племени, отмечал: «Люди садились вокруг костра, бросали в него какие-то плоды и опьянялись дымом этих плодов». Возможно, это одно из первых упоминаний об использовании наркотиков.

Благодаря специфическому действию на нервную систему, наркотики вызывают притупление боли, иллюзии и галлюцинации, приводят человека в состояние блаженства, легкости и довольства. И хотя приятные впечатления быстро сменяются общей слабостью, упадком сил и забытьём, появляется труднопреодолимое желание снова испытать действие наркотиков. При частом их употреблении у человека возникает физиологическая потребность в них, причем для получения желаемого эффекта требуются постоянно возрастающие дозы. В литературе описываются случаи, когда закоренелые наркоманы вводили себе в вену за один прием смертельные (для здоровых люден) дозы морфина.

Длительное злоупотребление наркотиками ведет к постепенному нарушению нормальной жизнедеятельности человека, вызывает склонность к заболеваниям желудочно-кишечного тракта, органов кровообращения, существенно нарушает половую функцию, а главное, возникают нервно-психические расстройства. Повышенная раздражительность, лживость, потеря чувства долга, ослабление памяти, безволие и безразличие — характерные особенности наркоманов. Последняя черта (безразличие) относится только к утрате интереса к окружающим жизненным явлениям, но в обеспечении себя наркотиками наркоманы проявляют невероятную настойчивость и упорство. В поисках наркотиков такие обреченные люди готовы на любые жертвы, ограничения и даже преступления.

Среди природных наркотических средств наибольшее распространение на Ближнем и Дальнем Востоке (Китай, Индия, Афганистан, Турция, ОАР и др.) имеет опий и гашиш, а в странах Латинской Америки — листья кока.

Опий, получаемый из недозрелых коробочек снотворного мака, содержит сложную смесь азотсодержащих соединений (алкалоидов). Он применяется также как исходное сырье для выделения морфина, кодеина и других ценных лекарственных средств. Гашиш получают из цветущей конопли.

В наши дни плантации мака и индийской конопли возделывают главным образом в странах Азии и Африки. Характерно, что опий и гашиш на пути от основного производителя к потребителю при незаконной торговле проходят через руки многочисленных маклеров, оптовых и розничных торговцев и контрабандистов, которые получают при этом баснословные барыши. В нелегальных притонах и полукустарных производствах опий перерабатывают в морфин и героин, гашиш расфасовывают мелкими партиями или готовят из него спиртовые экстракты

Туземцы Боливии и Перу издавна употребляют листья кустарника кока^[22], которые якобы утоляют голод, поддерживают физические силы и сохраняют хорошее расположение духа. До последнего времени главными производителями листьев кока являлись жители Латинской Америки. Со второй половины прошлого столетия из листьев кока стали выделять главное действующее начало — белый кристаллический порошок — кокаин. Первоначально кокаин широко использовался в глазной, зубоврачебной и хирургической практике в качестве местного обезболивающего средства, но затем он был частично вытеснен более дешевыми и не менее эффективными синтетическими анестетиками (новокаином и др.), которые лишены ядовитых и наркотических свойств кокаина. Тем не менее, кокаин еще не утратил своего значении в медицинской практике.

Диэтиламид лизергиновой кислоты (ЛСД) представляет собой полусинтетический наркотик, получаемый из алкалоидов спорыньи. Спорынья (маточные рожки) — паразитный грибок, развивающийся в злаковых культурах. Употребление муки и зерна, засоренного рожками спорыньи, вызывает отравление людей в животных. В средние века, когда причина заболевания и меры борьбы с ним не были известны, оно причиняло людям большой ущерб и подчас носило характер массового бедствия (эрготизм).

Маточные рожки были предметом длительного и всестороннего изучения и препараты из них давно уже нашли применение в акушерской и гинекологической практике. Из спорыньи выделяют алкалоиды, являющиеся производными лизергиновой кислоты (эрготоксин, эрготамин и др.). Эта кислота легко может быть получена из смеси алкалоидов при щелочном гидролизе, в свободном состоянии или в виде амида. Для перехода к наркотику амид остается только проалкилировать.

Наркотические свойства ЛСД впервые были обнаружены швейцарским химиком Гофманом в 1943 г. В настоящее время производство ЛСД за рубежом стало предметом крупного нелегального бизнеса. Грибок спорыньи прежде уничтожали, теперь его преднамеренно культивируют.

Это вещество, относящееся к производным индола, называют «королем» современных наркотиков, так как оно даже в небольших дозах вызывает красочные галлюцинации. ЛСД настолько будто бы обостряет чувство восприимчивости, что «музыка становится зримой, а живопись осязаемой». Такая реклама в США сделала ЛСД «модным» препаратом среди наркоманов. Однако коварные его свойства испытали уже многие тысячи пострадавших.

Американские газеты сообщают о частых случаях самоубийства и убийств, совершаемых наркоманами. Психиатрические больницы заполнены потребителями ЛСД, которым не удалось избавиться от галлюцинаций даже после того, как они перестали его принимать.

В капиталистических странах распространен также героин (ацетилморфин) и ряд синтетических наркотических средств: диалкилтриптамин (ДТМ), мескалин, псилоцибин и другие.

В отличие от опия и гашиша перечисленные наркотики являются индивидуальными кристаллическими соединениями, могут быть точно дозированы, но для их получения требуется сравнительно высокая квалификация химиков и хотя бы несложное лабораторное оснащение.

В наше время учащаются случаи применения и более безобидных наркотиков. Отмечаются пристрастия к снотворным препаратам, всевозможным успокаивающим средствам и стимуляторам. Известны случаи кофеиноманин у лиц, злоупотребляющих крепким кофе и чаем. Подчас и они приводят к тяжелым психическим расстройствам.

Наркотические средства принадлежат к самым различным классам органических соединении; между ними подчас трудно найти что-либо общее в строении молекул. Это видно из приведенных структурных формул наиболее распространенных наркотиков. Объединяют их сходные физиологические свойства: они в больших дозах яды, а в умеренных — своеобразно действуют на центральную нервную систему, вызывая нарушения психики и заметные изменения в восприятии окружающей действительности.

Ниже приведены формулы важнейших природных, полусинтетических и синтетических наркотических веществ.

Эти вещества, получившие название психотропных, привлекают особое внимание биохимиков, фармакологов и врачей-психиатров. Изучение физиологических свойств наркотиков позволяет раскрыть отдельные процессы высшей нервной деятельности, моделировать патологические психические состояния и лечить некоторые заболевания. Выяснение механизмов и сущности таких процессов на молекулярном уровне является одной из актуальных задач современной биологической и медицинской науки. В этой связи возрастает значение всестороннего химического и фармакологического изучения различных психотропных веществ.

О возрастающем интересе к психотропным веществам свидетельствует поток разнохарактерной информации в специальных и общедоступных научных журналах и монографиях.

Всесоюзное химическое общество им. Д. И. Менделеева в 1964 и 1970 гг. посвятило отдельные номера своего журнала вопросам современной биохимии и химиотерапии нервных и психических заболеваний.

Задача новых ответвлений науки (психохимии, психофармакологии) — найти причинную взаимосвязь между чувствами, эмоциями и химическими реакциями, протекающими в соответствующих клетках мозга (нейронах). Распознание этой связи открывает перспективу не только проникнуть в интимную сферу деятельности мозга, наиболее сложного органа животных и человека, но и в какой-то мере управлять ею, вносить извне коррективы с помощью физических и медикаментозных воздействий.

Людей привлекают табак, алкоголь и наркотики не только потому, что они плохо воспитаны или испытывают трудности жизни, но и своеобразные эмоции, чувство удовольствия и радости. Механизм и биохимия такой «тяги» еще не выяснены окончательно.

У животных также наблюдаются пристрастия типа наркомании. Всем известно, как меняется поведение кошек от одного только запаха настойки валерьяны. Муравьи, опьяненные выделениями некоторых насекомых, перестают выполнять веками сложившиеся традиционные рабочие обязанности.

Все то, что происходит в клетках мозга при приятных ощущениях или, наоборот, при страданиях имеет материальную основу, то есть сопровождается сложными микрофизико-химическими реакциями. Отдельные вопросы подобных механизмов изучены экспериментально, однако еще многое не выяснено. Большой вклад вносят химики и фармакологи, открывая новые препараты, воздействующие на ЦНС

В арсенале многочисленных психотропных средств определенное место занимают и вещества конопли — каннабиноиды.

Несмотря на широкое распространение и доступность конопли и гашиша, использование каннабиноидов в научной и практической психиатрии и фармакология до недавнего времени было ограниченным по сравнению с другими наркотиками. Это можно объяснить трудностью получения физиологически активных компонентов гашиша в индивидуальном состоянии (новые методы препаративного их выделения описаны в V главе)

По отдельным юридическим и организационным вопросам, связанным с осуществлением конвенции в разных странах, не достигнуто единомыслия. Высказываются даже предложения о легализации употребления наркотиков и, в частности, гашиша. В оправдание подобных суждений приводится тот факт, что в странах, где потребление гашиша практикуется многие сотни лет, в прошлом оно никогда не расценивалось как социальное бедствие.

Некоторые ученые утверждают, что гашиш якобы не является истинным наркотиком, а лишь возбуждает нервную систему; прекращение его употребления не ведет к заметным физическим и психическим нарушениям. Но такие взгляды не разделяются большинством специалистов.

2. Конопля и гашиш

Конопля (Cannabis sativa) — травянистое, однолетнее, раздельнополое, ветроопыляемое растение из семейства тутовых. Мужские особи, по сравнению с женскими, тонкостебельные, дают высокий выход волокна. Женские особи более разветвлены. Стебель конопли обычно вырастает до 2 м. Отдельные растения достигают высоты 4 м.

Индийская конопля (Cannabis indica) — продуцирующая гашиш, произрастает в Африке, Иране, Турции, Сирии, Индии, Китае, в Южной Америке и в других странах и континентах.

К этому же виду относится и другая разновидность конопли — посевная или обыкновенная (Cannabis sativa v. indica), которая возделывается в умеренном поясе как волокнистое и масличное растение. Из волокна конопли делают веревку, упаковочный шпагат, мешковину, парусину, обивочную и драпировочную ткань; из тонковолокнистых её сортов вырабатывают холст. В семенах содержится масло (до 35 %), которое изредка применяется как пищевое в рыбоконсервном и кондитерском производстве, а чаще для изготовления мыла и олифы. Конопляный жмых считается хорошим кормом для скота. Культура посевной конопли широко распространена. Среди других прядильных растений конопля занимает третье место после хлопчатника и льна.

Несмотря на почти полное морфологическое родство с индийской, конопля обыкновенная дает меньше смолистых выделений и, как правило, не применяется для получения гашиша. Вероятно, здесь сказываются различные климатические условия произрастания конопли. Однако при сравнении экстрактов из растений субтропических стран (С. indica) с экстрактами из обыкновенной конопли, выращенной в ФРГ (С. satlva), было установлено, что по составу они сходны и различаются только количественным содержанием отдельных компонентов.

Дли получения наркотика, обычно используются верхушечные листья и соцветия. Собранная с них смолка, слипающаяся в зеленовато-коричневую массу, и представляет собой гашиш. По данным комиссии ВОЗ, это самый распространенный наркотик, что, очевидно, объясняется доступностью конопли, почти повсеместно произрастающей на земном шаре.

Химическое, токсикологическое и фармакологическое изучение конопли и получаемого из нее гашиша затруднено, прежде всего, изменчивостью его состава. В зависимости от сорта и места произрастания растения, а также времени сбора выход, состав и свойства гашиша значительно варьируют. Содержание активных компонентов также заметно меняется от условий и сроков хранения. Гашиш как продукт нелегальной торговли подчас встречается с дешевыми наполнителями. Все это намного осложняет работу исследователей.

По меньшей мере, столетние усилия ученых были тщетными в изучении химической природы гашиша, однако интерес к этому вопросу постоянно возрастал.

В 1965 г. Вышла в свет полная библиография по гашишу, где приводятся 1860 название различных изданий. В настоящее время это число, по-видимому, превысило две тысячи.

Смолка конопли известна под разными названиями. Термин «гашиш» распространен в Европе и Ближнем Востоке. В Средней Азии ее именуют «анаша», в Индии — «харас», в Северной Америке — «марихуана», в Бразилии — «маконхэ». Известны также синонимы: гаджа, план, дагга, банг и др.

Гашиш как наркотик используется различными способами: с пищей или в виде подслащенного густого спиртового экстракта сдобренного пряностями, но чаще всего его добавляют к табаку и курят как сигареты или с помощью специального приспособления, называемого «кальяном» или «чилимом», где смесь табачного и гашишного дыма пропускается через воду, а затем затягивается в легкие.

В некоторых странах распространены специальные папиросы, содержащие табак в смеси с гашишем.

Для общей характеристики приводим результаты выполненного нами анализа одного случайного образца гашиша (в%):

Подобные групповые анализы не позволяют сделать какое-либо важное заключение о природе гашиша. Из приведенных показателей представляет интерес зольность, в данном случае повышенная в сравнении с другими растительными продуктами. Это объясняется наличием каких-то минеральных примесей (песка, глины). Однако легко определяемая зольность может быть доказательством идентичности (или различия) образцов гашиша.

Второй важный показатель: вещества, растворимые в органическом растворителе. В метанол (или этанол) переходят наряду с другими органическими соединениями все каннабиноиды, а их содержание связано с эффективностью наркотического действия. Определяя спирторастворимые фракции в разных образцах, можно ориентировочно оценить «достоинство» гашиша какнаркотика.

В качестве растворителей могут быть использованы и другие органические соединения. Выбирать их следует на основании наших данных, полученных при анализе того же образца гашиша.

5 г сухого гашиша, предварительно растертого с песком для разрушения клеток, извлекались растворителями последовательно, в порядке возрастания их полярности, в аппарате Сокслета. Экстракты высушивались и взвешивались.

Суммарный выход экстрактивных веществ равен выходу их при использовании в качестве растворителя только метанола (см. выше).

Фракция «сырой протеин» не обладает какой-либо специфичностью, то есть не отличается от обычного растительного белка, что было установлено нами по аминокислотному составу.

Отдельными пробами в анализированном образце гашиша доказано отсутствие сапонинов, алкалоидов и флаваноидов. Качественная проба на кумарины положительная.

По содержанию и соотношению каннабиноидов образцы гашиша различного происхождении заметно отличаются. Показана определенней зависимость состава фенольных компонентов от географических условий произрастания конопли.

Каннабиноиды обнаружены не только в цветущих метелках, но и в других частях растения, однако содержание их в листьях и стеблях более низкое, чем в гашише. (Фактический материал, относящийся к этому вопросу, приведен в IV главе.)

В литературе некоторое время дискутировался вопрос о наркотической ценности гашиша в зависимости от сортности и места произрастания конопли.

Известно, что конопля, произрастающая в различных районах Индии, продуцирует гашиш неодинакового качества. Замечено, что важным условием для высокоактивного гашиша являются определенная высота над уровнем моря, северные или южные склоны.

Очевидно, имеет значение и интенсивность солнечной радиации, влажность воздуха и особенности почвы. Так, микроклимат окрестностей Мюнхена оказывается благоприятным для конопли, дающей более активный гашиш, чем в других местах ФРГ.

3. Специфические вещества конопли — каннабиноиды

Своеобразное действие гашиша на организм животных и человека издавна интересовало ботаников, химиков фармакологов, врачей. Прежде всего, необходимо было выявить химическую природу веществ, являющихся носителями наркотических свойств, а также пути их образования в растении, определить их содержание в зависимости от почвенно-климатических условий, разработать методы обнаружения и другие вопросы. В ранее опубликованных статьях было немало ошибочных данных и толкований отдельных наблюдений, что частично объясняется лабильностью физиологически активных соединений конопли.

Реальные результаты в химии гашиша были достигнуты лишь в 30-е годы нашего столетия; описаны способы выделения трех индивидуальных соединений (каннабинол, каннабидиол и тетрагидроканнабинол) и впервые приведены их правильные суммарные формулы.

Природа этих веществ была установлена в большой серии работ таких известных химиков, как Адаме (США) и Тодд (Англия). Они же осуществили первые синтезы каннабиноидов.

За последнее десятилетие в экстрактах гашиша было обнаружено еще несколько индивидуальных соединений. Все эти соединения оказались производными дифенила, содержащими в одном из циклов два фенольных гидроксила и радикал С₅Н₁₁ (амилрезорцин). Другой цикл в пара-положении алкилирован метильным и изопропенильным радикалами. В некоторых веществах этот цикл частично гидрирован, а один из фенольных гидроксилов с изопропенилом образует третий окисный цикл. В этом случае вещества могут рассматриваться как производные дибензопирана. Наконец, в конопле были обнаружены также фенолокислоты и соединения, в которых циклогексановое кольцо раскрыто.

В исследованиях 30-х и 40-х годов разделение смеси фенольных соединений проводилось разгонкой в вакууме. Выход конечных продуктов был крайне низким, и они не были свободны от примесей; при термическом воздействии возможны изомеризация, декарбоксилирование и другие реакции, приводящие к образованию вторичных продуктов.

Даже очищенная многократной перегонкой в вакууме сумма каннабиноидов — это красно-бурое масло, темнеющее при хранении. Ацетилирование частично стабилизирует его и облегчает процесс разделения. В работах ученых за последние десять лет было показано, что фенольные соединения конопли фактически представляют собой трудно разделяемую смесь структурных, оптических и геометрических изомеров. Расшифровать эти тонкие детали строения оказалось возможным лишь при использовании новейших физических методов и хроматографии.

Успехи в этой заключительной стадии исследования были достигнуты главным образом в Химическом институте университета в Бонне (ФРГ) под руководством Кортэ и в Институте Вейзмаша под руководством Гаопи и Мехулэма (Израиль). Последние опубликовали наиболее полный обзор по химии гашиша.

Нами приведены формулы 9-фенольных соединений, выделенных из конопли, строение доказано с полной достоверностью, а также их важнейшие константы и сокращенные обозначения, которыми в дальнейшем мы будем пользоваться.

Среди фенольных соединений конопли описан также каннабициклол (КБЦ) (С₂₁Н₃₀О₂) с т. пл. 152–153 °C, строение которого показано ниже, но оно не сразу было строго установлено. В 1971 г. в спиртовом экстракте листьев и цветочных головок конопли обнаружен «необычный» пропильный гомолог ТГК (С₁₉Н₂₆О₂), названный тетрагидроканнабидиваролом (ТГКВ) [19].

Как видно из приведенных формул, все каннабиноиды имеют родственное строение и с полным основанием могут быть объединены в одну группу природных фенолов.

Следует отметить, что у многих авторов, публикующих химические работы по гашишу, до последнего времени не было единообразия в терминологии. В работах Адамса применялась нумерация, установленная для дибензопирана, Кортэ с сотрудниками обозначали те же вещества, как принято для производных дифенила. Мы будем пользоваться наиболее удачной номенклатурой, предложенной Гаони и Мехулэмом, в которой природные каннабиноиды и их синтетические аналоги рассматриваются как фенилированные монотерпены. Это согласуется с требованиями современной рациональной номенклатуры.

В количественном содержании каннабиноидов в конопле нет постоянства. Варьирует также и соотношение между отдельными веществами в зависимости от сорта и места произрастания растения, сроков и способов сбора гашиша, продолжительности и условий хранения.

Однако, как правило, в смеси преобладают три вещества — КВН, КБД и ТГК и некоторые их кислотные производные. Остальные каннабиноиды содержатся в минорных и следовых количествах.

Из всех фенольных компонентов гашиша только КБН отличается химической устойчивостью и сравнительно легко выделяется в кристаллическом состоянии. Это объясняется полной его ароматичностью и отсутствием изомеров. В случаях, где циклогексановое кольцо частично дегидрировано, вещества могут быть в виде структурных, геометрических и пространственных изомеров. Смеси их представляют собой вязкие масла, трудно поддающиеся разделению на индивидуальные соединения.

Не просто установить и место локализации двойной связи в цикле из-за возможной ее миграции.

Строение КБН безупречно доказано на основании аналитических данных и встречного синтеза, схема которого приведена ниже. Дигидрооливетол, полученный при каталитическом восстановлении оливетола, конденсировался с 2-бром-4-метилбензойной кислотой в присутствии алкоголята натрия и ацетата меди. Образовавшийся лактон дегидрировался серой и обрабатывался иодидом метилмагния.

Это вещество в дальнейшем неоднократно использовалось для доказательства строения углеродного скелета изомеров ТГК, которые при дегидрировании превращались в легко идентифицируемый КБН.

Формула КБД выводится из дачных анализа, наличия двух фенольных гидроксилов (получение диметиловых эфиров), двух легко гидрируемых кратных связей, на основании образования муравьиной кислоты при окислении, свидетельствующей о том, что одна из кратных связей находится на конце боковой цепи.

Переход КБД в ТГК при нагревании с кислыми катализаторами, сопровождающийся уменьшением числа двойных связей и фенольных гидроксилов, свидетельствует о происходящей циклизации в производное бензопирана.

Положение двойной связи в циклогексановом кольце КБД было установлено Мехулэмом с помощью спектров ПМР, сопоставляемых со спектрами тетрагидроканнабидиола и моноэпоксида. В первом случае химический сдвиг^[23] протона при С₃ составляет 3,0 м. д., во втором — 3,14 м. д. Это может быть объяснено только тем, что двойная связь находится при Δ¹⁽²⁾.

Окисление тетрагидроканнабидиола (ТГКБД) перманганатом калия в ацетоне дало ментанкарбоновую кислоту, анилид которой оказался идентичным с анилидом вещества, полученного из гранс-ментанхлорида по реакции Гриньяра с углекислым газом.

Мягкие условия окисления не должны изменять конфигурацию у С₃, поэтому следует принять и для КБД транс-размещение изопропенильной группы по отношению к остатку оливетола. Абсолютная конфигурация ментанкарбоновой кислоты, а, следовательно, и всех природных каннабиноидов, установлена сопоставлением с глицериновым альдегидом и оказалась R-конфигурацией.

Строение КБД было неоднократно подтверждено синтезами, причем получены вещества, полностью совпадающие по свойствам с КБД из гашиша, а также его изомерами с двойной связью в положении Δ³⁽⁴⁾. Синтез диметилового эфира КБД, близкого к природному, приведен на схеме 1.

Структура ТГК вытекает из взаимосвязи его с КБН и КБД. Описаны также многовариантные синтезы структурных, геометрических и пространственных изомеров. Из всех известных каннабиноидов только изомеры ТГК отличаются высокой психотомиметической активностью; остальные фактически не являются наркотиками, хотя рассматриваются как биогенетические предшественники или как потенциальные их источники. Поэтому изучению строения изомеров ТГК уделялось особенно большое внимание.

Вместе с тем возникли трудности, обусловленные лабильностью ТГК и множеством изомеров. Преодоление этих трудностей является одним из крупных достижением современной органической химии.

Удельное вращение ТГК, полученного из разных образцов гашиша, колеблется в широких пределах; от [α]_D — 120° до 210° для полусинтетического вещества из КБД достигает -260°. Синтезированный Тоддом ТГК имел [α]_D — +81. Значения длин волн максимума поглощения в УФ-спектре А макс. 208–227 нм также непостоянны. Это можно объяснить различным соотношением изомеров ТГК в гашише разного происхождения.

Положение двойной связи в циклогексеновом кольце было постулировано еще Адамсом, который на основании химических превращений показал невозможность локализации двойной связи при Δ⁴⁽⁵⁾, Δ⁵⁽⁶⁾, Δ²⁽³⁾. Синтезированный им Δ³⁽⁴⁾ ТГК оптически недеятельный.

Альтернативное положение двойной связи при Δ¹⁽²⁾ и Δ¹⁽⁶⁾ в природном ТГК устанавливалось на основании спектров ПМР, где выявляется триплет 0,88 м.д. (алифатическая метильная группа), синглеты 1,08; 1,38, 1,65 м.д. (три метальные группы, при двойной связи или по соседству с кислородом), широкий дуплет 3,14 м.д. (протон при третичном углеродном атоме), широкий синглет 6,35 м.д. (олефиновый протон), дуплеть 6,00; 6,18 м.д. (два ароматических протона).

Сопоставляя химические сдвиги протонов при С₂ и С₃ в природном транс-ТГК и в синтезированном цис-ТГК, а также в КБД (где имеет место свободное вращение циклов), авторы делают вывод о преобладании транс-Δ¹⁽²⁾ ТГК в анализируемых образцах.

Казалось, что изомеры ТГК можно получить направленным синтезом, где положение двойной связи должно быть фиксировано в зависимости от строения исходных веществ (схема III, IV). Однако в действительности всегда получались смеси, обогащенные тем или иным изомером. Методом газовой хроматографии Кортэ и Зипер обнаружили в гашише минимум три разных по свойствам ТГК. При высокой температуре (около 200°) КБД превращается по меньшей мере в пять веществ, различающихся по хроматографической подвижности.

Превращение КБД и ТГК под действием кислых реагентов было подтверждено и нашими опытами. Более того, мы обнаружили и противоположный процесс, свидетельствующий о лабильности ТГК. Хроматографически однородный ТГК был оставлен на длительное хранение. По истечении 8 месяцев появились ранее отсутствовавшие примеси (пятна на хроматограмме) других фенольных соединений, в том числе и КБД, то есть зафиксирована реакция размыкания окисного кольца Гаони и Мехулэм [18] установили, что КБД при взаимодействии с кислыми реагентами частично циклизуются в ТГК. Если реакцию проводить в абсолютном спирте насыщенным хлористым водородом, то образуется преимущественно Δ¹⁽²⁾ ТГК, если же в бензоле с паратолуолсульфокислотой, то Δ¹⁽⁶⁾ ТГК. Второй изомер считается более стабильным, при хранении его содержание возрастает за счет уменьшения первого. При проведении реакции с хлористым водородом в присутствии хлористого цинка в растворе хлористого метилена из оптически деятельного стабильного изомера (-) — транс Δ¹⁽⁶⁾ ТГК образуется (-) — хлоргексагидроканнабинол, который при нагревании при нагревании с амилатом калия в бензоле вновь отщепляет хлористый водород и превращается в нестабильный (±) — транс-Δ¹⁽²⁾ ТГК.

Однако в процессе очистки и хранения проходит обратная изомеризация, поэтому дальнейшая работа по разделению изомеров была признана бессмысленной. В каждом образце ТГК можно лишь ориентировочно определить соотношение двух изомеров, с этой целью и в случае оптически деятельных соединений достаточно замерить удильное вращение, которое выше для (-) — Δ¹⁽⁶⁾ ТГК.

Пропильный гомолог ТГКВ при противоточном разделении экстракта конопли по Крейгу получен в виде масла, дающего симметричный пик на ГЖХ, но время удерживания его было меньше, чем у Δ¹⁽²⁾ ГГ'К. Цветные реакции оказались одинаковыми, ИК-спектры практически совпали, отсутствовало лишь поглощение при 2850 см^-1. ПМР-спектры идентичны.

Масс-спектрометрически показано, что молекулярный вес ТГКВ ранен 286, что на С₂Н₄-группу меньше молекулярного веса ТГК(314).

При сравнении масс-спектров ТГКВ и ГГ'К установлено, что относительные интенсивности пиков их молекулярных ионов являются величинами одного порядка (соответственно 0,68 и 0,81). В области высоких массовых чисел в обоих случаях наблюдается доброе 15 m/е (происходит потеря метильной группы), причем интенсивности пиков с т/е 271 соответственно тт/е 299 также соизмеримы. Учитывая идентичность масс-спектров, можно утверждать, что ТГ'КВ, так же как и ТГК, имеет Δ¹⁽²⁾ двойную связь в циклогексановом кольце.

Строение каннабигерола (КВГ) было выяснено на основании следующих фактов: он имеет на 2 атома водорода больше, чем КВД, но такое же количество легко гидрируемых двойных связей. Следовательно, один из циклов должен быть раскрыт. КБГ оптически неактивен — асимметрические центры в нем отсутствуют. Вместе с тем УФ-спектр идентичен со спектром КБД. Это указывает на то, что двойные связи не сопряжены ни между собой, ни с ароматическим ядром. Структура КБГ подтверждена синтезом.

Каннабихромен (КБХ) заметно отличается от других каннабиноидов. УФ-спектр доказывает сопряжение с оливетоловым (ароматическим) кольцом. В спектре ПМР одна двойная связь имеет вторично-вторичный характер, другая находиться в а-положении к атому кислорода, две другие — при двойной связи. Описан тетрагид-роканнабихромен, полученный при гидрировании КБХ.

Среди компонентов гашиша обнаружены фенолокислоты. Строение КБДК установлено на основании перехода в КБД при декарбоксилировании и в КБНК при дегидрировании. Под влиянием кислых реагентов КБДК циклизуется в ТГКК. Положение кислотной группы доказано спектральным анализом. В ИК-спектре полоса 1098 см^-1 соответствует ароматической кислотной группе. В спектре ПМР зафиксирован только один ароматический протон. Среди природных каннабиноидов не было обнаружено ни одной фенолокислоты, в которой бы отсутствовали водородные связи. Следовательно, фенольные и кислотные группы всегда находятся по отношению друг к другу в ортоположении.

Материалы о выделении и доказательстве строения кислот приведены в работе Мехулэма и Гаоип.

Ранее было высказано предположение, что КБД не входит в состав свежего гашиша, а образуется из КБДК ферментативным декарбоксилированием в процессе хранения. Однако КБД обнаружен в экстрактах, полученных непосредственно из цветущих метелок конопли, причем не только индийской, но и обыкновенной, особенно богатой КБДК.

Нами этот же факт был установлен на образцах сорной конопли, произрастающей в Молдавии. Во всех случаях (в цветущих частях и листьях) при анализе на хроматограммах фиксировался КБД как непременная составная часть свежего экстракта.

Синтезы каннабиноидов описаны в большой серии работ: они проводились главным образом с целью доказательства или подтверждения их строения и только в отдельных случаях могут претендовать на препаративную значимость. Природные каннабиноиды все же следует считать пока более доступными, чем синтетические. Последние получаются далеко не всегда с хорошими выходами и также, нуждаются в очистке от неизбежных побочных продуктов. Эта операция не менее трудоемка, чем разделение природных соединений. Синтетически воспроизведены все каннабиноиды; более того, получены производные и не встречающиеся в конопле, например, ТГК с двойной связью между 3 и 4 углеродными атомами в циклогексеновом кольце. Мы приводим упрощенные схемы только 4 вариантов синтезов, выбранные из обширного литературного материала.

Схема I. Исходные вещества изопрен и диметоксиамилкоричная кислота. Получен диметиловый эфир КБД с точно фиксированной двойной связью Δ¹⁽⁶⁾.

Схема II. Исходные вещества пулегон и оливетол. Получена смесь структурных изомеров Δ⁵⁽⁴⁾ ТГК-

Схема III. Исходные вещества цитраль и оливетол. Получена смесь цис- и гранс-изомеров ТГК.

Схема IV. Исходные вещества (—) — вербенол к оливетол. Получен идентичный с природным (—) — транс-Δ^{1 (6)} ТГК.

При синтезе КБД и ТГК обычно получаются рацемические соединения. Только в случае оптически деятельных исходных веществ сразу образуются определенные оптические антиподы. Так, из правовращающего вербенола (схема IV) синтезирован правый изомер ТГК.

На схеме показаны только исходные вещества и главные продукты реакции. В действительности при синтезах протекают весьма сложные процессы, о которых можно судить по обилию промежуточных и побочных веществ, обнаруживаемых с помощью различных методов хроматографии. Одна подобная реакция недавно была обстоятельно изучена [26]. Проводилась конденсация эквивалентных количеств оливетола с цитралем под каталитическим воздействием разных количеств пиридина.

В продуктах реакции был идентифицирован КБХ (15 %), полученный из смеси многократной очисткой на флоризиле и молекулярной перегонкой в высоком вакууме в виде бесцветного масла. Три характерных максимума в УФ-спектре точно совпали с максимумами природного КБХ. Для синтезированного вещества снят спектр ПМР: два протона при двойной связи (5,44; 6,62 м. д.), два ароматических протона (6,10; 6,23 м. д.), характерный изопропилиденовый протон в виде триплета (5,08 м. д.), два олефиновых метила (1,58; 1,66 м. д.) и один метил в аположении к кислороду (1,38 м. д.). На основании этих данных не только показана полная идентичность синтезированного и природного КБХ, но убедительно подтверждена его структура.

Подобным же образом доказана и структура КБЦ. Среди сложной смеси продуктов этой реакции, кроме уже приведенных компонентов гашиша КБЦ и КБХ, авторы обнаружили свыше десяти новых каннабиноидов — бис-каниабихромен, изоканнабициклол и другие. Особый интерес представляют вещества, в которых оба фенольных гидроксила оказываются «зациклизованными» в форме пирановых производных (окисей). В другой работе, проводимой с теми же реагентами, но в иных условиях, получен каниабиноид, содержащий пероксидную группу и цис-сочленение циклогексанового кольца с пирановым.

Петржилка с сотрудниками также провели интересную серию исследований по получению оптически деятельных каннабиноидов, в том числе и входящих в состав гашиша, что явилось окончательным доказательством их строения и стереохимии. Синтетическим путем были получены неизвестные ранее аналоги каннабиноидов, в которых варьирует состав боковой цепи в резорциновом ядре.

Примечательно, что в этом ряду каннабиноидов, полученных сначала синтезом, оказался н-пропильный аналог, обнаруженный недавно в конопле.

Описан также «азотный» аналог Δ³⁽⁴⁾ ТГК, не встречающийся в природе. Исходным соединением в этом синтезе был гидрохлорид 4-карбэтокси-N-метил-3-пиперидона, который конденсировался с оливетолом [29].

По своей психотомиметической активности азотный аналог оказался соизмеримым с ТГК.

В последние годы отмечается повышенный интерес к фенолокислотам из конопли. Многие авторы считают, что именно они являются первичными соединениями, и в процессе метаболизма в растении (или при курении) превращаются в собственно каннабиноиды.

Из работы Кимура и Окамото следует, что главной составной частью нативных каннабиноидов конопли, произрастающей в районе Саппоро в Японии, является ТГКК, которая легко декарбоксилируется уже при нагревании до 110°.

Ученые, изучавшие каннабиноиды, высказывали различны гипотезы относительно механизма их биосинтеза. Ниже приведена умозрительная схема образования каннабиноидов в растении, основанная на успехах в области биогенеза терпенов и химии фенолокислот конопли.

Все эти превращения, осуществляемые под воздействием ферментов, конечно, не являются случайными в обмене веществ конопли. Видимо, они каким-то образом включаются в качестве непременных элементов в механизм окислительновосстановительных реакций и тем выполняют свою функцию. Конечным продуктом этих превращений является КБН, который отличается химической стабильностью и не принимает активного участия в биохимических процессах.

4 Методы обнаружения гашиша и его фенольных компонентов.

Для анализа гашиша могут быть использованы различные методы в зависимости от поставленных задач и обстоятельств. Следует иметь в виду, что гашиш является запрещенным наркотиком, поэтому никаких ГОСТов на него не имеется. Показателем «достоинства» гашиша в подпольных операциях служит субъективная физиологическая оценка, то есть эффективность одурманивающего действия.

4.1 Качественные реакции

В судебно-медицинской практике иногда возникают ситуации, при которых необходимо ответить на вопрос, является ли образец гашишем. Заключение не должно основываться только на таких показателях, как внешний вид, цвет, запах, которых варьируют в широких пределах в зависимости от происхождения условий хранения гашиша и наличия в нем наполнителей.

Объективным критерием может служить рекомендуемая нами быстрая «проба на гашиш», основанная на реакции фенольных соединений (всегда присутствующих в конопле) с диазотированными ароматическими аминами.

Небольшое количество испытываемого вещества (около 0,2 г.) растирают шпателем на часовом стекле или в ступке с 1–2 мл спирта. Затем с помощью стеклянного капилляра, в который заправлен ватный тампончик, засасывают каплю спиртового раствора и переносят ее на листок фильтровальной бумаги. После испарения спирта бумагу опрыскивают из пульверизатора диазотированным раствором п-нитроанилина или бензидина. Появление окрашенного в оранжевый цвет пятна подтверждает наличие гашиша в испытуемом материале. Для более четкого воспроизведения реакции в одно и то же место на бумаге наносят несколько капель экстракта, что повышает в пробе количество каннабиноидов и соответственно чувствительность реакции. Окрашенное пятно сохраняется долгое время, и отрезок бумаги может быть приобщен к делу в качестве вещественного доказательства.

Достоинством описанного метода является его доступность и быстрота. Анализ может быть выполнен в течение 1–2 мин.

В других случаях приходится доказывать принадлежности данного образца гашиша к той или иной партии (сорту). Здесь требуется более достоверная идентификация с одновременно качественной оценкой важнейших каннабиноидов: КБН, КБД и ТГК.

Нами предлагается простой вариант хроматографического определения гашиша: капля этанольного или метанольного экстракта, полученного как указано выше, наноситься на стартовую линию листа бумаги, который затем пропитывают диметилформамидом и помещается в геометрическую камеру. Одновременно на стартовую линию для сравнения наноситься капля экстракта, полученного от другой партии гашиша. Хроматографирование ведется по нисходящему или восходящему методу циклогексаном, насыщенным диметилформамидом. Необходимый для разделения раствор готовится так: смешиваются диметилформамид с циклогексаном в делительной воронке в соотношении 1:5. Верхний слон заливается в лодочку прибора, а нижний используется для импрегнирования бумаги и насыщения парами растворителя воздуха камеры, с этой целью его наливают на дно. На хроматографирование затрачивается 10–12 час. (удобно оставлять на ночь). После просушивания бумага опрыскивается свежеприготовленным раствором диазотированного п-нитроанилина. На линии старта остаются фенолокислоты. Проявляющиеся ниже линии старта три пятна окрашиваются в оранжево-желтый цвет, но различаются по оттенку и интенсивности. Сопоставляя хроматограммы испытуемого образца с контрольными, судят об их сходстве или различиях.

При необходимости дополнительного подтверждения идентичности двух образцов гашиша можно определить (см. II гл.) зольность и количество веществ, растворимых в органических растворителях в аппарате для автоматической экстракции. Для этой цели пригодны петроленный эфир, эфир, бензол и метанол. Совпадение результатов анализа в двух образцах доказывает их идентичность. Недостатком указанных методов является их длительность и необходимость иметь значительное количество вещества для анализа (несколько граммов).

Кортэ и Зипер описали метод определения компонентов гашиша с использованием тонкослойной хроматографии (ТСХ) на кизельгеле Мерка. Подвижная фаза — циклогексан. Распределение компонентов такое же, как на бумаге. Обнаружение проводилось различными реагентами. Среди них реагент Бима — 5 %-ный раствор едкого кали в абсолютном спирте — дает пурпурное окрашивание только при наличии каннабиноидов, у которых оба фенольных гидроксила свободны, то есть у КБД, КБДК, КБГ. Так как эти вещества всегда присутствуют в конопле, реагент считается специфическим для качественного определения гашиша. При опрыскивании раствором так называемой «голубой соли» (хлорид ди-о-анизидинтетразолия в 0,1 н. NaOH) каннабиноиды образуют различно окрашенные пятна.

Таким путем авторам удалось доказать, что как индийская, так и обыкновенная (европейская, посевная) конопля содержат одинаковые фенольные компоненты.

В 1971 г голландский химик Меркус опубликовал критический обзор способов разделения компонентов конопли методом ТСХ. Автор рекомендует проводить анализ по следующей прописи:

100 мг гашиша встряхивают в пробирке с 8 мл петролейного эфира. Экстракт фильтруют и дважды повторяют извлечение. Объединенные фильтраты выпаривают, остаток растворяют в нескольких каплях хлороформа и наносят на пластинки с силикагелем. Обнаруживают вещества раствором «голубой соли».

Этот метод позволяет четко определить КБД, КБН и ТГК. Кроме того, он пригоден для разделения метаболитов каннабиноидов, найденных в моче человека после приема гашиша.

Преимущество метода тонкослойной хроматографии — в быстроте анализа (20–30 мин.). Недостатком всех качественных методов является то, что удается зафиксировать наличие только главных по содержанию каннабиноидов; изомеры и минорные вещества при этом не выявляются. Вместе с тем весьма важно было бы знать не суммарное содержание изомеров ТГК, а каждого в отдельности.

4.2 Количественные и полуколичественные методы

Метод ТСХ был модернизирован для полуколичественных определений важнейших каннабиноидов. Азокрасители с цветных пятен, полученные после опрыскивания диазотированным амином, элюировались спиртом, и интенсивность окраски оценивалась спектрофотометрически в видимой области. Предварительно строились калибровочные кривые для каждого индивидуального компонента. Этим методом были проанализированы экстракты конопли и гашиша из разных стран мира; показано, что количественные соотношения фенольных веществ варьируют в широких пределах. Несмотря на сравнительную простоту метода, точность оказывается не столь высокой.

Клауссеи, Боргер и Кортэ использовали для анализа экстрактов конопли газовую хроматографию (ГЖХ). Фрактограмма одной пробы гашиша испанского происхождения показала наличие по меньшей мере одиннадцати индивидуальных веществ, в том числе трех изомеров ТГК. Хотя не все вещества точно идентифицированы, по размерам пиков (времени удерживания) можно было судить о количественном соотношении компонентов. Здесь следует принять во внимание вероятность декарбоксилирования фенолокислот при высокотемпературном режиме газовой хроматографии. Тем не менее, данные газовой хроматографии являются наилучшей и наиболее полной характеристикой анализируемых образцов.

Этим методом в сочетании с тонкослойной хроматографией были проанализированы многочисленные образцы гашиша и конопли, решены многие практически важные вопросы. Выявлена определенная зависимость состава каннабиноидов от климатических условии произрастания конопли. В растениях северных районов земного шара гашиш менее активен (отличается пониженным содержанием изомеров ТГК) по сравнению с южными.

С помощью ТСХ авторам удалось установить режим реакции, при которой происходит циклизация КБД в различные изомеры ТГК. Показано, например, что при нагревании до 300° КБД образует не только всю гамму изомеров ТГК, но частично дегидрируется в КБН и распадается на оливетол. Изучено влияние ультрафиолетового света и кислорода на ход этой реакции.

Авторы проследили за изменением соотношения между каннабиноидами в листьях и соцветиях конопли в процессе вегетации растения. При этом было обнаружено преобладание КБДК в начальной стадии развития растения и увеличение менее полярных каннабиноидов в последней стадии вегетации. Высказано даже предположение о роли КБДК как материнского вещества, которое по мере роста растения, а также ферментативных процессов при хранении постепенно превращается в КБД и ТГК. Этим они объясняют и различие в физиологической активности обыкновенной (более богатой КБДК) и индийской конопли (содержащей больше ТГК).

Японским химик Авамаки с сотрудниками нашли, что при ТСХ на силикагеле в системе бензол, н-гексан и диэтиламин (25:10:1) четко разделяются КБН, ТГК и КБД (R_f соответственно 0,25: 0,35; 0,45).

Для опрыскивания хроматограмм были испытаны различные реагенты. Лучшими признаны диазотированный бензидин и «голубая соль», которые дают окраску пятен, позволяющую различать важнейшие каннабиноиды.

ТСХ в приведенных условиях рекомендуется для судебно- и химических исследований.

В той же системе растворителей проводилось и препаративное разделение на колонке с силикагелем. Полученные фракции группировались по данным тонкослойной хроматографии; константы полученных веществ соответствовали литературным данным.

Своеобразна методика подготовки образцов для анилина: предварительно высушенные и измельченные в порошок растения (навеска точно 1 г) выдерживались в закрытых сосудах в 10 мл спирта в течение 2 дней. Экстракты выпаривались досуха, снова растворялись в небольшом количестве спирта и отделялись от выпавшего воска фильтрованием. Фильтрат разбавлялся точно до 10 мл спиртом. В 1 мл такого раствора содержится сумма каннабиноидов из 0,1 г растения. Стандартные растворы индивидуальных каннабиноидов готовились так, чтобы 0,1 мкг вещества содержалась в 1 мкл растворителя.

Приготовленные растворы использовались для ГЖХ. Хроматограф Shimadzu model GC-1B с пламенным водородным ионизационным детектором. Колонка из нержавеющей стали U-образная, 2,25 м х 4 мм, содержала 1,5 % SE-30 на Chromosorb W (60–80 меш), обработанного гексаметилдисиланом. Температура колонки 220°, испарителя — 290°. Скорость потока азота 35 мл/мин. Относительное время удерживания КВД, ТГК и КБН соответственно 4,92; 6,58; 8,17 хорошо согласуется с данными для чистых веществ, хотя на фрактограмме были и другие мелкие пики. В качестве стандарта был использован хлористоводородный кокаин.

В таблице приведены данные анализа гашиша 6 различных образцов в процентах от веса сухого исходного материала.

Таблица показывает значительное варьирование в конопле каннабиноидов. Авторы делают вывод, что японская конопля по своей психотропной активности (содержанию изомеров ТГК) не уступает индийской, которая ценится как «первосортная»

Если хроматографировать не свободные каннабиноиды, а получаемые из них силиловые эфиры, то достигается более четкое разделение. Индивидуальные эфиры можно также гидролизовать, но для аналитических целен в этом нет необходимости.

Если условно принять за единицу количество КБД, то результаты одного опыта можно иллюстрировать следующими данными (на фрактограмме получено 12 сигналов, свидетельствующих о содержании индивидуальных соединений):

_{¹² Вещества А, Б, В, Г не идентифицированы.}

Ранее указывалось, что, по мнению Кимура и Окимото, главной составной частью каннабиноидов анализируемой ими конопли является ТГКК. Декарбоксилирование происходит якобы уже при нагревании до 110°. В этих условиях дегидрирования до КБН, наблюдаемого при более высокой температуре (например, при куреням), еще не происходит.

После кратковременной термической обработки из экстракта отбирается аликвотная часть и переносится в газовый хроматограф, где определяется только ТГК, как самая существенная часть гашиша, а расчет ведется на кислоту 'ГГ'КК.

Содержание ТГКК заметно меняется в зависимости от органов растения и сроков его вегетации. Так, в раннюю стадию роста в листьях женских особей конопли содержится больше ГТКК (1,86 %), чем в мужских (0,65 %). По мере созревания количество ТГКК в верхних листьях резко падает (до 0,12 % в женских растениях), а в метелках возрастает (до 5,62 %). Установлено, что за период созревания метелок (с 1/IХ по 30/Х) содержание ТГКК увеличивается более чем в три раза. В этой работе другие каннабиноиды не упоминаются, а также не учитываются особенности изомеров ТГК.

Приводим выдержку из прописи по анализу листьев конопли, проведенному японскими химиками. Измельченные листья в количестве 20–30 мг высушивались 1–2 дня в эксикаторе, затем нагревались в течение 15 мин при 110° в электрической приборчике с регулируемой температурой. После этого следовала трехкратная экстракция по 10 мл хлористого метилена при комнатной температуре. Экстракт переносился в колоночку с силикагелем (1x3 см) и промывался тем же растворителем. Первые 20 мл элюата испарялись в пробирке и к остатку добавляли 0,1 мл 0,57-ного спиртового раствора тетраметилдиаминодифенилметана в качестве внутреннего стандарта. 1 мл такого раствора помещался в газовый хроматограф. Время удерживания калибровалось по чистому ТГК. Без первичной термической обработки значения ТГК оказываются очень заниженными. Данные анализов, выполненных Кимура и Окамото, здесь не показаны. Считаем нужным обратить только внимание на необычайно высокое содержание ТГКК в зрелых метелках конопли (до 10 % от веса сухого растения). Другие авторы подобные результаты никогда не приводили.

Одной из новых разновидностей хроматографической техники является использование центрифугирования, позволяющего ускорить процесс разделения сложных смесей органических соединений. Петкоф с сотрудниками применили этот метод для анализа конопли и гашиша. В специальные трубочки, заполненные мелкодисперсным силикагелем, вводились образцы шести индивидуальных (синтезированных) каннабиноидов в разных количествах от 0,5 до 10 мкг. В свободное пространство заливался петролейный эфир, содержащий один процент диэтиламина.

После центрифугирования в течение 13–15 мин силикагель из трубочек выталкивался и опрыскивался 0,4 %-ным раствором «голубой соли». На хроматограммах проявлялись окрашенные зоны с различным значением R_f.

Набор таких стандартных хроматограмм, содержащих чистые КБХ, КБН, Δ¹⁽²⁾ ТГК, Δ¹⁽⁶⁾ КБД и КБЦ, использовался для визуального сопоставления (по ширине и интенсивности окраски полос) с хроматограммами анализируемых образцов, получаемых в тех же условиях. Экстракты готовились из тонкоизмельченной воздушно-сухой конопли и гашиша (навески от 0,1 до 5 г) трехкратным настаиванием петролейным эфиром при комнатной температуре. Объединенные вытяжки фильтровались и упаривались досуха в токе азота. Экстракты растворялись в циклогексане так, чтобы в 1 мл раствора содержалось от 30 до 40 мг твердого остатка и сохранялись при 0° до использования.

Практически можно достоверно определять каннабиноиды, содержащиеся в экстрактах в значительных количествах. Минорные компоненты в лучшем случае удавалось оценить лишь качественно.

Мы приводим результаты анализа двух случайных образцов из числа других, вы полненных авторами:

Изомер Δ¹⁽⁶⁾ ТГК не был обнаружен ни в одном образце природного происхождения. Это согласуется с данными Гаони и Мехулэмам, установивших, что в конопле Δ¹⁽⁶⁾ ТГК содержится в минимальных количествах в сравнении с Δ¹⁽²⁾ ТГК.

Хроматография в сочетании с центрифугированием была применена теми же авторами для анализа конденсата гашишного дыма, получаемого из синтетического дК2) Оказалось, что только 60 % исходного Δ¹⁽²⁾⁾ ТГК сохраняется в неизменном виде. Остальные 40 % превращаются в КБН.

Завершая обзор аналитических методов, отметим, что все они не в полной мере отвечают требованиям. Одни не столь чувствительны, чтобы обнаруживать все каннабиноиды, включая минорные соединения и изомеры (бумажная и ТСХ). Другие проводятся в условиях, вызывающих образование вторичных продуктов (ГЖХ).

Однако если предварительно очищенный петролейноэфирный экстракт пропустить через колонку с силикагелем, импрегнированным азотнокислым серебром (элюирование бензолом), то удается разделить и изомеры Δ¹⁽²⁾⁾ и Δ¹⁽⁶⁾ ТГК [36].

При многократном хроматографировании на бумаге или на колонке неминуемы потери и образование вторичных продуктов. Как правило, здесь определяются только главные компоненты, тогда как фенолокислоты и минорные вещества не учитываются. Вместе с тем, как выше было показано, ТГКК м КБДК преобладают в смеси каннабиноидов.

Метод противоточного распределения впервые был применен для разделения фенольных компонентов гашиша немецкими химиками Клауссспом, Спулаком и Кортэ. Весь процесс проходит при комнатной температуре без воздействия агрессивных реагентов, поэтому сведены к минимуму все возможные вторичные процессы (изомеризации, декарбоксилирование, окисление).

Экстракт гашиша, предварительно очищенный от окрашенных и смолистых примесей с помощью дезактивированной окиси алюминия, подвергался противоточному распределению но Кренгу в системе лигроин-метанол-вода-диметилформамид (10::8:2:1). При этом в кристаллическом виде были выделены КБД, КБП, КБХ и в виде масла ТГК. Небольшое количество ТГКК также удалось получить при повторном распределении. ТГК имел [α]_D —193°, то есть среднее между значениями [α]_D для Δ¹⁽²⁾ ТГК и Δ¹⁽⁶⁾ ТГК. По-видимому, удельное вращение может служить показателем соотношения изомеров ТГК в анализируемых образцах гашиша.

5. Выделение индивидуальных каннабиноидов из гашиша.

Потребность в чистых фенольных соединениях конопли определяется поставленными задачами. На первом этапе изучения химии гашиша они нужны были для установления строения, изучения превращений и получения производных. Эта задача практически почти решена, остались только отдельные вопросы, связанные с расшифровкой стереохимических особенностей структуры каннабиноидов.

Некоторое количество индивидуальных соединений постоянно требуется при про ведении анализов в качестве метчиков (свидетелей) хроматографии, построения калибровочных кривых и контрольных определений. В этой связи наборы чистых каннабиноидов, как и других наркотиков, желательно иметь в каждой современной криминалистической лаборатории. Более всего они должны использоваться в научной медицине. Для проведения исследований в области высшей нервной деятельности человека (и животных) наряду с другими психотропными средствами необходимы и физиологически активные каннабиноиды. В настоящее время спрос на них не столь велик, но это объясняется только их трудной доступностью.

Получение в препаративных количествах отдельных компонентов гашиша возможно методом распределительной хроматографии на колонке с силикагелем, противоточным распределением по Кренгу, с помощью ГЖХ и другими путями.

Использование чисто химических приемов (например, дробная кристаллизация каннабиноидов в виде эфиров с последующим омылением) едва липриемлемо для препаративных целей, так как они трудоемки. О разделении экстрактов разгонкой в вакууме уже отмечалось выше, при этом образование вторичных продуктов препятствует получению веществ в чистом состоянии. Ниже приводятся краткие описания важнейших методов препаративного разделения экстрактов гашиша, достаточные для уяснения их сущности.

5.1 Разделение на колонке

Разделение на колонке 400 г индийского гашиша исчерпывающе экстрагировались этиловым спиртом. Сырой экстракт (53 г) очищался через слой флоризила (500 г) с использованием бензола в качестве растворителя. Элюат собирался порциями по 10 мл. Всего получено 150 фракций; от каждой отбиралась капля, которая испытывалась на наличие фенольных соединений (с диазотированным бензидином). Фракции, показавшие положительную реакцию (от № 66 до № 110), объединялись, и растворитель отгонялся. В остатке было 15,9 г вязкого масла.

1 г этого масла вводился в колонку с 40 г силикагеля и хроматографировался в системе растворителей бензол-н-гексан-диэтиламин (25:10:1). По результатам анализа на пластинках в тонком слое силикагеля отобрано пять фракций:

1. КБД,

2. КБД+ТГК

3. КБД+ТГК+КБН

4. ТГК+КБН

5. КБН.

Фракции, содержащие смеси, повторно (шесть раз) хроматографироволись в тех же условиях. В итоге было получено: КБД-0,117 г, ТГК-0,231 и КБН-0,278 г. Вещества по физическим свойствам совпадали с описанными в литературе и были использованы в качестве «свидетелей» в тонкослойной и газовой хроматографии.

Оценивая описанный способ, нужно отметить прежде всего его длительность, трудоемкость и недостаточную продуктивность. Фракции не были строго индивидуальными веществами (за исключением КБН), а представляли собой смеси изомеров.

5.2 Газовая хроматография (ГЖХ)

В главе 4 было показано, что с помощью ГЖХ можно осуществлять весьма тонкое аналитическое разделение смеси каннабиноидов, включая и изомеры ТГК.

Если использовать тот же принцип в несколько модернизированном приборе, то можно получать чистые вещества и в препаративных количествах. К сожалению, техника ГЖХ еще не позволяет оперировать с большими навесками. Следует иметь в виду, что при увеличении количества разделяемой смеси с известного предела уменьшается точность. Однако, многократно повторяя опыт, можно накопить требуемое количество чистых веществ.

Возможное образование вторичных продуктов при высоких температурах ГЖХ в данном случае не умоляет достоинств метода. Хроматографировать можно не свободные фенолы, а более устойчивые их триметилсилиловые эфиры. Временная защита фенольных гидроксилов предохраняет каннабиноиды от разложения при нагревании и позволяет проводить более четкое разделение. Наиболее ценным составляющим гашиша является изомеры ТГК. Количество их увеличивается за счет разложения ТГКК и циклизации КБД. Таким образом, использование газовой хроматографии для препаративного разделения каннабиноидов следует считать возможным.

5.3 Препаративная бумажная хроматография.

Этот способ не может конкурировать с описанным выше ни по производительности, ни по точности разделения, однако его можно рекомендовать для получения трех важнейших каннабиноидов.

Приняв за основу более или менее удовлетворительное разделение каннабиноидов на бумаге, мы предложили использовать препаративный вариант.

Неочищенный метанольный (или этанольный) экстракт гашиша, упаренный примерно до концентрации 1:10, с помощь пипетки наносится в виде сплошной полосы на стартовую линию большого листа плотной бумаги для хроматографии (60x60 см), предварительно импрегнированной диметилформамидом. Бумага закрепляется в приборе (герметически закрывающемся ящике) и хроматографируется исходящим способом в течение 12–15 часов. Растворитель: циклогексан+диметилформамид. При необходимости в ту же камеру можно поместить несколько листов бумаги. На один лист бумаги наносится 140–160 мг сырого экстракта.

После хроматографирования бумага подсушивается на воздухе, от нее по вертикали отрезается узкая полоска и опрыскивается диазотированным пнитроанилином. При этом проявляются три окрашенные в оранжевый цвет зоны КБД, КБН и ТГК. Все фенолокислоты остаются на линии старта. Прикладывая проявленную полоску к листу бумаги, вырезают из него соответственно четыре полосы, причем каждая полоса отдельно разрезается на мелкие кусочки, загружается в колбочку и элюируется при небольшом нагревании метанолом (или этанолом). Если одновременно проводилось хроматографирование на нескольких листах бумаги, то все полосы элюируются суммарно. Обрезки бумаги трижды заливаются небольшими порциями растворителя, который фильтруется через стеклянный фильтр, объединяется в сборную колбу и концентрируется. Наши наблюдения показывают, что каннабиноиды лучше хранить в растворе, при этом они не так быстро осмоляются.

Из 140 мг сырого экстракта гашиша, нанесенного на один лист бумаги, в нашем опыте было получено 40 мг КБД, 20 мг КБН и 20 мг ТГК.

Остающиеся на стартовой липни фенолокислоты целесообразно накапливать и после термического декарбоксилирования (при 110° в течение 15 мин. непосредственно на бумаге) проводить элюирование, как описано выше, и элюат присоединят к очередной партии сырого экстракта, предназначенного для разделения.

Если работа по разделению предпринята с целью накопления наиболее активного психотропного соединения (ТГК), то фракцию соответствующую КБД, элюируют и подвергают в спиртовом же растворе кислотной изомеризации (нагревают 0,5 % НС1 в течение 1 часа), затем продукт реакции добавляют к очередной порции экстракта из гашиша, подлежащего разделению. Таким образом, повышают общий выход изомеров ТГК.

Достоинствами предлагаемого нами метода являются простота и доступность. К недостаткам следует отнести трудоемкость и длительность проведения эксперимента. Кроме того, таким путем удается выделить из гашиша только главные компоненты. Полученные вещества не лишены примесей фенольных соединений, находящихся в гашише в небольших количествах. Тем не менее, полученные каннабиноиды вполне пригодны в качестве свидетелей в различных видах хроматографии. Суммарная фракция ТГК может быть использована для изучения психотропной активно-

5.4 Метод противоточного распределения

Мы применили в несколько модифицированном виде методику Кортэ с сотрудниками для выделения важнейших компонентов гашиша.

Высушенные на воздухе листья конопли (110 г) исчерпывающе экстрагировались метанолом. Экстракт растворили в бензоле и пропустили через слой дезактивированной окиси алюминия (500 г). Фракции, дающие положительную реакцию на фенолы, объединили и упарили (15,7 г). Каплю масла хроматографировали на бумаге, как описано выше, подтвердили наличие трех главных каннабиноидов и суммы фенолокислот. Суммарный экстракт в трех количественных вариантах (1,5 г; 3,2 г; 10 г) помещали в автоматический прибор Крейга с 200 ячейками емкостью 20/20 мл каждая. Распределение проводилось в системе метанол — петролейный эфир — вода (10:9:1). Предварительно растворители перемешивались: нижний слой ис пользовался для заполнения всех ячеек, верхний — порциями вводился в прибор, где происходило последовательное смешивание, расслоение и разделение жидкостей с одновременным распределением веществ. Сумма каннабиноидов, растворенная в петролейном эфире, заливалась в первую ячейку. Оптимальный режим работы прибора: встряхивание — 2 мин, время на расслаивание — 1 мин.

По заданным параметрам прибор работал автоматически. Когда завершался цикл (200 переносов) из каждой третьей ячейки отбиралось 3 мл верхней фазы и замерялась оптическая плотность раствора на спектрофотометре СФ-4А при длине волны 280 нм. По данным оптической плотности строили график распределения каннабиноидов и объединяли фракции.

Приводим результаты противоточного распределения 10 г суммы каннабиноидов. Вещества идентифицированы методом бумажном хроматографии и по ИК-спектрам (см. таблицу).

При меньших навесках происходит более четкое распределение, но наш опыт показывает, что таким путем можно проводить и препаративное получение каннабиноидов. При этом суммарные фракции следует использовать для разделения повторно.

5.5 Ионообменная хроматография

Известно, что иониты широко применяются в различных областях науки и производства. Обессоливание воды таким путем давно осуществляется в промышленных масштабах. Очистка медикаментов и, в частности, антибиотиков с помощью ионитов в ряде случаев выгоднее, чем другие способы. Особенно удобен этот метод для концентрирования веществ, находящихся в разбавленных растворах.

Нами были проведены эксперименты, при которых изучалась возможность разделения каннабиноидов с использованием ионообменной хроматографии.

После многочисленных опытов мы остановились на анионите отечественного производства АВ-17-8 в ОН-форме и определили оптимальные условия метода.

Использовалась колонка, где соотношение диаметра к высоте слоя анионита составило 1:10, а количество аннонита в 60 раз превышало количество разделяемых каннабиноидов. Скорость истечения — две капли в 1 сек.

Анионит сначала обрабатывался 5 %-ной соляной кислотой, затем водой и разбавленной щелочью до отрицательной реакции на ноны хлора. После этого смолу загружали в колонку и промывали метанолом.

Навеску экстракта из гашиша, предварительно очищенного через слой дезактивированной окиси алюминия, растворяли в небольшом объеме метанола, вносили в подготовленную колонку и промывали 0,1 н. метанольным раствором щелочи. Контроль за процессом разделения проводился методом бумажной хроматографии. По мере прохождения через колонку щелочного раствора анионит и элюат окрашивались в красно-фиолетовый цвет, что объясняется наличием КБД. По мере вытекания раствора окраска элюата бледнела, далее обнаруживалась примесь ТГК. Последующее промывание метанольной щелочью давало хроматографически чистый ТГК (элюат бесцветный), затем ТГК с примесью КБН и, наконец, чистый КБН. Для полного отделения КБН к концу опыта применялся более концентрированный раствор щелочи.

Промежуточные фракции хроматографировались повторно.

Элюаты далее подкислялись уксусной кислотой до pH 5–6, концентрировались, затем разбавлялись водой и экстрагировались бензолом. Полученные вещества хранились в бензольном растворе. При надобности растворы сушились сульфатом натрия и упаривались досуха.

Фенолокислоты остаются в верхней части колонки. Они могут быть выделены промыванием метиловым спиртом, подкисленным уксусной кислотой.

Одна порция анионита используется для разделении каннабиноидов многократно.

Эффективность ионообменного метода иллюстрируется выходами чистых компонентов (в % от суммарного экстракта, при однократном хроматографировании): КБД — 4, ТГК — 20, КБП — 7, КБДК — 23. Повторным разделением смешанных фракция выход чистых каннабиноидов удается значительно повысить.

Мы рекомендуем ионообменники для препаративного разделения экстракта гашиша. Масштабы одного опыта практически неограничены и зависят от размеров колонки, количества анионита и растворителя. Метанол однозначно заменим этанолом.

5.6 Получение каннабиноидов синтезом

КБН синтезируется сравнительно просто, но в этом нет необходимости ввиду незначительной его психотропной активности. КБД также синтезируется из доступных соединений, но в результате образуется смесь веществ, различающихся положением двойной связи в циклогексеновом кольце, и структурные изомеры. Получить сразу КБД со строго фиксированной кратной связью можно в виде метилового эфира, который, как известно, трудно поддается омылению. В жестких же условиях нет гарантии неизменности положения двойной связи.

Еще более сложная ситуация создастся при попытках синтеза ТГК определенной пространственной конфигурации. При синтезе образуется заведомая смесь оптических и геометрических изомеров.

Таким образом, процесс получения синтетического ТГК так же трудоемок, как и выделение его из конопли.

Однако при синтезе можно получить аналоги ТГК и других каннабиноидов, не встречающиеся в природе. Здесь открывается возможность расширить ассортимент психотропных соединении, что важно при изучении зависимости их физиологических свойств от тонких деталей строении молекул.

6. Физиологические свойства гашиша и каннабиноидов.

Вопросам изучения физиологии и токсикологии наркотических веществ конопли посвящена обширная литература, в нашем неполном обзоре она приводится выборочно.

Обобщить имеющийся материал оказалось трудно, прежде всего, потому, что гашиш представляет сложную и непостоянную по составу смесь разных соединений.

Во многих статьях описывают симптомы у людей и животных, находившихся под гашишным наркозом. Некоторые наблюдения были противоречивы и субъективны. Это не удивительно, так как в зависимости от качества гашиша, способа впадении в организм, продолжительности и кратности применения, наконец, от индивидуальных особенностей людей и подопытных животных, действие его варьирует от легкого опьянения до глубокого психического расстройства и токсикоза.

Животные и птицы по-разному реагируют на гашиш. У лягушек дым гашиша вызывает усиление рефлекторной деятельности, затем ослабление. У голубей и кур при этом наблюдалось возбуждение, сменяемое сонливостью. Мыши оказались особенно чувствительными к гашишу. Инъекция экстракта в количестве 1 мг на 1 кг веса вызывала резкое учащение дыхания, затем паралич.

Наиболее подходящими для фармакологического изучения гашиша и его компонентов оказались обезьяны и собаки, у которых внешние признаки отравления в какой-то мере такие же, как у человека. Предложены даже тесты для оценки эффективности действия образцов гашиша по характеру атаксии у собак, то есть расстройства координации произвольных движений. Атаксия обнаруживается уже в дозах около 10 мг гашиша на 1 кг веса животного.

В статье Яхимоглу описывается один из опытов: «Собаки становились удиви тельно спокойными, переставали бегать по клетке и лаять… При умеренных дозах впадали в гипнотическое состояние, теряли интерес к окружающим явлениям и как бы «боролись со сном». Поведение их можно сравнить с человеком, сидя засыпающим при длительной поездке в вагоне; голова медленно опускается, но при малейшем толчке он вздрагивает, открывает глаза и… снова впадает в дремоту. При больших дозах наркотическое состояние проявляется в утрате реакции на внешние раздражения. Если собаку поставить в необычную и даже неудобную позу, то она некоторое время остается в неизменном положении. При этом глаза собаки выражают безразличие и благодушие. В конце концов, она ложится и лишь ненадолго может подняться, если ее принуждает экспериментатор».

Наблюдения над обезьянами показали, что вскоре после введения наркотика у них отмечалось торможение. Еще несколько дней они выглядели как бы «сбитыми с толку», испытывали затруднение в произвольных движениях.

Анализируя литературные данные, некоторые авторы отмечают, что гашиш особенно сильно действует на животных с высокоорганизованной центральной нервной системой.

В целом результаты фармакологических исследований гашиша следует признать недостаточными и трудно сопоставимыми: в них, как правило, не указаны характеристика состава применяемого гашиша, способ приготовления экстрактов и не всегда учитывалась даже дозировка.

Находились врачи-энтузиасты, которые, приняв порцию гашиша, сами следили за изменениями эмоционального состояния своего организма.

Немецкий фармаколог Шрофф еще в прошлом столетии так оценивал симптомы гашишной наркомании: «Звуки воспринимаются не ушами, а как бы всем черепом, и похожи на шум кипящей воды. Тело наполняется каким-то блаженством, кажется,

будто оно прозрачное. Целые серии меняющихся воображений сопровождаются чувством самоуверенности и высокой морали. Хочется встать записать все, что переживается, но убедить себя в этом не удается из боязни, что чудесное состояние исчезнет».

Французский врач Моро описывает действие гашиша на самом себе: «Я почувствовал будто солнце освещает каждую мысль, приходящую на ум. Даже движения собственного тела становятся источником восторга. Мир, наполняется чудесным ароматом и гармонией. Звуки принимают вид чего-то конкретного, объемистого. Красочные видения сменяются одно другим. Ощущается чувство счастья».

Точное описание ярких эмоциональных состояний при употреблении наркотиков трудно осуществимо из-за отсутствия объективных показаний.

Приводим еще одно экспериментальное наблюдение, проведенное уже в наши дни в условиях психоневрологической клиники. «Уже через 4 мин. после начала курения табака с примесью гашиша испытуемый стал быстро и громко говорить; высказывания носили многословно-резонерский характер, в то же время он часто замолкал, не окончив фразы. Не мог усидеть на одном месте, быстро вставал, ходил, усиленно жестикулировал. Все время улыбался, иногда внезапно смеялся, причем смех не соответствовал содержанию высказываний. Через 40 мин. после курения это состояние сменилось вялостью, подавленностью: человек сидел, опустив голову, устремив взгляд в одну точку, на вопросы отвечал неохотно, односложно. Далее наступила сонливость и тоскливость».

Другие наблюдения подтверждают тот факт, что отравление гашишем протекает в две стадии: сначала оно напоминает маниакальное состояние с элементами экстаза, просветления, иногда с ощущениями приятного чувства равнодушия. Грезы и видения носят преимущественно радужный характер, все грустные мысли рассеиваются, хочется смеяться и двигаться, однако человек, как правило, остается на месте.

Во второй стадии гашишного опьянения появляется чувство страха, растерянности, притупление восприятия, ослабление памяти, желание заснуть.

При острых и хронических интоксикациях возникают явно выраженные психозы с галлюцинациями и бредовыми идеями преследования или величия в различных формах.

Поведение некоторой части курильщиков гашиша настолько сближает их с шизофрениками, что высказываются даже курьезные суждения о том, что токсины, вызывающие психические расстройства, биологически близки по своей природе к активным компонентам гашиша.

Психические нарушения после хронической гашишной интоксикации очень трудно лечить. Резкая отмена гашиша лицам, длительное время принимавшим этот наркотик, часто приводит к тяжелым осложнениям. Поэтому даже в условия клиники наркоманам иногда приходится постепенно снижать «дозировку».

Различные симптомы поведенческого характера и психических расстройств у лиц, принявших гашиш, настолько хорошо известны врачам-экспертам, что не возникает трудностей в констатации самого факта наркомании. Для объективной его оценки рекомендуется в таких случаях проводить регистрацию биотоков головного мозга с помощью электроэнцефалографа.

Психиатры наблюдали наркоманов, как в процессе излечения, так и при постановке экспериментов над добровольцами, людьми разных профессий, темпераментов и конституций. Ученые пытались дать классификацию различных стадий и вариантов гашишной наркомании.

У авторов имеются отдельные разногласия в оценке деталей и внешних признаков влияния этого наркотика на организм, но все считают, что главной мишенью его воздействия является ЦНС. Отмечаются изменения и со стороны других органов и функций даже при однократном приеме гашиша: слегка учащается дыхание и пульс, немного повышается кровяное давление, расширяются зрачки, утрачивается ощущение сладкого вкуса, наблюдается сухость во рту (у собак усиливается слюнотечение).

Гашиш оказывает влияние на определенные центры головного мозга и нарушает их функцию. Детальные механизмы этого воздействия еще не изучены. Ценную информацию о влиянии компонентов гашиша на организм могли бы дать исследования их метаболизма, локализации в отдельных органах и конечных продуктах распада. Очевидно, в этом плане должны изучаться именно индивидуальные каннабиноиды, которые теперь становятся относительно доступными. Известно, что психотомиметическими, галлюциногенными свойствами обладают только изомеры ТГК и частично КБХ. Ароматизация циклогексанового кольца (переход к КБН), как и гидрирование его, приводит к потере активности. КБД и КБГ также лишены психотропной активности, но проявляют антибиотическое действие. Фенолокислота КБДК оказывает седативное и антибактериальное действие. Об остальных каннабиноидах в литературе сведений не имеется.

Интенсивность и характер воздействия изомеров ТГК на ЦНС зависит от места двойной связи в циклогексане, от типа сочленения его с пирановым кольцом и от оптической активности. По предварительным экспериментам на животных (способности вызвать атаксию у собак), наиболее эффективным является (-) — транс-Δ¹⁽²⁾ ТГК. Стабильный (-) — транс-Δ¹⁽⁶⁾ ТГК несколько ему уступает. Синтетический Δ³⁽⁴⁾ оказался почти в 10 раз слабее природного. Левовращающий ТГК в два раза активнее правовращающего.

Для окончательного суждения о зависимости психотомиметической активности от строения и стереохимии изомеров приведенные материалы считаются недостаточными, так как они получены главным образом в опытах на собаках и кроликах, а различная восприимчивость к гашишу у человека и у животных очевидна.

Логическим следствием такого заключения является необходимость проведения контролируемых испытаний на людях. Клауссен и Кортэ сообщают, что при содействии ВОЗ в одном американском госпитале на большой группе выздоравливающих изучалась^[24] эффективность действия образцов гашиша, различающихся по количеству ТГК и соотношению изомеров. Установлено, что психотомиметическая активность гашиша возрастает в образцах с повышенным содержанием (-) — транс-Δ⁽⁽²⁾ТГК. Вместе с тем замечено, что этот изомер, испытанный в чистом виде, обладает только половинной активностью смеси изомеров. Вероятно, этот парадокс объясняется тем, что в самом организме каннабиноиды претерпевают химические изменения, а вторичные продукты оказываются более активными. Поводом для такого объяснения служит аналогия с синтетическим Δ³⁽⁴⁾ ТГК, который способен изомеризоваться в бензофурановое производное, обладающее значительно более высокой эйфорической активностью.

Было бы очень важно в деталях изучить биохимический механизм действия ТГК на организм. В работах Мираса сделана первая такая попытка. Радиоактивный ТГК, полученный методом тонкослойной хроматографии из экстракта конопли, которую вырастили в атмосфере, содержащей С¹⁴О₂ вводился внутрибрюшинно крысам, которые через полтора часа умерщвлялись методом кровопускания. Затем в тканях и органах определялась степень радиоактивности. Наибольшая концентрация радиоактивного углерода была отмечена в печени; заметное количество его проникло в мозговую ткань и кровь; следы меченого вещества обнаружены во всех других тканях и органах. Уже через 30 мин после инъекции наркотика радиоактивность была отмечена в моче.

Бурштейн и Мехулэм [43] получили (-) — транс-Δ¹⁽⁶⁾ ТГК, у которого в третьем положении находился радиоактивный изотоп водорода (тритий). Меченый каниабиноид вводился кроликам в ушную вену; собранная в течение 4 дней моча, содержала 20 % общей радиоактивности препарата. В результате анализа в моче обнаружен воднорастворимый гликозид, содержащий в качестве агликона метаболит, представляющий собой ТГК с дополнительным алифатическим гидроксилом. При дегидрировании метаболита получился нерадиоактивный КБН. Масс-спектр диацетата метаболита показал молекулярный ион т/е 414, соответствующий ацетату Δ¹⁽⁶⁾ ТГК с еще одной ацетоксигруппой. Обнаружен пик, отвечающий потере кетена (СrН₂O), что характерно для фенольных ацетатов, и пик М-60, соответствующий выбросу уксусной кислоты (С₂Н₂О₂) Гидрокси — транс—Δ¹⁽⁶⁾ ТГК.

Фольтц с сотрудниками [44] наблюдали образование метаболита в печени крыс уже спустя 30 мин. после введения радиоактивного (-) — транс-Δ¹⁽⁶⁾ ТГК Метаболит был выделен с помощью ТСХ на окиси алюминия и также оказался первичным спиртом. Молекулярный ион 330. Вещество это было получено полусинтезом из Δ¹⁽⁶⁾ ТГК. Исследованиями спектра ПМР установлено, что миграция двойной связи в Δ¹⁽²⁾ ТГК в условиях метаболизм не происходит.

Психофармакологическими тестами показано, что синтезированный гидрокситетрагидроканнабинол вызывает у крыс физиологическое действие, сходное с действием ТГК.

Изучалось сравнительное влияние ТГК, его пропильный аналога и суммарного экстракта из гашиша на поведение белых мышей и морских свинок в широком диапазоне концентраций. Оценивались порог токсичности, температура тела, условия каталепсии и другие показатели. Установлено, что по ряду признаков ТГК оказался активнее пропильного аналога. Видимо, это объясняется лучшей растворимостью ТГК в липидах. Снижение температуры тела вызывается как суммарным экстрактом, так и ТГК.

В этих статьях обстоятельно обсуждаются результаты экспериментов, однако определенные выводы о механизме действия ТГК на организм не делаются.

В крови человека и в нервной ткани всегда присутствуют в ничтожных количествах адреналин, его ближайший аналог — норадреналин и другие, так называемые биогенные амины, являющиеся естественными и важнейшими участниками биохимических процессов. Изменение концентрации адреналина связано, как известно, с деятельностью желез внутренней секреции (мозгового вещества надпочечников), которые в ответ на эмоциональные раздражения увеличивают секрецию биогенных аминов.

Такие изменения происходят и под влиянием психотропных соединений. В одних случаях наблюдается усиление образования биогенных аминов (резерпин, ЛСД), при приеме других препаратов— ослабление. Этот вопрос является предметом многочисленных исследований (см. 7 главу), но данных о прямой связи между влиянием каннабиноидов на деятельность эндокринных органов в литературе мы не об наружили.

По нашему предложению на кафедре физиологии животных Кишиневского университета было проведено поисковое исследование в целях выявления такой связи. Установлена несомненная активация секреторной деятельности некоторых эндокринных желез у крыс под воздействием суммарного экстракта из гашиша (200 мг на 100 г веса крысы) или ТГК (1–2 мг на 100 г веса крысы). Наблюдения велись за изменением содержания катехоламина и стероидных гормонов в важнейших органах и тканях животных. Более детальное изучение этого факта, возможно, позволит глубже вникнуть в механизм действия каннабиноидов на организм животных и человека.

Как указывают Клауссен и Кортэ, а так же Кимура и Окамото, фенолокислоты не являются прямыми носителями психотропной активности. Они рассматриваются как потенциальные наркотики, так при ферментативном декарбоксилировании (и циклизации в случае КБДК) могут переходить в ТГК. При повышенной температуре процесс, очевидно, происходит быстрее и глубже. В этой связи гашиш «природный», то есть экстракт, и гашиш «курительный» не должны рассматриваться по активности как однозначные.

Часть гашиша при курении (тлении) полностью разрушается, сгорает. Другая часть переходит в аэрозольное (мелкодисперсное) состояние и в виде дыма попадет в легкие, где и всасывается в кровь. При высокой температуре в процессе курения происходит обогащения дыма физиологически активным ТГК.

О характере и масштабах этих превращений при курении можно судить по материалам Мираса с сотрудниками. Авторы на основании результатов тонкослойной хроматографии заключают, что примерно 40 % гашиша при курении нацело разрушается, причем потери летучего ТГК в сравнении с другими компонентами оказываются меньшими. Яхимоглу приводит данные по сравнительной активности экстракта из гашиша и сублимата, полученного в специально сконструированном приборе. Он приходит к выводу, что курительный вариант оказывает все же более слабое воздействие на организм, чем экстракт, если расчет вести на одинаковое количество гашиша. Вместе с тем для экстракта установлено значение LD₅₀ меньшее, чем для сублимата. Такая же картина наблюдается при определении минимально эффективной дозы. Это доказывает, что при курении происходит увеличение тетрагидроканнабинола и наиболее активных его изомеров.

В работе Микеша и Васера приводятся несколько иные данные о потерях ТГК и КБД при пиролизе. Они якобы достигают 80 %. Анализом дыма из сигарет с синтетическим Δ¹⁽²⁾ ТГК (метод ГЖХ) не было обнаружено Δ¹⁽⁶⁾ ТГК, то есть изомеризация в этих условиях не наблюдается.

Сигареты, пропитанные КБД и экстрактом гашиша, анализировались до курения, и полученные данные сравнивались с результатами ГЖХ сублимата. Авторы отметили тенденцию повышения Δ¹⁽²⁾ ТГК в сигаретах с большим содержанием КБД. Таким образом, еще раз был доказан факт циклизации КБД в ТГК. Дополнительное количество активных каннабиноидов, очевидно, образуется также за счет декарбоксилирования фенолокислот.

Во многих странах экстракт конопли считался народными лекарственным средством и включался в национальные фармакопеи. В IX Государственной фармакопее СССР, введенной с 1961 г., конопля уже не значиться в качестве лекарственного растения, хотя во все предшествующие издания она входила. Этот вопрос был предметом специального рассмотрения в комитете экспертов по наркотиком при ВОЗ. Ученые разных специальностей пришли к выводу, что в настоящее время пока нет оснований считать коноплю источником лекарственных веществ типа антибиотиков. Экстракты конопли и гашиша, как не имеющие постоянного состава и высокой терапевтической ценности, перестали применяться в медицинской практике. Однако теперь, когда доступным оказались индивидуальные каннабиноиды, они, возможно, будут использоваться в научных исследованиях и практической психиатрии.

Отдельные ученые считают каннабиноиды не вредными для здоровья и не столь пагубными для общества, как это до сих пор оценивалось в литературе. Их будто бы следует отнести к категории обычных препаратов, применяемых здоровыми людьми для того, чтобы как-то изменять настроение, восприятие и даже мышление без опасности причинить ущерб себе и окружающим.

Президент исследовательской группы по изучению психотропных средств в США доктор Эванс писал, что «некоторые вещества, содержащиеся в индийской конопле, могут стать первым шагом в поисках нового, менее вредного, чем алкоголь, препарата, подавляющего состояние отчуждения».

Доктор Андрад (Бразилия) опубликовал в официальном печатном органе ВОЗ статью, где утверждает, что в отличие от кокаина и морфина и некоторых синтетических препаратов гашиш является относительно безобидным средством, хотя и воздействует на психику, но не имеет «синдрома воздержания», то есть не обладает свойством привыкания и не вызывает настоятельной необходимости в увеличении дозы. Гашиш якобы и не должен причисляться к собственно наркотикам, так как юридически не отвечает определению этого термина, данному ВОЗ при Организации Объединенных Наций.

Возможно, каннабиноиды имеют несколько иной механизм воздействия на центральную нервную систему, чем морфин и кокаин, но пагубные последствия его применения совершенно очевидны.

Доктор Андрад ратует за легализацию гашиша, но доводы его не убедительны. В одном месте статьи он пишет, что «личность, использующая гашиш, не испытывает к нему влечения», а в другом — «даже малолетние наркоманы считают делом чести употреблять^[25] как можно больше сигарет с марихуаной». На основании результатов медицинского обследования лиц, находящихся под следствием, автор заключает, что совершенные ими преступления не были прямым следствием гашишного опьянения, они, как правило, страдали шизофренией, маниакально-депрессивными состояниями или просто были преступниками, симулирующими такие заболевания. Если у правонарушителей находили гашиш, его употребление не оценивалось непосредственной причиной преступления, а считалось дополнительным фактором, возбуждающим «тенденцию к агрессивности». Примечательно, что обследование было предпринято с целью развеять «ошибочное» представление, что гашишная наркомания стимулирует преступность.

Приведенный обзор работ по химии и фармакологии каннабиноидов показывает, что изучение гашиша заслуживает большего внимания и далеко еще не завершено.

Для успешной борьбы с дальнейшим распространением наркомании целесообразно объединить усилия ученых разных точек зрения: медицинской, психологической и юридической. При этом необходимо выработать точные критерии отношения к гашишной наркомании.

7. Психохимия и фармакология. Успехи и перспективы.

Психотропные средства в зависимости от характера воздействия на ЦНС подразделяются на несколько классов. Это нейролептики — эффективные при психозах (препараты аминазина), транквилизаторы — уменьшающие тревогу, возбуждение (элениум, мепробамат), антидепрессанты — успешно используемые при лечении депрессивных патологических состояний (имизин), психостимуляторы — повышающие психическую и моторную активность (фенамин, первитин) и психотомиметики или галлюциногены — вызывающие преимущественно изменения психики (ЛСД, индопан, ТГК).

Приведенная классификация является до некоторой степени условной, так как в зависимости от дозы психотропного препарата, индивидуальных особенностей и эмоционального состояния людей психохимические вещества могут оказывать самое различное действие на ЦНС. Галлюциногены, как правило, сначала возбуждают психическую деятельность, а затем вызывают состояние угнетения. В арсенале врача-психиатра теперь много препаратов, позволяющих не только успешно лечить психические заболевания, но и имитировать их влияние на эмоции людей, применять в целях диагностики и изучения механизмов действия. Появление психотропных веществ оказало огромное влияние и на другие области медицины, стимулировало развитие теоретических исследований по физиологии и биохимии животных и человека.

Долгое время не удалось обнаружить каких-то изменений в нервной ткани душевнобольных. При паталого-анатомических исследованиях не были обнаружены заметные различия в структуре мозга больных шизофренией и умственно нормальных людей. Только сравнительно недавно стали появляться сообщения о том, что сыворотка крови душевнобольных по составу несколько отличается от сыворотки здорового человека. Инъекции сыворотки крови больного привода к различным аномалиям в поведении подопытных животных. В ней обнаружены какие-то вещества, нарушающие нормальный метаболизм, угнетающие синтез ДНК, извращающие обмен глюкозы и т. д. После того, как сравнительно простыми химическими средствами удалось лечить отдельные психические недуги, в науке окончательно утвердилось представление о биохимическом подоплеке психических явлении.

Потребуются еще длительные и упорные исследования различных специалистов для выяснения деталей механизма этих явлений. Успехи современной психофармакологии открывают новые перспективы в решении загадок мозговой деятельности. Уже в настоящее время многие психотропные средства используются для регулирования сложных проявлений психической деятельности человека, его чувств и переживаний.

Неожиданной находкой для психофармакологии оказался ЛСД, который может быть применен для моделирования психозов. ЛСД вызывает у здоровых людей и животных симптомы, подобные симптомам при шизофрении.

Это открытие стимулировало исследования в области тонкого механизма воздействия психотропных средств на ЦНС. Было установлено, что лишь незначительная часть ЛСД введенного в кровь, попадает в мозг, а спустя один-два часа в мозговых тканях уже не остается даже следов наркотика. Психическое же расстройство от ЛСД сохраняется более продолжительное время. В связи с этим сделан вывод, что ЛСД оказывает воздействие не непосредственно на мозговую ткань, а активирует (или тормозит) деятельность каких-то химических посредников. Оказалось, что из четырех возможных пространственных изомеров ЛСД только один, соответствующий природной лизергиновой кислоте, обладает высокой психотомиметической активностью.

В 1957 г. в Цюрихе проходил Международный симпозиум по химическим концепциям психозов, где с большой убедительностью была показана роль серотонина, адреналина и других биогенных аминов в функциях нервной системы.

К этому времени уже было известно, что серотонин — гормоноподобное вещество, образующееся в организме естественный путем, также оказывает интенсивное воздействие на мозговые процессы. Причем как недостаток, так и избыток этого вещества могут явиться причинами психозов. Мескалин усиливает влияние серотонина. ЛСД тормозит его. Более тщательное исследование показало, что тормозящее действие ЛСД проявляется при сравнительно больших дозах, а минимальное количество его даже повышает эффект серотонина.

Много работ было выполнено по изучению биохимии биогенных аминов (называемых также катехоламинами), их предшественников и продуктов метаболизма в связи с нервными и психическими заболеваниями, а также эмоциями]. Показано что, адреналин связан с деятельностью центров головного мозга, которые контролируют возбуждение. Синтетический психотропный препарат аминазин является антагонистом адреналина.

Биохимики разработали чувствительные флюорометрические методы анализа, позволяющие определять ничтожные количества биогенных аминов в тканях и жидкостях организма. Эти методические достижения являются предпосылкой успешного изучения механизма действия наркотиков (в том числе ТГК) на интимные процессы метаболизма катехоламинов.

Установлено, что катехоламины содержатся в симпатине мозга в определенных соотношениях, причем нарушение нормального обмена веществ в системе дофа: адреналин — норадреналин и других аминов влечет за собой изменения в функциях ЦНС. Если человек переживает тревогу, страх, то в определенных участках головного мозга возрастает содержание адреналина.

Особый интерес представляет изучение обмена биогенных аминов при воздействии различных психотропных веществ и, в частности, галлюциногенов. Показано, что под влиянием резерпина и ЛСД происходит высвобождение адреналина, находящегося в связанной (резервной) форме с аденозинтрифосфатом. Норадреналин рассматривается как медиатор нервных импульсов симпатической системы. Дофамин обнаружен в больших концентрациях в подкорковых узлах серого вещества мозга. Все катехоламины генетически связаны с аминокислотами, которые могут терять кислотную группу под влиянием фермента декарбоксилазы и окисляться моноаминоксидазой. Если ввести в организм один из антидепрессантов, то активность ферментов падает, амины не подвергаются нормальным обменным превращениям и накапливаются. Это приводит к преобладанию возбуждения и уменьшает депрессию.

Среди аминокислот, образующихся в мозговых тканях, обнаружена также гамма-аминомасляная кислота (ГАМК), с которой, по-видимому, связаны процессы торможения ЦНС. Если вводить ГАМК извне больным, страдающим эпилепсией, то судороги ослабляются или даже полностью прекращаются. В статье Дэвиса приводится такое суждение о механизме наркотического действия этилового спирта на организм. Уксусный альдегид, получающийся в результате ферментативного окисления спирта, реагирует с катехоламинами (или с продуктами их метаболизма) и образует алкалоидоподобные соединения изохинолинового ряда, которые вызывают соответствующее воздействие на психику (опьянение).

Возможно, что окисленный ТГК взаимодействует с биогенными аминами и дает какое-то активное промежуточное азотсодержащее вещество.

Приведенные примеры показывают, какие возможности открываются в выяснении природы эмоций и механизмов действия психотропных средств. Однако ясность достигнута лишь в принципе, детали еще не могут быть описаны привычными биохимическими категориями. Строгая зависимость между строением веществ и их нейротропной активностью пока не установлена.

В технике и методике изучения механизмов деятельности мозга есть бесспорные достижения. С помощью вживляемых электродов и электрических импульсов разных параметров можно выявить у животных и человека отдельные участки головного мозга, которые регулируют функции организма, в том числе и эмоциональные.

С помощью радиэлектронной аппаратуры, используемой в современных нейрофизиологических исследованиях, удается регистрировать малейшие изменения электрических биопотенциалов под воздействием каких-либо раздражителей, включая и психотропные соединения.

Появилась возможность проводить биохимические эксперименты непосредственно в мозгу введением реагентов в отдельные его участки через тончайшие трубочки (канюли).

Для научной психофармакологии эти методы служат замечательным средством информации о деятельности ЦНС. Таким путем отбираются химические препараты, действующие избирательно на отдельные структуры и группы клеток, ставятся диагнозы и лечатся психические заболевания.

Это, в свою очередь, стимулирует развитие психохимии, то есть поиски новых психотропных веществ как среди природных, источников (растений, животных, микроорганизмов), так и получаемых в результате направленного синтеза. В этой связи возрастает роль исследований в области биогенеза природных соединений в целях выявления общих аналогий в метаболизме всего живого мира.

Для дальнейших успехов в области психофармакологии особенно важным является установление специфики обмена веществ в различных отделах головного мозга и динамики биогенных аминов под воздействием нейротропных веществ.

Классические биохимические методы (анализы мочи, крови, спинномозговой жидкости у людей и подопытных животных) имеют вспомогательное значение в изучении процессов, происходящих в организме припсихозах и наркоманиях. Ценная информация может быть получена также из наблюдений за локализацией психотропных соединений в отдельных органах.

Таким образом, совместными усилиями нейрофизиологов, химиков, фармакологов и врачей-психиатров создаются предпосылки для углубленного изучения процессов высшей нервной деятельности и широкого использования психотропных веществ в терапии многих заболеваний мозга, которые еще недавно считались неизлечимыми.

Теперь с помощью сильнодействующих успокаивающих препаратов можно избавлять людей от различных психозов даже шизофрении. Малые транквилизаторы помогают неврастеникам. Антидепрессанты применяют для лечения различных форм депрессии, меланхолии. Психотомиметические средства используют при изучении природы различных психических заболеваний.

Возможность психохимии и фармакологии не исчерпываются только лечением людей. Успехи последних лет позволяют рассчитывать на то, что появятся новые вещества, которые смогут улучшать способности человека. Создаются препараты, обостряющие внимание, память, обоняние и зрение, увеличивающие мышечную силу. Научные фантасты предвидят появление средств, которые позволят исправлять недостатки характера у людей, такие как трусость, зависть, упрямство.

Ничего несбыточного в этом нет. В настоящее время при укрощении и дрессировке диких, агрессивных животных уже применяются транквилизаторы.

Во многих странах, в том числе и в Советском Союзе, продолжаются интенсивные работы по созданию веществ, оказывающих различное воздействие на человеческую психику.

В Лаборатории природных соединений Института химии Академии наук Молдавской ССР ведутся систематические исследования в области индольных алкалоидов и их аналогов, получаемых синтетическим путем. Некоторые из них оказались новыми психотропными веществами. Однако в каждом отдельном случае следует принимать во внимание все стороны и особенности новых препаратов как в медицинском аспекте, так и с точки зрения возможных нежелательных последствий.

Очень важно, чтобы создаваемые психофармакологические средства не обладали побочным действием, вредным для человека, и не были использованы в ущерб обществу в целом. А это возможно лишь при глубоком, всестороннем изучении их биологических свойств и механизмов действия на организм.

ЛАБОРАТОРИЯ

Техника эксперимента в органической химии

С.В.Пономарев, А. С.Золотарева, Л.Г.Сагинова, В.И.Теренин

ВВЕДЕНИЕ

Краткие указания по методике эксперимента.

Синтез любого органического соединения можно разделить на три этапа:

1. Подготовка необходимой аппаратуры для проведения синтеза и его проведение.

2. Обработка реакционной смеси, отделение нужного продукта или продуктов от растворителей, побочных веществ или неорганических реагентов.

3. Очистка и идентификация полученного вещества.

Техника безопасности работы в практикуме по органической химии.

Синтетическая органическая химия требует внимания и осторожности. Многие из веществ, используемых в органической химии, являются в той или иной мере воспламеняющимися или токсичными, или теми и другими одновременно. При соблюдении мер предосторожности с такими веществами можно работать безопасно.

В лаборатории необходимо находиться в застегнутом лабораторном халате из устойчивого к загоранию материала.

При работе с вредными, едкими или токсичными материалами надевают защитные перчатки и очки.

В практикуме должны быть различные защитные средства: огнетушители, пожарные одеяла, аптечки первой помощи.

Принимать пищу, пить и курить в лаборатории не разрешается!

Не нагревайте, не смешивайте, не лейте и не взбалтывайте реактивы вблизи от лица. Всегда направляйте горло сосуда от себя.

Никогда не засасывайте жидкость в пипетку ртом, всегда пользуйтесь резиновой грушей или шприцами для наполнения пипеток.

Будьте осторожны с сильными кислотами или щелочами, особенно при нагревании.

Никогда не добавляйте воду к концентрированным кислотам или щелочам!

С веществами, выделяющими вредные пары, следует работать только в вытяжном шкафу, надевая защитные перчатки. К таким веществам относятся галогениды фосфора, бром, все хлорангидриды кислот, уксусный ангидрид, дымящая азотная кислота, концентрированный раствор аммиака.

При попадании химических реактивов на кожу следует интенсивно промыть под струей воды пораженные места.

В лаборатории следует по возможности избегать открытого огня. Газовые горелки следует использовать только под тягой и не оставлять их зажженными без надобности. Запрещается хранение больших количеств горючих растворителей и других реактивов на рабочих столах.

1. ПОДГОТОВКА К ПРАКТИЧЕСКОЙ РАБОТЕ

1.1. Планирование эксперимента.

Планирование химического эксперимента начинается с основательного, критического чтения методики синтеза, последующего ее обсуждения с преподавателем. Затем выписывают все исходные соединения с константами и контролем степени чистоты. Исходные соединения длительного хранения следует очистить (перегонкой, кристаллизацией или хроматографически). Большинство растворителей перед использованием следует перегнать. Проводят перерасчет количеств исходных веществ в зависимости от потребности в синтезируемом соединении или наличия этих соединений в практикуме. Продумывают детали реакционного прибора, способы перемешивания и нагревания.

1.2. Рабочий журнал.

В журнал следует вносить следующие данные:

• Дату и название синтеза, например, "Синтез димедона".

• Ссылку на литературный источник, где приведен данный синтез.

• Уравнение реакции со структурными формулами и молекулярными массами.

• Данные расчета по исходным реагентам (в граммах и молях), а также растворители (в миллилитрах или литрах); следует также обращать внимание на методы очистки и критерии чистоты исходных соединений.

• Приборы для проведения реакций (соответственно их рисунки).

• Указания для проведения эксперимента (описание эксперимента, последовательности операций, методов контроля полноты протекания реакции, время проведения синтеза).

• Выделение и очистку конечных продуктов, данные по выходу (например, 42,7 г, 86 % от теории, считая на сырой продукт); целесообразно оценить потери при очистке.

• Данные по методам очистки: перегонка (т. кип.°С/мм рт. ст., показатель преломления nD²⁰); кристаллизация(растворитель, т. пл.°С).

• Данные по хроматографии (адсорбенты, этоенты, значения R_f).

• Данные по производным синтезированного соединения с физическими константами (т. кип., nD²⁰, т. пл.).

• Спектральные данные (ИК, ПМР).

• Замечания по механизму реакции.

Записи в рабочем журнале следует вести по ходу проведения эксперимента так, чтобы по ним можно было воспроизвести проводимый синтез^[26]. Они должны вноситься в рабочий журнал непосредственно при проведении практической работы. Ведение записей в журнале по памяти является нежелательным. В качестве журнала используют общую тетрадь; запрещается ведение записей на отдельных листах.

При оформлении журнала обязательно указывают на токсичность, пожароопасность и другие свойства исходных реагентов.

Оценка чистоты (критерии чистоты).

В качестве критерия чистоты синтезированных описанных соединений служит сравнение температур кипения или плавления, а также показатель преломления с литературными данными. По возможности делают смешанную пробу, т. е. определяют температуру плавления смеси полученного соединения и заведомо идентичного по структуре, имеющегося в лаборатории.

Проводят сравнение спектральных ИК и ЯМР характеристик. Для ИК спектров обычно приводят поглощение характеристических групп, а для спектров ЯМР — полные спектры (как химические сдвиги, так и константы расщепления).

Для идентификации полученных соединений применяют различные виды хроматографии: тонкослойную хроматографию (ТСХ), газо-жидкостную хроматографию (ГЖХ) и высокоэффективную жидкостную хроматографию (ВЭЖХ).

Эти методы пригодны также для определения чистоты неописанных ранее соединений.

1.3. Сборка приборов

В методике синтеза обычно приводится детальное описание используемого прибора. Возможные варианты лабораторных приборов приведены в разделе " Стандартная лабораторная аппаратура" (см. далее), которые могут быть использованы при проведении различных операций после обсуждения конкретного синтеза с преподавателем.

Размер реакционных колб выбирают таким образом, чтобы они были максимально заполнены на две трети (работа при нормальном давлении) и на половину объема (работа в вакууме). При реакциях, сопровождающихся сильным вспениванием и выделением газа, объем заполнения может быть уменьшен.

Перед загрузкой реагентов в прибор следует проверить, прежде всего, нормальную работу механических и магнитных мешалок, капельных воронок и надежное соединение шлифов. Шлифы при сборке прибора промазываются специальной смазкой. При правильном соединении и смазке шлифы должны быть прозрачными.

При проведении синтеза прибор не должен быть полностью герметизирован!

Многие органические реакции (например, реакция Гриньяра, синтез на основе малонового эфира и др.) проводят в полном отсутствии следов воды. Для этого используют сухие реагенты и абсолютные растворители. Обратный холодильник и капельную воронку защищают от доступа влаги хлор-кальциевыми трубками. Хлор-кальциевые трубки заполняют прокаленным гранулированным хлористым кальцием, помещенным между двумя прокладками из ваты, которые должны пропускать воздух.

Не используйте колбы с трещинами и царапинами!

1.4. Нагревательные приборы.

Для нагревания используют электрические плитки с водяными (до 100 °C нагрев), масляными или песчаными банями.

1.5. Перемешивание.

Для перемешивания малых и средних объемов гомогенных реакционных смесей рекомендуется использовать магнитные мешалки с подходящим размером магнитиков. При больших загрузках и неоднородных растворах, содержащих много взвешенного твердого вещества, для перемешивания применяют механические мешалки с затвором. В практикуме механические мешалки изготовляют из стеклянной палочки и приводят в движение посредством электрического мотора.

2. ОБРАБОТКА РЕАКЦИОННЫХ СМЕСЕЙ

Цель эксперимента — выделение продукта с максимально высоким выходом и высокой степенью чистоты. Препаративные органические реакции редко приводят к полному превращению исходных соединений в конечный продукт.

Следовательно, смесь, полученная в результате реакции, протекающей даже с хорошим выходом (70–80 %) может быть сложной. Она состоит из растворителя, используемого в реакции, основного и побочных продуктов, непрореагировавших исходных веществ, а также образующихся в ходе реакции полимеров, смол и неорганических солей.

В большинстве случаев для выделения конечного соединения требуются операции, включающие последовательное применение различных методов. Методы, используемые при обработке реакционных смесей, зависят от свойств полученных соединений. Прежде всего, следует обратить внимание на следующие свойства синтезируемых соединений:

• летучесть (например, при отгонке растворителя).

• полярность (например, при экстракции из водной фазы).

• устойчивость по отношению к воде, кислотам и основаниям.

• термостабильность (важно при перегонке).

• отношение к свету и кислороду воздуха.

Следует запомнить: ошибки при обработке реакционной смеси часто приводят к значительному снижению выхода синтезируемых продуктов!

Общими методами обработки реакционных смесей являются:

a) обработка реакционных смесей органическими растворителями, водой или водными растворами кислот и щелочей с последующей экстракцией.

b) отгонка растворителей и очистка остатка перегонкой, кристаллизацией или хроматографией.

c) непосредственное выделение перегонкой (жидкие продукты) или перекристаллизацией (твердые продукты).

Выделение веществ нестабильных в водной среде проводят согласно пунктам Ь) и с).

2.1. Экстракция.

Экстракцию проводят из водной (нейтральной, кислой, основной) фазы растворителем, не смешивающимся с водой (например, дихлорметан, диэтиловый эфир, хлороформ и др.). В случае полярных продуктов (например, спирты, карбоновые кислоты, амины) водную фазу перед экстракцией насыщают хлористым натрием (высаливание).

Экстракцию можно проводить дискретно в делительной воронке или непрерывно в экстракторе.

Процесс экстракции в делительной воронке заключается в смешении органического раствора с водой (или разбавленными кислотами и щелочами), встряхивании воронки, чтобы полностью перемешать оба слоя, отстаивании смеси до полного разделения слоев и отделение нижнего слоя.

Верхний слой не следует сливать через кран делительной воронки, а можно перелить через шлиф.

Делительную воронку заполняют не более чем на две трети ее объема, предварительно проверив кран воронки на герметичность!

После заполнения делительную воронку закрывают пробкой и, придерживая проб ку одной рукой и закрытый кран другой, переворачивают воронку пробкой вниз и плавными круговыми движениями вращают ее в течение нескольких секунд, чтобы образовался водоворот, (но не трясите ее).

При перевернутой вверх воронке осторожно открывают кран, чтобы убрать давление (давление может значительно возрасти при использовании летучих растворителей, например, эфира). Затем кран закрывают, вращают воронкой более энергично и снова в перевернутом положении (краном вверх) открывают кран. Эта процедура повторяется до прекращения увеличения давления.

После этого делительную воронку встряхивают еще раз, но не слишком энергично, чтобы не образовалась эмульсия, которую обычно трудно разрушить. Затем воронку зажимают лапкой или помещают в кольцо и дают постоять, чтобы произошло разделение двух фаз, и между ними образовалась четкая грань.

Нижний слой может быть водным или органическим, в зависимости от их плотности (в случае сомнения следует отделить немного жидкости и убедиться смешивается она с водой или нет).

Процесс экстракции обычно повторяют три раза, объединяя порции экстракта. До завершения работы необходимо хранить оба разделенных слоя.

Удаление кислоты из органической фазы проводят встряхиванием с насыщенным водным раствором бикарбоната натрия (так отделяют карбоновые кислоты или сульфокислоты от нейтральных продуктов). Удаление оснований проводят встряхиванием с 1N раствором соляной кислоты (это недопустимо в случае веществ неустойчивых в кислой среде).

После этого объединенные органические фазы (вытяжки) промывают насыщенным раствором хлористого натрия и высушивают.

Непрерывную экстракцию твердого вещества проводят в аппарате Сокслета (см. прибор 11).

2.2. Высушивание.

По окончании водной экстракции органический слой содержит некоторое количество воды, как в виде небольших капелек, так и в растворенном виде. Воду можно удалить добавлением небольшого количества неорганического осушителя, который затем отфильтровывают.

В качестве осушителей используют неорганические безводные соли. Сульфат натрия (осушитель средней силы) применяется для высушивания веществ чувствительных к кислотам и щелочам. Предпочтение отдают безводному сульфату магния, т. к. он дешев, эффективен и нейтрален по отношению к большинству функциональных групп и имеет хорошую высушивающую способность.

Для быстрого (15–30 минут) высушивания сильно увлажненных эфирных растворов особенно эффективен хлорид кальция, но его не рекомендуют использовать для высушивания органических кислот, спиртов, фенолов, аминов, амидов, альдегидов, кетонов и эфиров.

Процедура высушивания состоит в следующем: органический раствор помещают в сухую коническую колбу и добавляют примерно 1 г осушителя на 10 мл раствора. Смесь оставляют на 15–30 минут (для полного высушивания на 10 часов), время от времени помешивая или встряхивая колбу, а затем фильтруют или под вакуумом через сухую воронку Шотта, или через бумажный складчатый фильтр.

Высушивание твердых веществ проводят в простом или вакуумном эксикаторе с использованием в качестве осушителя хлорида кальция или пентаоксида фосфора. Для этой цели твердое вещество насыпают в стеклянную чашку тонким слоем (при высушивании в вакууме накрывают часовым стеклом) и помещают в эксикатор, содержащий осушитель.

Эксикатор, помещенный в защитный кожух или обмотанный полотенцем, вакуумируют с помощью водоструйного насоса до давления 10–12 мм рт. ст. Перед заполнением эксикатора воздухом вначале перекрывают его кран, затем открывают кран на воздух на манометре и отсоединяют водоструйный насос. Далее закрывают кран эксикатора кусочком фильтровальной бумаги (она предотвращает распыление вещества и осушителя), и осторожно его открывают.

Термостабильные соединения сушат в вакуумном сушильном приборе (пистолет Фишера).

2.3. Удаление растворителя.

Растворители удаляют или простой отгонкой, или чаще всего отгонкой на роторном испарителе.

Роторный испаритель — это устройство для быстрого удаления растворителей при отгонке в вакууме. При работе на роторном испарителе (защитные очки!) соблюдают следующую последовательность операций.

Упариваемый раствор помещают в круглодонную колбу соответствующего размера, заполненную не более чем наполовину, и присоединяют ее к прибору, закрепив хомутиком или резинкой.

Подключают воду к холодильнику, включают водоструйный насос и мотор, обеспечивающий вращение колбы.

После установления вакуума под колбу помещают баню с теплой водой.

Подключение роторного испарителя к водоструйному насосу создает вакуум, позволяющий легко удалять "летучие" растворители с температурой кипения до 100 °C при температуре бани 50–60 °C.

3. ВЫДЕЛЕНИЕ (ОЧИСТКА) ПОЛУЧЕННЫХ СОЕДИНЕНИЙ

Методами выделения (очистки) синтезированных соединений являются: кристаллизация, возгонка, перегонка, хроматография. Более подробное описание этих методов и их теоретические основы приведены в Органикуме (1992 г), т.1.

3.1. Кристаллизация.

Кристаллизация является простейшим методом разделения и очистки твердых веществ. Метод кристаллизации состоит из пяти стадий:

1. растворение твердого вещества в минимальном объеме кипящего растворителя (приготовление насыщенного раствора);

2. фильтрование горячего раствора для удаления нерастворимых примесей (если они присутствуют);

3. охлаждение раствора и образование кристаллов;

4. отделение кристаллов от маточного раствора фильтрованием;

5. высушивание кристаллов.

Для того чтобы достичь высокой степени чистоты, может потребоваться неоднократная перекристаллизация.

Для успешной кристаллизации чрезвычайно важным является правильный выбор растворителя, в котором очищаемое вещество легко растворяется при нагревании и практически не растворяется на холоду и в котором хорошо растворимы приме-

На практике растворитель подбирают путем серии пробных кристаллизаций. Общая закономерность "подобное растворяется в подобном", т. е. полярные соединения более растворимы в полярных растворителях, чем в неполярных, и наоборот.

Необходимо знать, что растворители — четыреххлористый углерод, бензол и хлороформ — являются токсичными и работать с ними нужно аккуратно.

Некоторые общие характеристики растворимости и полярности растворителей приведены в таблице 1.

Таблица 1. Общие характеристики растворимости некоторых классов соединений и растворителей, используемых при кристаллизации.

Приготовление насыщенного раствора.

После подбора растворителя очищаемый твердый продукт помещают в коническую колбу со шлифом. Добавляют минимальное количество растворителя, чтобы покрыть им твердое вещество. Присоединяют к колбе обратный холодильник и нагревают смесь на водяной бане или электроплитке до кипения. Нагревают в течение нескольких минут, и при этом часть твердого вещества растворяется. Затем через обратный холодильник пипеткой добавляют растворитель небольшими порциями до полного растворения твердого вещества. После каждого добавления растворителя дают возможность содержимому в колбе кипеть в течение нескольких минут для растворения твердого вещества.

Помните, что необходимо использовать минимальный объем растворителя.

Если в растворе присутствуют нерастворимые примеси, нужно провести фильтрование горячего раствора. Интенсивно окрашенные растворы, содержащие примеси смолы, обесцвечивают древесным углем.

Для этого раствор немного охлаждают, добавляют порошкообразный древесный уголь (1–3 % от массы органического твердого вещества), доводят раствор до кипения и кипятят с обратным холодильником в течение нескольких минут. Древесный уголь удаляют горячим фильтрованием.

Кристаллизацию проводят двумя способами:

• после горячего фильтрования насыщенный раствор медленно охлаждают до комнатной температуры, а затем помещают в холодильник;

• в насыщенный раствор при комнатной температуре добавляют по каплям второй растворитель, в котором вещество плохо растворимо, до тех пор, пока не появится слабая опалесценция, а затем еще добавляют одну или две капли первого растворителя, чтобы устранить помутнение (образования двух фаз не должно происходить).

Наиболее часто применяют следующие смеси двух растворителей:

1) диэтиловыйэфир — н. гексан,

2) дихлорметан — н. гексан,

3) хлороформ — циклогексан,

4) ацетон — диэтиловый эфир,

5) ацетон — вода,

6) метанол — вода,

7) этанол — вода.

В некоторых случаях кристаллы при охлаждении раствора не образуются, даже если раствор пересыщен. Это может происходить из-за отсутствия центров, инициирующих образование кристаллов. Для ускорения процесса кристаллизации применяют несколько способов:

• добавляют "затравочный" кристалл ("затравку") того же самого вещества (для этой цели полезно оставлять небольшое количество неочищенного вещества),

• потирают стеклянной палочкой с острыми краями по внутренней стороне колбы на уровне жидкости, что приводит к образованию неровностей на стеклянной поверхности, которые служат центрами роста кристаллов,

• раствор переохлаждают (до -70 °C) и медленно нагревают до комнатной температуры с одновременным потиранием стеклянной палочкой.

Температура для наилучшего образования зародышей кристаллов лежит приблизительно на 100 °C, а для наилучшего роста кристаллов приблизительно на 50 °C, ниже температуры плавления кристаллизующегося соединения.

Слишком сильное и быстрое охлаждение часто не приводит к кристаллизации.

Следует обратить внимание на то, чтобы температура кипения растворителя была ниже температуры плавления вещества, которое необходимо перекристаллизовать, как минимум на 30 °C. При нарушении такого интервала температур вещество, как правило, выделяется в виде масла.

Замечание: Кристаллизация — это трудоемкий процесс, требующий терпения и экспериментального мастерства, в котором пробуют всегда большое число растворителей и обязательно контролируют степень очистки по температуре плавления и хроматографическими методами (например, ТСХ).

После проведения кристаллизации кристаллы отфильтровывают, сушат и взвешивают. Низкий выход очищаемого вещества указывает на то, что используемый растворитель не был идеальным или его было взято слишком много. В таких случаях из фильтрата (маточного раствора) можно дополнительно выделить кристаллы после удаления избытка растворителя на роторном испарителе и охлаждении оставшегося раствора. Как правило, эти последующие порции вещества менее чистые, чем выделенные ранее.

3.1.1. Пробные кристаллизации.

Немного твердого вещества (от 10 до 15 мг) помещают в чистую пробирку и при перемешивании по каплям добавляют 0,25 — 5 мл растворителя. Если твердое вещество растворяется в одном из растворителей на холоду, то для перекристаллизации следует использовать смесь двух растворителей (см. выше).

Если вещество не растворяется, пробирку подогревают на водяной бане до кипения, периодически встряхивая пробирку. Если вещество растворилось не полностью, добавляют растворитель малыми порциями до общего объема примерно 1,5 мл.

Если часть твердого вещества не растворилась, то следует попробовать другой растворитель. При получении прозрачного раствора пробирку охлаждают. Если после стояния в течение нескольких минут кристаллы не появляются, добавляют в качестве "затравки" кристалл или потирают стенку пробирки стеклянной палочкой.

3.2. Фильтрование.

После завершения кристаллизации кристаллы отделяют от маточного раствора вакуумным фильтрованием (стандартный прибор 10).

Обычно используют два типа фильтровальных воронок:

• со стеклянной пористой пластинкой различной степени пористости [от 1 (крупнозернистые) до 5 (мелкозернистые)], пористость 3 является самой распространенной,

• воронки типа Бюхнера (для больших количеств веществ) и Хирша (для малых количеств веществ), с вложенными в них кружками фильтровальной бумаги. Оба типа воронок имеют широкий набор размеров.

Воронки с пористым стеклянным фильтром, известные как "воронки Шотта", следует использовать в случае агрессивных по отношению к фильтровальной бумаге растворов, содержащих концентрированные кислоты, уксусный ангидрид и т. д. Важно, чтобы фильтр был чистым и свободно пропускал жидкость.

Фильтровальная воронка соединяется с фильтровальной колбой (Бунзена) или фильтровальной пробиркой с отводом. Отсасывание обеспечивается вакуумным водоструйным насосом. При фильтровании через воронку Бюхнера или Хирша фильтровальная бумага на дне воронки должна покрывать всю сетчатую пластинку, не загибаясь у стенок. Фильтровальную бумагу необходимо смочить чистым растворителем, чтобы она прилипла ко дну.

Подключают к системе слабый вакуум и переносят раствор с кристаллами в воронку. Вакуум устанавливают таким, чтобы через фильтр проходила ровная струя фильтрата. Кристаллы в воронке промывают небольшой порцией холодного растворителя.

Для этого убирают вакуум, добавляют растворитель, чтобы он только покрыл поверхность кристаллов, затем аккуратно перемешивают шпателем или палочкой, не допуская разрыва фильтровальной бумаги, и подключают вакуум.

Промывают кристаллы с большой осторожностью, так как это может привести к значительным потерям, если вещество заметно растворяется в холодном растворителе. Кристаллы на фильтре отжимают от растворителя плоской стороной стеклянной пробки.

Для простого фильтрования используют воронку со складчатым фильтром (см. прибор 10).

Для очистки и удаления интенсивно окрашенных загрязнений раствор фильтруют через кизельгур или силикагель. Для этого их насыпают тонким слоем в фильтровальную воронку Шотта или помещают в короткую колонку.

3.3. Возгонка.

При возгонке происходит испарение вещества при нагревании в вакууме (ниже температуры плавления вещества) с конденсацией паров на охлажденной поверхности.

Очистка твердого вещества возгонкой возможна только в том случае, если давление его паров выше, чем давление паров примесей. Когда давление паров твердого вещества соответствует приложенному давлению, получают наилучшие результаты. Например: Е-стильбен возгоняют при температуре 100 °C и давлении 20 мм рт. ст.

Возгонку проводят в приборе (сублиматоре) 18.

Процесс возгонки.

Сублимируемое вещество измельчают в порошок, помещают на дно колбы и вставляют "пальчиковый" холодильник. Перед сублимацией из очищаемого вещества удаляют растворители и другие летучие продукты во избежание загрязнения сублимата. Прибор подключают к водоструйному насосу и, медленно перекрывая кран, создают вакуум в приборе. После вакуумирования сублиматор медленно нагревают до тех пор, пока на поверхности "пальчикового" холодильника не прекратится осаждение кристаллов.

Температуру нагрева повышают медленно, чтобы избежать разбрызгивания вещества.

После завершения возгонки прибор охлаждают, очень осторожно выключают вакуум и открывают. При открывании сублиматора избегают резкого встряхивания (при необходимости прогревают шлиф!), чтобы не вызвать осыпания кристаллов с охлаждающего "пальчикового" холодильника. Затем сублимированное вещество переносят шпателем на часовое стекло или фильтровальную бумагу.

3.4. Перегонка.

Перегонка является наиболее важным широко используемым методом очистки органических жидкостей и разделения жидких смесей.

Этот метод заключается в кипячении и выпаривании жидкости с последующей конденсацией паров в дистиллят.

При снижении давления температура кипения понижается, что позволяет перегонять высококипящие жидкости и масла. Такой метод называется вакуумной перегонкой.

Простейшая перегонка (стандартные приборы 9Б, 12) является эффективной только в том случае, если компоненты разделяемой смеси отличаются по температурам кипения не менее, чем на 60 °C. Во всех других случаях вещества подвергают фракционированной перегонке с использованием разного типа перегонных колонн (прибор 13).

Простейшей колонкой (дефлегматор Вигре), может быть колонка с наполнителем, так называемая "насадочная". С помощью высокоэффективной набивной колонки разделяют компоненты с очень близкими температурами кипения (различие в температурах кипения до 2 °C).

При атмосферном давлении обычно перегоняют вещества с температурами кипения от 50 °C до 130 °C (при более высокой температуре кипения вещества возникает опасность его термического разложения).

Высококипящие вещества перегоняют при пониженном давлении (в вакууме).

Вакуум до 7 мм рт. ст. получают с использованием водоструйного насоса.

Колбу для перегонки (обязательно круглодонную!) заполняют не более чем на две трети. Для измерения температуры кипения вещества в насадку (дефлегматор) вставляют термометр. Для правильного измерения температуры кипения шарик термометра должен находиться чуть ниже бокового отвода насадки.

Для перегонки обычно используют холодильник Либиха, причем вода поступает в нижний отвод и выходит из верхнего. При перегонке при атмосферном давлении в колбу помещают несколько гранул (кусочков) "кипятильников", для того чтобы обеспечить равномерное кипение. Если перегонку прерывают, то перед ее возобновлением в колбу помещают свежие "кипятильники".

Никогда не добавляйте кипятильники в перегретую или кипящую жидкость, так как это приводит к бурному вскипанию и выбросу содержимого из колбы!

Перед началом перегонки проверяют подключение воды к холодильнику.

Когда жидкость закипит, нагрев уменьшают и, контролируя температуру бани, устанавливают медленную и стабильную перегонку.

Для обеспечения необходимой скорости перегонки температура в бане не должна быть более чем на 30 °C выше температуры кипения вещества.

Наилучшее разделение достигается при скорости 10 капель в минуту.

Для перегонки при пониженном давлении используют колбу Кляйзена. В колбу помещают тонкий капилляр, так чтобы он не доходил до ее дна на 2–3 мм. При подключении вакуума через капилляр в прибор поступает воздух и возникает поток мелких пузырьков, которые способствуют равномерному кипению. Для каждой перегонки необходимо оттягивать новый капилляр. При перегонке в вакууме вместо простого алонжа используют "паук", который представляет собой алонж с несколькими отводами и позволяет собирать несколько порций дистиллята.

Жидкость, предназначенная для перегонки, не должна содержать легкокипящих растворителей (их предварительно отгоняют на роторном испарителе), так как при возникновении вакуума резкое снижение давления приведет к неконтролируемому вспениванию содержимого колбы и его выбросу через дефлегматор в холодильник и приемники.

Вакуум отключают от прибора только после его охлаждения осторожным поворотом крана на манометре, а не перекрыванием крана водоструйного насоса!

3.4.1. Перегонка с водяным паром.

Перегонка с паром (стандартный прибор 15) представляет собой перегонку воды с жидкими, не смешивающимися с водой органическими соединениями. Преимущество такой перегонки заключается в возможности перегонки чувствительных к нагреванию соединений, перегоняющихся при этом ниже их температуры кипения при атмосферном давлении, а именно при температуре кипения воды.

Так, например, лимонен (т. кип. 178 °C при 760 мм рт. ст.) перегоняется с водой (т. кип. 100 °C при 760 мм рт. ст.) при температуре 98 °C. При этом количественное соотношение в дистилляте (в граммах) лимонен: вода составляет 1:1,54.

Перегонка с водяным паром имеет также важное значение при отделении легко-кипящих продуктов от смолистых веществ, которые трудно отделяются перегонкой или кристаллизацией.

3.5. Хроматография.

Хроматографические методы широко используются в органической химии для анализа реакционных смесей и препаративного выделения продуктов реакции, в частности для:

• контроля за полнотой протекания реакции;

• проверки полученных соединений на чистоту;

• разделения смеси веществ.

Различают жидкостную хроматографию (тонкослойную на пластинах и колоночную) и газовую хроматографию.

Тонкослойная хроматография (ТСХ) — один из наиболее широко используемых методов в практикуме. Разделение проводят на пластинке с готовым слоем сорбента (силикагель или оксид алюминия), нанесенным на пластмассовую подложку или алюминиевую фольгу. Большие листы разрезают на полоски нужного размера.

Методика проведения (ТСХ)

(см. прибор 16).

Разбавленный анализируемый раствор (1–2 %) в летучем растворителе наносят с помощью капилляра на стартовую линию пластинки ("силуфол"). Стартовую линию проводят карандашом на расстоянии 1 см от нижнего края пластинки и она не должна погружаться в проявляющий растворитель (элюент).

После нанесения капель (2–3) пластинку сушат на воздухе и погружают в стакан с проявляющим растворителем, стараясь расположить пластинку вертикально. В стакан предварительно наливают столько растворителя, чтобы стартовая линия оказалась над его поверхностью. Когда фронт растворителя поднимется почти до верха пластины, ее вынимают из стакана и сразу же карандашом отмечают положение фронта растворителя.

Пластинку сушат и проявляют. Определяют расположение пятен веществ в УФ свете (254 нм) или помещают в сосуд с йодом (несколько кристалликов). Пары йода растворяются в органических "пятнах", окрашивая их в желтый цвет. Высота, на которую поднимается по пластинке "пятно" соединения, зависит от сродства последнего к сорбенту и полярности проявляющего растворителя или смеси растворителей (элюентов).

Для чистых растворителей предусматривается элеотропный ряд, в котором элюенты располагаются по увеличивающейся полярности: н-пентан, циклогексан, четыреххлристый углерод, толуол, дихлорметан, диэтиловый эфир, этилацетат, ацетон, метанол, вода, уксусная кислота, пиридин.

Характеристикой каждого вещества при (ТСХ) служит значение R_f.

R_f =Удаление "пятна" вещества от старта / Удаление фронта растворителя от старта

Различные соединения, находящиеся в смеси, поднимаются с разными скоростями в зависимости от их сродства к сорбенту. Идентичность значения Rf соединения, находящегося в смеси, со значением Rf вещества сравнения, дает полное основание считать, что они одинаковы. Однако, поскольку сорбенты различны, а состав смеси растворителей трудно воспроизвести точно, необходимо доказать, что значения Rf одинаковы.

Для этого хроматографируют смесь и вещество сравнения рядом друг с другом на одной и той же пластинке, чтобы удостовериться в точном совпадении пятен.

Колоночная хроматография (стандартный прибор 17) — это метод для разделения смесей в препаративных целях. Существует несколько разновидностей препаративной колоночной хроматографии, которые различаются по типам колонок и особенно по методам пропускания элюирующего растворителя: колоночная хроматография с "гравитационным элюированием", (т. е. под действием собственной силы тяжести), более быстрые и эффективные флеш-хроматография, хроматография среднего давления и флеш-хроматография на сухой колонке.

Стандартной практикой является колоночная хроматография с "гравитационным элюированием". Разделение выполняют на колонке, представляющей собой стеклянную трубку, заполненную сорбентом (оксид алюминия или силикагель), выполняющим роль пористого слоя, через который протекает подвижная фаза.

Подвижной фазой, обычно называемой "элюирующий растворитель" или "элюент", является органический растворитель типа гексана или петролейного эфира. Разделяемая смесь с помощью растворителя помещается в верхнюю часть колонки, где она сорбируется неподвижной фазой, а затем через колонку непрерывно пропускают элюент. Каждый компонент смеси переносится вниз по колонке элюентом со скоростью, которая зависит от его сродства к сорбенту. В идеальном случае смесь разделяется на отдельные компоненты (слои), которые медленно опускаются вниз и в конечном итоге собираются в приемник.

Сильно адсорбирующиеся полярные соединения (спирты, амины, карбоновые кислоты) продвигаются медленнее, чем менее полярные соединения (карбонильные соединения, простые эфиры, углеводороды), которые адсорбируются менее сильно.

Обычно элюент собирают порциями. Каждую порцию проверяют с помощью (ТСХ) на присутствие того или иного компонента смеси. Затем соответствующие порции объединяют, удаляют растворитель на роторном испарителе и выделяют соединение.

Для того чтобы не потерять какое-либо соединение из разделяемой смеси, её взвешивают перед началом хроматографирования и после разделения взвешивают каждый компонент.

Подробное описание методов хроматографирования см.: Дж. Шарп, И.Госни, А.Роули "Практикум по органической химии", изд-во "Мир",1993 год.

4. СТАНДАРТНАЯ ЛАБОРАТОРНАЯ АППАРАТУРА

Приборы для работы в органическом практикуме.

Прибор 1.

Варианты использования:

• с перемешиванием, без: обратного холодильника, бани для нагревания осушительной трубки;

• с перемешиванием, с осушительной трубкой;

• с перемешиванием, с обратным холодильником, с нагревательной баней е осушительной трубки;

• как изображено на рисунке;

• со счетчиком пузырьков вместо осушительной трубки.

Возможные операции при проведении синтеза:

• перемешивание раствора или суспензии при комнатной температуре;

• перемешивание… при комнатной температуре с защитой от влаги;

• нагревание… с обратным холодильником;

• нагревание с обратным холодильником с защитой от влаги;

• контроль за выделением газа в процессе прохождения реакции

• (при комнатной температуре или при нагревании);

Прибор 2

Варианты использования:

а) как и в приборе 1, вместо двугорлой колбы может быть использована трехгорлая.

Возможные операции при проведении синтеза:

а) прибавление по каплям раствора (можно использовать обычную капельную воронку с хлоркальциевой трубкой) или жидкого реагента к раствору (или суспензии) при перемешивании при комнатной температуре;

б) как в а), но с защитой от влаги воздуха;

в) как в а), но при нагревании с обратным холодильником;

г) как в б), но при нагревании с обратным холодильником.

Прибор 3

Варианты использования такие же, как и в приборе 1.

Возможные операции при проведении синтеза:

Как и в приборе 2; прибавление по каплям раствора или жидкого реагента (можно использовать и обычную капельную воронку с хлоркальциевой трубкой) к раствору (или суспензии) при перемешивании механической мешалкой, возможно нагревание с обратным холодильником (с защитой, или без, от влаги воздуха); данный прибор пригоден для загрузки больших количеств исходных реагентов.

Прибор 4

Варианты использования такие же, как и в приборе 1.

Возможные операции при проведении синтеза:

Как в приборе 2; добавление по каплям раствора или жидкого реагента к раствору (можно использовать и обычную капельную воронку с хлоркальциевой трубкой) или суспензии; при перемешивании и контроле температуры реакционной смеси; возможно нагревание с обратным холодильником (с защитой или без от влаги воздуха); при небольших загрузках вместо механической мешалки используют перемешивание магнитной мешалкой.

Прибор 5

Варианты использования такие же, как и в приборе 1.

Возможные операции при проведении синтеза:

Как в приборе 2; добавление твердого вещества к раствору или суспензии при перемешивании; возможно нагревание с обратным холодильником (с защитой, или без, от влаги воздуха).

В простейшем случае (добавление при комнатной температуре без защиты от влаги воздуха) не требуется воронка со шлифом, обозначенная X.

При небольших загрузках вместо механической мешалки используют магнитную мешалку (вариант А).

Возможен также контроль за температурой реакционной смеси при использовании двурогого форштосса [см. прибор 4, термометр вместо воронки (вариант Б)].

Прибор 6

Варианты использования такие же, как и в приборе 3.

Возможные операции при проведении синтеза:

Прибавление по каплям раствора или жидкого реагента к раствору или суспензии в атмосфере инертного газа (например, в азоте, аргоне) при перемешивании; возможно нагревание с обратным холодильником (вариант А).

При небольших загрузках вместо механического перемешивания используют перемешивание магнитной мешалкой.

Контроль за температурой реакционной смеси осуществляют, как описано для прибора 5 (вариант Б).

Прибор 7

Возможные операции при проведении синтеза:

Пропускание газа, предварительно высушенного и очищенного, в раствор или суспензию, при перемешивании, и контроле за температурой реакционной смеси. При этом необходимо (в отличие от рисунка) использовать четырехгорлую колбу. Для выхода газа четвертое горло соединяют с промывалкой счетчика пузырьков (вариант А).

Возможно также нагревание с обратным холодильником; в этом случае термометр в колбе заменяют на обратный холодильник со счетчиком пузырьков воздуха (вариант Б).

При малых загрузках осуществляют перемешивание магнитной мешалкой.

Прибор 8

Возможные операции при проведении синтеза:

Нагревание с водоотделителем (насадка Дина-Старка); благодаря применению охлаждаемого водой водоотделителя, сообщающегося с реакционным сосудом стеклянной трубкой, происходит отделение воды в процессе реакции, и ее время проведения значительно сокращается.

Прибор пригоден для азеотропной отгонки воды с растворителями, которые легче воды, такими, как бензол или толуол. При азеотропной отгонке воды с растворителями тяжелее воды, такими, как хлороформ, четыреххлористый углерод, рекомендуется использовать прибор, описанный в "Органикуме", том I, стр. 84 (1992 г).

Прибор 9

Возможные операции при проведении синтеза:

Прибавление раствора или жидкого реагента к раствору или суспензии с одновременной отгонкой летучего компонента.

Вариант (А) пригоден для реакции такого типа при перемешивании (механическая или магнитная мешалка) и температурном контроле реакционной смеси (капельная воронка помещается в насадку Кляйзена, а на её место вставляют термометр, в шлиф X).

Вариант (Б) пригоден также при отгонке больших количеств растворителя от жидких продуктов реакции, которые перегоняются далее без переливания в другую колбу (при атмосферном давлении).

Вариант (А)

Вариант (Б)

Прибор 10.

Операции по выделению полученного продукта:

Фильтрование при нормальном давлении (А), фильтрование под вакуумом водоструйного насоса (Б). При фильтровании и промывании кристаллического продукта работают при пониженном давлении (склянка Бунзена со стеклянным фильтром или с фарфоровым фильтром Нутча, воронка Бюхнера, склянка Тищенко, вакуумный насос).

Прибор 11

Операции по выделению полученного продукта:

Последовательная экстракция твердого вещества с помощью органического растворителя (при кипячении) в аппарате Сокслета.

Прибор 12

Операции по очистке полученного продукта:

Простая перегонка при нормальном давлении или в вакууме. При перегонке в вакууме масляного насоса необходимо использовать ловушку, охлаждаемую в сосуде Дьюара.

Прибор 13

Операции по очистке полученного продукта:

Фракционная перегонка на колонке при нормальном давлении с использованием колонны Вигрэ; при перегонке на колонке в вакууме рекомендуется использовать "колонку с головкой" (находится вверху колонны, см. "Органикум"), при перегонке в вакууме масляного насоса необходимо прибор снабдить ловушкой, охлаждаемой в сосуде Дьюара (см. прибор 12).

Прибор 14

Операции по очистке полученного продукта:

Перегонка твердого, низкоплавкого вещества (т. пл. ~30–70 °C) в вакууме.

При перегонке в вакууме водоструйного насоса прибор должен быть снабжен склянкой Тищенко (см. прибор 10), а при использовании масляного насоса — ловушкой, охлаждаемой в сосуде Дьюара (см. прибор 12).

Прибор 15

Операции по очистке полученного продукта:

Перегонка с водяным паром при атмосферном давлении; промежуточная делительная воронка служит для конденсации избыточного водяного пара (возможна перегонка с паром с тройником вместо воронки).

Прибор 16

Операции по анализу реакционных смесей и полученных продуктов:

Контроль за чистотой и идентичностью полученных продуктов, а также за течением реакции.

Аналитическая адсорбционная хроматография — тонкослойная хроматография (ТСХ).

Препаративная тонкослойная хроматография может быть использована только для малых количеств веществ.

Нанесение вещества (А). Проявление хроматограммы элюентом (Б). Определение веществ (обычно с помощью УФ света, в случае же веществ, не проявляющихся в УФ свете — с помощью йодной камеры (В).

Прибор 17

Операции по очистке полученного продукта:

Очистка посредством хроматографического разделения на колонке (фильтрование через короткую колонку).

Прибор 18

Операции по очистке полученного продукта:

Очистка небольших количеств твердых органических веществ методом возгонки вакууме.

ДОПОЛНЕНИЕ

Нифантьев И.Е., Ивченко П.В.

2. ОСНОВНАЯ ЛАБОРАТОРНАЯ ХИМИЧЕСКАЯ ПОСУДА

Различают два принципиально различных типа современной химической посуды, различающиеся наличием шлифованных соединений.

Не имеющее шлифов изделие, как правило, является "самодостаточным" (лабораторный стакан, колба для кристаллизации вещества или чашка для его нагревания) — и лишь в некоторых случаях имеет стеклянные трубки переменного диаметра ("оливки") для подсоединения шлангов (для сборки приборов с "мягким" соединением частей) или вставляется в резиновую пробку.

2.1. Шлифованные соединения.

Основная масса стеклянной лабораторной посуды представлена предметами, имеющими стандартные шлифы. Из этих предметов, собственно, и монтируются приборы для синтеза и выделения соединений.

Существует несколько основных типов шлифованных соединений, отличающихся по форме (конические, сферические, цилиндрические). Наиболее распространенными являются конические (рис. 1).

Рисунок 1. Стандартные конусные шлифованные соединения:

_{А — муфты; В — керны; С — шлифованные переходы.}

Шлифы обозначаются по диаметру нижнего основания, причем в обозначении указывается только его целочисленная часть. Так, если говорят о "14-ом шлифе", подразумевают "шлифованное соединение с диаметром основания (меньшим диаметром) 14.5 мм". Шлифованный снаружи конус носит название "керн", а соответствующую ему шлифованная изнутри коническая трубка — "муфта". Наиболее часто встречаются шлифованные соединения с диаметрами 10, 14.5, 19 и 29 мм.

Шлифованной частью многих приборов являются краны. В импортной стеклянной посуде они имеют стандартную "конусность" и являются взаимозаменяемыми. Во многих случаях внутренняя часть таких кранов изготовлена из тефлона. Кроме импортной, химические лаборатории используют значительную часть посуды собственного изготовления. Важно, что ее краны обычно имеют индивидуальную шлифовку и не могут быть переставлены из одного прибора в другой. Поэтому при сборке и мытье посуды следует тщательно следить за тем, чтобы не перепутать и не разбить стеклянные краны: один разбитый кран — это фактически потеря всего прибора.

2.2. Основные виды лабораторной посуды.

ЛАБОРАТОРНЫЕ СТАКАНЫ (рис. 2) в первую очередь отличаются то привычных бытовых наличием носика (для удобства переливания жидкостей).

Рисунок 2. Лабораторный стакан 1 и колбы: коническая (Эрленмейера) 2; коническая с отводом (Бунзена) 3; круглодонная одногорлая 4; грушевидная одногорлая (приемник) 5; круглодонная трехгорлая 6.

Они могут быть изготовлены из различных материалов — стекла, фарфора, полипропилена — и предназначены для различных целей. Полипропиленовые стаканы используют для взвешивания инертных по отношению к насыщенным углеводородам веществ, сбора фракций при хроматографии и иных процедур, не требующих нагревания или охлаждения. Стеклянные стаканы (в особенности термостойкие) используются также и для проведения химических реакций, перекристаллизации веществ. Приготовление растворов, сопровождающееся сильным нагревом (разбавление H₂SO₄, растворение щелочей, приготовление хромпика) удобно проводить в термостойких фарфоровых стаканах и кружках. Фарфоровые изделия, к тому же, заметно прочнее стеклянных.

КОЛБЫ — основной тип лабораторной посуды. В зависимости от назначения они отличаются формой, объемом, наличием шлифов, количеством горл и отводов, а также типом и толщиной стекла, из которого изготовлены. Синтезы органических соединений проводят в колбах — при этом нужный тип колбы выбирают исходя из конструкции прибора, а также условий проведения реакции (нагревание или охлаждение, необходимость перемешивания и тип используемой мешалки, необходимость кипячения с обратным холодильником, etc.). Универсальными для проведения реакций являются двух — трехгорлые круглодонные колбы из достаточно толстого термостойкого стекла. В таких колбах можно проводить реакции при перемешивании любого типа, при нагревании и сильном охлаждении — шлифованные горла колб используют для установки холодильников, капельных воронок, термометров и различных специальных насадок. Конические и другие плоскодонные колбы также можно использовать для проведения реакций — однако в основном их применяют для хранения веществ и растворов; наличие шлифа позволяет надежно закрывать их пришлифованными пробками. Конические колбы с отводом (колбы Бунзена) выполнены из толстого стекла и предназначены для фильтрования под уменьшенным давлением. Тонкостенные плоскодонные колбы категорически нельзя вакуумировать из-за опасности взрыва. Отдельной группой колб являются одногорлые грушевидные, имеющие различные шлифы в зависимости от объема (14 для 5-100 мл, 29 для 100–250 мл) и называющиеся приемниками. Они обычно выполнены из термостойкого стекла с достаточно толстыми стенками и предназначены для сбора фракций при перегонке (в том числе — вакуумной), высушивания в вакууме и временного хранения жидких веществ. Перечисленные выше основные типы колб изображены на рис. 2.

Кроме того, в лабораторной практике используются колбы, специально предназначенные для перегонки веществ. Наиболее распространенными из них являются колбы Вюрца, Фаворского и Клайзена (рис. 3).

Рисунок 3. Колбы для перегонки:

_{1 — Вюрца; 2 и 3 — Фаворского; 4 и 5 — Клайзена. Колбы 3 и 5 — с дефлегматором "елочка".}

Они имеют вертикальные шлифы — муфты (для термометра и капилляра) и нисходящий шлиф — керн для присоединения холодильника. Между собственно колбой и этим керном может располагаться дефлегматор (рис. 3).

ХОЛОДИЛЬНИКИ (рис. 4) служат для охлаждения и конденсации паров при проведении химических реакций и перегонке органических соединений. По своему назначению различаются прямые и обратные холодильники. Прямые холодильники предназначены для конденсации паров вещества или растворителя с удалением конденсата. В обратных холодильниках пары конденсируются и возвращаются в реакционную смесь. Для охлаждения паров в холодильниках в основном используют воду (водяной холодильник) или воздух (воздушный холодильник).

Рисунок 4. Холодильники:

_{1 — прямой или холодильник Либиха; 2 — шариковый; 3 — змеевиковый; 4 — холодильник Димрота.}

Самым простым холодильником является воздушный, который может применяться как в качестве обратного, так и нисходящего. Фактически он представляет собой стеклянную трубку со шлифами. Воздушный холодильник используют для перегонки или конденсации жидкостей с температурой кипения 150 °C и выше; применение в этих случаях водяных холодильников сопряжено с известным риском, так как вследствие резкого перепада температур трубка холодильника может лопнуть. Кроме того, воздушные холодильники используют, если отгоняемое вещество имеет высокую температуру плавления.

Простым по конструкции и широко распространенным в лабораторной практике является холодильник Либиха, который используется как в качестве нисходящего, так и в качестве обратного. Холодильник Либиха состоит внутренней трубки, в которой происходит конденсация паров, и наружной рубашки, спаянной с внутренней трубкой. Наружная рубашка имеет два отростка ("оливки"), на которые надевают резиновые трубки, при этом одну присоединяют к водопроводному крану, а вторую отводят в раковину. Вода подается через нижнюю оливку, чтобы холодильник был полностью заполнен (рис. 5).

Рисунок 5. Использование прямого холодильника в качестве нисходящего (1) и обратного (2). Стрелками обозначено направление потока охлаждающей воды

В лабораториях применяют и холодильники других типов (рис. 4). Шариковый холодильник обычно используется как обратный, так как шаровидные расширения внутренней трубки заметно повышают его эффективность по сравнению с холодильником Либиха. Змеевиковый холодильник всегда применяется только как нисходящий холодильник для низкокипящих веществ. Он никогда не используется как обратный, так как стекающий по сгибам тонкой внутренней трубки конденсат при интенсивном кипении легко может быть выброшен из холодильника. Удачной является конструкция обратного холодильника Димрота, конденсация паров в котором происходит на внешней поверхности впаянного внутрь стеклянной трубки змеевика. Эффективность этого холодильника можно увеличить, охлаждая и внешние стенки — в результате получаем холодильник Димрота-Либиха.

При использовании холодильников необходимо постоянно следить за током воды. Слишком сильный ток может привести к тому, что будут сорваны шланги и вода попадет на рабочее место (что еше полбеды) или на нагретую перегонную колбу (а это уже чревато ее взрывом). Слабый ток воды или его отсутствие тоже могут привести к аварии.

ВОРОНКИ. Это общее название объединяет группу разнообразных по своему устройству и назначению предметов.

Для переливания жидкостей и фильтрования при атмосферном давлении применяются конические химические воронки. Они изображены на рис. 6, на этом же рисунке показано изготовление складчатого фильтра из кружка фильтровальной бумаги. За счет складок бумага не прилегает плотно к поверхности воронки, что и обеспечивает фильтрование через нее. Если ставится задача отделения нерастворимых примесей (осушителя и т. п.), можно использовать небольшой кусок ваты.

Рисунок 6. Простые химические воронки 1, процедура изготовления складчатого фильтра 2 и готовый складчатый фильтр 3.

Для отделения кристаллических продуктов обычно применяют фильтрование под вакуумом. При этом используют изготовленные из фарфора воронки с плоским дырчатым дном (воронки Бюхнера), а также В воронки со вплавленной пластинкой из пористого стекла (воронки Шотта).

Капельные воронки (рис. 7) используются для приливания жидкости к реакционной смеси и представляют собой цилиндрические или конические емкости с муфтой сверху а также краном и керном снизу. Перед работой с капельной воронкой шлиф стеклянного крана необходимо слегка смазать вакуумной смазкой — и обязательно проверить, не протекает ли кран в закрытом положении. Более удобными и универсальными являются воронки с обводом (компенсатором давления, впаянной "до" и "после" крана стеклянной трубкой).

Рисунок 7. Капельные и делительные воронки:

_{1, 2 — простые капельные воронки; 3 — капельная воронка с обводом; 4 — делительная воронка.}

Делительные воронки (рис. 7) конструктивно отличаются от простых капельных воронок тем, что обычно имеют коническую форму и не имеют нижнего керна. Эти воронки служат для разделения двух несмешивающихся жидкостей и комплектуются пластиковыми пробками.

НАСАДКИ И АЛЛОНЖИ. В синтетической практике используются самые разные по конструкции насадки — спаянные под нужными углами трубки со шлифами разного диаметра (рис. 8).

Рисунок 8. Насадки и аллонжи:

_{1 — двурогая насадка; 2 — насадка Вюрца; 3 — насадка Клайзена; 4 — насадка Дина-Старка; 5 — аллонжи.}

Они обычно вставляются в колбы и используются для монтажа лабораторных приборов из отдельных предметов (колб, холодильников, капельных воронок, термометров, etc.). Удобной является насадка Дина-Старка (4), в основном используемая при проведении реакции дегидратации: керн вставляется в колбу, в муфту же вставляют обратный холодильник. В колбе кипит раствор вещества в бензоле — и при отщеплении воды из колбы отгоняется азеотропная смесь вода-бензол, которая конденсируется, попадает в приемную емкость насадки и расслаивается в ней. Вода сливается через кран. Аллонжами называют специальные изогнутые насадки, предназначенные для соединения прямых холодильников с приемными колбами.

ХЛОРКАЛЬЦИЕВЫЕ ТРУБКИ (рис. 9) используются для осушки газов. Хлоркальциевая трубка содержит поглощающее воду вещество, чаще всего — гранулированный СаСl₂ (отсюда и название).

Рисунок 9. Осушительные трубки:

_{1 — хлоркальциевая трубка с одним шаром; 2 — U-образная трубка (обычно используется для осушки потока газа)}

На рис. 9 изображены два основных типа таких трубок — предназначенная для изоляции прибора от водяных паров 1 (через нее выравнивается с атмосферным давление в приборе, содержащем чувствительные к влаге воздуха вещества) и предназначенная для осушки потока газов 2 (иногда возникает и такая необходимость — например, получение сухих СО₂, НСl).

ФАРФОРОВАЯ ПОСУДА (рис. 10) также широко используется в лаборатории. От стеклянной она отличается большей прочность и термостойкостью — так, в фарфоровых стаканах и кружках можно растворять в воде H₂SO₄ и щелочи. Для выпаривания негорючих водных растворов на открытом пламени используют фарфоровые чашки, для прокаливания веществ (например, осушителей) — бюксы. Наконец, для измельчения различных соединений используют фарфоровые ступки.

Рисунок 10. Фарфоровая посуда:

_{1 — стакан; 2 — чашка для выпаривания; 3 — бюкс; 4 — ступка с пестиком; 5 — воронка Бюхнера.}

МЕРНАЯ ПОСУДА (рис. 11). Основное ее предназначение — определение объема жидкостей. Для отбора нужных объемов жидких реагентов используют пипетки и мерные цилиндры. Мерные колбы применяют для приготовления в них растворов известной концентрации.

Рисунок 11. Мерная посуда:

_{пипетки 1 и груша с клапанами для их заполнения 2; мерный цилиндр 3 и мерная колба 4.}

ТЕРМОМЕТРЫ используются для измерения температуры в различных интервалах. Стандартными являются лабораторные ртутные термометры со шкалой -5 — 250 °C, как снабженные керном (НШ 14), так и без него. Для измерения отрицательных температур используют спиртовые термометры или электронные устройства.

Предназначение МАНОМЕТРОВ — измерение давления. В органическом практикуме в основном используют ртутные манометры для измерения пониженного давления (0-150 мм рт. ст.) — и эта процедура является абсолютно необходимой при проведении перегонки в вакууме.

2.3. Другое лабораторное оборудование.

Для закрепления колб и других частей лабораторных приборов используют стальные ШТАТИВЫ, снабжаемые набором "лапок" с разным диаметром захвата, а также колец (в них вставляют делительные воронки, кладут асбестовые сетки с чашками для упаривания).

Важную группу составляют различные устройства для перемешивания реакционных смесей (рис. 12).

Это — МЕХАНИЧЕСКИЕ МЕШАЛКИ (электромоторы, снабженные приспособлением для крепления на штативах и регулятором оборотов) и МАГНИТНЫЕ МЕШАЛКИ. Использование последних весьма удобно, если нет необходимости в перемешивании очень вязких жидкостей, а также больших объемов. При использовании магнитных мешалок в реакционную колбу помещают якорь — постоянный магнит в оболочке из тефлона или полипропилена. Безусловно необходимыми в современной лаборатории являются РОТОРНЫЕ ИСПАРИТЕЛИ (рис. 12) — устройства, предназначенные для отгонки и перегонки растворителей из круглодонных одногорлых колб различной емкости. Отгонка растворителя осуществляется при вращении колбы — постоянном перемешивании — за счет чего достигается равномерное кипение и постоянный поток конденсата, улавливаемого эффективным холодильником, также являющимся частью роторного испарителя. Отгонку растворителя на роторном испарителе можно проводить при атмосферном давлении, однако конструкция прибора позволяет это делать под уменьшенным давлением — в результате, не перегревая вещество (используя водяную баню), можно концентрировать растворы в воде, спирте, толуоле и т. п.

Рисунок 12. Механическая мешалка с валом и крылаткой 1; магнитные мешалки без нагревания 2 и с нагреванием 3; роторный испаритель в комплекте 4.

Для нагревания веществ и их растворов используют электроплитки с закрытой спиралью или колбонагреватели.

Для определения массы реагентов и продуктов служат лабораторные весы различной степени точности. В основном используются одночашечные электронные весы с погрешностью определения массы -0.01 г.

3. СБОРКА ПРИБОРОВ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ СИНТЕЗОВ

Весьма ответственной операцией при проведении синтеза органических соединений является сборка приборов, предназначенных для проведения реакций, выделения и очистки конечных продуктов.

Перед тем как приступить к сборке прибора, необходимо подготовиться к выполнению этой работы в целом, т. е.:

• внимательно ознакомиться с методикой синтеза и четко ее знать;

• представлять себе последовательность всех предстоящих манипуляций — от сборки прибора для проведения реакции до взвешивания емкости с очищенным продуктом синтеза;

• отдавать себе отчет в возможных источниках опасности и причинах возникновения аварийных ситуаций, представлять себе меры по их предотвращению и быть готовым немедленно им следовать;

• приготовить всю необходимую посуду и реагенты; убедиться в том, что посуда является чистой и сухой.

Лабораторные приборы для проведения синтезов в основном собираются из отдельных стеклянных шлифованных частей. При получении от лаборанта набора посуды в первую очередь необходимо убедиться в том, что шлифы подходят друг к другу.

Шлифы, которые в процессе синтеза будут испытывать серьезные перепады температуры, а также все шлифы в установке, предназначенной для работы под вакуумом, следует смазывать жесткой вакуумной смазкой. Смазку следует наносить в разумных количествах во избежание загрязнения реакционной смеси или полученного продукта. Обязательно следует смазывать краны. Если вы получили прибор с несмазанными кранами, и они от легкого нажатия не поворачиваются, ни в коем случае не пытайтесь сделать это с силой. Это справедливо и для любого другого шлифового соединения: если оно по каким-либо причинам не разбирается (шлифы “заело”), силу ни в коем случае прилагать нельзя — необходимо обратится к преподавателю или лаборанту.

При сборке прибора приходится надевать на стеклянные "оливки" резиновые трубки. Для снижения трения рекомендуется слегка смочить трубку водой или глицерином. Резиновые шланги одеваются на холодильники перед сборкой прибора — ни в коем случае не одевайте шланги на холодильник, являющийся частью уже собранной конструкции!

Подготовив отдельные части — предметы лабораторной посуды, выбирают подходящий по высоте и весу основания штатив (прибор должен быть устойчивым!) и металлические лапки для крепления частей прибора. Помните о том, что непосредственный контакт между металлом лапок и стеклом недопустим — необходимо прокладывать между ними куски резины (в некоторых лапках такие прокладки, резиновые или корковые, предусмотрены конструкцией).

Если реакцию проводят при нагревании и/или перемешивании, на основание штатива ставят (или закрепляют на штанге штатива) плитку или мешалку. Затем, если объем реакционной смеси превышает 250 мл, или если эта смесь содержит сильно ядовитые вещества, на мешалку (плитку) или подъемный столик (при механическом перемешивании) ставится алюминиевая баня подходящего диаметра и высоты. Только затем на штанге штатива крепится первая лапка, причем правый фиксирующий винт регулирует движение лапки вверх-вниз по штанге штатива, а левый — угол поворота и расстояние от лапки до штанги.

Эта лапка удерживает основной реакционный сосуд — как правило, колбу. Крепить колбы в зажимах следует под обрезом шлифа. Далее в шлифы этой колбы вставляются остальные части прибора, при необходимости крепятся лапками от других штативов (например, нисходящий холодильник при отгонке продукта прямо из реакционной смеси крепится только на другом штативе!). По окончании сборки прибора пускается ток воды (не сильно! Только для обеспечения охлаждения) и осторожно (при использовании механической мешалки — обязательно придерживая рукой ее вал) включается электропитание. Затем необходимо осмотреть все шлифованные соединения, убедиться в отсутствии в собранном приборе напряжений, могущих привести к поломке прибора уже в процессе синтеза.

И только после этого можно помещать в собранный прибор реагенты.

На рис. 13 изображены относительно непростые приборы — очень многие из описанных в данном пособии синтезов будут иметь существенно более простое "аппаратное оформление" — например, стоящий в охлаждающей бане на магнитной мешалке стакан или же круглодонная колба с обратным холодильником, нагреваемая на электрической плитке.

Рисунок 13. Приборы для проведения реакции:

_{1 — для синтеза с механическим перемешиванием, возможностью прибавления реагента и кипячения реакционной смеси; 2 — для синтеза на магнитной мешалке с возможностью добавления реагента и отгонки продукта в процессе реакции}

_{(ВНИМАНИЕ! Лапки штативов изображены на рисунке черными прямоугольниками. Баня изображена прозрачной).}

Ниже будут рассмотрены основные лабораторные операции — и конкретные приборы, необходимые для их проведения, будут обсуждаться в соответствующих разделах.

4. НЕКОТОРЫЕ ЛАБОРАТОРНЫЕ ОПЕРАЦИИ

4.1. Кристаллизация

Большинство органических соединений имеет т. н. положительный ход растворимости — т. е. их растворимость при нагревании увеличивается. Это свойство является основой одного из методов очистки, называемого перекристаллизацией.

Перекристаллизация представляет собой растворение неочищенного вещества в горячем растворителе, отделение горячего раствора от нерастворимого остатка и последующее охлаждение раствора, в результате чего в осадок выпадает более чистое вещество. В оставшемся после кристаллизации растворе, называемом маточным, зачастую остается много вещества, что снижает общий выход. Поэтому маточные растворы после перекристаллизации концентрируют и стараются выделить из них остатки продукта.

Выбор растворителя

Правильный выбор растворителя для перекристаллизации имеет принципиальное значение. В процессе выбора необходимо учитывать химические свойства как очищаемого вещества, так и имеющихся в исходном препарате примесей. Желательно, чтобы подвергаемое очистке соединение имело большой ход растворимости (разницу в растворимости при разных температурах); примеси же должны либо хорошо растворяться на холоду, либо плохо — при нагревании (по сравнению с очищаемым веществом). Очевидно, растворитель должен быть химически инертным; желательно — иметь низкую вязкость для быстрого образования хорошо оформленных кристаллов; легко удаляться с поверхности кристаллов при промывке.

При выборе растворителя не стоит забывать старое правило — "подобное растворяется в подобном", которое можно проиллюстрировать на простом примере. В задаче 1–4 необходимо очистить перекристаллизацией транс-стильбен (Т_пл ~125 °C) от исходного 1,2-дифенилэтанола (Т_пл 67 °C). Удачным выбором в этом случае будет этиловый спирт: температуры плавления и молекулярные массы стильбена и спирта невелики, что позволяет ожидать их высокой растворимости в горячем спирте. При охлаждении же углеводород наверняка закристаллизуется, а спирт останется в растворе.

С окончательным удачным выбором растворителя можно определиться только опытным путем, проводя серию экспериментов с небольшими количествами. В этих опытах следует использовать как небольшие количества заведомо чистого целевого соединения, так и препарата — объекта очистки.

В органической химии в качестве растворителей для проведения перекристаллизации применяют самые разнообразные соединения (воду, спирты, ацетон, простые эфиры, СН₃СООН, CHCl₃, бензол и толуол, насыщенные углеводороды — гексан, гептан, etc.).

Использовать для перекристаллизации легко летучие растворители (например, эфир) можно, но при этом приходится в процессе растворения использовать обратный холодильник; кроме того, кристаллизацию продукта лучше проводить при низкой температуре (в морозильной камере). Для кристаллизации легко растворимых веществ в химической практике используют специальные морозильные камеры, поддерживающие температуру ~ -70 °C.

Если индивидуальный растворитель для перекристаллизации подобрать не удается, применяют двух- а иногда и трехкомпонентные смеси. Один из практических приемов использования двухкомпонентной смеси заключается в следующем: вещество растворяют в нагретом "хорошем" растворителе, и к полученному раствору по каплям добавляют горячий второй растворитель, плохо растворяющий это соединение, до возникновения устойчивого помутнения. Полученную смесь нагревают до получения прозрачного раствора и оставляют кристаллизоваться. Модификация этого приема — использование низкокипящего "хорошего" растворителя и высококипящего "плохого": например, вещество растворяют в CH₂Cl₂, затем прибавляют толуол. Полученную смесь нагревают до температуры выше точки кипения CH₂Cl₂ и отгоняют часть растворителя — в результате смесь обогащается толуолом, и достигается более полное осаждение продукта.

Ранее для выделения и перекристаллизации органических соединений широко использовался бензол и содержащие его смеси. Основная причина — низкая стоимость бензола и удобная температура кипения. Однако по целому ряду причин этот растворитель является неудобным: во-первых, он весьма токсичен и проявляет канцерогенные свойства; во-вторых, бензол имеет высокую температуру плавления — 5.5 °C — ив холодильник колбу с кристаллизующимся из бензола веществом уже не поставишь.

Проведение перекристаллизации.

Препарат помещают в колбу, снабженную обратным холодильником. При использовании в качестве растворителя воды обратный холодильник не нужен. Во избежание толчков при кипячении раствора из-за перегрева жидкости в колбу перед нагреванием вносят запаянные с одного конца стеклянные капилляры или несколько кусочков пористого фарфора. После этого в колбу вливают растворитель в количестве, несколько меньшем необходимого для полного растворения вещества, и нагревают смесь до кипения. Для нагревания используют водяную баню, баню с этиленгликолем или колбонагреватель. Затем через обратный холодильник осторожно добавляют такое количество растворителя, чтобы при кипячении все вещество полностью растворилось.

Если вещество содержит окрашенные смолистые примеси, для их удаления добавляют активированный уголь (не очень большое количество — кристаллизуемое вещество также может адсорбироваться). По окончании процедуры растворения при наличии механических примесей проводят быстрое фильтрование (складчатый фильтр), при этом иногда возникает необходимость в проведении т. н. "горячего фильтрования", когда аккуратно поддерживают слабое кипение фильтрата — и пары растворителя конденсируются на фильтре, предотвращая конденсацию продукта на нем. Приемным сосудом при фильтровании может коническая колба или стакан из термостойкого стекла.

Если очищаемое вещество удается растворить без остатка, с образованием совершенно прозрачного раствора, фильтрование является лишним.

Полученный горячий прозрачный раствор либо оставляют стоять при комнатной температуре в закрытом часовым стеклом или листом бумаги сосуде (медленное охлаждение, крупные кристаллы) либо быстро охлаждают, перемешивая под струей холодной воды (мелкие кристаллы).

Необходимо помнить о том, что некоторые заведомо твердые вещества очень медленно кристаллизуются. Если это обусловлено отсутствием центров кристаллизации, их создают искусственно, внося "затравку" в виде нескольких кристаллов того же чистого вещества. Ускорить кристаллизацию можно, потерев стеклянной палочкой о стенку сосуда (предварительно можно добавить микроскопическую щепотку силикагеля или оксида алюминия).

Имеющие низкую температуру плавления вещества часто выделяются в виде масла. Достаточно эффективно с этим можно бороться, если провести охлаждение раствора очень быстро и при интенсивном перемешивании (удобно — на магнитной мешалке) — в этом случае образуется пересыщенный раствор, имеющий температуру ниже точки плавления вещества — и даже при промежуточном образовании жидкой фазы ее мелкое "дробление" создает предпосылки для кристаллизации.

Фильтрование.

Образовавшиеся кристаллы отделяют от маточного раствора фильтрованием под уменьшенным давлением на воронке Бюхнера или на воронке Шотта (рис. 14).

Рисунок 14. Воронки и приборы для фильтрования под вакуумом:

_{1 — фарфоровая воронка Бюхнера; 2 — воронки с пористым стеклянным фильтром (воронки Шотта); 3 — прибор для фильтрования с колбой Бунзена; 4 — приборы для фильтрования в "палец" и в пробирку.}

Прибор для фильтрования больших количеств вещества (рис. 14) состоит из толстостенной колбы с отводом (колбы Бунзена) и изготовленной из фарфора воронки с плоским дырчатым дном (воронки Бюхнера). В воронку вкладывается кружок фильтровальной бумаги подходящего диаметра. В современной практике, а также при работе с малыми количествами вещества вместо воронок Бюхнера применяются воронки Шотта, в качестве приемника при этом удобно использовать пробирки с отводом ("пальцы" для фильтрования, рис. 14).

Фильтрование под вакуумом относится к потенциально опасным операциям. Следует одевать защитные очки и обматывать колбу Бунзена полотенцем или защищать экраном из сетки, предотвращающим в случае взрыва разлетание осколков. Горячие растворы следует фильтровать с осторожностью, создавая минимальный градиент давления.

Собственно фильтрование проводят следующим образом: сначала смачивают фильтр тем же растворителем. После того, как он практически полностью пройдет через воронку, на нее аккуратно переносят фильтруемое вещество и подсоединяют шланг вакуумного насоса. Если вещество не поместилось полностью, первую порцию фильтруют, снимают вакуум, добавляют следующую порцию и снова присоединяют шланг.

Для снятия вакуума ни в коем случае не закрывать кран водоструйного насоса — это приведет к забрасыванию воды в фильтрат! Необходимо отсоединять шланг!

После отсасывания всей порции фильтруемого вещества вакуум снимают, добавляют небольшое количество растворителя, перемешивают кристаллы стеклянной палочкой, снова подсоединяют шланг от насоса и повторяют фильтрование. Обычно бывает достаточно двукратной промывки кристаллов холодным растворителем. В некоторых случаях можно после этого промыть продукт растворителем с заведомо низкой растворяющей способностью (однако таким, с которым бы смешивался растворитель, в котором проводилась кристаллизация). После отсасывания и промывки осадок отжимают на воронке, и затем сушат.

Сушка твердых продуктов синтеза.

В зависимости от природы вещества и растворителя для этого используют разные методы:

• сушка непосредственно на фильтре при включенном водоструйном насосе — применяется для сушки стабильных негигроскопичных веществ после промывки летучим растворителем;

• сушка на воздухе (если вещество стабильно, негигроскопично и в распоряжении экспериментатора — масса свободного времени и места), для чего переносят продукт на фильтровальную бумагу, прикрывают сверху другим листом и оставляют на длительное время;

• использование сушильных шкафов (для термически устойчивых соединений), выставляя температуру на 20–30 °C ниже точки плавления вещества;

• использование вакуумных установок — данный метод эффективен при сушке небольших количеств веществ и дает наилучшие результаты;

• использование обыкновенных и вакуум-эксикаторов (рис. 15). Последние имеют стеклянный отвод с краном, через который сосуд может быть вакуумирован.

Рисунок 15. Эксикаторы:

_{1 — обыкновенный, 2 — вакуумный.}

Иногда вакуумированные эксикаторы из-за напряжений в стекле разрушаются со взрывом (стенки изготовлены из толстого стекла, и такие взрывы достаточно опасны), поэтому перед включением насоса их следует помещать в защитный кожух. При открывании вакуум-эксикатора, чтобы избежать распыления высушенного вещества воздухом, кран следует поворачивать очень аккуратно. Притертую крышку вакуум-эксикатора открывают только после выравнивания внешнего и внутреннего давления.

На дно эксикатора помещают осушающий агент. Чаще всего в этом качестве применяют СаСl₂ (удаление воды, спиртов), натронную известь и щелочи (удаление воды и паров кислот), фосфорный ангидрид (эффективное удаление воды и спиртов). Для удаления углеводородов в качестве осушающего агента применяют парафин.

4.2. Экстракция.

Для отделения веществ от нерастворимых примесей, разделения органических и неорганических соединений, а также смесей органических веществ различной природы широко применяют экстракцию. Объектом экстракции может быть как смесь твердых веществ, так и жидкость.

Разделение и экстракция жидкостей.

Очень важной операцией, применяемой в лабораторной практике, является отделение органической фазы от неорганической с последующей экстракцией органических соединений из водных растворов. Т. к. большинство представляющих для нас интерес реакций проводят в органических растворителях, а при протекании многих из них образуются неорганические соединения, первой стадией выделения продукта является добавление в реакционную смесь воды или водного раствора (водный раствор содержит соли, кислоты или основания, обеспечивающие необходимое для более полного выделения продукта значение pH). Затем иногда прибавляют некоторое количество органического растворителя, не смешивающегося с водой, и проводят разделение органической и неорганической фаз с использованием делительной воронки.

Перед началом работы нижний кран делительной воронки смазывают вакуумной смазкой (небольшим количеством, чтобы не загрязнять продукт). Затем наливают в делительную воронку раствор и при необходимости добавляют туда растворитель (от 1/5 до 1/3 объема раствора), промывая предварительно этим растворителем реакционную колбу. При этом следят, чтобы количество жидкости в воронке не превышало 2/3 ее объема. Делительную воронку закрывают пробкой (лучше — полипропиленовой или полиэтиленовой, не требующей смазки) и, фиксируя одной рукой горло и вставленную в него пробку, а другой — кран, осторожно переворачивают, открывают кран для выравнивания давления. Затем слабо встряхивают, переворачивая и открывая кран. Когда давление паров органического растворителя в воронке станет постоянным, а растворенные газы будут удалены, воронку встряхивают более энергично.

По окончании встряхивания делительную воронку вставляют в укрепленное на штативе кольцо и дают жидкости полностью расслоиться. Желательно, чтобы и органический, и водный слои были прозрачны. После расслоения открывают пробку и аккуратно сливают нижний слой через кран. Верхний слой при необходимости переливают через горло воронки.

Для полного удаления неорганических примесей полученную органическую фазу промывают аналогичным образом 2–3 небольшими порциями воды. Водныефракции объединяют.

Водную фазу затем экстрагируют органическим растворителем (используют диэтиловый эфир, гексан, бензол, хлористый метилен, хлороформ, etc.). Критерием выбора растворителя является высокая растворимость в нем продукта, а также невысокая температура кипения, что облегчает последующее удаление растворителя. Для экстракции углеводородов и галогенпроизводных используют гексан, бензол, etc. Полярные соединения экстрагируют полярными органическими растворителями — эфиром, CH₂Cl₂, CHCl₃ — причем эфир не рекомендуется применять для экстракции кислых реакционных смесей. Эту процедуру проводят несколько раз, экстракты объединяют, промывают небольшим количеством воды и только затем объединяют с полученной ранее органической фазой.

Помните, что хлорорганические растворители (CCl₄, хлороформ, дихлорметан и т. п.) тяжелее воды, и обычно образуют нижний слой, а растворители легче воды (эфир, бензол, гексан) — соответственно, верхний. Возможны и промежуточные случаи, когда плотность органической фазы сравнима с плотностью водного раствора — тогда необходимо уточнять, какой из двух слоев является водным: для этого отбирают несколько капель одного из слоев и добавляют их в пробирку с водой.

Общее правило: до завершения синтеза (выделения конечного продукта) сохранять все фазы.

Относительное содержание вещества в водной и органической фазах описывается законом распределения, согласно которому отношение концентраций вещества, растворенного в двух несмешивающихся и находящихся в равновесии растворителях (например, в воде и эфире), при данной температуре является величиной постоянной и называется коэффициентом распределения К:

К = C_a/C_b

С_а и С_b — концентрации вещества, растворенного в обоих растворителях.

Экстракция вещества эффективна, если коэффициент распределения значительно отличается от 1. Для вещества с коэффициентом распределения К < 100 однократной экстракции недостаточно — необходимо прибегать к многократной повторной экстракции чистым растворителем.

Объединенные органические фазы высушивают, отделяют органическую фазу от осушителя декантацией или фильтрованием, и удаляют растворитель. Остаток очищают перекристаллизацией или перегонкой, получая конечных продукт.

При экстракции зачастую образуются трудно разделяющиеся эмульсии. В этом случае достаточно эффективным является проведение экстракции перемешиванием фаз на магнитной мешалке (низкие обороты!) — каждую процедуру проводят в течение длительного времени, и повторяют несколько раз. Если же приходится использовать делительные воронки, их сильно не встряхивают, а только слегка взбалтывают.

Эмульсии возникают по разным причинам. Одной из них является наличие ничтожного количества легкого осадка, собирающегося на границе раздела слоев. Другой причиной может быть большое поверхностное натяжение в месте раздела двух жидкостей и, кроме того, малое различие в их плотностях. Для разрушения эмульсии в зависимости от причин ее возникновения пользуются различными приемами. Образующуюся эмульсию можно разрушить добавлением нескольких капель этилового спирта, уменьшающего поверхностное натяжение; путем фильтрования смеси; насыщением раствора поваренной солью для увеличения плотности водного слоя.

Во многих случаях при экстрагировании вещества из водного раствора рекомендуется предварительно насытить этот раствор какой-либо неорганической солью, например NaCl или (NH₄)₂SО₄. При этом растворимость большинства органических соединений в воде понижается и в то же время уменьшаются потери растворителя (т. к. его растворимость в воде также снижается). В тех случаях, когда экстрагируемое вещество лучше растворяется в воде, чем в органических растворителях, и извлечение экстракцией в делительной воронке не может привести к удовлетворительным результатам, применяют специальные методы, например, непрерывную экстракцию.

Экстракция твердых объектов.

При выделении органических соединений из реакционных смесей иногда приходится экстрагировать целевой продукт из мало растворимого твердого остатка или смолы. Эту процедуру можно проделывать вручную или с помощью магнитной мешалки, однако эффективным и не требующим постоянного участия экспериментатора приемом является использование экстрактора Сокслета (рис. 16).

Рисунок 16. Экстрактора Сокслета

В экстрактор помещают вещество, завернутое в закрытый пакет из фильтровальной бумаги или нерастворимой ткани (3), в колбу 1 наливают растворитель, предназначенный для проведения экстракции. Растворитель кипит, его пары по трубке 2 достигают обратного холодильника 4, в котором конденсируются, и жидкость стекает в экстрактор. При этом вещество растворяется. Важной деталью экстрактора является изогнутая трубка небольшого диаметра, один из концов которой сообщается с патроном экстрактора, а второй выходит в колбу с растворителем. Когда 1 уровень раствора вещества в экстракторе достигает уровня изгиба трубки, последняя срабатывает как сифон — и практически весь раствор переливается в нижнюю колбу. Таким образом, из 3 вымывается все растворимое вещество, которое и концентрируется в колбе 1.

Экстрактор Сокслета весьма удобен при работе с объектами природного происхождения, и его использование часто является первой стадией работы по выделению из них органических соединений.

4.3. Перегонкам ректификация.

Перегонка служит важнейшим методом разделения и очистки веществ. В простейшем случае перегонка заключается в нагревании жидкости до кипения с последующей конденсацией паров в виде дистиллята в холодильнике. Так как при этом происходит перемещение только одной фазы, а именно пара, то говорят о прямоточной, или простой перегонке. Если же часть сконденсированного пара (так называемая флегма) стекает навстречу восходящему потоку пара и постоянно возвращается в колбу, мы имеем дело с противоточной перегонкой, или ректификацией.

Зависимость температуры кипения вещества от давления

Давление паров жидкости с увеличением температуры возрастает. Когда оно становится равным общему давлению газов над жидкостью, начинается кипение. Иными словами, в открытом сосуде жидкость закипает, когда при нагревании (до определенной температуры, называемой температурой кипения) ее давление становится равным 760 мм рт. ст. Если в сосуде поддерживать уменьшенное давление, вещество закипит при более низкой температуре.

Допустим, при комнатной температуре давление насыщенного пара соединения составляет 20 мм рт. ст. Это означает, что в вакууме, равном 20 мм рт. ст., это соединение закипит — и дальнейшее понижение давления приведет к тому, что температура кипения вещества опустится ниже комнатной. Последнее явление широко используется при сушке соединений от следов органических растворителей с использованием вакуумных установок.

Исходя из тех же соображений, несложно объяснить меньшую эффективность работы водоструйных насосов летом, а также то, что минимальное давление, достигаемое с использованием этих простых приборов, составляет ~ 5 мм рт. ст. Просто таково давление паров воды, имеющей температуру 1 °C.

Зависимость давления паров от температуры приближенно описывается уравнением

dln p/dT = Δ_vH/RT²

или, после интегрирования:

ln p = (Δ_vH/RT) + C

где р — давление паров, Δ_vH — молярная энтальпия испарения; Т — температура (К); R — газовая постоянная. Уравнение справедливо для идеальных газов, кроме того, Δ_vH не должно меняться с температурой. Т. е. в идеальном случае в графическом представлении зависимость логарифма давления паров от обратной температуры представляет собой прямую. Наклон прямой определяется величиной Δ_vH. Если эта величина известна, зависимость температуры кипения от давления можно рассчитать.

На основании данных о строении молекул вещества можно оценить его теплоту испарения и предсказывать температуру кипения. В некоторых пакетах химических компьютерных программ имеются соответствующие модули — например, им располагает ACD ChemSketch.

Если известна температура кипения при определенном давлении, ее величину при другом давлении можно рассчитать или приблизительно определить с помощью соответствующей номограммы (рис. 17)

Рисунок 17. Номограмма давление-температура.

Практически это выглядит следующим образом: на номограмму накладывают короткую линейку таким образом, чтобы она пересекала правую шкалу в точке, соответствующей известному давлению, а левую — в точке, соответствующей температуре кипения. Точка пересечения линии со средней шкалой дает приблизительную температуру кипения вещества при атмосферном давлении. Вращая линейку относительно этой точки на средней шкале, получаем значения величин температуры кипения вещества при различных давлениях.

Для очень приблизительной оценки можно руководствоваться следующим простым правилом: при уменьшении внешнего давления вдвое температура кипения понижается на ~15 °C.

Равновесие жидкость-газ для смеси соединений

Распределение компонентов смеси А и В между жидкостью и паром характеризуется т. н. коэффициентом относительной летучести:

α_АВ = (У_А/Х_А):(У_В/Х_В)

где Х_А и Х_В — содержания компонентов А и В в жидкости, У_А и У_В — в образующемся из нее паре.

Состав пара определяется свойствами и межмолекулярным взаимодействиями компонентов. При небольших давлениях, когда пар с достаточной точностью подчиняется законам идеальных газов, в состоянии равновесия

α_АВ = (р_А0/р_В0)∙(G_A/G_B)

где р_А0и р_В0 — давление паров чистых компонентов А и В при температуре кипения смеси, G_A и G_B— коэффициенты активности этих компонентов в жидкой фазе, приблизительно пропорциональные их мольным концентрациям.

Содержание в парах более летучего компонента тем больше, чем сильнее различаются упругости паров чистых компонентов. Важно отдавать себе отчет в том, что если жидкость содержит очень малые количества более летучего компонента, он может и не являться основным компонентом газовой фазы.

Если коэффициент относительной летучести достаточно велик, вещества могут быть разделены методом перегонки — постепенным нагреванием смеси соединений с отбором фракций, соответствующих разным температурам. Отметим, что для эффективного разделения веществ, основанного на их различной летучести, необходимо обеспечивать равновесие между жидкой и газовой фазами. С этой точки зрения простая перегонка — процесс неравновесный, и для эффективного разделения смесей необходимо использовать ректификацию.

При выполнении практических задач для выделения некоторых соединений будет использоваться простая перегонка. Она достаточно эффективна, если температуры кипения целевого соединения и примесей различаются хотя бы на 20 °C — и даже в этом случае будет собрано значительное количество промежуточной фракции, содержащей оба компонента. Ректификация использоваться и обсуждаться в настоящем пособии не будет, желающие ознакомиться с теоретическими основами и практическими приемами по осуществлению ректификации могут обратиться к дополнительной литературе.

Проведение простой перегонки

Простая перегонка применяется для жидкостей, кипящих в интервале 40-150 °C, так при низких температурах возникают определенные затруднения с обеспечением полноты конденсации паров, а выше 150 °C многие соединения заметно разлагаются.

Высококипящие жидкости перегоняют под уменьшенным давлением — в вакууме, создаваемым водоструйным (8-15 мм рт. ст.) или ротационным масляным (1–0.01 мм рт. ст.) насосом.

Прибор для перегонки под обычным давлением изображен на рис. 18. Он состоит из круглодонной колбы, насадки Вюрца или Клайзена с термометром, прямого холодильника, аллонжа и приемника. В качестве приемника при такой перегонке допускается использование плоскодонных колб. Нагревание осуществляют с помощью нагревательной бани или горелки (для высококипящих соединений). Перед перегонкой для обеспечения равномерного кипения в жидкость помещают запаянные с одного конца стеклянные капилляры или несколько кусочков пористого фарфора. Следует обращать внимание на то, чтобы шарик термометра полностью омывался парами, т. е. находиться несколько ниже отводной трубки насадки.

Рисунок 18. 1 — Прибор для перегонки: А — круглодонная колба с веществом; Б — насадка Вюрца; В — термометр; Г — прямой холодильник; Д — аллонж; Е — приемник.

2 — Насадка

Количество жидкости в перегонной колбе не должно превышать половины общего объема колбы. При перегонке в вакууме используют аналогичные приборы — только вместо круглодонной колбы с насадкой предпочтительнее использовать колбу Клайзена или Фаворского (см. рис. 3).

Это обусловлено тем, что при нагревании смазка шлифа между колбой и насадкой становится жидкой, течет — через шлифы начинает проникать воздух, и давление в приборе растет (а кипение вещества, соответственно, прекращается). Это является одной из причин удобства использования колб для перегонки, в которых отсутствует шлифованный переход между колбой и холодильником (рис. 19).

Рисунок 19. Колбы Клайзена и Фаворского для перегонки в вакууме.

Прибор для вакуумной перегонки представляет собой колбу Фаворского или Клайзена. В нижний шлиф колбы обычно вставляется капилляр — тонкая стеклянная трубка, с одного конца оттянутая практически до толщины волоса, с другого — имеющая оливку для одевания резинового шланга или кран (капилляр оттягивают на стеклодувной горелке, т. к. обычные лабораторные горелки неэффективны, непосредственно перед перегонкой). Колба для перегонки либо уже имеет холодильник, либо холодильник присоединяют к ней. На выходе холодильника одевается аллонж с изогнутым наконечником и насадка-"паук", обеспечивающая отбор в приемники кипящих при разных температурах фракций без снятия вакуума. Такая насадка обеспечивает отбор 4 фракций, причем это число можно увеличить, используя вместо одного из приемников такую же насадку. Более простой вариант — использование аллонжа типа "паук", позволяющего собрать 3 фракции (рис. 20).

Рисунок 20. А — прибор для перегонки: 1 — Колба Клайзена с холодильником; 2 капилляр; 3 — термометр; 4 — аллонж; 5 — "паук"; 6 — приемные колбы.

Б — аллонж "паук".

При вакуумной перегонке категорически запрещается использовать в качестве приемников плоскодонные колбы! Рекомендуемый объем колбы для вакуумной перегонки — вдвое больше объема перегоняемой жидкости.

ВНИМАНИЕ! Для измерения давления при вакуумной перегонке обычно используют ртутные манометры. Эти приборы изготовлены из стекла, и при неправильном обращении могут быть легко разбиты, что приведет к разливу ртути.

При вакуумной перегонке необходимо соблюдать следующие правила:

• Перед перегонкой обязательно одевают защитные очки или маску;

• Вначале полностью собирают прибор, присоединяют манометр, вакуумные шланги и шланги для воды. Затем включают насос, закрывают кран, соединяющий манометр с атмосферой, и через некоторое время открывают кран U-образной трубки со ртутью. Через 1–2 минуты манометр должен показать давление, приблизительно соответствующее давлению насыщенного пара воды при температуре водопровода (10–26 мм рт. ст.);

• Скорость перегонки поддерживают на уровне 1–2 капель дистиллята в секунду;

• По окончании перегонки манометре сначала следует закрыть кран U-образной трубки со ртутью, затем прекратить нагревание, дать прибору остыть и снять вакуум;

• Снятие вакуума производят либо открыванием крана, соединяющего манометр с атмосферой, либо путем отключения от прибора вакуумного шланга, либо аккуратным извлечением термометра. Ни в коем случае не отключайте для этого водоструйный насос! Неизбежное а последнем случае засасывание воды в прибор приведет к попаданию ее в приемники с веществом, в манометр (откуда ее непросто извлечь) и, при попадании в недостаточно остывшую перегонную колбу, к ее взрыву.

Все операции, связанные с вакуумированием прибора, проведением перегонки и снятием вакуума разрешается проводить только после осмотра прибора преподавателем и под его наблюдением.

4.4. Перегонка с водяным паром

Перегонка с водяным паром — один из распространенных методов выделения и очистки органических веществ. Этот метод широко используется не только в лабораторной практике, но и в промышленности. Перегонка с паром применяется к веществам, которые практически не смешиваются и не взаимодействуют с водой.

Перегонку с паром используют:

• Для выделения из смесей и очистки веществ, которые кипят при очень высокой температуре или вообще не перегоняются без разложения.

• Для очистки веществ, загрязненных большим количеством смолистых нелетучих примесей.

• Для отделения нелетучих с паром твердых веществ от высококипящих растворителей (характерный пример — как нитробензол с температурой кипения 210 °C, который нереально удалить упариванием, однако можно легко отогнать с водяным паром при 99 °C).

• Для выделения мало растворимых в воде веществ, имеющих при температуре около 100 °C заметное давление пара.

Перегонка с паром основана на тех же физико-химических принципах, что и простая перегонка. С повышением температуры давление паров воды и не смешивающегося с нею вещества возрастают практически независимо одно от другого. Кипение начинается, когда сумма парциальных давлений насыщенного пара компонентов будет равна атмосферному давлению — иными словами, точка кипения смеси воды и летучего вещества обычно ниже 100 °C (не следует забывать о том, что водные растворы нелетучих веществ всегда кипят выше, чем чистая вода). Согласно закону Дальтона, суммарное давление пара Р является суммой парциальных давлений паров перегоняемого вещества А и воды В: Р = Р_а + Р_b.

В процессе перегонки в холодильнике будут одновременно конденсироваться пары воды и перегоняемого вещества. Относительное количество вещества, отгоняемого с водяным паром, можно найти по следующему уравнению:

Q_a/Q_b = P_aM_a/18∙P_b

где Q_a — масса вещества в дистилляте, Q_b - масса воды в дистилляте, М_а — молекулярная масса вещества; 18 — молекулярная масса воды; Р_а - давление паров вещества при температуре перегонки; P_b — давление паров воды при температуре перегонки. Последнюю величину определяют по специальным таблицам. Р_а = 760 — P_b. Отсюда масса воды, необходимая для перегонки 1 г вещества:

Q_b = P_bM_b/M_a(760 — P_b)

Перегонку с водяным паром проводят в приборе, состоящем из парообразователя, перегонной колбы, холодильника и приемника (рис. 21). Парообразователь представляет собой металлический сосуд (его можно заменить обычной круглодонной колбой емкостью 1,5–2 л), имеющий предохранительную и водомерную трубки. Предохранительная трубка доходит почти до дна парообразователя и предохраняет систему от резкого повышения давления, вызванного сильным нагреванием — это повышение компенсируется поднятием воды по предохранительной трубке.

Рисунок 21. Прибор для перегонки с паром:

_{1 — парообразователь, 2 — тройник с краном, 3 — перегонная колба, 4 — холодильник, 5 — аллонж; 6 — приемник.}

Парообразователь соединен с перегонной колбой при помощи резиновой трубки. В качестве перегонной можно применять колбу Вюрца или обычную круглодонную колбу. Трубка, по которой пар вводится в колбу, должна доходить почти до самого дна.

Необходимо не допускать переброса перегоняемой жидкости в приемник. Для этого колба должна иметь длинное горло и быть расположена наклонно (рис. 21), чтобы брызги не попадали в пароотводную трубку, соединенную с холодильником. Колбу наполняют жидкостью не более чем на 1/3 ее объема.

Между парообразователем и колбой помещают стеклянный тройник. Его боковой отросток снабжен краном или резиновой трубкой с зажимом. Этот тройник выполняет роль водоотделителя (в начале перегонки конденсируется некоторое количество воды, которую необходимо слить) и, что важно: перед прекращением нагревания парообразователя кран или зажим тройника открывают, т. к. в противном случае жидкость из колбы 3 будет переброшена в 1.

Перегонку с водяным паром ведут следующим образом: парообразователь заполняют водой приблизительно на 2/3 его объема и нагревают до температуры кипения.

Одновременно нагревают перегонную колбу. Все это тройник открыт. Когда вода в парообразователе закипит, закрывают резиновую трубку и начинают перегонку. Образующиеся пары конденсируются в холодильнике и поступают в приемник в виде эмульсии. Если вещество осаждается в холодильнике в виде кристаллов, то на короткое время выпускают охлаждающую воду, и пары вещества, идущие из колбы, расплавляют кристаллы. При этом нужно следить, чтобы не сконденсировавшийся пар не увлек с собой перегоняемое вещество. Впускание холодной воды в холодильник следует производить с осторожностью. Перегонку ведут до тех пор, пока из холодильника не начнет вытекать чистая вода. После окончания перегонки сначала открывают тройник, а затем гасят горелки. Дистиллят разделяют с помощью делительной воронки, водную фазу при необходимости экстрагируют подходящим растворителем, который затем упаривают.

Для перегонки с паром небольших количеств вещества (5–7 г) можно использовать упрощенный прибор, состоящий из набора для простой перегонки с насадкой Клайзена. В эту насадку вставляют капельную воронку без обвода, в которую наливается вода (рис. 22). Затем проводят обычную перегонку, собирая смесь целевого продукта и воды, которую по мере расходования прибавляют в колбу.

Рисунок 22. Прибор для перегонки с водяным паром небольших количеств вещества.

4.5. Работа с растворами веществ в органических растворителях: сушка и упаривание

Под высушиванием жидкостей обычно понимают удаление растворенной и эмульгированной воды. Для этого обычно используют твердые неорганические осушители, стараясь использовать не более чем требуемые их количества, чтобы избежать потерь целевого соединения в результате адсорбции. Если органическая фаза содержит большие количества воды, процедуру проводят в несколько приемов: встряхивают с небольшим количеством осушителя; отделяют декантацией от образовавшегося водного слоя; и повторяют процедуру до тех пор пока осушитель не станет рассыпчатым. Наиболее часто используемыми осушителями являются:

Безводный хлористый кальций — дешевый широко применяемый осушитель, эффективно поглощающий воду. Ограничения — гранулированный СаСЬ поглощает ее медленно; кроме того, СаСЬ склонен к образованию более или менее прочных комплексов с различными органическими соединениями (спиртами, фенолами, аминами, аминокислотами, производными карбоновых кислот, некоторыми кетонами и альдегидами). Весьма эффективен порошок СаСb, особенно для сушки углеводородов и галогенидов.

Безводный сернокислый натрий — дешевый нейтральный осушитель, который применяется для предварительного удаления больших количеств воды. Действует достаточно быстро, однако устойчивость гидратного комплекса NazSО₄ относительно невелика, и в органической фазе остается некоторое количество несвязанной воды.

Безводный сернокислый магний — является одним из лучших нейтральных осушающих агентов, обладающий большой скоростью поглощения воды и хорошей поглотительной способностью; применяется для высушивания широкого круга соединений.

Едкий натр (NaOH) и едкое кали (КОН) — эффективные осушители, быстро связывающие воду (особенно в виде порошка), однако их использование ограничено. В основном применяются для сушки аминов и простых эфиров.

Фосфорный ангидрид, обычно используемый в эксикаторах, может быть использован и для глубокой сушки органических соединений, в основном — галогеноуглеводородов. Однако отделение от Р₂О₅ обязательно включает перегонку.

Эффективность использования осушителя многократно увеличивается, если сушку проводить при перемешивании (на магнитной мешалке).

Полученную смесь отделяют от осушителя фильтрованием или декантацией, получая раствор продукта в легкокипящем растворителе. Последний, очевидно, необходимо отогнать. В качестве нагревателя используется водяная или паровая баня (причины — безопасность, невозможность перегрева и термического разложения вещества). В конце отгонки растворителя при атмосферном давлении температура кипения раствора закономерно возрастает, в результате даже легкокипящие растворители (спирт, бензол, эфир) на водяной бане удаляются не полностью. Для их удаления применяют легкий вакуум и по мере уменьшения количества растворителя в растворе вакуум постепенно увеличивают, чтобы добиться необходимой скорости испарения.

Выполнение процедуры удаления растворителя существенно упрощается при использовании роторных испарителей (рис. 12), обычно — при пониженном давлении. Эти устройства позволяют удалять растворитель быстро и в мягких условиях. Испарение происходит из тонкой пленки жидкости, находящейся на внутренней стенке колбы и постоянно обновляющейся благодаря вращению колбы. Для компенсации теплоты испарения колбу подогревают на водяной бане. Для предотвращения "бросков" жидкости при ее бурном вскипании сначала приводят во вращение колбу (придерживая ее рукой), затем подключают вакуум и лишь после этого начинают нагревать водяную баню.

Для упаривания больших объемов конструкцией обычно предусмотрена возможность "подсасывания" раствора в колбу-испаритель через специальный отвод без снятия вакуума.

Полезным приемом, обеспечивающим практически полное удаление следов воды из упаренного вещества, является прибавление к этому остатку небольшого количества бензола и упаривание полученного раствора. Бензол образует с водой азеотропную смесь, кипящую ниже чистого бензола — в результате вода из препарата удаляется.

4.6. Хроматография

Основные принципы и классификация хроматографических методов.

Хроматографический метод анализа впервые был применен русским ботаником М. С. Цветом в 1903 г. для разделения хлорофиллов и других растительных пигментов. Разделение пигментов М. С. Цвет проводил в стеклянной колонке (трубке), наполненной сухим твердым адсорбентом (СаСО₃). Первым этапом процесса разделения была экстракция пигментов из растительных материалов органическим растворителем. Полученный экстракт вводили в колонку, которую затем промывали (элюировали) органическим растворителем. Компоненты экстракта перемещались по колонке с различной скоростью, образуя отдельные окрашенные кольца. После полного разделения компонентов влажный адсорбент извлекали из колонки, полученный столбик разрезали на отдельные полосы, экстрагировали вещество, упаривали и исследовали остаток.

Современные хроматографические методы разделения имеют очень большие возможности и считаются классическими методами разделения органических и неорганических веществ. Эти методы позволяют разделять органические соединения, имеющие сходные структуры, и неорганические соединения с близкими химическими свойствами.

Хроматографические методы широко применяют в различных отраслях науки и техники, в том числе в биохимии и молекулярной биологии. Хроматографические методы используются для решения следующих задач:

• разделение сложных смесей неорганических и органических веществ;

• выделение индивидуальных веществ (белков, углеводов, витаминов, ферментов, липидов, аминокислот, органических кислот, антибиотиков и др.) из сложных смесей;

• очистка индивидуальных веществ от примесей;

• концентрирование веществ из сильно разбавленных растворов, и др.

Хроматография основана на распределении компонентов смесей веществ между двумя несмешивающимися фазами — неподвижной и подвижной. В качестве неподвижной фазы используют твердое вещество или жидкость, нанесенную на твердый инертный носитель. Подвижной фазой служит газ или жидкость, которые содержат смесь разделяемых веществ. В зависимости от природы содержащей вещество фазы различают газовую (ГХ) и жидкостную (ЖХ) хроматографии. Различие в природе носителя удваивает каждый класс — в результате получаем 4 основных типа хроматографии — газовую твердофазную (ГТХ) и газовую жидкостную (ГЖХ), а также жидкостную твердофазную (ЖТХ) и жидкость-жидкостную (ЖЖХ). Другое название ЖТХ — препаративная колоночная хроматография.

Хроматографическое разделение основано на том, что отдельные компоненты смеси перемещаются по колонке с различной скоростью и достигают выхода через разные промежутки времени.

Растворитель (или газ), проходящий через колонку, называют элюентом, процесс перемещения вещества вместе с элюентом — элюированием. Разработаны методы обнаружения и количественного определения разделяемых соединений, которые не обязательно должны быть окрашены. В современной колоночной хроматографии твердую фазу, как правило, не извлекают из колонки, а элюирование проводят до тех пор, пока отдельные вещества не выйдут одно за другим из колонки. Каждый компонент регистрируют непосредственно на выходе из колонки с помощью разнообразных методов (фотометрических, потенциометрических, рефрактометрических и др.) или же фракции компонентов смеси собирают коллектором, затем в отобранных фракциях элюата определяют количество исследуемого вещества, выбирая метод, пригодный для этой цели. Препаративная колоночная хроматография является одним из самых эффективных методов выделения органических веществ и разделения их смесей, однако соответствующие эксперименты требуют длительного времени, осуществление их в органическом практикуме проблематично и в настоящем пособии рассмотрено не будет.

Следует остановиться на лишь на двух хроматографических методах, могущих найти применение в органическом практикуме. Это — аналитическая газо-жидкостная хроматография (ГЖХ) и тонкослойная хроматография (ТСХ). Оба метода находят используются для контроля за протеканием реакций и определения степени чистоты синтезированных соединений.

Газо-жидкостная хроматография

Разделение летучих смесей в газовой хроматографии проводят в специальных приборах — хроматографах. Выбор газа-носителя зависит от типа детектора. Скорость потока газа устанавливают постоянной. Разделяемую смесь вводят в колонку с помощью дозирующего устройства (обычно микрошприца). Ее количество обычно невелико и составляет 1 мкл -0.1 % раствора (порядка 1 мкг вещества). В системе ввода поддерживают такую температуру, которая обеспечивает испарение образца, затем вместе с газом-носителем введенный газообразный образец попадает в колонку, где происходит разделение компонентов. Эта колонка заполнена твердым носителем, на который нанесен тонкий слой нелетучей органической жидкости. Эта жидкость и служит неподвижной фазой.

Разделение компонентов осуществляется при прохождении через колонку парообразного образца вместе с газом-носителем. Компоненты распределяются между движущимся газом-носителем и неподвижной фазой и перемещаются по колонке с различными скоростями, которые зависят от природы разделяемых компонентов, природы неподвижной фазы и температуры колонки. После этого отдельные компоненты разделяемой смеси в порядке их расположения в колонке поступают в детектор. Сигнал детектора зависит от концентрации компонента, находящегося в выходящем из колонки потоке газа-носителя..

Запись сигнала детектора как функция времени или объема газа-носителя представляет собой кривую элюирования — хроматограмму. Хроматограмма включает нулевую линию, соответствующую протеканию через детектор чистого газа-носителя, и ряд пиков, отвечающих прохождению через детектор совместно с газом-носителем компонентов анализируемой смеси. Хроматограмма характеризуется временем удерживания τ (время, необходимое для элюирования вещества до его максимальной концентрации) и объемом удерживания или удерживаемым объемом V_r (объем газа, необходимый для извлечения из хроматографической колонки максимального количества вещества).

Качественный анализ хроматограмм основан на идентификации отдельных пиков. Компоненты идентифицируют по времени удерживания, широко используют метод внутреннего стандарта (эталонные растворы), проводят измерения физико-химических свойств компонентов, выходящих из колонки и т. д. Количественный анализ основан на том, что при постоянстве температуры колонки, скорости потока газа и выполнении ряда других условий площадь каждого хроматографического пика или его высота пропорциональны концентрации соответствующего компонента образца.

Тонкослойная хроматография

Тонкослойная хроматография относится к типу так называемой распределительной хроматографии, разделение веществ в которой обусловлено их различными коэффициентами распределения между двумя несмешивающимися жидкими фазами.

Для получения хроматограмм используют специальные готовые пластинки, покрытые тонким слоем сорбента (силикагель, Аl₂О₃). Первая фаза — органический растворитель; вторая — адсорбированная на поверхности сорбента вода. Вещество наносят в виде раствора на стартовую линию, после чего пластинку подсушивают и помещают в вертикальном положении в камеру, на дно которой налито немного элюента. Из-за действия капиллярных сил растворитель подниматься по пластине, пока не достигнет верхнего края. Необходимо, чтобы пластина находилась в атмосфере, насыщенной парами растворителя, поэтому камеру закрывают крышкой. По окончании движения растворителя хроматограмму вынимают из камеры, высушивают и выявляют пятна разделенных веществ различными методами.

Для получения четких хроматограмм необходимо, чтобы адсорбция разделяемых компонентов на носителе являлась слабой.

Подвижный растворитель подбирают в зависимости от природы разделяемых веществ и носителя. Как правило, для разделения более полярных соединений используют более полярные растворители. Часто применяют смеси растворителей, например гексан-дихлорметан, бензол-этилацетат и т. п.

Основной количественной характеристикой вещества в тонкослойной хроматографии является величина R_f, равная отношению расстояния, пройденного веществом, к расстоянию, пройденному растворителем (рис. 23).

Рисунок 23. Тонкослойная хроматограмма.

Обычно для расчета R_f расстояния измеряют от стартовой линии до центра пятна:

R_f = R_i/R_s

При постоянстве условий эксперимента коэффициент R_f определяется в основном природой вещества, параметрами сорбента и свойствами растворителей.

Для идентификации и количественного определения веществ хроматограмму после разделения, если компоненты не окрашены, обрабатывают специально подобранным реагентом, образующим с разделяемыми веществами окрашенные соединения — компоненты проявляются в виде пятен. Очень часто применяют пластинки, покрытые слоем сорбента, содержащего люминофор. Так как многие органические соединения поглощают в ультрафиолетовой области, то при рассматривании такой пластинки в УФ-свете эти вещества будут проявляться в виде темных пятен на светящемся фоне. Количество вещества в каждом пятне определяют визуально по интенсивности окраски по сравнению с эталоном, по площади пятна, для люминесцирующих веществ по интенсивности люминесценции, методом отражательной спектрофотометрии, измеряя интенсивность света, отраженного окрашенным пятном (денситометрия) и др.

4.7.Определение температуры плавления.

Для контроля за степенью чистоты твердых органических соединений часто используют измерение температуры его плавления. Чистые вещества обычно обладают четко выраженной температурой плавления, примеси обычно понижают эту температуру или увеличивают интервал, в котором плавится данное соединение. Для известных соединений температуры плавления табулированы.

Классическим методом определения температуры плавления является метод с использованием капилляра. Для этого вещество помещают в капилляр диаметром 1 мм, создавая столбик высотой 2–5 мм. Затем капилляр помещают в нагреваемый блок и наблюдают за изменениями, происходящими с веществом. Отмечают температуру, при которой появляется жидкая фаза (начало плавления) и температуру, при которой исчезают последние кристаллы вещества (конец плавления). Отмечают также все изменения, происходящие с веществом, а именно — изменение цвета, разложение, возгонку и т. п. Результаты представляют в виде интервала, например 135–135.5 °C. Измерения повторяют 2–3 раза.

Более быстрым, но менее точным методом является метод плавления на шарике термометра. Для этого на шарик термометра, держа его горизонтально, помещают несколько кристаллов вещества, затем, не меняя положения, термометр помещают над поверхностью нагретой электроплитки на небольшой высоте. Температуру стараются поднимать медленно и отмечают точки начала и окончания плавления. Скорость нагрева регулируется расстоянием от плитки. Измерения повторяют 2–3 раза и берут среднее.

Не в коем случае нельзя касаться термометром нагретой поверхности, иначе он может лопнуть!

5. МЫТЬЕ И СУШКА ХИМИЧЕСКОЙ ПОСУДЫ

Химическая посуда должна быть чистой. Необходимо твердо усвоить: грязную посуду следует мыть сразу же после окончания работы.

Прежде чем начать мытье, тщательно удалите остатки смазки со шлифов и кранов с помощью ваты, смоченной подходящим растворителем. Обычно для этого используют хлороформ или СН₂Сl₂. Данные растворители ядовиты, поэтому следует пользоваться пинцетом и работать под тягой. Традиционно иногда используют менее токсичный эфир, однако он летуч и весьма дорог. Вакуумная смазка не растворяется в ацетоне!

Стеклянная посуда считается чистой, если на стенках ее не образуется отдельных капель и вода оставляет равномерную тонкую пленку или полностью стекает (поведение воды определяется типом стекла). Удалять загрязнения со стенок сосудов можно различными методами: механическими, физическими, химическими и т. п. Если химическая посуда не загрязнена смолами, жирами и другими не растворяющимися в воде веществами, то ее можно мыть теплой водой, применяя щетки и ершики и стиральный порошок. Пользоваться содой можно, но современные детергенты лучше.

Для удаления из посуды нерастворимых в воде органических веществ часто пользуются органическими растворителями. Эффективно использование хлороформа. Смолистые загрязнения хорошо удаляются горячим диметилформамидом. Загрязненные органические растворители следует собирать в специальные склянки.

Для очистки посуды химическими методами чаще всего применяют хромовую смесь, перманганат калия, смесь соляной кислоты и перекиси водорода, серную кислоту, растворы щелочей. Хромовая смесь является сильным окислителем и используется для мытья посуды, загрязненной относительно небольшими количествами веществ, нерастворимых в воде и доступных органических растворителях. При работе с хромовой смесью следует соблюдать особую осторожность, так как она разъедает кожу, повреждает одежду. Кроме того, соединения хрома (IV) ядовиты.

Для приготовления хромовой смеси берут концентрированную серную кислоту и добавляют 5 весовых % тонко измельченного К₂Сr₂О₇, который растворяют при перемешивании в фарфоровой посуде, перед мытьем хромовой смесью посуду ополаскивают водой, а затем наливают до 2/3 объема сосуда хромовую смесь и смачивают ею стенки. Слив всю смесь обратно в сосуд, в котором она хранится, промывают посуду теплой водой. Использование хромовой смеси в лаборатории органического синтеза не очень эффективно — смесь быстро портится. Признаком ее непригодности для мытья служит изменение цвета от темно-оранжевого до темно-зеленого. Если в смеси накапливается много воды, ее эффективность резко падает (такая смесь имеет оранжевый цвет, на дне емкости и иногда на поверхности — красный кристаллический осадок).

В химических лабораториях (не в практикумах) для мытья посуды хромовую смесь не используют вообще.

После промывания чистой водой посуду следует хорошо высушить. Для быстрой сушки чистую посуду ополаскивают ацетоном и сушат с помощью струи теплого воздуха на специальной сушилке или в сушильном шкафу.

ТЕХНОЛОГИИ

Создание текстового слоя и интерактивного содержания в DJVU-файле

Ankalagon Black

Ни для кого не секрет преимущества качественно сделанного djvu над pdf, особенно если это чёрно-белый файл.

Это, прежде всего, намного меньший объём при том же качестве изображения.

Но есть у djvu-книг ещё одно очень существенное преимущество перед pdf.

Это OCR, то есть распознанный текст книги. При сохранении книги в pdf для достижения качественного результата книгу необходимо вычитать, проверить на наличие ошибок, ибо тот, кому эта книга достанетсябез исходных изображений, уже ничего не сможет сделать.

И такие книги испорченные корявым OCR-ом часто встречаются.

В книгах сделанных в формате djvu этой проблемы нет. Текст сохраняется одновременно с оригинальным файлом. И даже если OCR невычитан, текст можно всегда подправить, сравнив с оригиналом.

В феврале 2008 г. вышла новая версия программы DjvuOCR 2.3 от нашего болгарского друга gencho, с помощью которой, имея FineReader 8.0 или 7.0 даже неискушенный пользователь может сделать OCR-слой для djvu.

Скачать её можно здесь: http://divuocr.ucoz.ru/load/

Порядок действий следующий:

1. Нажимаем кнопку «Декодирование DJVU файла»,

2. Добавляем нужный файл.

3. Выбираем папку для сохранения результатов.

4. Нажимаем кнопку "Обработка".

В результате получаем книгу, разложенную на страницы в формате .tif, пригодные для обработке FineReader'е. Открываем полученные страницы в FineReader'е.

Страницы распознаём, при необходимости текст подправляем. Полученный результат сохраняем как пакет.

В DjvuOCR 2.3 выбираем «Ручной режим OCR manager».

При выборе папки с проектом FineReader выбираем сохранённый ранее пакет.

Выбираем «Результат OCR в TXT файл», указываем любое название. Он создаётся автоматически.

В строке выбора djvu-файла выбираем тот файл, который мы ранее декодировали для распознавания в FineReader'е.

Нажимаем «Обработка». После процесса обработки, получаем готовую djvu-книгу с текстовый OCR-слоем.

Для того чтобы наслаждение от книги, а также удобство пользования ей было более сильным, делаем для неё интерактивное содержание.

Сделать это довольно просто с помощью программы DjVu Hyperlinks Editor. Я пользуюсь версией 0.78.

Скачать её можно здесь: http://natahaus.ifolder.ru/6652936

Эта программа предназначена для автоматического создания гиперссылочного оглавления (и/или алфавитного указателя) в многостраничных DjVu-файлах.

Принцип действия программы:

1. Программа работает только с такими DjVu-книгами, которые содержат внедрённый текстовый OCR-слой (желательно программой DjVu OCR 2.1–2.3).

2. Пользователь указывает программе местонахождение страниц DjVu-книги, содержащих сканированное изображение содержания (или оглавления) исходной бумажной книги, а также вводит мелкие опции.

3. Затем программа полностью автоматически делает следующее:

А. Считывает внедрённый текстовый OCR-слой из указанных страниц "оглавления " DjVu-книги.

Б. Анализирует эту информацию, генерирует на её основе гиперссылки.

В. Вставляет эти гиперссылки в данные страницы "оглавления" DjVu-книги.

В результате получается навигационный механизм для работы с DjVu-книгой — на страницах со сканированными изображениями оглавления исходной бумажной книги появляются гиперссылки для перехода на соответствующие страницы DjVu-книги.

Тем самым также достигается наибольшее приближение к использованию оглавления исходной бумажной книги.

Порядок работы с DjVu Hyperlinks Editor:

1. Делаем предварительную настройку будущего содержания. В поле "Смещение" — разница между номером страницы в бумажной книге и DjVu-книге. Здесь же в какую сторону смещать ("плюс" и "минус"), а также "делить на 2" — для неразрезанных книг, сканированных разворотом.

2. Выставляем страницы содержания "с ___ по ___ " — счёт идёт по страницам DjVu-книги.

3. Выбираем внешний вид для гиперссылок ("Тип границы", "Цвет" и т. д.)

4. Поскольку Содержание и Алфавитный указатель различаются по алгоритму, то лучше выбрать и "Тип работы".

Нажимаем кнопку «Создать».

По неясным пока причинам в некоторых книгах программа напрочь отказывается делать гиперссылки. Там их можно сделать вручную воспользовавшись программой Document Express Editor.

Всякий раз после использования программы необходимо проверять результат её работы — правильность внедрения гиперссылок оглавления. Нередкие ошибки распознавания приводят к соответствующим ошибкам внедрения гиперссылок оглавления.

В таких случаях необходимо вручную корректировать внедрённые гиперссылки посредством Document Express Editor. Я использую версию 5.0. Скачать её можно здесь http://natahaus.ifolder.ru/6653033

С помощью Document Express Editor гиперссылки можно делать и вручную. В программе они называются аннотациями.

Чтобы добавить гиперссылку заходим в меню сервис, далее аннотации, там выбираем вид аннотации.

ПРАКТИКА

Выбор осциллографа

Десять условий, которые необходимо учесть при принятии решения о приобретении осциллографа:

1. Какая полоса частот вам необходима?

2. Сколько каналов вам требуется?

3. Каковы должны быть ваши требования по частоте дискретизации?

4. Какой объем памяти осциллографа вам необходим?

5. Каковы должны быть ваши требования к характеристикам дисплея осциллографа?

6. Какие функции захвата сигналов необходимы для решения ваших задач?

7. Какие применять пробники?

8. Какие функции документирования и связи осциллографа с периферическими устройствами вам необходимы?

9. Каким образом вы собираетесь анализировать формы сигналов?

10. И последнее, но очень важное: попробуйте прибор в действии, прежде чем принять решение относительно его приобретения;

Введение

Вы каждый день снимаете показания со своего осциллографа веря в их достоверность, таким образом, правильный выбор прибора, который бы полностью отвечал стоящим перед вами задачам — чрезвычайно важное дело. Сравнение спецификаций и технических характеристик осциллографов от различных производителей — дело неблагодарное, к тому же отнимающее массу времени. Концепция, изложенная в настоящей статье, имеет целью облегчить и ускорить процедуру подбора необходимого прибора и избежать при этом множества подводных камней. Не имеет значения, кто является производителем осциллографа, который вы намереваетесь приобрести — тщательно проанализируйте и сопоставьте под свои нужды все те 10 пунктов, изложенных ниже, это позволит вам объективно оценить функциональность приобретаемой продукции.

Коль скоро вы намереваетесь приобрести осциллограф, то, вероятно, у вас имеется для этого определённый бюджет. Цена за прибор будет зависеть от множества факторов, таких как полоса частот, частота дискретизации, количество каналов и объем памяти. Если вы подбираете осциллограф только базируясь на его стоимости, то вы не получите от него требуемой функциональности. Вместо этого, в первую очередь поставьте во главу угла принцип необходимости решения стоящих перед вам задач. Если имеющегося у вас бюджета явно не хватает, вы можете рассмотреть варианты аренды осциллографа, либо приобретения «восстановленного» оборудования. (К примеру: компания Tektronix предоставляет возможность приобретения такого оборудования со скидкой до 20 %)

1. Какая полоса частот вам необходима?

Для того чтобы убедиться, что ваш осциллограф имеет достаточную под ваши задачи полосу частот, вы должны учитывать частоты сигналов, которые вы хотите изучать с помощью приобретаемого вами осциллографа.

Полоса частот — наиболее важная характеристика прибора, поскольку именно она определяет диапазон сигналов, которые вы намереваетесь отображать на экране осциллографа и, в большой степени, стоимость самого осциллографа. При принятии решения относительно полосы частот вам необходимо установить баланс между существующими бюджетными ограничениями, ожиданиями от прибора и планируемой продолжительностью его эксплуатации в лаборатории.

В современных цифровых системах синхроимпульс представляет собой самый большой по значению высокочастотный сигнал, который осциллограф должен отобразить на дисплее. Приобретаемый вами осциллограф должен иметь полосу частот, по меньшей мере, в три раза превосходящую эту величину, чтобы форма тестируемого сигнала имела на экране прибора надлежащий вид.

Другая характеристика сигналов тестируемой вами системы определяющая требования по полосе частот приобретаемого осциллографа — это время нарастания фронта импульса. По всей вероятности, вы не будете иметь возможность рассматривать лишь синусоиды, как говорится, в чистом виде, очень часто исследуемые сигналы будут содержать множество гармоник на частотах отличающихся от фундаментальных значений частот тестируемого сигнала. Например, если вы рассматриваете прямоугольный сигнал, то он на самом деле содержит частоты, по меньшей мере, в 10 раз превышающие базовую частоту исследуемого сигнала. Если вы не будете иметь под рукой осциллограф с надлежащим значением полосы частот, то при тестировании таких сигналов, вы увидите на экране их закруглённые углы вместо чётких и ясных краёв, характеризующих высокую скорость нарастания фронта импульса — то, что вы, собственно и ожидаете увидеть. Совершенно очевидно, что такое отображение сигналов в целом негативно влияет на точность выполняемых измерений.

К счастью у нас имеется несколько очень простых формул, которые помогут вам определить необходимое значение полосы частот для вашего осциллографа на основании характеристик сигналов, что вы собираетесь тестировать:

1. Полоса частот сигнала = 0.5/скорость нарастания фронта импульса;

2. Полоса частот осциллографа = 3 х полоса частот тестируемого сигнала;

3. Минимальная частота дискретизации осциллографа в реальном времени = 4 х полоса частот осциллографа;

Теперь, когда вы, определили правильное значение полосы частот для приобретаемого вами осциллографа, вам необходимо принять во внимание частоту дискретизации по каждому каналу которые будут задействованы одновременно. Как приводится в формуле № 3 (см. выше), по каждому каналу вам необходимо иметь частоту дискретизации в четыре раза превышающую полосу частот осциллографа, чтобы каждый канал был способен поддерживать заявленную полосу частот осциллографа. Мы это подробно обсудим немного ниже.

Рисунок 1: 50 МГц сигнал прямоугольной формы, отображаемый на дисплеях осциллографов с различными величинами полосы частот.

2. Сколько каналов вам требуется?

На первый взгляд вопрос о том, какое количество каналов требуется для приобретаемого осциллографа — достаточно прост. Кроме того, все осциллографы поставляются либо с 2-мя, либо 4-мя каналами. Тем не менее, цифровая составляющая присутствует всюду в современных проектах, 2-х и 4-х канальные осциллографы далеко не всегда соответствуют требованию по кол-ву имеющихся у них каналов, необходимых для захвата того или иного события на цифровой схеме и анализа конкретных сигналов, представляющих для разработчиков интерес. Если вы хоть раз оказывались в подобной ситуации, то вам легко понять то разочарование, постигающее проектантов, когда им приходится либо задействовать внешние приборы с целью захвата важных событий, либо писать специальные программные пакеты — и всё для того, чтобы иметь возможность анализировать специфическое поведение цифровой схемы.

Для современного мира, который всё более и более становится цифровым, новое поколение осциллографов легко интегрируется для совместной работы с логическими анализаторами, при этом реализуется измерительная система, которая позволяет на одном дисплее, с высочайшим временным разрешением анализировать логические сигналы, при этом анализировать «аналоговую» форму исследуемых сигналов. В зависимости от конфигурации доступно анализу от 32-х до 136 логических сигналов, при этом сигналы 2-х или 4-х каналов (в зависимости от модели осциллографа Tektronix) могут дополнительно представлены время-коррелируемыми осциллограммами для более полного анализа проблем высокоскоростных цифровых линий.

Рис 2: Пример отображения на дисплее логического анализатора TLA5000 логической информации и информации о аналоговой форме логического сигнала.

3. Каковы должны быть ваши требования по частоте дискретизации?

Как мы уже ранее упоминали, частота дискретизации — очень важный фактор при оценке функциональности приобретаемого осциллографа. Почему мы обращаем на это такое пристальное внимание? Большинство осциллографов при анализе сигналов задействуют технологию «наложения», когда частота дискретизации в целом увеличивается при одновременном задействовании АЦП от двух или более каналов для достижения максимального значения лишь на каком-либо одном из каналов, например, 4-х канального осциллографа. Как правило, многие производители осциллографов в спецификациях на производимую ими продукцию указывают только эту суммарную (максимальную) величину и умалчивают, что эта величина — всего лишь для одного канала! Если вы заинтересованы в приобретении 4-х канального осциллографа, то вы рассчитываете на то, что все 4 канала будут иметь заявленную частоту дискретизации, а не всего лишь один.

Вспомним вышеприведённые формулы, представленные в разделе 2 настоящей статьи, где говорится, что частота дискретизации осциллографа должна быть как минимум в 4 раза, больше значения полосы частот. 4-х кратный коэффициент умножения должен применяться, когда осциллограф задействует формат цифровой реконструкции, такой как интерполяцию sin(x)/x. В случае, когда технология цифровой реконструкции не задействуется, то коэффициент умножения должен быть 10.

Примечание: Во всех осциллографах Tektronix применяется аппаратно реализованная интерполяция sin(х)/х.

Давайте рассмотрим пример с 500 МГц осциллографом, который применяет интерполяцию sin(x)/x. Для этого осциллографа минимальная частота дискретизации на канал для поддержания полосы частот в 500 МГц на каждом канале должна составлять 4 X (500 МГц), или 2 ГГц/сек на каждый канал! (К примеру: TDS3054B имеет независимые АЦП для каждого канала обеспечивая 5 ГГц/с на каждый канал, гарантируя тем самым значительный запас по частоте выборки.) Но некоторые производители 500 МГц осциллографов, рекламируя свою продукцию на рынке, заявляют о том, что их осциллографы используют дискретизацию 2 ГГц/сек, но при этом «забывают» уточнить, что эта величина имеет место лишь для одного канала. Реальная же частота дискретизации таких осциллографов (например, 4-х канальных) составляет только 1,0–0,5 ГГц/s на канал — что явно недостаточно для поддержки частоты 500 МГц на даже на двух каналах.

Другой способ определить требуемую вам частоту дискретизации — это определить разрешение, которое вы хотели бы иметь между точками захвата сигнала. По сути, частота дискретизации — обратная величина значению разрешения. Скажем, вы заинтересованы в Ins разрешении между точками. Частота дискретизации, которая способна обеспечить такое разрешение есть 1/(1ns) = 1 ГГц/сек.

В заключение этого раздела совет: при приобретении осциллографа убедитесь, что прибор имеет достаточную частоту дискретизации на каждый канал и эта величина будет сохраняться при задействовании всех каналов одновременно, таким образом, каждый канал будет способен поддерживать заявленную в спецификациях на осциллограф полосу частот.

4. Какой объем памяти вам необходим?

Как вы уже убедились, полоса частот и частота дискретизации тесно взаимосвязаны между собой. Требуемый объем памяти зависит от необходимой частоты дискретизации. Аналого-цифровой преобразователь оцифровывает сигналы, поступающие на вход прибора, и полученные данные сохраняются в высокоскоростной памяти осциллографа.

Важнейшим фактором, влияющим на принятие решения о выборе осциллографа, является понимание вами того, как та или иная модель осциллографа, что вы рассматриваете, реально использует сохранённую им информацию. Технология сохранения данных позволяет вам выполнять сложные задачи, такие как захват точек данных, последующее их масштабирование для получения более подробной информации, либо выполнения математических функций при обработке данных и их анализ в автономном режиме.

Большинство специалистов полагает, что максимальное значение частоты выборки осциллографа находится во всей плоскости развёртки. Это было бы очень хорошо, но при этом от прибора потребовалась бы такая огромная память, что вряд ли кто смог бы когда-либо позволить себе такую дорогую инвестицию в приобретаемое оборудование. Поскольку глубина памяти осциллографов ограничена, то соответственно возникает необходимость и в ограничении частоты выборки, коль скоро современные генераторы развёртки проектируются с всё более и более широкими диапазонами. Чем глубже память осциллографа, тем больше времени выделяется на захват точек данных при максимальном значении частоты дискретизации. В настоящий момент на рынке достаточно часто встречаются модели осциллографов с частотой дискретизации в несколько сотен мегавыборок в секунду и невысокой ёмкостью памяти. Такой осциллограф просто вынужден снизить своё значение частоты выборки до К/В (киловыборок) в секунду когда генератор развёртки выставлен на величину, к примеру, 2 мс/деление и даже меньше. Вам необходимо проверить заинтересовавшую вас модель осциллографа на предмет зависимости значения частоты выборки от параметров генератора развёртки. Модель осциллографа, упомянутая выше, в реальности будет иметь полосу частот лишь в несколько КГц при работе на скоростях развёртки требуемых для воспроизведения на экране осциллографа полного цикла работоспособности тестируемой системы.

Необходимый объем памяти зависит от требуемого времени непрерывного анализа, а также от величины частоты дискретизации. Если вы заинтересованы просматривать захваченные сигналы длительные периоды времени с большим разрешением между точками, то вам требуется прибор с большим объемом памяти. Ниже приведена простая формула, которая прояснит вопрос о величине памяти, что требуется в каждом конкретном случае, когда у нас принимаются во внимание два параметра: временной интервал и частота дискретизации:

Объем памяти = Частота дискретизации х время прохождения сигнала по экрану осциллографа

Обеспечение требуемой величины частоты дискретизации по всей временной плоскости осциллографа защитит вас от искажённого представления тестируемого сигнала на экране прибора и обеспечит значительно более подробной информацией о форме импульсов при их анализе в различных режимах: масштабирование, разложение на составляющие и т. д.

Осциллографы с традиционной архитектурой памяти (цифровые запоминающие осциллографы) при анализе сигналов используют последовательную структуру обработки, что не позволяет обеспечить высокого быстродействия в захвате формы сигнала доступного осциллографам реализующих параллельную архитектуру обработки. Именно параллельная архитектура системы захвата и обработки данных, реализуемая технологией DPO в цифровых люминесцентных осциллографах Tektronix позволила анализировать недоступные к захвату артефакты исследуемого сигнала.

Примечание: Для исследования сложных комплексных сигналов компанией Tektronix была разработана технология цифрового фосфора представленная моделями осциллографов серий TDS3000B/TDS5000B/TDS7000B.

Скорость захвата формы сигнала цифровыми люминесцентными осциллографами составляет более 450 тысяч форм сигналов в секунду, что на несколько порядков выше чем скорость захвата самого быстрого цифрового запоминающего осциллографа.

В таких осциллографах память на канал достигает до 8 М. При этом в спецификациях на осциллографы Tektronix всегда указывает длину памяти на 1/2/4 канала соответственно. Опционное расширение памяти — до 16 М.

5. Каковы должны быть ваши требования к характеристикам дисплея осциллографа?

Если вернуться во времена широкого использования аналоговых осциллографов, то качество отображаемого на экране сигнала определялось характеристиками электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) прибора. В современном цифровом мире функциональность дисплея осциллографа по большей части зависит от алгоритмов обработки поступающей информации о тестируемом сигнале, а не является физическими характеристиками ЖКИ (жидко кристаллического индикатора) прибора. Некоторые производители осциллографов разработали специальные режимы для дисплеев своих осциллографов в попытке преодолеть некоторые различия между ЭЛТ традиционных аналоговых осциллографов и ЖКИ цифровых. Связи с этим хотелось бы отметить уникальную технологию отображения сигналов, применяемую на осциллографах Tektronix серий TDS3000B/5000B/7000B. При данной технологии совмещаются достоинства ЭЛТ и ЖКИ посредством встроенного для каждого канала процессора форм сигналов DPX™, устраняющего неизбежную задержку вывода информации на экран осциллографа за счёт работы АЦП — недостаток, присущий всем цифровым запоминающим осциллографам. Информативность осциллограмм цифровых люминесцентных осциллографов благодаря трехмерному отображению сигналов значительно выше осциллограмм цифровых запоминающих осциллографов.

Современные цифровые осциллографы можно разделить на две базовые категории: «наблюдающие» формы сигналов и их анализирующие. Те приборы, что «наблюдают» обычно используются для решения задач тестирования и отладки неисправностей. В этих случаях вся информация, что вам нужна, может быть представлена лишь на картинке дисплея. Применение дополнительных функций анализа и документирования результатов измерения, использование специализированных математических пакетов ПО, а также функций расширенной обработки поступающих данных, все это выводит инженера на качественно новый уровень разработки проекта.

6. Какие функции захвата сигналов необходимы для решения Ваших задач?

Большинство осциллографов общего назначения, что приобретаются инженерами, имеют функцию синхронизации только по уровню. В ряде случаев ее достаточно. Но если речь идет о анализе цифровых сигналов, комплексных сигналов с цифровой модуляцией такие осциллографы малоэффективны, поэтому все осциллографы Tektronix начиная с младших моделей реализуют несколько сложных типов захвата сигнала, предназначенных для захвата цифровых потоков, синхронизации непериодических цифровых посылок, видео сигналов с выделением требуемых полей/строк, более того реализуются сложные алгоритмы синхронизации с использованием логических условий между несколькими триггер-событиями.

Для разработчиков сложного телекоммуникационного оборудования некоторые модели осциллографов имеют в качестве стандартной функции захват событий на протоколах SPI, CAN, USB, I2C и LIN. Очень важно отметить, что наличие расширенных возможностей функций захвата экономит разработчикам и инженерам массу времени на отладку между собой аппаратно-программных средств новых моделей цифровых систем.

Что если вам требуется захватывать редкие события? Запуск на глитчи позволяет вам захватывать их позитивную, либо негативную составляющую, или же импульсы превышающие свою ширину, либо наоборот — с шириной не соответствующей установленному значению. Наличие таких функций наиболее эффективно, когда разработчики осуществляют отладку цифровых систем и поиск в них неисправностей. Например, вы можете захватить какую либо неисправность на схеме, а затем вернуться назад во времени и просмотреть историю и причину её (неисправности) возникновения (при этом задействую функцию задержки, либо клавишу смещения изображения в горизонтальной плоскости).

Многие современные осциллографы способны задействовать функцию запуска на событие при анализе ТВ и видео изображений. Задействуя такую функцию вы можете захватывать интересующие вас параметры на специфических полях и линиях, которые представляют интерес.

7. Какие применять пробники?

Как правило, очень многое начинает меняться на частоте 1 ГГц и выше. Поскольку пассивные пробники обычно ограничены 600 МГц, то анализ сигналов с частотой, лежащей за этими пределами, может явиться проблематичным. При иерархии «полоса частот тестируемой системы — диапазон частот комбинации осциллограф/пробник» возникает ограничение по наименьшему значению из составляющих этой иерархии. Рассмотрим, к примеру, 1 ГГц осциллограф с 500 МГц пассивными пробниками. Полоса частот всей системы «осциллограф/пробники» составляет 500 МГц. Нет никакого смысла приобретать 1 ГГц осциллограф, если частота сигналов, которые вы в состоянии измерять, составляет всего 500 МГц. И всё это — из-за вашего пробника!

Необходимо всегда учитывать, что как только вы состыковываете, пробник с тестируемой цепью, этот пробник сразу же становится частью единой с этой цепью системой. По сути, пробник — это линия передачи данных на очень короткое расстояние. Эта линия представляет собой резонансный L-С колебательный контур и при j частоты волны на передающей линии, сопротивление колебательного контура будет близко к значению «0» что, соответственно, и явится нагрузкой на тестируемый вами объект. Вы легко можете увидеть нагрузку резонансного L–C контура при медленных значениях нарастания фронта импульса и переходных процессах в виде затухающих колебаний на сигнал.

Рисунок 4: Сигнал с временем нарастания фронта 250 пс взятый через пробник 2.5 ГГц с некомпенсированным коннектором 2 дюйма;

Рисунок 5: Сигнал с временем нарастания фронта 250 пс взятый через пробник 2.5 ГГц с компенсированным коннектором 2 дюйма;

Активные пробники не только дают возможность измерять значительно более высокие по частоте сигналы чем пассивные, но также они способны нейтрализовывать целый ряд негативных явлений, возникающих в трансмиссионной линии при подстыковке пробника к тестируемой цепи. Компании Tektronix™ удалось добиться минимизации отрицательных воздействий на анализируемые сигналы, — явления, которое неизбежно приводило к их искажению при представлении на экране осциллографа. Для этого в комплект поставки с активными пробниками предлагается целый ряд дополнительных аксессуаров и принадлежностей. Эти «амортизационные» принадлежности предотвращают сползание сопротивления резонансных L-С колебательных контуров к значениям близким к нулю, тем самым, устраняя возможность появления переходных процессов в виде затухающих колебаний и искажений сигналов, вызванных нагрузкой на получаемые данные в ходе процесса тестирования. Все это гарантирует стабильное и точное получение информации по цепи: пробник осциллографа — тестируемый сигнал.

Теперь, когда можно считать, что проблемы, вызванные искажением получаемых на осциллограф данных решены, следующим шагом при исследовании высокоскоростных сигналов должно быть обеспечение того, что ваш пробник на самом деле «работает» в заявленном диапазоне полосы частот, даже когда с ним используются насадочные головки. Практически вся номенклатура активных пробников Tektronix оптимизируют свою величину полосы частот посредством использования контролируемой шины передачи данных между усилителем пробника и его окончанием. Задействуя всего один усилитель, вы сможете использовать несколько сменных аксессуаров для удобства подсоединения к тестируемой линии, при этом никак не влияя на заявленную в спецификациях пробника полосу пропускания. Следует отметить, что конструктивно усилитель пробника отделён от его кончика через шину передачи данных, тем самым форма пробника, не смотря на его сложность конструкции, допускает возможность лёгкого подхода к труднодоступным участкам современных микросхем.

Очень важным для вас должно явиться осознание того, что в целом, величина частоты пробника будет варьироваться при использовании с ним различных конструкций насадочных головок и аксессуаров. Некоторые аксессуары могут негативно влиять на общую функциональность пробника и, конечно же, вы явно не желаете оказаться в ситуации, когда, потратив несколько тысяч долларов на приобретение высокочастотного пробника, вы в итоге получаете прибор с неудовлетворительной функциональностью, хотя и вами же заказанной конфигурацией.

8. Какие функции документирования и связи осциллографа с периферическими устройствами вам необходимы?

Большинство современных цифровых осциллографов имеют возможности подключения к периферийным устройствам, такие же, как и персональные компьютеры — включают интерфейсы GPIB, RS-232, LAN, USB. В настоящий момент с осциллографа значительно легче послать на принтер картинку для её распечатывания, либо передать полученные данные на ПК или же сервер, чем это можно было сделать в прошлом. Часто ли вы переносите полученную с осциллографа информацию на ПК? Тогда для приобретаемой вами модели прибора необходимо иметь как минимум одну из перечисленных выше опций. Встроенный в осциллограф дисковод или драйвер CD-ROM помогут переносить данные на периферийные устройства, хотя это и потребует от пользователя несколько больших усилий, чем отправка файлов через порт RS-232 или по локальной сети (LAN). Для доступных и недорогих моделей осциллографов, которые не имеют столь «продвинутых» функций состыковки с периферийными приборами как-то LAN, производители этого вида продукции часто предлагают использовать программные пакеты, позволяющие пользователям легко переносить изображения форм сигналов и полученные данные на ПК через разъёмы GPIB и RS-232. Если же ваш персональный компьютер не имеет карты GPIB или вы хотите задействовать более простую функцию переноса информации с осциллографа на ваш ПК, то вы можете рассмотреть вариант использования конвертера GPIB — USB. Достаточно много моделей осциллографов выпускаются с жёсткими дисками очень большого объёма памяти — функция, которую вы можете использовать при сохранении получаемых данных.

Определитесь заранее, какой объём возможностей от осциллографа вам потребуется, что касается его совместимости с периферийными устройствами. Если вы планируете использовать приобретаемый прибор как часть автоматической тестовой системы, то убедитесь, что заинтересовавшая вас модель осциллографа имеет необходимый набор программных пакетов и драйверов для соответствия поставленным целям.

9. Каким образом вы собираетесь анализировать формы сигналов?

Возможность осуществлять автоматические измерения и наличие встроенных функций анализа получаемой информации может значительно сократить время на выполнение задач тестирования. Цифровые осциллографы практически всегда выпускаются с целым набором измерительных функций и опций анализа информации — то, что отсутствует у их аналоговых собратьев. Например, математические функции включают в себя сложение, вычитание, умножение, деление, интегрирование и дифференцирование. Получаемая статистика измерений (мин., макс., усреднение) способна квалифицировать степень неточности при измерениях — очень ценная возможность при получении характеристик шума и данных синхронизации. Большинство моделей цифровых осциллографов также имеют функции БПФ (Быстрое Преобразование Фурье).

Для требовательного пользователя, заинтересованного в углублённом анализе получаемых форм сигналов, производители осциллографов предоставляют больший набор функциональных возможностей выпускаемой ими продукции, как в среднем классе приборов, так и высшем. Некоторые производители включают в поставку программные пакеты, позволяющие вам адаптировать сложные измерения под стоящие перед вами задачи, а также задействовать математические функции и функции обработки полученной информации в автономном режиме непосредственно с интерфейса пользователя осциллографа. Например, компания Tektronix представляет оболочку MyScope, где используя стандартные блоки анализа сигнала можно просто сформировать индивидуальные интерфейсы обработки результатов измерений.

Либо используя алгоритм интересующего вас измерительного сценария, реализовать его на языке C++ или Visual Basic и запустить полученную таким образом программу через меню графического интерфейса пользователя осциллографа (GUI). Такая функциональность устраняет необходимость переноса данных на внешний ПК, что может сэкономить значительное количество времени при выполнении задач углублённого анализа полученных данных.

10. И последнее, но очень важное: попробуйте прибор в действии, прежде чем принять решение относительно его приобретения

Если вы внимательно изучили предшествующие девять условий что касается приобретения осциллографа, то, по всей вероятности, вы уже значительно сузили круг интересующих вас моделей, способных соответствовать предъявленным критериям. Теперь настало время практически опробовать модели, представляющие для вас интерес и провести сравнения, что называется, «по жизни». Одолжите осциллографы на несколько дней от ваших потенциальных поставщиков, тем самым у вас появится возможность тщательно оценить каждую модель непосредственно в условиях вашей лаборатории. Несколько факторов, которые необходимо принять во внимание при опробовании приборов:

Простота использования: В процессе пробного использования обратите внимание на то, насколько вам легко работать с той или иной моделью осциллографов. Имеется ли у них лёгкая в использовании клавиатура, которая особенно часто задействуется, например, при настройках вертикальной чувствительности, регулирования скорости генератора развёртки, позиционирования трассировки, уровня синхронизации и захвата на событие? Какое количество клавиш вам требуется задействовать при переходе с одного режима на другой? Можете ли вы интуитивно управлять осциллографом при полной концентрации на тестируемой электронной цепи?

Способность дисплея к реагированию: Коль скоро вы проводите сравнения между собой различных моделей осциллографов, обратите внимание на способность дисплея к реагированию каждого из них. Это — критический фактор, независимо от того, используете вы прибор для отладки неисправностей или же просто собираете большие массивы данных. Когда вы изменяете значения V/деление, время/деление, глубину памяти и позиционируете уставки, реагирует ли осциллограф быстро на ваши команды? Проведите эти же сравнения непосредственно по ходу тестирования микросхем. В этом случае, намного ли замедляется реакция прибора?

Выводы

После того, как вы внимательно изучили всю информацию, представленную в этом Руководстве, протестировали на практике интересующие вас модели осциллографов, то, вероятно, вы уже точно знаете какая именно модель вам нужна. Если же сомнения всё-таки остаются, то необходимо обсудить альтернативные варианты со своими коллегами или же позвонить в отдел технической поддержки производителя интересующего вас осциллографа.

Примечание: По оценкам независимых экспертов компания Tektronix (США, www.tek.com), занимает 67 % сегмента мирового рынка осциллографов тем самым, подтверждая свое лидирующие положение.

Технические характеристики осциллографов Tektronix

ЭЛЕКТРОНИКА

Радиоэлектронные устройства (часть книги)

Б.И.Горошков

Глава 2

ЭКВИВАЛЕНТЫ РАДИОЭЛЕМЕНТОВ

Возможность изменения характеристик радиоэлементов с помощью электронных схем дает возможность расширить диапазон применения этих элементов. Например, включение конденсатора постоянной емкости в цепь 0 °C усилителя позволяет получить эквивалентную емкость конденсатора, в коэффициент усиления раз превышающую емкость конденсатора. При регулируемом коэффициенте усиления можно создать эквивалент конденсатора переменной емкости с такой максимальной емкостью, которую практически невозможно получить у конденсатора. С помощью транзисторных схем можно изменять не только емкость конденсаторов, но и сопротивление резисторов. Этому вопросу уделяется большое внимание в микроэлектронике, поскольку технологические ограничения препятствуют изготовлению элементов с большими номиналами. Для получения эквивалентных конденсаторов и резисторов применяют транзисторные схемы. Индуктивные же элементы моделируются схемами на ОУ. Одна из таких схем — гиратор превращает емкость конденсатора в индуктивность. Вопросу преобразования реактивных элементов в периодике уделяется большое внимание. Одним из вопросов, решаемых электронными схемами, является создание потенциометров, управляемых дистанционно с помощью постоянно го напряжения. В качестве управляющих элементов в таких схемах применяют биполярные и полевые транзисторы.

1. РЕЗИСТОРНЫЕ МОСТЫ

Декада магазина сопротивлений на четырех резисторах.

Декада состоит из четырех резисторов трех номиналов. На основе декады можно создать магазин сопротивлений со ступенью в 1 Ом. Число ступеней 10. Для получения ступени магазина в 10 Ом необходимо применить резисторы сопротивлением 10, 20, 40 Ом (рис. 2.1).

Декадный магазин сопротивлений.

Схема магазина сопротивлений имеет шесть резисторов по 2 Ом (рис. 2.2). Декада имеет десять ступеней по 1 Ом. Для получения декады со ступенью в 10 Ом необходимо применить резисторы по 20 Ом. Получение ступени в 100 Ом требует резисторов сопротивлением 200 Ом.

Резисторные мосты.

Мостовая схема имеет вход, не связанный с общей шиной, и аналогичный выход. Для включения ее в общую электронную схему необходим незаземленный источник питания постоянного или переменного тока. На рис. 2.3,а приведена простая мостовая схема. Выходное напряжение моста при малых изменениях сопротивлений плеч определяется формулой

U_вых = (U_вх/4)∙Δr,

где Δr = (ΔR₁/R₁ — ΔR₂/R₂ + ΔR₃/R₃ — ΔR₄/R₄).

Ток в диагонали моста равен Io = (U_вx/4R)Δr, где сопротивление диагонали моста

R = (R₁ + R₄)∙(R₂ + R₃)/(R₁ + R₂ + R₃ + R₄)

На рис. 2.3,б приведена схема двойного моста, для которого

U_вых = (U_вх/16)∙(ΔR₁/R₁ — ΔR₂/R₂ + ΔR₃/R₃ — ΔR₄/R₄)∙)∙(ΔR₇/R₇ — ΔR₅/R₅ + ΔR₆/R₆ — ΔR₈/R₈)

при (R₅ — R₆) >(R₁ — R₄)

Схема моста с ОУ приведена на рис. 2.3, в. При R₁ = R₃, R₂ = R₄, K = ΔR₄/(R₃ + R₄)

На рис. 2.3,г показано включение моста ка входе ОУ. Выходное напряжение определяется U_вых = (R₅/R)∙t₀ при R₅ > R и R₅ = R_в. Для разных плеч моста усилитель имеет разное входное сопротивление. В этой схеме необходимо иметь попарную регулировку резисторов.

На рис. 2.3,д показана схема, где регулировка резисторов отсутствует. Однако этот мост должен иметь незаземленный входной источник. Выходное напряжение U_вых = (1 + R₅/R₄)∙U_м, где U_м — напряжение моста. Он может регулироваться в широких пределах. Значительно большие возможности у схемы рис. 2.3,е. Эта схема имеет большое входное сопротивление. Коэффициент передачи определяется выражением К = 1 + (R₅ + R₁)/R₆. Его можно регулировать в широких пределах. При R₃ = R₁₁ и R₉ = R₁₀ ОУ DAB имеет коэффициент усиления, разный единице. Этот усилитель объединяет выходы предыдущих усилителей.

Резисторный мост в цепи ОС усилителя.

Уравновешенный мост, изображенный на рис. 2.4,а, имеет большую нелинейность при значительном отклонении сопротивления одного из резисторов от сопротивления другого. Так,

или U₁₂ = 0,25∙Еа[1 — а/2 + а²/4 —…], где a = ΔR/R. Зависимость проиллюстрирована кривой 2 на графике рис. 2 4,в.

При включении моста в цепь 0 °C (рис. 2.4,б) изменение выходного сигнала от изменения сопротивления резистора определяется линейной зависимостью U_вых = — (ΔR/2R)E. Эта зависимость показана прямой 2 на рис. 2.4,в.

Линейный мост с ОУ.

Схема моста показана на рис. 2/5. Для получения линейной зависимости выходного сигнала от изменения сопротивления резистора моста, который собран на R1-R4, применяется 0 °C. Эта связь осуществляется первым усилителем, выходной сигнал которого меняет ток, протекающий по цепи R1, R2. Уравнение для первого ОУ:

U_вых1/Е = R2/R1 — (R2 + R1) R4/(R3 + R4)R1 при R3 = R4∙Uвых/E = [R2/R1 — 1]/2.

Отсюда следует, что U_вых прямо пропорционально изменению R2.

Для второго ОУ (DA2) необходимо иметь на выходе нуль при коэффициенте усиления K = R₆/R₅. Для этого следует выполнить условие E/U_вых = R₆/R₅. Тогда 2/K = (R₂/R1) — 1 или R1 = R₂K/(К + 2).

Погрешности измерительного моста.

Для питания моста используется выходное напряжение интегральной микросхемы. Измерительным элементом является резистор R5. При изменениисопротивления резистора R5 происходит рассогласование моста. Напряжение рассогласования усиливается интегральной микросхемой и вновь подается на мост. Эта цепь является цепью 0 °C. Чувствительность схемы зависит от коэффициента усиления усилителя и его входных токов. С учетом коэффициента усиления усилителя баланс места возможен при сопротивлении резистора R5, определяемом следующим выражением:

где R'₅ = R₁(R₆ + R₄α)/[R₂ + R₄(1 — α)]; α — коэффициент подстройки резистора R₄, изменяемый от 0 до 1.

Для ОУ К153УД1 с К = 2*10⁴ отклонение R5 от R'₆ будет составлять 0,02 %. Влияние разности входного тока усилителя можно оценить выражением

поскольку выполняется условие равенства сопротивлений на входах ОУ, то

В связи с тем, что на входах схемы стоят резисторы с сопротивлением меньше 1 кОм, то при разностном токе 0,3 мкА погрешность будет менее 0,1 %. Для стабилизации работы ОУ к нему необходимо подключить следующие элементы: между выводами 5 и 6 С = 220 пФ, между 1 и 8 — последовательную цепочку К = 1,5 кОм, С = 100 пФ. Описанная схема представлена на рис. 2.6.

Неуравновешенный мост.

В уравновешенных мостах выходное напряжение при изменении сопротивлений плеч является нелинейной зависимостью. Для уравновешивания моста необходимо поддерживать постоянным ток через резисторы R₃-R₅. Тогда U_aб = ΔRR2/(R1 + R2) = KΔR. Стабилизация тока осуществляется посредством сигналов рассогласования ОУ. К выходу усилителя подключен эмиттерный повторитель, который обеспечивает необходимый ток моста (рис. 2.7).

2. ПОТЕНЦИОМЕТРЫ

Каскадное включение потенциометров.

При каскадном включении нескольких потенциометров приходится уделять внимание влиянию одного потенциометра на другой. Транзисторная схема включения потенциометров позволяет избавиться от этого влияния. С помощью цепочки VD1, К3 в базе транзистора (рис. 2.8) устанавливается определенный потенциал, который влияет на протекающий через транзистор ток.

Точное значение коллекторного тока устанавливается потенциометром R1. Максимальное значение этого тока определяется резистором R2. Для указанных на схеме номиналов резисторов максимальный ток равен 10 мА, а минимальный ток — 1 мА. При максимальном токе напряжение в коллекторе равно 10 В, а при минимальном токе — 1 В. В результате на потенциометре R5 напряжение меняется от 0,1 до 1 В. Выходное напряжение схемы стабилизировано и не зависит от номинала входного источника питания, если оно превышает 15 В.

Потенциометр с квадратичной характеристикой.

Выходное напряжение, которое снимается с потенциометра, изменяется по квадратичному закону в зависимости от угла поворота подвижного контакта. Напряжение меняется от 0,16 до 8,5 В. Точность установки выходного напряжения выше 1 % (рис. 2.9).

Сопротивление полевого транзистора.

Сопротивление полевого транзистора меняется в зависимости от напряжения на затворе. Вид функции f_c = f(U_cn) показан на рис. 2.10,а. Эта зависимость нелинейна. Включение двух резисторов в цепь ОС выравнивает характеристики полевого транзистора (ряс. 2.10,б). Сопротивления используемых резисторов зависят от типа полевого транзистора.

Мостовой управляемый резистор.

При включении полевого транзистора в мостовую схему реализуется линейное изменение проводимости цепи от управляющего напряжения. Динамический диапазон изменения проводимости равен 20 при максимальном уровне нелинейных искажений менее 1 % (рис. 2.11).

Управляемый резистор.

Для получения линейного участка изменения сопротивления полевого транзистора применяют ОС В схеме на рис. 2.12,а цепь ОС выполнена на резисторах R1 и R2. С помощью этой связи реализуется линейная зависимость тока, протекающего через транзистор, от напряжения на стоке. Графики представлены на рис. 2.12,б. Проводимость полевого транзистора меняется в зависимости от управляющего напряжения на затворе в соответствии с графиком на рис. 2.12, г. Для уменьшения тока, протекающего по цепи управления, в схеме на рис. 2.12,в применен ОУ. С помощью ОУ можно значительно уменьшить управляющие напряжения при том же диапазоне изменения проводимости полевого транзистора.

Управляемый делитель.

В качестве переменного сопротивления в делителях напряжения можно применить полевой транзистор (рис. 2.13,а). Минимальное сопротивление транзистора определяется его крутизной Ro = 1fS. Характер изменения сопротивления полевого транзистора изображен на рис. 2.13,б. На рис. 2.13,в показаны характеристики изменения сопротивления для различных транзисторов серии КП103 в зависимости от напряжения между затвором и истоком.

Если на управляющий вход подать переменный сигнал, а на вход — постоянный, то выходной переменный сигнал пропорционален постоянному сигналу.

3. АТТЕНЮАТОРЫ

Высокочастотный аттенюатор.

Волновое сопротивление аттенюатора 75 Ом. Он построен на резисторной матрице (рис. 2.14), которая имеет постоянное выходное сопротивление независимо от положения переключателя. Аттенюатор рассчитан на максимальное ослабление сигнала 50 дБ. Максимальное затухание можно увеличить, подключая аналогичные звенья.

Комбинированный аттенюатор.

Коэффициенты передачи аттенюаторов определяются выражениями: для схемы (рис. 2.15,a) U_вых/U_вх = R_z/(R₁ + R_z) (передаточные характеристики показаны на рис. 2.15,в — кривые 1, 2, 3); для схемы (рис. 2.15,б) U_вых/U_вх = R₁/(R₁ + R₂), где

(передаточные характеристики показаны на рис. 2.15, в — кривые 4, 5,6).

В зависимости от сопротивлений резисторов для коэффициента передачи можно получить любой закон изменения. Для случая, когда R₂ = R₄ = 5 кОм и R₁ = R₃ = 10 кОм на графике рис. 2.15,в приведены сплошные кривые, а для R₂ = R₄ = 0, R1 = 1 кОм, R₃ = 40 кОм — пунктирная кривая.

Управляемый аттенюатор.

Схема аттенюатора (рис. 2.16) построена на резисторном делителе напряжения, выходы которого подключены к аналоговому переключателю на МОП-транзисторах. Управление интегральной микросхемой осуществляется сигналами напряжением минус 15 В. Амплитуда входного сигнала до 10 В. Аттенюатор дискретно, с шагом 20 дБ, ослабляет сигнал на выходе. На рис. 2.16,б приведены кривые-изменения фазового угла выходного сигнала от частоты. Эти изменения связаны с влиянием проходных емкостей полевых транзисторов интегральной микросхемы. Максимальный вклад в изменение фазы выходного сигнала оказывают первые два ключа. Кривая 1 характеризует выходной сигнал при ослаблении 20 дБ, кривая 2 — при ослаблении 40 дБ, кривая 5 — 60 дБ, кривая 4 — 80 дБ. Если делитель построить на резисторах с сопротивлениями R1-R4 = 1,2 кОм; R5-R8 = 10 кОм, то фазовый сдвиг будет значительно уменьшен. Кривая 5 характеризует выходной сигнал при ослаблении 60 дБ для второго варианта аттенюатора.

Управляемое линейное сопротивление.

Сопротивление полевого транзистора линейно зависит от управляющего напряжения. Как видно из характеристики, существуют два линейных участка: при U_упр > 1 В и U_упр < 0,4 В. В первом случае сопротивление меняется от 18 до 37 кОм, а во втором — от 1 до 300 Ом. Линейность изменения сопротивления обеспечивается идентичностью характеристик полевых транзисторов, которые находятся в интегральной микросхеме К504НТ4Б. Управление вторым полевым транзистором осуществляется посредством изменения режима работы первого транзистора, который включен в цепь ООС (рис. 2.17).

Управляемое сопротивление для переменного тока.

Схема (рис. 2.18) позволяет получить изменение проводимости транзисторов на 100 дБ, при этом ток в управляющей цепи меняется от 0 до 1 мА. Управляющее напряжение включается таким образом, чтобы открыть транзисторы. Сопротивление n-р перехода при малых смещениях меняется в широких пределах. Входной сигнал проходит через четыре n-р перехода.

Для германиевых транзисторов управляющий ток должен лежать в диапазоне от 10 мкА до 10 мА. Сопротивление меняется по формуле R = 1,1/h_21э∙I, где h_21э — коэффициент передачи транзистора. У кремниевых транзисторов управляющий ток равен от 1 мкА до 1 мА, а сопротивление меняется по формуле R = 2,5/h_21э∙I. Входное сопротивление при I_у = 0 для германиевых транзисторов составляет 4,7 кОм, для кремниевых транзисторов — 2,3 кОм. При входном сигнале 50 мВ нелинейные искажения составляют менее 3,5 %. В схеме транзисторы VT1 и VT2 можно заменить интегральной микросхемой К10КТ1, а транзисторы VT3 и VT4 — интегральной микросхемой К124КТ1 (К162КТ1).

4. ЭКВИВАЛЕНТЫ КОНДЕНСАТОРОВ

Уменьшение емкости постоянного конденсатора.

Включение конденсатора в цепь ОС активного элемента позволяет управлять эквивалентной емкостью с помощью резистора. Эквивалентная емкость конденсатора в схеме на рис. 2.19 зависит от потенциала, до которого он может зарядится при действии входного сигнала. При изменении напряжения, поступающего на вторую обкладку конденсатора, появляется возможность менять эквивалентную емкость. Если на базы транзисторов VT2 и VT4 с резистора R подается половина напряжения, то эквивалентная емкость будет в два раза меньше емкости конденсатора. Подобным способом можно изменять емкость в 1000 раз. Для уменьшения габаритов устройства транзисторы VT1 и VT2 можно заменить интегральной микросхемой К101КТ1, а транзисторы VT3 и VT4 — К124КТ1 (К162КТ1).

Увеличение емкости постоянного конденсатора.

Подключением конденсатора в цепь ООС усилителя можно изменить эквивалентную емкость конденсатора С_экв =С∙(1 — К). Усилитель должен менять коэффициент усиления с переворотом фазы сигнала. Коэффициент усиления можно регулировать с помощью резистора R2 (рис. 2.20). Большое входное сопротивление усилителя сводит к минимуму токи утечки электронного конденсатора.

Переменный конденсатор на ОУ.

Конденсатор постоянной емкости (на схеме рис. 2.21,а) превращается в переменный за счет изменения коэффициента усиления ОУ. Эквивалентная емкость его равна С_экв = С∙(1 + R₂/R₁), где R₁ и R₂ — части потенциометра R. Таким образом, эквивалентная емкость зависит от угла поворота движка потенциометра. Грубое и плавное изменение коэффициента передачи, а следовательно и эквивалентной емкости возможно во второй схеме на рис. 2.21,б. Здесь С_экв = C∙[1 + R₂/R₁ + R₃/R₄ +R₂R₃/R₁R₄].

5. ЭКВИВАЛЕНТЫ ДИОДОВ И ТРАНЗИСТОРОВ

Идеальный диод.

Полупроводниковые диоды не пригодны для выпрямления малых сигналов. Это обусловлено тем, что для появления проводимости кремниевым диодам требуется напряжение прямого смещения около 0,7 В, а германиевым — около 0,3 В. Если диод включить на выходе ОУ, то пороговые напряжения диодов будут уменьшены в К_у.и раз, где К_у.и — коэффициент усиления интегральной микросхемы. В результате этого диод начинает проводить при входных сигналах в несколько милливольт.

Первая схема на рис. 2.22 имеет коэффициент усиления, равный единице. Во второй схеме коэффициент усиления можно менять при изменении сопротивлений резисторов К_у.и = 1 + R₂/R₁.

Управляемый идеальный диод.

Для настройки схемы на вход ОУ следует подать напряжение смещения ±30–50 мВ. Это смещение необходимо для выравнивания разбросов падения напряжения на диодах. В сбалансированной схеме при отрицательной полярности входного напряжения на выходе остается нуль. При входном напряжении 10 В на выходе будет приблизительно 1 мВ. Для положительного входного напряжения схема работает как диод в прямом направлении. Коэффициент усиления схемы равен Rd∙(Ri + R2). Выходной ток схемы определяется сопротивлением резистора R1. Для увеличения выходного тока необходимо поставить два транзистора. Транзистор VT1 (рис. 2.23) разгружает интегральную микросхему от большого тока при отрицательной полярности входного сигнала. Положительная полярность входного сигнала проходит через транзистор VT2. Он же определяет выходной ток. В транзисторной схеме коэффициент усиления равен 0,99. Для уменьшения шумового сигнала на выходе параллельно диоду VD1 следует включить конденсатор, уменьшающий граничную частоту работы схемы. Без конденсатора граничная частота равна 200 кГц.

Стабилизация характеристик транзисторов.

Применение ООС для транзисторов, у которых выходные характеристики сильно изменяют свою форму с увеличением базового тока, позволяет значительно улучшить эти характеристики. Схема устройства приведена на рис. 2.24,а. На рис. 2.24,б приведены характеристики транзистора без ОС, а на рис. 2.24,в — с учетом элементов ОС. В результате этого коэффициент передачи транзистора изменился с 60 на 10 при коллекторном напряжении 20 В. На рис. 2.24, г приведены характеристики с уменьшенным эмиттерным сопротивлением. Коэффициент передачи транзистора в этом случае равен 20.

6. ПАРАМЕТРЫ КОНТУРА

Эмиттерный умножитель добротности.

Увеличение добротности контура на низких частотах при малых значениях индуктивности осуществляется, за счет ПОС через резистор R2 в схеме рис. 2.25. Когда нет ОС, добротность контура на частоте 15 кГц равна 0,5. При сопротивлении R₂ = 50 Ом добротность становится 15, а для R₂ = 20 Ом добротность увеличивается до 30. Добротность контура можно регулировать, если в цепь эмиттера транзистора поставить потенциометр. Резонансная частота контура не меняется.

Активная индуктивность.

Известно, что ток и напряжение на индуктивности связаны выражением

Следовательно, схемное интегрирование входного сигнала реализует выходной ток интегратора пропорциональным индуктивности. В схеме на рис. 2.26 напряжение на выходе интегральной микросхемы DA1 определяется выражением

где К₁ и К₂ — коэффициенты усиления интегральных микросхем и R₁ + R₂ = R. Ток

Поскольку К₁ и К₂ — оо, то

I = U/pCR(R₅R₃/R₄)

Следовательно, эквивалентные параметры будут равны

Если сопротивление R_L имеет отрицательное значение, то при включении индуктивности в схему следует учитывать возможность самовозбуждения.

7. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ СОПРОТИВЛЕНИЙ

Преобразователь «сопротивление — напряжение».

Преобразователь (рис. 2.27) построен на основе стабилизатора тока, выполненного на ОУ и транзисторе. В коллекторе транзистора поддерживается постоянный ток, который определяется отношением I_к = E₂/R₂. Этот ток создает радение напряжения на измеряемом резисторе R_x. Выходное напряжение прямо пропорционально измеряемому сопротивлению в диапазоне от 0 до 1 кОм. Для получения погрешности преобразования во всем диапазоне сопротивлений не более 0,05 % желательно последовательно с R_x в коллектор транзистора включить добавочное сопротивление 100 Ом. Чувствительность схемы составляет 4 мВ/Ом. В диапазоне температур от 0 до +50 °C погрешность измерений равна 0,003 % на градус.

Схема преобразования сопротивления.

В схеме на рис. 2.28 за счет ПОС в ОУ осуществляется преобразование сопротивления. Коэффициент передачи по току определяется выражением

I_вх/I_н = R₃/R₂ — R_н/R₁ или R_вх = U_вх/I_вх = U_вх/I_н(1 — α), при R₃ = R₂, R_н/R₁ = α

Для α = 1 эквивалентное сопротивление равно бесконечности. Когда же α больше единицы, входное сопротивление становится отрицательным.

Транзисторный делитель сопротивлений.

Делитель сопротивлений, выполненный по схеме рис. 2.29, позволяет уменьшить сопротивление входного резистора в коэффициент передачи раз.

Начиная с входного тока 8 мкА, выходной ток практически пропорционален входному. Коэффициент передачи равен 500. Если на вход подан сигнал с амплитудой. U_вх, то на выходе будет ток (U_вх/r)∙500. Следовательно, сопротивление цепи г уменьшается в 500 раз.

Делитель тока.

Устройство (рис. 2.30) состоит из четырех дифференциальных пар транзисторов. Максимальный ток 8 мА протекает через VT9. Этот ток задается напряжением на базе и сопротивлением резистора R6. В эмиттерах транзисторов VT7 и VT8 общий ток разветвляется. Половина тока транзистора VT9 протекает через транзистор VT8, другая половина — через транзистор VT7 к следующей паре транзисторов, где ток также делится поровну. Коллекторный ток транзистора VT6 равен 2 мА. Последующие пары транзисторов осуществляют аналогичные операции. В результате на выходах схемы происходит пропорциональное деление токов. Поскольку параметры транзисторов могут отличаться, в базах включены потенциометры, которые балансируют пары транзисторов. Вместо транзисторов в схеме можно применить интегральную микросхему К198НТ5, что значительно уменьшит габаритное размеры устройства.

8. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ТОКА

Ограничитель тока.

Ограничение коллекторного тока транзистора VT2 (рис. 2.31) осуществляется в результате открывания транзистора VT1. При малых входных напряжениях, когда открыт только транзистор VT2, наблюдается быстрое увеличение выходного тока. Эмиттерный ток транзистора VT2 создает падение напряжения на резисторе R2. Это напряжение открывает транзистор VT1. Коллекторный ток транзистора VT1 уменьшает базовый ток транзистора VT2. Дальнейшее увеличение, входного напряжения лишь увеличивает коллекторный ток транзистора VT1.

Пороговый ограничитель тока.

Ограничитель выходного тока построен по принципу шунтирования базовой цепи выходного транзистора (схема рис. 2.32). При входных напряжениях, когда стабилитрон VD1 закрыт, транзистор VT1 закрыт тоже. Все входное напряжение приложено к базе транзистора VT2. Выходной ток определяется резистором R3. С уменьшением сопротивления резистора R3 наклон характеристики увеличивается. Как только входное напряжение превысит пороговое напряжение стабилитрона, открывается транзистор VT1. Напряжение в базе транзистора VT2 начнет уменьшаться. Выходной ток также уменьшится. Крутизну уменьшения выходного тока можно регулировать сопротивлением резистора R2. С увеличением сопротивления резистора R2 крутизна увеличивается. Уменьшить крутизну можно также включением в эмиттер транзистора VT1 дополнительного резистора.

Транзисторный трансформатор постоянного тока.

Трансформатор (рис. 2.33) питается от двух источников напряжения. Первый источник включен в базовую цепь транзисторов, а второй — в коллекторную цепь. Эти источники не связаны между собой. От первого источника ток протекает в базах и в резисторе R1. Пороговое напряжение открывания транзисторов равно 0,6 В. Ток второго источника, протекающий через коллекторы транзисторов, определяется сопротивлением в цепи эмиттеров. Проходные характеристики схемы показаны на рис. 2.33,б. По ним можно определить коэффициент трансформации. Если h_21эR₂ = 10R₁, где h_21э — минимальный коэффициент передачи по току одного из транзисторов, то коэффициент трансформации определяется как отношение R1/R2.

Преобразователь сопротивлений.

Устройство преобразует положительное активное сопротивление в отрицательное. Это преобразование осуществляется за счет изменения направления тока на выходе схемы (рис. 2.34) по отношению ко входу. Входное, напряжение положительной полярности создает ток в эмиттерной цепи транзистора VT1. Порог открывания транзистора равен 100 мВ. Коллекторный ток этого транзистора равен I_к = 0,98∙I_э. Ток транзистора VT2 будет определяться напряжением в базе и сопротивлением в эмиттере: I_вых = (0,98∙R₂I_{э ^—} U_бэ)/R₃, где U_бэ = 0,6 В — порог открывания транзистора VT2. Если I_вх — U_вх/R₁, то I_вых = — К∙I_вх, где К — коэффициент преобразования — определяется из характеристик.

Отсюда I_вых  = — KU_вх/R₁, или — R₁/K = U_вх/I_вых.

Инвертор тока.

В схеме на рис, 2.35 выходной ток прямо пропорционален входному. Это достигнуто за счет применения падения напряжения от входного тока на транзисторе VT1 в диодном включении: Коэффициент пропорциональности между токами зависит от отношения коэффициентов пере дачи транзисторов

I_вых = (h_21э2/h_21э1)∙I_вх

Генератор стабильных токов.

Коэффициент стабилизации выходных токов схемы на рис. 2.36 прямо пропорционально зависит от коэффициента усиления ОУ без ОС. С помощью ОУ стабилизируется напряжения в эмиттере транзистора VT1. Ток I₁ зависит от напряжения на неинвертирующем входе ОУ, от сопротивления резистора R3; I₁ = ER₂/(R₁ + R₂)∙R₃

Поскольку падение напряжения на переходе база — эмиттер у однотипных транзисторов мало отличаются (практически не отличаются), то ток I₂ будет обладать стабильностью, аналогичной стабильности тока I₁. Ток определяется выражением I₂ = ER₂/(R₁ + R₂)∙R₄. Выходные токи связаны между собой зависимостью I₂ = I₁(R₃/R₄).

9. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ «НАПРЯЖЕНИЕ-ТОК»

Мощный преобразователь «напряжение — ток».

В схеме преобразователя на рис. 2.37 коллекторный ток транзистора VT4 определяется выражением I_k = U₃/R. Этот ток создает падение напряжения на переходе коллектор — эмиттер транзистора VTL.

Поскольку транзисторы VT1 и VT2 одного типа, то на втором транзисторе будет аналогичное напряжение. Это напряжение вызвано током, протекающим через транзистор VT3. Максимальный выходной ток определяется допустимой мощностью рассеивания транзистора VT3. Для токов свыше 5 мА линейность преобразования выше 1 %. Для стабилизации работы ОУ необходимо между выводами 5 и 6 подключить конденсатор С = 56 пФ, а между выходами 1 и 8 — последовательно включенные резистор R = 1,5 кОм и конденсатор С = 300 пФ.

Двухполярный источник тока.

Схема преобразования источника напряжения в двухполярный источник тока (рис. 2.38) построена на основе генератора тока, выполненного на полевом транзисторе. Независимо от полярности входного напряжения на сток транзистора подается минус по отношению к истоку. Он всегда находится в нормальном режиме включения. Это достигается диодной мостовой схемой. Транзистор начинает проводить при входном напряжении больше 1,4 В. Режим стабилизации тока происходит при U > 6 В.

В устройстве вместо диодов КД503 можно применить интегральную микросхему КЦ403, а для выходного тока более 100 мА — К142НД5 при соответствующей замене полевого транзистора на КП903В.

Преобразователь «напряжение-ток».

Преобразование напряжения в ток осуществляется на выходе ОУ DA1 (рис. 2.39). Две последующие интегральные микросхемы осуществляют контроль выходного тока. Микросхема DA2 является повторителем, а на выходе интегральной микросхемы DA3 устанавливается напряжение, равное падению напряжения на резисторе R3. Это напряжение подается на вход ОУ DA1, где оно сравнивается с входным напряжением. Крутизна передаточной характеристики равна 0,5 мА/В. При этом нелинейность характеристики не хуже 0,05 % при сопротивлении нагрузки меньше 1 кОм. Выходной ток регулируется в пределах от — 5 до +5 мА. Температурная нестабильность выходного тока 0,01 мкА/град. Выходное сопротивление более 5 кОм.

Двухполярный преобразователь «напряжение-ток».

Основные параметры схемы на рис. 2.40 описываются выражением

где I_н — ток, протекающий на выходе схемы; U₂ — напряжение на выходе интегральной микросхемы DA1. Если сопротивления резисторов выбраны таким образом, что R₁/(R₁ + R₂) = R₃/(R₃ + R₄), то I_н = U_вx/R₅. В зависимости от знака входного напряжения выходной ток может иметь как положительную, так и отрицательную полярность.

Преобразователь «ток-напряжение».

Преобразователь (рис. 2.41) построен на принципе усилении напряжения, которое образуется на низкоомном сопротивлении от протекающего входного тока U_вых = К∙I_вх. Коэффициент преобразования схемы К = R₆(R3/R4). Для настройки ОУ при I_вх = 0 служит резистор R2.

В схеме рис. 2.41,а часть входного тока ответвляется в цепь R₁ + R₃. В схеме рис. 2.41,б потери входного тока отсутствуют. Здесь можно увеличить коэффициент преобразования до 100, уменьшить сопротивление резистора R4 и увеличить R5.

10. КАСКОДНОЕ ВКЛЮЧЕНИЕ

Управляемый делитель на транзисторах.

Делитель напряжения (рис. 2.42) построен на двух транзисторах, у которых используются сопротивления перехода эмиттер — база. Эти сопротивления меняются в зависимости от протекающего через них тока. Зависимость ослабления выходного сигнала от управляющего тока показана на рис. 2.42,б. При управляющих токах около 1 мкА ослабление сигнала может достигать 10³ раз.

Каскодное включение полевого и биполярного транзисторов.

Приведенные на рис. 2.43 схемы включения имеют большое входное сопротивление. Коэффициент передачи определяется структурной схемой. Он зависит от h_21э = h_21б∙(1 — h_21б) — коэффициента передачи биполярного транзистора и от s — крутизны полевого транзистора. На рис. 2.43,а устройство имеет коэффициент передачи

ГЛАВА 4

УСИЛИТЕЛИ

Область использования усилителей обширна. Многообразие назначения усилителей порождает различия в требованиях, которым они должны отвечать. В связи с этим они могут различаться между собой как по числу активных элементов, так и по конструкции. Усилители являются составной частью почти любого прибора. В любом устройстве, прежде чем вести обработку сигналов, поступающих с датчиков, необходимо усилить эти сигналы. К усилителям предъявляются самые разнообразные требования: широкие пределы коэффициента передачи (от 1 до 10⁶), возможно меньший уровень шумов, возможно большее входное сопротивление, малое потребление тока, необходимая частотная полоса пропускания, устойчивая работа в различных климатических условиях. В одном усилителе совместить все эти требования практически невозможно. Для решения подобных вопросов применяют различные виды усилителей. Все усилители можно разбить на четыре группы: усилители звукового диапазона частот, селективные, широкополосные и гальванометрические усилители. Поскольку граница разделения является чисто условной, то один вид усилителей можно с успехом применять для разных целей. Каждая группа усилителей удовлетворяет лишь отдельным перечисленным требованиям.

1. В усилителях звукового диапазона частот основное внимание уделяется формированию необходимой частотной характеристики. Эти усилители, перекрывают широкую область частот от 20 Гц до 20 кГц. Они должны обладать низким уровнем шумов и большой чувствительностью. Усилителям этого диапазона частот уделяется большое внимание в технике записи и воспроизведения звука, для усиления сигналов от различных магнитных и пьезоэлектрических датчиков. Здесь могут применяться усилители с непосредственной связью и с малым уровнем шумов.

2. Селективные усилители применяют в промышленных системах обработки информации, когда необходимо из широкого спектра частот входного сигнала выделить составляющие, несущие информацию. Селективные усилители должны обеспечивать постоянство частотных и фазовых характеристик выделяемого сигнала, возможность регулировки коэффициента передачи и выделяемой полосы частот, устойчивую работу при больших коэффициентах усиления. Для регулировки коэффициента усиления применяют диоды и полевые транзисторы.

3. Широкополосные усилители являются входными каскадами устройств широкого назначения. В функции широкополосных усилителей входит ограничение шума, поступающего с антенны или датчика, с целью увеличения отношения сигнал-шум.

4. Гальванометрические усилители предназначены для измерения малых постоянных или медленно меняющихся токов. Их применяют для усиления малых сигналов и потенциалов различных датчиков, имеющих большое выходное сопротивление. Создать усилители с большим входным сопротивлением на биполярных транзисторах путем введения ООС в широком диапазоне частот практически невозможно. По этой причине почти все практические схемы гальванометрических усилителей имеют входные каскады с полевыми транзисторами. В этом случае сравнительно просто получить большое входное сопротивление и низкий уровень шумов.

1. УПРАВЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТОМ УСИЛЕНИЯ

Настройка усилителя на ОУ.

Схема с ОУ (рис. 4.1) считается настроенной, если при Е₁ = Е₂ = Е₃ = 0 выходное напряжение равно нулю. Этот режим работы ОУ устанавливается при условии R₆ = 1/(1/R₁ + 1/R₂ + 1/R₃ + 1/R₄) (рис. 4.1,a); I/R₃ + I/R₄ + I/R₅ = I/R₁ + I/R₂ (рис. 4.1,б). При точной настройке усилителя значительно ослабляется влияние изменения входных токов от температуры и прочих воздействий на дрейф выходного сигнала. Это очень важно при создании усилителей постоянного тока, для усилителей переменного тока и фильтров, во избежание ограничения динамического диапазона устройств.

Плавная регулировка коэффициента передачи.

На рис. 4.2 показано несколько схем включения ОУ, в которых осуществляется плавная регулировка коэффициента передачи. Обозначим R_n — входное дифференциальное сопротивление, К_{у. и} — коэффициент усиления ОУ без ОС. На рис. 4.2 показаны схемы, которые имеют следующие параметры:

Дискретное изменение коэффициента передачи.

Дискретный способ регулирования усиления применяется при точных измерениях исследуемого сигнала. Приведены две схемы (рис. 4.3), которые отличаются режимами работы усилителя в моменты переключения с контакта на контакт. В первом случае один из входов ОУ находится в свободном положении. Здесь входной сигнал не проходит на выход. Во втором случае вход ОУ подключается через резистор R1 к общей шине. В этом режиме усилитель обладает максимальным усилением. От входного сигнала усилитель переходит в режим насыщения.

Температурная стабилизация ОУ.

Для температурной стабилизации ОУ к его инвертирующему входу подключена терморегулирующая цепочка (рис. 4.4). Эта цепочка построена на двух стабилитронах. Стабилитрон VD1 имеет отрицательный ТКН, стабилитрон VD2, включенный в прямом направлении, имеет положительный ТКН. В результате с помощью потенциометра R2 можно выбрать любое значение ТКН, которое необходимо для ОУ. С помощью потенциометра R4 компенсируется постоянное напряжение, поступающее от стабилитронов.

2. СДВОЕННЫЕ ОУ

Последовательное соединение двух ОУ.

Последовательное соединение двух ОУ (рис. 4.5) позволяет получить большой коэффициент передачи, широкополосность и малый дрейф. Широкополосные усилители, как правило, имеют большой временной и температурный дрейф. В составном усилителе стабильный каскад с малым дрейфом непрерывно компенсирует напряжение сдвига нуля. Схема рис. 4.5,а, имеет два обособленных усилителя. Для настройки схемы необходимо иметь резисторы с точностью сопротивления 0,1 %. На схеме рис. 4.5,б существует общая ООС, которая стабилизирует первый ОУ. В этой схеме резистор R1 должен иметь точность 0,1 %, а резистор R2 — 10 %. Дрейф нуля меньше 1 мВ при коэффициенте передачи 10³.

Плавная регулировка коэффициента передачи параллельно включенных ОУ.

Схема усилителя, приведенного на рис. 4.6, позволяет плавно уменьшать сигнал на одном выходе при одновременном увеличении его на другом. Если потенциометр R5 находится в положении, когда точка соединения резисторов R3 и R4 подключена к общей шине, то входной сигнал проходит через интегральную микросхему DA2. В другом крайнем положении потенциометра работает микросхема DA1 При прохождении входного сигнала через одну интегральную микросхему на входе другой сигнал не равен нулю. За счет сопротивления контактов входной сигнал ослабляется только на 80 дБ. В среднем положении потенциометра работают оба усилителя. В этом положении входное сопротивление схемы равно 70 кОм.

Сдвоенные ОУ.

Для повышения температурной стабильности измерительных усилителей в схемах (рис. 4.7) объединяют два ОУ, поскольку они, обладают синхронным изменением параметров. Усилитель обладает коэффициентом усиления более 200. Коэффициент усиления первого каскада рассчитывается по формуле К_уи = (2R₁ + R₃)/R₂. Влияние входного синфазного сигнала и передачу его на выход как парафазного сигнала можно уменьшить, подобрав попарно равными сопротивления R4 и R5, а также R6 и R7. Схема имеет большое входное сопротивление, которое практически не зависит от изменения коэффициентов усиления ОУ.

Составной ОУ.

Усилитель, собранный по схеме рис. 4.8, обладает большим входным сопротивлением. Если одиночный ОУ имеет входное сопротивление приблизительно 0,5 МОм, то входное сопротивление составного усилителя более 10 МОм. Это достигается за счет глубокой ООС с помощью усилителя DA2. Этот же усилитель позволяет также значительно повысить (до 100 дБ) коэффициент ослабления синфазного сигнала. В этом случае необходимо более тщательно подобрать сопротивления резисторов R1 и R2.

Усилители с симметричным выходом.

Схема формирования двухполярного выходного напряжения (рис. 4.9,а), имеет низкие входное и выходное сопротивления. Для выравнивания выходных напряжений, как по положительному, так и по отрицательному выходам необходимо выполнить условия

U^-₂ = U⁺₁(2R₁ + R₃)/(R₃ + R₄) и U⁺₂ = U^-₁(2R₂ + R₁)/(R₁ + R₂)

Схема рис 4.3,б состоит из двух ОУ, включенных последовательно. Здесь напряжение

U^-₂ = U⁺₁(1 + R₂/R₁), а U⁺₂ = U^-₁(1 + R₄/R₁)

Эта схема может быть использована при подаче входного сигнала на любой вход ОУ. Она может иметь как малое входное сопротивление (когда сигнал подается на инвертирующий вход), так и большое входное сопротивление (когда сигнал поступает на неинвертирующий вход) Эта схема не симметрична и несбалансирована. На рис 4.9,в показана схема, где ОУ работают симметрично, причем они последовательно балансируют друг друга Выходное напряжение определяется согласно выражениям

U^-₂ = U⁺₁(1 + R₁/R₂), а U⁺₂ = U^-₁(1 + R₁/R₂)

Эта схема имеет большое входное сопротивление.

Схема с перекрестной балансировкой приведена на рис. 49,г. Она симметрична относительно входа и выхода, имеет большое входное сопротивление Выходное напряжение определяется выражениями

Для коэффициента передачи, равного единице, можно считать R1 = R3 = 0, а R2 = oo.

3. РАСШИРЕНИЕ ВОЗМОЖНОСТЕЙ ОУ

Подключение ОУ к однополярному питанию.

Для подключения усилителя к однополярному источнику питания создается делитель напряжения на стабилитронах VD1 и VD2 (рис 4.10). К искусственной нулевой точке между диодами подключается неинвертирующий вход усилителя. Для развязки от постоянной составляющей на входе и выходе включены конденсаторы С1 и С2.

Операционный усилитель с большим выходным сигналом.

Приведенная на рис. 4.11 схема позволяет получить на выходе сигнал с амплитудой до 20 В. Это достигается тем, что напряжение питания усилителя управляется выходным сигналом. При этом разность напряжений между контактами 4 и 7 остается без изменения (— 25 В) Следует иметь в виду, что с помощью этой схемы нельзя получить большие коэффициенты усиления. При большом выходном сигнале становится больше напряжение питания интегральной микросхемы, увеличивается напряжение между контактами 3, 7 и 2, 4. Это ведет к перенапряжению n-р переходов транзисторов, применяемых в микросхеме. Для малых коэффициентов усиления напряжение на входах 2 и 3 меняется в такт питающему напряжению. При применении в этом устройстве интегральной микросхемы К140УД1Б не следует вывод 4 подключать к общей точке. В противном случае интегральная микросхема выйдет из строя.

Работа усилителя при увеличенных питающих напряжениях.

Усилитель (рис 4.12) позволяет подключить ОУ к источникам питания, напряжения которых превышают максимально допустимые напряжения ОУ. Стабилитроны VD1 и VD2 подключаются к источнику питания ±50 В. Относительно средней точки на стабилитронах устанавливается напряжение ±13 В. Этим напряжением питается ОУ. Поскольку выходной сигнал усилителя снимается со средней точки, то мгновенные значения этого сигнала синхронно меняют уровни питающих напряжений. Это отслеживание позволяет увеличить амплитуду выходного сигнала до 30 В, при условии, что усилитель имеет коэффициент усиления, близкий к единице, т. е. R₂/R₁ = 1.

Мощный усилитель двухполярных сигналов.

Усилитель (рис. 4.13) состоит из двух ОУ с мощными транзисторами на выходе. Схема симметричная. Резисторами R4 и R5 устанавливается напряжение 0,3 В для устранения искажений типа «ступеньки» в выходном сигнале. Аналогичные функции выполняют резисторы R6, R7, R12-R15. Нелинейные искажения уменьшаются также за счет ООС в каждом ОУ.

4. УСИЛИТЕЛИ МОЩНОСТИ

Усилитель с выходной мощностью 4 Вт.

Усилитель (рис. 4.14) выполнен по двухтактной схеме. Для предварительного усиления служит интегральная микросхема типа К224УС5. Глубокая (до 40 дБ) ООС по переменному току позволяет получить малый коэффициент нелинейных искажений. Коэффициент гармоник и чувствительность устанавливаются подбором сопротивления резистора R4. При сопротивлении резистора R4 = 150 Ом коэффициент усиления составляет 100–150, а коэффициент гармоник 0,5–0,8 %. Наличие ОС по постоянному току обеспечивает стабильную работу усилителя как при изменении питающего напряжения, так и при изменении температуры. Полоса частот 200 Гц — 10 кГц.

Усилитель с выходной мощностью 2 Вт.

Усилитель (рис. 4.15) отдает в нагрузку мощность 2 Вт при питающем напряжении 12 В, 0,8 Вт — при напряжении 9 В и 0,25 Вт — при напряжении 6 В. При максимальной мощности коэффициент гармоник составляет 1 %. Входное сопротивление равно 25 кОм. Полоса рабочих частот 80 Гц — 12 кГц. Для обеспечения равномерности частотной характеристики и для устранения искажений типа «ступеньки» с выхода усилителя на вывод 3 микросхемы подается ООС. Изменением сопротивления резистора R3 можно регулировать ООС. При этом расширяется полоса частот, уменьшаются нелинейности, но и падает коэффициент усиления.

Усилитель мощности на интегральной микросхеме К157УС1.

Выходная мощность усилителя 0,5 Вт. Чувствительность лежит в пределах 15–30 мВ. Коэффициент гармоник в полосе частот от 50 Гц до 15 кГц не превышает 0,3 %. При напряжении питания 12 В можнополучить выходную мощность 1,5 Вт. Схема представлена на рис. 4.16.

Усилитель мощности на 12 Вт.

Усилитель (рис. 4.17) имеет полосу частот от 10 Гц до 20 кГц. В этой полосе частотная характеристика имеет неравномерность 2 дБ. Коэффициент передачи может меняться от 1 до 100. Амплитуда выходного сигнала на нагрузке 3 Ом равна 9 В. Налаживание усилителя сводится к подбору корректирующей цепочки интегральной микросхемы. Выходные транзисторы работают без начального смещения. «Ступенька» в выходном сигнале устраняется за счет ООС.

5. ПРЕДУСИЛИТЕЛИ С УПРАВЛЯЕМЫМИ ПАРАМЕТРАМИ

Усилитель компенсации предискажений.

Усилитель (рис. 4.18) со спадающей частотной характеристикой применяется при воспроизведении грамзаписи с магнитной головкой. Подъем частотной характеристики в области низких звуковых частот происходит за счет частотно-зависимой ОС, построенной на элементах R1, R2, С3, С4. Постоянные времени R1C4 = 300 мкс и R₂C₃ = 3000 мкс. Завал в области высоких частот осуществляется цепочкой R3C3 = 72 мкс. Для уменьшения выходного сопротивления включен транзистор. Коэффициент усиления схемы на частоте 1 кГц равен 30.

Усилитель с АРУ.

Усилитель (рис. 4.19) имеет нелинейную зависимость коэффициента усиления от амплитуды входного сигнала. В схеме осуществляется автоматическая регулировка усиления за счет ООС по переменному току. Эта связь осуществляется посредством изменения сопротивления полевого транзистора переменному току. Управление полевым транзистором происходит постоянным напряжением продетектированного выходного сигнала ОУ. Функции детектора выполняет транзистор VT2. Если входной сигнал превышает 1 В, то на выходе появляются» нелинейные искажения, связанные с появлением второй гармоники. Эти искажения вносит полевой транзистор из-за несимметричности его характеристики для различных полярностей сигнала. Значительно меньше искажений возникают с МОП-транзисторами.

Параллельные усилители.

Параллельное включение усилителей (рис. 4.20) увеличивает амплитуду сигнала в N раз, в то время как шумовая составляющая, являющаяся случайной величиной, возрастает только в N”². В той же степени уменьшается дрейф нуля и влияние температурных коэффициентов отдельных усилителей. Усиление схемы определяется сопротивлением резистора R4. Для схемы из шести параллельных усилителей среднее значение шума составляет 0,85 мкВ при шуме отдельного усилителя приблизительно в 2,2 мкВ. Приведенное ко входу напряжение сдвига равно 13 мкВ, а температурный коэффициент при 25 °C составляет 0,2 мкВ/К. Это соответствует зависимости N^-2

Усилитель на микросхеме К284СС2А.

Усилитель {рис. 4.21) имеет коэффициент усиления более 10⁴. С помощью резистора R4 коэффициент передачи можно менять в пределах от 50 до максимального значения, равного примерно 10⁴. Верхняя граничная частота равна 10 кГц. Режим по постоянному току осуществляется с помощью делителя R1 и R3 и стабилизатора напряжения, выполненного на элементах R6 и VD1.

Интегральная микросхема может работать и при пониженных напряжениях источников питания. Вместо напряжения питания 12 В можно применить напряжение 4 В, предварительно заменив стабилитрон резистором (1,5 кОм) с параллельно включенным конденсатором (50 мкФ). Однако следует иметь в виду, что. максимальная амплитуда неискаженного сигнала в этом случае будет равна 0,5 В.

Микрофонный усилитель на микросхеме К224ПП1.

Усилитель имеет коэффициент усиления 100. В нем осуществлена полная термостабилизация. Входное сопротивление 2 кОм, а выходное — 500 Ом (рис. 4.22). Микрофонный усилитель.

Усилитель (рис. 4.23) питается от одного источника. Напряжение этого источника определяет максимальную амплитуду неискаженного выходного сигнала, т. е. при ±U_а, равном 4; 6; 8; 12; 15; 18; 24 и 30 В, U_вых равно соответственно 0,4; 1,4; 1,7; 2,3; 3,2; 3,9; 5,2 и 6,5 В.

Снижение напряжения питания отрицательной полярности до 4–5 В приводит к уменьшению на несколько процентов коэффициента усиления. Уменьшение положительного напряжения приводит к уменьшению максимальной амплитуды выходного сигнала. При пониженном питании частотная характеристика остается без изменения.

Операционный усилитель с большим входным сопротивлением.

Входное сопротивление ОУ К140УД1А можно повысить при включении на входе микросхемы К101КТ1 (рис. 4.24). В микросхему К101КТ1 входят два хорошо подобранных транзистора. Входное сопротивление составного ОУ может превышать 10 МОм. Входной ток менее 0,2 мкА. Частотная характеристика усилителя равномерна в полосе от 0 до 500 кГц при подключении вывода 8 к 5.

Операционный усилитель с малым выходным сопротивлением.

Дополнительные транзисторы в схеме на рис. 4.25, несмотря на отсутствие начального смещения, уменьшают выходное сопротивление ОУ до 100 Ом. При переходе сигнала через нуль на выходном сигнале образуется «ступенька» в 100 мВ. Без компенсирующих элементов в схеме возникают колебания с частотой от 2 до 10 МГц. Генерация срывается при R = 70-120 Ом и С = 100 пФ. Температурный дрейф нуля 20 мкВ/град. Коэффициент усиления K = R₂/R1.

Линейный ОУ.

Линейность выходного сигнала ОУ нарушается с уменьшением нагрузки. Подключение двух транзисторов на выход усилителя (рис. 4.26) позволяет уменьшить выходное сопротивление и увеличивают нагрузочную способность схемы. Два диода в базовой цепи транзисторов устраняют порог открывания выходных транзисторов. Нелинейность входной характеристики транзистора легко уменьшается ООС через резисторы R1 и R2. Такое включение дополнительных транзисторов обеспечивает выходной ток до 100 мА.

Усилитель с управляемым коэффициентом передачи.

Коэффициент передачи усилителя (рис. 4.27) меняется дискретно. Управление осуществляется с помощью декады резисторов R3-R7. Когда переключатель находится в положении I, декада подключена ко входу ОУ. На входе усилителя образуется делитель напряжения между резистором R1 и декадой. При подаче в базу транзистора VT1 положительного напряжения он открывается. В результате ко входу усилителя оказывается подключен делитель из резисторов R1 и R3. Коэффициент передачи схемы равен 0,5. При включении транзисторов VT2-VT5 коэффициент передачи будет равен соответственно 0,25; 0,125; 0,0625 и т. д.

Положение переключателя II включает декаду в цепь ООС. В этом случае включение транзисторов VT2 — VT5 реализует схему с коэффициентом усиления ОУ, равным 1, 2, 3 и т. д. Максимальный коэффициент усиления равен 32. Амплитуда входного сигнала не должна превышать 5 В. Вместо транзисторов VT1-VT5 может быть использована интегральная микросхема К198НТ1.

Управление с помощью полевых транзисторов коэффициентом усиления.

С помощью полевых транзисторов, включенных в схему моста, можно в широких пределах управлять коэффициентом передачи ОУ (рис. 4.28). Несмотря на то, что сопротивление сток — исток полевого транзистора нелинейно меняется от напряжения в затворе, в данной схеме линейность сохраняется, в широких пределах. Это достигается благодаря изменению в небольших пределах напряжения между истоком и стоком при большом диапазоне изменения сигнала. Коэффициент усиления схемы определяется по формуле K_y.u= R₄U_ynp/R₂U_ЗИотс, где U_ynp — управляющее напряжение на затворе; U_ЗИотс ^— напряжение отсечки полевого транзистора. Усилитель с диодной регулировкой коэффициента усиления.

Регулировка коэффициента усиления в схеме (рис. 4.29) осуществляется за счет изменения сопротивления кремниевого диода в зависимости от протекающего через него постоянного тока. Возможны два варианта включения диода: параллельно эмиттерному сопротивлению и параллельно коллекторному сопротивлению. В первом случае с увеличением протекающего тока через диод или при увеличении напряжения на диоде коэффициент усиления возрастает. Это связано с тем, что общее сопротивление в эмиттере транзистора для переменного тока уменьшается. Во втором случае сопротивление диода, подключенного параллельно резистору R3, уменьшает коэффициент усиления с увеличением тока, протекающего через него. Схема эффективно работает при входном сигнале не более 10 мВ. Управляющее напряжение меняется от 0 до 12 В. Это напряжение можно снизить, если уменьшить сопротивление резистора R5.

Малошумящий усилитель на интегральных микросхемах.

Усилитель состоит из двух микросхем (рис. 4.30). Полевой транзистор микросхемы DA1 обеспечивает входное сопротивление усилителя 20 МОм и емкость 2 пФ. Коэффициент усиления, равный 100, обеспечивается интегральной микросхемой DA2, в которой применена глубокая ООС. При замкнутом входе собственный шум усилителя в полосе частот от 20 Гц до 20 кГц не превышает 10 мкВ. Неравномерность амплитудно-частотной характеристики в той же полосе не более 1,5 %. На сопротивлении нагрузки 3 кОм схема создает выходной сигнал с амплитудой до

Предварительный усилитель на полевом транзисторе.

Усилитель для емкостных датчиков (рис. 4.31) потребляет ток 10 мкА от источника питания 3 В. В этой схеме полевой транзистор работает с коэффициентом передачи, равным приблизительно 5, а транзисторы VT2 и VT3 входят в составной повторитель. Напряжение отсечки полевого транзистора должно быть меньше 1 В. Входное сопротивление каскада равно 1 МОм, а выходное сопротивление приблизительно 5 кОм. Напряжение шумов, приведенное ко входу менее 50 мкВ в полосе частот от 20 Гц до 20 кГц.

Составной каскад на полевом и биполярном транзисторах.

Каскад (рис. 4.32) имеет коэффициент усиления, близкий к единице, большое входное и малое выходное сопротивления, приблизительно 200 Ом. На выходе повторителя (рис. 4.32,а) присутствует постоянное напряжение, определяемое потенциалом отсечки полевого транзистора. В схеме рис. 4.32,б постоянная составляющая на выходе отсутствует. Она скомпенсирована подачей через резистор R3 подпитывающего напряжения от второго источника питания. Поскольку напряжение отсечки полевых транзисторов имеет разброс, то для каждого конкретного транзистора VT1 необходимо регулировать резистор R3.

Усилитель с динамической нагрузкой.

Для увеличения коэффициента усиления на транзисторе VT2 (рис. 4.33,) в качестве динамической нагрузки включены VT1 и R3. Эквивалентное сопротивление нагрузки будет определяться выражением

где K_y.и = R₂/R₃ — коэффициент передачи транзистора VT2 по постоянному току. Если принять R3 = R2, то коэффициент усиления резко увеличивается и транзисторы входят в насыщение. Поэтому должно выполняться неравенство R2 > R3. Для переменной составляющей сигнала сопротивление в цепи истока VT2 определяется емкостью, где конденсатора С, которая в свою очередь определяется полосой частот входного сигнала.

Усилитель с большим коэффициентом усиления.

При создания усилителей с большим входным сопротивлением и большим коэффициентом усиления необходимо уделять особое внимание его устойчивости. В частности, необходимо получать высокую степень развязки по цепям питания. Приведенная схема трехкаскадного усилителя (рис. 4.34) имеет хорошую развязку одного каскада от другого. В усилителе отсутствует ПОС, что достигнуто с помощью биполярных транзисторов. Выходной сигнал каскада «развязан» от цепей питания через большое выходное сопротивление биполярного транзистора. Кроме того, значительно ослаблена паразитная емкостная ОС через емкости коллектор — база и сток — затвор. Между двумя последовательно включенными емкостями существует малое сопротивление перехода база — эмиттер биполярного транзистора.

Положительные свойства каскада позволяют создать шестикаскадный УНЧ с коэффициентом усиления более 10³. На вход усилителя подается сигнал менее 1 мкВ от источника с внутренним сопротивлением 10 кОм. На выходе присутствует сигнал с амплитудой более 2 В. Для ослабления шумов между каскадами возможно применение узкополосных фильтров. Усилитель устойчиво работает при пульсации напряжения питания до 15 %. Изменение напряжения питания не сказывается существенным образом на форме выходного сигнала и не проходит на выход схемы. Нестабильность питания ограничивает максимально возможную амплитуду выходного сигнала.

Трехкаскадный усилитель имеет полосу пропускания от 10 Гц до 100 кГц по уровню 0,9. Эффективное напряжение шума, приведенное ко входу, при входном сопротивлении 100 кОм составляет 70 мкВ. Коэффициент усиления отдельного каскада на частотах свыше 10 Гц определяется по формуле K_yu1 = R_кS_21э и равняется приблизительно 20. На частотах ниже 10 Гц — по формуле K_yu2= (R_к + Х_с)/Х_с, Где Х_с = 1/h_21э; h_21э — коэффициент передачи по току биполярного транзистора, a S — крутизна полевого транзистора. Для расширения полосы частот ниже 10 Гц необходимо увеличить емкость конденсатора С1 или увеличить сопротивление резистора R1. Однако увеличение сопротивления резистора R1 требует также увеличения сопротивления резистора R4, чтобы избежать насыщения биполярного транзистора. С увеличением R4 уменьшается ток через полевой и биполярный транзисторы, что влечет за собой уменьшения и S. Кроме того, начинают сказываться нелинейности вольт-амперной характеристики обоих транзисторов

Уменьшение порога открывания составного эмиттерного повторителя.

В схеме составного эмиттерного повторителя (рис. 4.35) для уменьшения нелинейных искажений, связанных с порогом открывания транзисторов, включен транзистор VT1 Напряжение между коллектором и эмиттером этого транзистора регулируется с помощью резистора R1. В результате рабочее напряжение смещения транзисторов VT2 и VT3 становится стабильным и не зависит от амплитуды входного сигнала. Кроме того, повышается температурная стабилизация выходных транзисторов

Усилитель с низкоомным входом.

Схема усилителя (рис. 4.36) состоит из двух транзисторов, где первый каскад собран по схеме с ОБ. Усилитель имеет малое входное сопротивление. Для схемы входным сигналом является ток, который определяется емкостью конденсатора. Коэффициент усиления описывается выражением K = jwh_21эR₂C при условии, что 1/wС > h_11б, где h_11б = 10 Ом — входное сопротивление транзистора в режиме с ОБ; h_21э — коэффициент передачи транзистора VT2. Усилитель для входного сигнала с частотой 1 кГц имеет коэффициент усиления приблизительно 100. Выходной сигнал сдвинут по фазе на 90° по отношению к входному. Этот сдвиг сохраняется в диапазоне частот от 20 Гц до 1 МГц. При построении двух и более каскадов можно применить интегральные микросхемы с набором транзисторов.

6. УСИЛИТЕЛИ С НЕПОСРЕДСТВЕННЫМИ СВЯЗЯМИ НА ТРАНЗИСТОРАХ

Малошумящий низкоомный предварительный усилитель.

Усилитель (рис. 4.37) имеет входное сопротивление 5 Ом. Низкое входное сопротивление каскада получено в результате применения в определенных отношениях ПОС и ООС. Часть эмиттерного сигнала транзистора VT2, поступающая на базу транзистора VT1, создает ООС, а коллекторный сигнал транзистора VT3 — ПОС.

Низкое входное сопротивление усилителя позволяет значительно уменьшить шумы усилителя. Спектральная плотность собственных шумов при разомкнутом входе составляет 2-10^-4 мкВ/Гц. Коэффициент усиления каскада равен примерно 40. Полоса пропускания определяется емкостью конденсатора С1.

Усилитель с непосредственной связью.

Усилитель с непосредственной связью (рис. 4.38) имеет коэффициент усиления 100-8000. Нестабильность коэффициента усиления в диапазоне температур от — 15 до +50 °C не более 2 %. Уровень шумов при закороченном входе не более 5 мкВ.

Эти характеристики усилителя обеспечиваются за счет глубокой ООС по постоянному току с помощью резистора R5. Малые напряжения между базами и коллекторами транзисторов обеспечивают низкий уровень шумов. Частотная характеристика усилителя в основном определяется входным конденсатором С1. Низшая граничная частота, на которой сигнал падает на 3 дБ, определяется по формуле f = 0,2/CR_вх, где емкость — в микрофарадах, сопротивление — в килоомах, частота — в герцах. Входное сопротивление усилителя зависит от сопротивления резистора R5. Для различных сопротивлений R5 в табл. 4.1 приведены значения входного сопротивления и коэффициента усиления.

Выходной неискаженный сигнал составляет 30–50 % от напряжения источника питания. Для устранения возбуждения усилителя первые два каскада следует питать от стабилитрона или применять в цепи питания конденсатор емкостью более 100 мкФ. Регулировка усилителя осуществляется подбором сопротивления резистора R7. Напряжение в эмиттере транзистора VT4 должно равняться половине напряжения питания.

Малошумящий усилитель с непосредственной связью.

Усилитель (рис. 4.39), предназначен для усиления сигнала с головки магнитофона. Сигнал составляет несколько милливольт. Коэффициент передачи усилителя равен приблизительно 70 дБ. Максимальное выходное напряжение равно 6 В. Для уменьшения собственных шумов транзисторы работают в режиме микротоков. Частотная характеристика усилителя может регулироваться в широких пределах резистором R7. При этом меняется верхняя граничная частота.

Широкополосный малошумящий усилитель.

Усилитель (рис. 4.40) предназначен для работы с сигналами до 10 мВ и в по лосе частот от 10 Гц до 30 кГц. Для уменьшения собственных шумов в двух первых каскадах применены высокочастотные транзисторы в режиме малых коллекторных токов. Ток транзистора VT1 равен 40 мкА, а ток транзистора VT2 — 100 мкА. Включение в третьем каскаде транзисторов разных типов проводимости упростило межкаскадное соединение и улучшило температурную стабильность. Включение в эмиттер транзистора VT3 стабилитрона позволило увеличить напряжение в коллекторе транзистора VT2 и тем самым увеличить коэффициент усиления усилителя. Напряжение пробоя стабилитрона определяет динамический диапазон выходного сигнала. Коэффициент усиления может составлять до 5∙10⁴. В полосе пропускания уровень собственных шумов, приведенный ко входу, лежит в пределах от 1,5 до 2,5 мкВ.

Усилитель с большим входным сопротивлением.

В усилителе (рис. 4.41) применена гальваническая связь между каскадами. Транзисторы VT1-VT3 работают при нулевом напряжении коллектор — база. Параметры усилителя стабилизированы ООС через резистор R1. Рабочая точка транзистора VT1 устанавливается резисторами R4 и R5. Усилитель рассчитан на работу в диапазоне частот от 50 Гц до 10 кГц. Коэффициент усиления равен 700 при входном сопротивлении 50 кОм. Максимальная амплитуда входного сигнала равна 3 В. Напряжение шума на выходе менее 10 мкВ. Усилитель может работать при температуре от —50 до +50 °C. При температуре —50 °C коэффициент усиления уменьшается в два раза.

7. УСИЛИТЕЛИ С ЧАСТОТНО-ЗАВИСИМЫМ КОЭФФИЦИЕНТОМ УСИЛЕНИЯ

Усилитель с регулируемой в широком диапазоне частотной характеристикой.

Регулировка частотной характеристики в схеме (рис. 4.42) осуществляется двумя резисторами: в области высоких частот — резистором R2, в области низких частот — резистором R4. На частоте 30 Гц коэффициент усиления меняется от +19 до —22 дБ, а на частоте 20 кГц — от +19 до —19 дБ. Среднее положение потенциометров дает равномерную частотную характеристику. При этом коэффициент усиления схемы равен 0,9. При выходном сигнале менее 250 мВ коэффициент гармоник менее 0,1 %, при 2В — нелинейные искажения возрастают и становятся 0,9 % на частоте 12,5 кГц. Формы АЧХ при крайних положениях движков R2 и R4 показаны на графике рис. 4.42.

Широкополосный усилитель с управляемой частотной характеристикой.

Усилитель (рис. 4.43) имеет ступенчатую раздельную регулировку по низким и высоким частотам. Дискретность регулировки 2 дБ. Диапазон регулирования от — 12 до +12 дБ. Коэффициент гармоник порядка 0,1 %. Полоса пропускания равна от 10 Гц до 200 кГц. Формы АЧХ при ступенчатом регулировании показаны на графике рис. 4.43.

Низкочастотный усилитель.

Усилитель (рис. 4.44) имеет регулируемую форму АЧХ и коэффициент усиления более 10³. Он обладает минимальными нелинейными искажениями, которые получены за счет ООС через резистор R2. Для устранения самовозбуждения усилителя в схеме предусмотрены два конденсатора (С1 и С7). Пределы регулирования АЧХ проиллюстрированы на графике рис. 4.44.

Усилитель с регулируемой частотной характеристикой.

Усилитель (рис. 4.45) имеет коэффициент усиления 20 дБ. На граничных частотах 30 Гц и 20 кГц можно регулировать коэффициент усиления в диапазоне ±20 дБ. Выходной сигнал имеет нелинейность порядка 0,01 %. Максимальная амплитуда выходного сигнала 8 В.

Предварительный усилитель для магнитного звукоснимателя.

Усилитель (рис. 4.46) предназначен для выравнивания частотной характеристики магнитного звукоснимателя при стереофоническом воспроизведении звука. Совместно со звукоснимателем на выходе усилителя получается равномерная амплитудно-частотная характеристика в полосе от 20 Гц до 20 кГц. Для уменьшения собственных шумов усилителя, оба транзистора работают в режиме микротоков. Коэффициент усиления на частоте 1 кГц равен 36 дБ. Входное сопротивление усилителя равно 50 кОм. Частотная зависимость коэффициента усиления приведена на графике рис. 4.46.

Логарифмический усилитель с динамическим диапазоном 60 дБ.

Для получения логарифмического закона изменения выходного сигнала применяется усилитель с большим выходным сопротивлением, который работает на диод (рис. 4.47). Большое выходное сопротивление усилителя по переменному сигналу обеспечивается включением динамической нагрузки в цепь коллектора транзистора VT3 — составного эмиттерного повторителя, в базовую цепь которого подается выходной сигнал. В результате этого в эмиттере транзистора VT2 будет сигнал, близкий к сигналу в коллекторе VT3. Через резистор R5 отсутствует ток сигнала. Получается эквивалентное сопротивление около 250–500 кОм. С этим выходным сопротивлением усилитель работает на диодную нагрузку. Диоды определяют логарифмический закон изменения выходного сигнала. Зависимость U_вых усилителя от U_вi проиллюстрирована на графике рис. 4.47.

Суммирующий усилитель.

Усилитель (рис. 4.48) позволяет подключить на вход три источника сигнала с различными выходными сопротивлениями. Ко Входу 1 подключают микрофон, выходной сигнал которого около 2 мВ. Звукосниматель с выходным сигналом 100 мВ подключают ко Входу 2. Магнитофон, выходной сигнал которого 250 мВ, можно подключить ко Входу 3. Все датчики хорошо изолированы один относительно другого, поскольку на входе ОУ поддерживается нулевой уровень.

Модуляционный усилитель.

Усилитель (рис. 4.49) построен по принципу модуляция — демодуляция. Низкочастотный входной сигнал преобразуется в импульсный. Импульсный сигнал проходит через три каскада усиления.

На выходе расположен синхронный детектор, который восстанавливает первоначальное состояние входного сигнала. При модуляции входного сигнала возникают переходные процессы, которые искажают выходной сигнал. Искажения возникают из-за разделительных конденсаторов. Для устранения переходных процессов в измерительном усилителе, применяют цепи компенсации. Входной сигнал цепи компенсации проходит через эмиттерный повторитель, собранный из части микросхемы DA1, и подается на вход 2 дифференциального усилителя микросхемы К122УД1. На вход 1 подается модулированный сигнал. Резистором R3 добиваются такого положения, при котором постоянная составляющая в модулированном сигнале отсутствует. Так, если модулятор преобразует входной сигнал в импульсы одной полярности; то в результате действия цепей компенсации на выходе первого каскада усилителя действует уже двухполярный импульсный сигнал. Таким образом, на переходных конденсаторах не происходит изменения напряжения при изменении амплитуды входного сигнала.

Введение цепей компенсации не влияет на дрейф нуля усилителя. Трехкаскадный усилитель имеет коэффициент усиления 1000, порог чувствительности 100 мкВ. Частота модуляции равна 40 кГц.

8. ЭЛЕКТРОМЕТРИЧЕСКИЕ УСИЛИТЕЛИ

Двухкаскадный электрометрический усилитель.

Усилитель состоит из двух звеньев (рис. 4.50) — интегрирующего на DA1 и VT и пропорционально интегро-дифференцирующего DA2. Выходное напряжение связано с входным током, протекающим через R1, выражением U_вых = I_вхR₅C₂/C₁. Измеряемый входной ток вызывает линейное изменение напряжения на выходе ОУ DA1, причем скорость изменения пропорциональна входному току и обратно пропорциональна емкости конденсатора С1, Второе звено в пределах действия дифференцирующей цепи R5C2 проводит дифференцирование выходного напряжения усилителя DA1.

Временной дрейф входного тока за 24 ч составляет 5∙10¹⁷ А, а температурный дрейф равен 5∙10^-18 А/град. Зависимость двойной амплитуды шумового тока, приведенного ко входу, от полосы пропускания приведена на графике рис. 4.50.

Для удовлетворительной работы схемы следует использовать конденсаторы с минимальными утечками. Для устранения перегрузки усилителя желательно применение устройства автоматического сброса напряжения на интегрирующих конденсаторах, наличие которого проиллюстрировано контактами К1 и К2, включенными параллельно С1 и С3.

Термостабильный электрометрический усилитель.

Электрометрический усилитель (рис 4.51) позволяет измерять минимальный ток 10^-5 А. При этом выходное напряжение составляет около 50 мВ. Усилитель содержит входной каскад на сборке полевых транзисторов DA1 и ОУ DA2 в дифференциальном включении. Для балансировки схемы служат потенциометры R5 и R10. Для повышения стабильности схемы желательно к выводу 8 микросхемы DA1 подключать резисторы, аналогичные подключенным к выводу 6. Это приводит к полной балансировке входных транзисторов Временной дрейф схемы равен 20 мВ/ч, а температурный — 5 мВ/град.

Усилитель с компенсацией.

Усилитель (рис. 4.52) усиливает сигналы в широкой полосе частот. Верхняя граничная частота определяется сопротивлением резистора R1. Расширение частотного диапазона получено за счет уменьшения емкости затвор — сток транзистора VT1. Это достигается тем, что через стабилитрон VD1 с выхода усилителя на сток транзистора VT1 подано напряжение ООС. Схема обладает входным сопротивлением более 10¹⁰ Ом.

Усилитель с регулируемой ООС.

Усилитель (рис. 4.53) при коэффициенте усиления в пределах 10 обладает входным сопротивлением более 10¹⁰ Ом. Коэффициент усиления может меняться в достаточно широких пределах с помощью потенциометра R5. Форма АЧХ усилителя в зависимости от сопротивления R₀ проиллюстрирована графиках рис. 4.53. В полосе 50 кГц напряжение шума усилителя равно 1–2 мкВ. При использовании вместо микросхемы DA1 полевых транзисторов типа КП303В не рекомендуется устанавливать коэффициент усиления более 10. В этом случае необходимо также обращать внимание на температурный и временной дрейфы.

Простой мостовой электрометрический усилитель.

Электрометрический усилитель (рис. 4.54) состоит из транзисторно-резисторного моста и усилителя на микросхеме и позволяет измерять входной ток до 2∙10^-15 А. В усилителе применен полевой транзистор VT, входное сопротивление которого более 10⁷ Ом. Динамический диапазон входного напряжения ±0,7 В. Коэффициент усиления схемы равен 10. Верхняя граничная частота усилителя зависит от выходного сопротивления генератора сигнала и входной емкости полевого транзистора VT.

Мостовой электрометрический усилитель.

Усилитель собран по мостовой схеме (рис. 4.55), в одно плечо которого включен полевой транзистор VT.

Для уменьшения температурного дрейфа усилителя в схему введены элементы подстройки режима работы полевого транзистора и балансировки моста. Напряжение на истоке транзистора устанавливается с помощью подстроечного резистора R3. Балансировка моста осуществляется построечным резистором R4. В схеме моста желательно использовать резисторы с малым температурным дрейфом. При использовании проволочных резисторов, вызывающих температурный дрейф выходного напряжения 700 мкВ/град, что значительно выше температурного дрейфа от полевого транзистора (4–7 мкВ/град), компенсации температурного дрейфа следует добиваться с помощью терморезистора R6. В этом случае температурный дрейф может быть снижен до 40 мкВ/град.

Выходной сигнал моста усиливается микросхемой, необходимый коэффициент усиления которой устанавливается резистором R7. Вся схема охвачена общей ООС. Эта связь осуществляется резисторами R1 и R8-R10. Усилитель может быть использован для измерения тиков порядка 10^-13 — 10^-12 А. Чувствительность схемы равна 3∙10^-14 А при соотношении сигнал-шум, равном 3. Диапазон входных напряжений 0,6–6 В. Температурный дрейф 40 мкВ/град. Временной дрейф 10^-18 А/ч. Полоса пропускания 0–7 Гц. Кроме интегральной микросхемы К140УД1Б в устройстве можно применить микросхему К153УД1.

Электрометрический усилитель.

Электрометрический усилитель (рис. 4.56) позволяет измерять входные токи 5∙10^-16 — 5∙10^-12 А. На входе усилителя применен полевой транзистор VT в схеме истокового повторителя. Сигнал с истока полевого транзистора подается на вход ОУ. Для уменьшения временного и температурного дрейфов полевого транзистора ток через него (0,3 мА) стабилизирован резисторами R1 и R2 и стабилитроном VD2. Сопротивление резистора R2 следует подбирать с учетом разброса параметров полевого транзистора. Для получения малой рассеиваемой мощности транзистором VT потенциал стока ограничивается стабилитроном VD2.

Выходной сигнал полевого транзистора подается на инвертирующий вход интегральной микросхемы. На неинвертирующий вход этой микросхемы подается постоянное напряжение, с по мощью которого согласуются входы усилителя по постоянному уровню. Резистор R8 осуществляет грубую, резистор R7 — плавную балансировку ОУ. Для уменьшения статического заряда в цепи затвора полевого транзистора служит резистор R4 Параллельно этому резистору может быть включена цепочка R5C1, которая увеличивает коэффициент усиления и расширяет полосу пропускания усилителя. Постоянная времени при этом уменьшается с 0,1 до 15 мс. С расширением полосы шум усилителя увеличивается до 2∙10^-15 А (для узкой полосы он не превышает 8∙10^-18 А). Максимальное выходное напряжение ±5 В. Дрейф нуля составляет 0,9 мВ в диапазоне температур 20° — 45 °C. Временной дрейф ±0,9 мВ/ч.

Дифференциальный электрометрический усилитель.

Входной каскад усилителя (рис. 4.57) выполнен по дифференциальной схеме на полевых транзисторах. Для стабилизации параметров усилителя применена 100 %-ная ООС. При разомкнутой цепи ОС коэффициент усиления составляет 10⁴.

Постоянная времени входной цепи для R1 = 10¹² Ом равна 0,1 с, а для R1 = 10¹¹ Ом — 10 с. Такого же порядка выбирается постоянная времени на выходе ОУ. Временной дрейф за 1 ч равен 0,5 мВ для R1 = 10¹² Ом и 3 мВ для R1 = 10⁴ Ом. Температурный дрейф в диапазоне от — 30 до 4-50 °C менее 0,1 мВ/град при R1 = 10¹² Ом. Шумы на выходе составляют 1,5 мВ для R1 = 10¹² Ом и 3 мВ для R1 = 10¹⁴ Ом. Пороговая чувствительность для 10¹² Ом составляет 1,5∙10^-15 А, а для 10¹⁴ Ом — 3∙10^-17 А. При замене микросхемы К140УД1Б на микросхему К153УД1 в два раза увеличивается шумовая составляющая сигнала на выходе схемы.

Повторитель напряжения.

Повторитель (рис. 4.58) собран на двух интегральных микросхемах. Предварительный дифференциальный каскад выполнен на сборке полевых транзисторов DA1. Входное сопротивление его равно 2∙10⁹ Ом. Для стабилизации режима половых транзисторов по току в цепь истоков включен генератор тока на транзисторе VT. Температурная стабилизация коллекторного тока транзистора VT осуществляется с помощью диода VD1. Выходной сигнал дифференциального каскада поступает на входы ОУ. Связь выхода ОУ с затвором правого (по схеме) полевого транзистора обеспечивает 100 %-ную ООС. Для устранения самовозбуждения в схему введены две корректирующие цепочки, состоящие из элементов R7, C1, С2, С3. При разомкнутой ОС общий коэффициент усиления составляет 80 дБ. Верхняя частота полосы пропускание равна 50 кГц. Коэффициент ослабления синфазного входного напряжения не менее 70 дБ, а температурный дрейф не более 5 мкВ/град.

Усилитель с ООС.

Усилитель (рис. 4.59) имеет входное сопротивление 5 МОм при полосе пропускания от 2 Гц до 100 кГц. Коэффициент усиления не менее 10³. Максимальная амплитуда неискаженного выходного сигнала 5 В. Усилитель устойчиво работает в диапазоне температур от — 20 до +60 °C. Стабильность параметров усилителя достигнута полной ООС по постоянному току. Полоса пропускания может быть уменьшена изменением параметров цепочки R6, С2. Транзисторы VT1 и VT2 могут быть заменены на интегральную микросхему К504НТ4, в которой транзисторы незначительно отличаются между собой по параметрам. Это позволит значительно улучшить параметры усилителя. Кроме того, транзисторы VT3 — VT5 можно заменить микросхемой К198НТ4. При замене транзисторов микросхемой необходимо уменьшить напряжение питания.

9. УСИЛИТЕЛИ С НЕПОСРЕДСТВЕННЫМИ СВЯЗЯМИ

Широкополосный усилитель на микросхеме К140УД5А.

Усилитель (рис. 4.60) имеет полосу пропускания от 20 Гц до 2 МГц. Максимальный коэффициент усиления схемы равен 100, при коэффициенте усиления каждого каскада 10 раз. Введение в схему аттенюатора позволяет регулировать коэффициент усиления дискретно с шагом 10. Для устранения самовозбуждения ОУ должны быть включены следующие корректирующие элементы: между выводами 2 и 4 — конденсатор емкостью 18 пФ и между выводами 2 и 12 — емкостью 56 пФ.

Широкополосный предусилитель.

Сигнал на вход усилителя (рис. 4.61) поступает от датчика с большим внутренним сопротивлением через кабель. Емкость кабеля значительно ограничивает полосу частот передаваемого сигнала. Для компенсации емкости на экранирующую оплетку кабеля подается выходной сигнал. Для защиты от внешних помех кабель помещается в дополнительный экран. Такая схемная нейтрализация емкости кабеля позволяет расширить полосу пропускания усилителя до 30 кГц при выходном сопротивлении датчика около 10 МОм.

Входной сигнал с центральной жилы кабеля поступает на затвор истокового повторителя на VT1, нагрузкой которого является транзистор VT2. Применение динамической нагрузки у полевого транзистора позволяет получить входное сопротивление усилителя более 50 МОм. К выходу истокового повторителя подключается, усилитель на транзисторах VT3 и VT4, охваченных ООС. Коэффициенты усиления каскада на VT3, VT4 устанавливается резистором R6. С выхода этого усилителя сигнал ООС подается на внутренний экран кабеля. Степень компенсации зависит от коэффициента усиления на VT3, VT4. Емкость кабеля ослабляется в 1/(1 — К) раз, где К близок к 1. В результате можно получить эквивалентную емкость на входе кабеля не более 1 пФ. Уровень собственных шумов усилителя не превышает 200 мкВ, динамический диапазон — 1,5 В, полоса пропускания 1 Гц — 30 кГц.

Повторитель с большим динамическим диапазоном.

Истоковый повторитель (рис. 4.62) имеет входное сопротивление более 10⁹ и входную емкость менее 2 пФ. Большой диапазон входных сигналов (около 240 В) достигается применением высоковольтного источника и соответствующих транзисторов. Полевой транзистор питается от дополнительного источника U_a. Поскольку один вывод источника Е подключен к выходу, то образуется следящая ОС, которая уменьшает емкость затвор — сток.

Истоковый повторитель.

Повторитель сигналов (рис. 4.63) имеет входное сопротивление около 10¹⁰ Ом. Коэффициент передачи равен 0,998, Входной каскад повторителя построен на полевом транзисторе, к выходу которого подключен составной эмиттерный повторитель на транзисторах VT2 и VT3. Для стабилизации работы входного каскада на VT1 в сток включен генератор тока на транзисторе VT4, напряжение на базе которого застабилизировано диодом VD1 и введена цепочка стабилитронов VD2, VD3. Диод VD2 позволяет обеспечить постоянную разность потенциалов между затвором и стоком при изменениях входного напряжения на затворе. Диод VD3 стабилизирует напряжение на резистор R3 и, следовательно, ток стока транзистора VT1. Ток стока транзистора VT1 выбирают на порядок меньше тока, протекающего через диоды VD2 и VD3. Гальваническая связь всех элементов позволяет использовать схему для передачи сигналов низких и инфранизких частот. Входной сигнал не должен превышать 2 В.

Малошумящий предусилитель.

На входе усилителя (рис. 4.64) применен полевой транзистор в схеме ОИ. Второй каскад выполнен на биполярном транзисторе по схеме ОЭ. В усилителе две петли ООС. С коллектора транзистора VT2 через цепочку R6, С3 сигнал ОС подается в исток полевого транзистора, а с истока через конденсатор С2 и резистор R3 — на затвор VT1. Наличие второй ООС позволяет увеличить входное сопротивление усилителя до десятков мегаом и существенно уменьшить входную емкость. Значение входной емкости ограничивается емкостью монтажа и лежит в пределах 5-10 пФ. Коэффициент усиления схемы может быть выбран в широких пределах — от 1 до 100, при этом сответственно меняется и верхняя граничная частота полосы пропускания. Для коэффициента усиления, равного 4, полоса пропускания составляет 100 Гц — 40 МГц. Уровень шумов, приведенный ко входу, равен 100 мкВ при входном сопротивлении 30 МОм. Максимальное выходное напряжение равно ±1,5 В при коэффициенте гармоник не более 5 %. Диапазон температур от — 60 до +60 °C.

10. МНОГОКАСКАДНЫЕ УСИЛИТЕЛИ

Усилитель с нейтрализацией.

Усилитель на полевых транзисторах (рис. 4.65) работает в широком диапазоне температур от — 196 до +85 °C. Режим по постоянному току устанавливается резисторами автосмещения R3, R6 и R8 таким образом, чтобы рабочая точка полевых транзисторов соответствовала минимальному температурному дрейфу тока стока Полоса пропускания усилителя равна 10 Гц — 1 МГц. Широкополосность обеспечивается малой входной емкостью. Уменьшение влияния емкости полевого транзистора достигается нейтрализацией, осуществляемой за счет ООС в исток и сток входного транзистора. Входная емкость лежит в пределах 1–2 пФ. Шумы усилителя эквивалентны сопротивлению 10 кОм для температуры 77 К и 50 кОм для температуры 293 К. Входное сопротивление усилителя около 8 МОм, а выходное — около 100 Ом.

Транзисторный широкополосный усилитель.

Коэффициент усиления усилителя (рис. 4.66) в полосе частот от 5 Гц до 15 МГц составляет около 15 дБ. Усилитель охвачен глубокой ООС, что обеспечивает стабильность его основных характеристик. Защита от самовозбуждения обеспечивается выбором необходимых соотношений постоянных времени каскадов. Для уменьшения нижней граничной частоты полосы пропускания применяется полевой транзистор, обеспечивающий входное сопротивление около 2 МОм. Большое входное сопротивление каскада позволяет уменьшить емкость конденсатора С1. Нагрузкой цепи стока полевого транзистора VT2 является генератор тока на транзисторе VT1. Эта динамическая нагрузка дает возможность увеличить усиление первого каскада и тем самым глубину ООС. Кроме того, эта же нагрузка позволяет уменьшить нелинейные искажения входного каскада и довести их до 0,2 % в полосе частот до 3 МГц. Для уменьшения выходного сопротивления входного каскада применяется эмиттерный повторитель на транзисторе VJ3. Транзистор VT4 увеличивает общий коэффициент усиления и обеспечивает необходимый базовый ток транзистора VT5, который работает на низкоомную нагрузку.Усилитель работает в диапазоне температур от — 10 до +50 °C.

Усилитель с непосредственной связью.

В усилителе (рис. 4.67) используется непосредственная связь между каскадами. Коллекторные токи транзисторов относительно невелики. В этой связи шумы усилителя сведены к минимуму и составляют приблизительно 10 мкВ в полосе частот от 2 Гц до 100 кГц. Наличие полевого транзистора в первом каскаде позволяет получить входное сопротивление около 5 МОм. В случае необходимости увеличения входного сопротивления следует изменить сопротивление резистора R1. Шумы усилителя в этом случае возрастут. Коэффициент усиления можно менять от 100 до 4000 подстроечным резистором R7. Исключение из схемы конденсатора С1 позволяет использовать усилитель для передачи сигналов постоянного тока. При этом дрейф составит 1,5 мВ за 8 ч работы.

Чувствительный усилитель.

Схема (рис. 4.68) предназначена для усиления сигналов в диапазоне частот от 100 Гц до 1,2 МГц; коэффициент усиления порядка 10⁴. Входной шум при сопротивлении генератора 5 кОм равен 40 мкВ, максимальный выходной сигнал 1,5 В, входное сопротивление 2,5 МОм. Схема содержит пять каскадов усиления. Входной каскад на полевом транзисторе VT1 выполнен по схеме с ОИ. Два последующих каскада собраны по идентичной схеме. В этой схеме для стабилизации параметров усилителя применены две цепи ООС через резисторы R3 и R6, R12 и R15.

Последний каскад с ОС через R20 обеспечивает усиление около 20 и малое выходное сопротивление. Вместо дискретных компонентов возможно применение интегральной микросхемы К122УС1.

Широкополосный усилитель.

Усилитель состоит из трех каскадов (рис. 4.69). Каждый каскад имеет коэффициент усиления около 30. Полоса пропускания усилителя от 1 кГц до 1 МГц. При использовании транзисторов с более высокой граничной частотой, например КТ360 и КТ324, полоса пропускания может быть расширена до 100 МГц. Несмотря на то, что общий коэффициент усиления более 2∙10⁴, усилитель устойчив. Это происходит, в частности, за счет того, что каждый каскад питается от отдельного источника питания. Принцип построения усилителя можно использовать при создании резонансного усилителя с большим коэффициентом усиления.

11. КАБЕЛЬНЫЕ УСИЛИТЕЛИ

Усилитель с низкоомным выходом.

Усилитель (рис. 4.70) предназначен для работы на кабель с волновым сопротивлением 50 Ом. Коэффициент усиления равен единице. Максимальная амплитуда входного сигнала около 10 В. С помощью резистора R3 устанавливается нулевое напряжение на выходе. Входное сопротивление каскада более 50 кОм. Полоса пропускания усилителя более 10 МГц.

Транзисторы VT1 и VT3 находятся в открытом состоянии. При достаточно близких параметрах транзисторов на входе схемы получается потенциал, практически равный нулю. В то же время падение напряжения на базо-эмиттерном переходе транзистора VT1 служит открывающим потенциалом для транзистора VT2. Аналогичным образом связаны и транзисторы VT3 и VT4. По этой причине на выходе схемы отсутствует «ступенька» напряжения при переходе входного сигнала через нулевой уровень. Для устранения постоянного напряжения на выходе схемы, возникающего из-за разброса сопротивлений резисторов и параметров транзисторов, служат потенциометр R5 и резистор R4.

Микрофонный усилитель.

Усилитель (рис. 4.71) располагается в непосредственной близости от микрофона. Выходной сигнал усилителя снимается с резистора R4. Смещение в базу транзистора VT1 и температурная стабилизация усилителя обеспечиваются делителем R2 и R3. Резистор R1 является нагрузкой первого каскада и одно временно осуществляет ООС во втором каскаде. Обратная связь снижает нелинейные искажения и обеспечивает выходное сопротивление около 600 Ом. Нижняя граничная частота усилителя равна 16 Гц. Общий коэффициент усиления схемы (150–250) зависит от коэффициента передачи применяемых транзисторов.

Выносные предварительные усилители.

Для передачи сигналов датчиков, удаленных от измерительных устройств, применяются усилители (рис. 4.72), выходной сигнал которых и напряжение питания к которым проходят по одним и тем же проводам. Во всех усилителях нагрузка помещена на конце кабеля, а ток от источника питания проходит через нагрузочный резистор.

На рис. 4.72,а приведена простая схема усилителя со 100 %-ной ООС. Входное полное сопротивление усилителя равно R_вх = 2∙10³ МОм, С_вх = 2,5 пФ. Коэффициент передачи в диапазоне частот от 10 Гц до 50 МГц лежит в пределах 0,9–0,92. Шумы усилителя в полосе частот от 5 Гц до 300 кГц равны 10 мкВ для замкнутого входа, а при входной емкости 100 пФ — 12 мкВ. Для уменьшения внешних наводок на входные цепи необходима тщательная экранировка усилителя и использование на печатной плате компенсационных дорожек.

В схеме усилителя на рис. 4.72,б для компенсации входной емкости полевого транзистора применена динамическая нагрузка, выполненная на транзисторе VT2. Введение этого транзистора значительно увеличивает глубину ООС. Входное полное сопротивление усилителя равно R_вх > 3∙10³ МОм, С_вх < 1,1 пФ. Коэффициент усиления близок к единице.

Применение в схеме рис. 4.72, в дополнительного усилительного каскада на транзисторе VT3 в петле ОС ведет к сужению полосы пропускания, которая в данном случае составляет от 5 Гц до 7 МГц. Коэффициент передачи близок к единице. Входное сопротивление на низких частотах 8-10³ МОм, а входная емкость до частоты 1 МГц не превышает 0,09 пФ. Шум в полосе частот 5 Гц — 300 кГц равен 8 мкВ при замкнутом входе. При входной емкости 100 пФ шум не увеличивается. Однако для емкости 10 пФ шум равен 30 мкВ, при 1 пФ — 200 мкВ.

На входе усилителя, изображенного на рис. 4.72,г, отсутствует входной разделительный конденсатор. Этот усилитель имеет коэффициент усиления 12, входное сопротивление 500 МОм и входную емкость 2,7 пФ. Полоса пропускания ограничена частотой 1 МГц, поскольку применены низкочастотные полевые транзисторы. Уровень собственных шумов при емкости на входе 100 пФ равен 30 мкВ.

Схема усилителя рис. 4.72,д состоит из двух каскадов: истоковый повторитель — транзистор VT1 и усилителя на составном транзисторе с полной ООС. Напряжение между истоком и стоком полевого транзистора не превышает падения напряжения на переходе база — эмиттер транзистора VT2. Малое напряжение сток — исток полевого транзистора позволяет существенно уменьшить шумы усилителя в области низких частот. Основные параметры усилителя: входное сопротивление 800 МОм, входная емкость 0,5 пФ, коэффициент усиления 0,98 в диапазоне частот от 10 Гц до 1 МГц, напряжение шума 35 мкВ.

Антенный усилитель.

Двухтранзисторный усилитель (рис. 4.73,а) предназначен для работы в полосе частот от 100 кГц до 35 МГц. Усиление сигнала осуществляется транзистором VT1. Транзистор VT2 служит для уменьшения емкости нагрузки VT1 и стабилизации коэффициента усиления. Непосредственная связь между транзисторами и с выхода усилителя на базу VT1 при R4 стабилизирует режим работы усилителя как по постоянному, так и по переменному токам. Форма амплитудно-частотной характеристики усилителя зависит от емкости конденсатора С3. Эта зависимость показана на рис. 4.73,в. Меняя емкость конденсатора, можно добиться неравномерности частотной характеристики менее ±3 дБ. Влияние емкости конденсатора С3 на амплитудную характеристику проиллюстрировано на рис. 4.73,б.

Согласующий каскад.

При передаче импульсных сигналов через кабель уделяется большое внимание согласованию кабеля по входу и выходу. Если кабель не оканчивается согласованной нагрузкой, то одиночный импульс отражается в нем несколько раз. Чтобы избавиться от рассогласования, необходимо применить на выходе кабеля диодные ограничители. Когда импульсный сигнал с амплитудой 5 В приходит на базу выходного транзистора, то отраженный сигнал ограничивается диодом VD1 (рис. 4.74). Уничтожение паразитных выбросов отрицательной полярности осуществляется диодом VD2. Наличие двух диодов на выходе кабеля позволяет согласовать сигналы, передаваемые интегральной микросхемой на вход другой микросхемы.

12. МОСТОВЫЕ УСИЛИТЕЛИ

Гальванометр.

Прибор (рис. 4 75) предназначен для измерения токов от 0,2 нА. Усилитель постоянного тока собран по дифференциальной схеме на полевых транзисторах. Измерительный прибор включен между истоками полевых транзисторов. Для уменьшения наводок переменного тока к затвору транзистора VTJ подключена цепочка C1, R2. Балансировка схемы осуществляется резистором R4. Компенсация влияния тока затвора VT1 реализуется подачей с подстроечного резистора R7 в цепь затвора VT1 через R1 напряжения подпитки. Для измерения токов 10 нА на вход необходимо подключить резистор с сопротивлением 100 МОм, для 100 нА — 10 МОм, для 1 мкА — 1 МОм, для 10 мкА — 100 кОм. Падение напряжения на входном резисторе не более 1 В.

Для уменьшения температурного дрейфа в схеме целесообразно применить согласованные по параметрам полевые транзисторы, которые находятся в микросхемах К504НТ1 — К504НТ4 с любым буквенным индексом.

Милливольтметр.

Прибор (рис. 4.76) переменного напряжения имеет входное сопротивление 2 МОм. Чувствительность определяется коэффициентом усиления, максимальное значения которого равно 10. В случае необходимости усиление можно увеличить за счет уменьшения сопротивления резистора R4.

Дифференциальный электрометрический усилитель.

С помощью усилителя (рис. 4.77) можно измерять токи до 10^-10 А. Входное сопротивление равно 1 ГОм, так что от максимального тока на нем развивается напряжение 100 мВ. Это напряжение подается на измерительную схему. С помощью резистора R4 устанавливается предел измерения. Нуль измерительного прибора или баланс усилителя осуществляется резистором R5, Верхний предел измеряемого тока можно увеличить, уменьшив включаемое на входе сопротивление. Суммарная погрешность усилителя не превышает 3 %.

Приставка для измерения малых токов.

Измеритель (рис. 4.78) собран по схеме дифференциального усилителя с полевыми транзисторами на входе. На выходе схемы стоит стрелочный прибор с пределом измерения 100 мкА. Большое входное сопротивление полевых транзисторов позволяет измерять токи до 10^-8 А. Пределы измерения можно менять, подключая различные входные резисторы R1. В этом случае необходимо менять и резистор R8, который включен последовательно со стрелочным прибором.

Для уменьшения чувствительности усилителя к посторонним помехам и наводкам его входная цепь включена по параллельной балансной схеме с введением в цепь истока стабилизатора тока, построенного на транзисторе VT5. Такое схемное решение позволило получить подавление синфазных помех более 80 дБ. С целью ограничения случайных перегрузок измерительного прибора к выходу подключают два параллельно соединенных диода. Они замыкают накоротко выход при напряжении на них любой полярности, превышающем 0,5 В. Для уменьшения ошибки измерения тока конденсатор во входной цепи должен иметь сопротивление изоляции более 10¹³ Ом. Указанные на схеме сопротивления резисторов R3, R9 и R16 соответствуют напряжению отсечки полевых транзисторов, равному 1,5 В. В этом случае напряжение смещения на затворе, соответствующее термостабильной точке, составляет примерно 0,8 В, а ток покоя стока равен 0.7 мА. Для других параметров полевых транзисторов сопротивления резисторов, отмеченных звездочкой, должны быть подобраны.

Вольтметры на полевых транзисторах.

Простои вольтметр постоянного тока (рис. 4.79,а) позволяет измерять напряжения от — 1 до + 1 В. Входное сопротивление более 100 МОм. При нулевом напряжении на входе через измерительный прибор протекает ток, значение которого регулируется резистором R2. С помощью этого резистора — стрелка прибора устанавливается в середине шкалы.

Для компенсации тока покоя полевого транзистора возможно применение мостовой схемы (рис. 4.79,б). Одно плечо моста образовано полевым транзистором, а другие — резисторами R2, R4-R6.

С помощью резистора R5 устанавливается нулевое положение стрелки измерительного прибора. Положение рабочей точки транзистора задается смещением на затворе с помощью резистора R6 Полное отклонение стрелки прибора соответствует подаче на вход напряжения 0,3 В. Пределы измерений можно менять подбором резистора R3. Для увеличения чувствительности вольтметра в два раза можно применить схему с двумя полевыми транзисторами (рис 4.79,в).

Эта симметричная мостовая схема нечувствительна к изменению питающего напряжения.

Дифференциальный измеритель малых токов.

Схема (рис. 4.80,а) позволяет измерять ток до 10^-14 А, Это достигнуто благодаря использованию в схеме полевых транзисторов VT1 и VT2 с изолированным затвором. Биполярные транзисторы уменьшают выходное сопротивление каскада. С помощью резистора R3 балансируются плечи моста. Пределы измерения можно регулировать резистором R4. При хорошо подобранных полевых транзисторах схема нечувствительна к изменению питающего напряжения. При значительных I_кво транзисторов в VT3 и VT4 целесообразно ввести резисторы сопротивлением 3 кОм между базой и эмиттером.

В схеме рис. 4.80,б применены полевые транзисторы, которые имеют входной ток 10^-9 А. Начальный ток стока равен примерно 500 мкА. Крутизна равна 0,2.

13. ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ УСИЛИТЕЛИ

Повторители с большим входным сопротивлением.

На рис. 4.81,а изображен повторитель с входным сопротивлением 220 МОм. В этом повторителе для температурной стабилизации в цепь истока включен генератор тока. Ток стока полевого транзистора соответствует его термостабильной точке. Следует учесть, что протекающий через полевой транзистор ток меняется в зависимости от входного сигнала. Нагрузочная способность схемы определяется транзистором VT2. Выходное сопротивление каскада менее 10 Ом. Напряжение входного сигнала ±6 В. Частотный диапазон работы от 0 до 10⁶ Гц. Температурный дрейф нуля равен 100 мкВ/град.

Усилитель на рис. 4.81,б имеет коэффициент усиления от 10 до 100 в зависимости от сопротивления резистора R9 в цепи ООС. Установка нулевого значения постоянного напряжения на выходе осуществляется резистором R2. Диапазон изменения входного сигнала от — 1 до +1 В. Частотный диапазон работы схемы от 0 до 1 МГц. Выходное сопротивление равно 10 Ом. Температурный дрейф нуля составляет 50 мкВ/град.

Широкополосный усилитель.

Усилитель (рис. 4.82) построен на двухсоставных повторителях на транзисторах VT1, VT2 и VT5, VT6. За счет глубокой ООС осуществляется компенсация емкости затвор — исток полевого транзистора. Эта компенсация позволяет поднять граничную частоту повторителя до 1 МГц. Дифференциальный сигнал с повторителей подается на усилитель, который объединяет выходы. Коэффициент усиления определяется отношением резисторов R₆/R₅.

Пиковый вольтметр.

Прибор (рис. 4.83) имеет чувствительность 20 мВ при полном отклонении стрелки измерительного прибора. Полоса пропускания устройства от 2 Гц до 10 кГц.

Измеритель малых сигналов.

Измеритель (рис. 4.84) построен на ОУ, в цепи ОС которого включен диодный мост. Входное напряжение на неинвертированном входе будет скомпенсировано напряжением ОС на инвертированном входе. Ток, протекающий в цепи ОС, равен U_вх/R₁. Индикаторный прибор с пределом измерения I_mах = 100 мкА регистрирует входные сигналы с амплитудой U_вх= R₁∙I_max Чтобы уменьшить минимально возможный входной сигнал, необходимо уменьшить сопротивление резистора R1. Так, для R1 = 10 Ом U_вх=1 мВ. Амплитуда выходного сигнала ОУ равно 0,9 В. В схеме можно применить любой ОУ: К140УД1-К140УД8, К153УД1, К284УД1.

Чувствительный измеритель.

Измерительное устройство (рис. 4.85) обладает чувствительностью 10 мВ при отклонении стрелки измерительного прибора на всю шкалу. Полоса рабочих частот от 10 Гц до 100 кГц. Максимальный коэффициент усиления более 100. Требуемый коэффициент усиления устанавливается с помощью резистора R5. Установка нуля прибора осуществляется регулировкой напряжений в коллекторах транзисторов VT2 и VT3. Грубая регулировка выполняется с помощью резистора R4, который изменяет ток, протекающий через полевые транзисторы. Точная настройка выполняется резистором R3. Измеритель рассчитан на парафазный входной сигнал.

Редакция извиняется за большое количество ошибок в этой публикации. Особенно в формулах. Текст после распознавания был практически не выверен. В составе же редакции пока нет ни одного электронщика. По этой причине из всей книги публикуется только две неполных главы, хотя вся книга является очень полезной и практичной.

КОМПЬЮТЕР

MS-DOS

С. Попов

Редактор раздела: И. Трус

От редакции:

Ну, это же старье, — скажите вы, — у меня комп вообще 4 гига под вистой. И вы можете его поставить на месячный круглосуточный эксперимент? Счастливец! Не читайте дальше.

У таких компьютеров потребление электроэнергии как у хорошей электроплитки. Нет, для автоматизации экспериментов, нужно что-нибудь попроще. Какой-нибудь старый комп. В большинстве случаев его быстродействия будет достаточно, данные он записать сможет, а обработать их можно будет потом и на шустром компе. Стоят сейчас такие компьютеры практически ничего, зачастую их просто выбрасывают. Надежность у них высокая — ненадежные отсеялись в прошлом тысячелетии. В промышленности до сих пор работают системы под РС-ХТ. И когда-то PC-АТ был светлым будущим. Не обольщайтесь, реальные потребности многих задач с тех пор не сильно изменились, а мощь современных компов съедают потребности новых операционных систем, которые, собственно говоря, делают тоже, что и старые, только с элементами шоу-бизнеса.

Ну, раз старый компьютер, то надо вспоминать, как и чем, он управлялся. И так — MS-DOS.

1. Обзор версий MS-DOS.

Основные составные части MS-DOS.

Начальная загрузка MS-DOS.

 Термины:

Внутренние команды MS-DOS — команды, которые выполняются непосредственно командным процессором MS-DOS.

Внешние команды MS-DOS — отдельные программы, которые для выполнения загружаются командным процессором MS-DOS в ОЗУ.

Резидентная программа — программа, которая после загрузки в ОЗУ и передаче ей управления инициализируется таким образом, что постоянно находится в ОЗУ и выполняется параллельно другим программам.

Регистры CPU — спец. внутренние устройства CPU, которые предназначены для хранения информации.

*.bat-файл (Batch-файл) — спец. текстовый файл, содержащий команду или группу комманд MS-DOS (или вызовов программ), которые выполняются последовательно или в более сложном порядке.

OS MS-DOS — это однопользовательская, однозадачная, НЕ СЕТЕВАЯ 16-разрядная OS, ориентированная на использование на ПЭВМ с микропроцессором Intel 8088 (80286)^[27].

Эта OS позволяет полностью использовать возможности Intel 8088 и возможности Intel 80286^[28] (работающего в реальном режиме).

Максимальный объем физической памяти: 640 Кб.

Максимальный объем памяти, доступный из прикладных программ 640 Кб.

Последние версии MS-DOS (начиная с 5.0) могут использовать адресное пространство между 640Кб и 1Мб для размещения своих составных частей и некоторых драйверов, освобождая тем самым память в адресном пространстве 0-640 Кб для использования прикладными программами.

Представление ВСЕХ ресурсов PC для одной, АКТИВНОЙ в настоящий момент, программы.

Значительно развита файловая система и процессор командного языка.

Очень слабая поддержка интерактивных средств взаимодействия с Пользователем.

На диске может занимать, в зависимости от версии: 1–6 Мб. (Минимум, при котором можно работать: 100 Кб).

Требования к аппаратным средствам IBM PC:

— не хуже: 8088/10/640K6RAM/10HDD/CGA

— оптимально: 286/287/20/1RAM/80HDD/EGA

ИСТОРИЯ MS-DOS

В октябре 1980 г. менеджеры фирмы IBM занялись поисками OS для своего 16-разрядного PC, находящегося в стадии разработки. В тот период на ПЭВМ наиболее широко применялась OS СР/М (Control Program for Microcomputers) фирмы Digital Research.

He достигнув приемлемых соглашений с Digital Research фирма IBM обратилась к фирме Microsoft (Билл Гейтс). В тот момент у Microsoft не было соответствующей OS, но ей была известна небольшая фирма (Seattle Computer Products), которая имела такую OS. За 50000$ Билл Гейтс приобрел права на эту OS^[29].

В дальнейшем эта OS послужила основой для MS-DOS. В ноябре 1980 года Microsoft и IBM подписали договор на разработку OS для IBM PC. В феврале 1981 г. появилась первая версия PC/MS-DOS, которая работала на IBM PC. В августе 1981 г. — PC DOS 1.0 (эта версия была утверждена для применения на IBM PC).

ОБЗОР ВЕРСИЙ MS-DOS

• Версии 1.х:

Очень похожа на OS СР/М (считалась стандартом в тот период). Поддерживался только односторонний формат дискет с объемом памяти 160 Кб (8 секторов, 40 дорожек, размер сектора 512 байт). Начиная с версии 1.25 (PC DOS 1.0), появившейся в Мае 1982 г. введен двухсторонний формат дискет с объемом памяти 320 Кб.

• Версии 2.х:

Версия 2.0 — Март, 1983 г.

Дополнительные возможности:

— работа с жесткими дисками (HDD),

— иерархическая структура файловой системы,

— средства перенаправления ввода/вывода (заимствованы у UNIX),

— концепция устанавливаемых драйверов периферийных устройств (используя файл CONFIG.SYS), что позволило оперативно адаптировать OS к различным конфигурациям аппаратных средств.

— Метки томов (носителей информации),

— атрибуты файлов,

— спулер принтера (спец. программа, позволяющая выводить информацию на принтер в фоновом режиме) — PRINT.com,

— формат дискет на 360 Кб (9 секторов, 40 дорожек, размер сектора 512 байт)

• Версии 3.х:

Версия 3.05 — Август, 1984 г.

Дополнительные возможности:

— формат дискет на 1.2 Мб,

— дискеты 3.5" (формат 720 Кб) (начиная с версии 3.2),

— разбиение HDD на логические диски (размером до 32 Мб), что дало возможность использовать HDD большего, чем 32 Мб объема,

— улучшена поддержка национальных наборов символов.

— поддержка компьютерных сетей (слабая, начиная с версии 3.1),

— команды (программы): LABEL, ATTRIB,

— команды (программы): XCOPY, REPLACE (начиная с версии 3.3), MS-DOS 3.3 и на сегодняшний день является наиболее широко применяемой на IBM PC XT и на IBM PC АТ-286 с объемом памяти не более 640 Кб.

• Версии 4.х:

Версия 4.0 — Ноябрь, 1988 г.

Дополнительные возможности:

— поддержка графических ВидеоАдаптеров EGA, VGA,

— объем логических дисков — более 32 Мб.

— поддержка стандарта LIM/EMS (драйвер EMM386.sys, доступ к дополнительной памяти ОЗУ на IBM PC АТ-386 и выше), что позволило отдельные части MS-DOS загружать в дополнительную память,

— программа-оболочка Dos-Shell,

Несмотря на это — MS-DOS версий 4.x не получили широкого распространения.

• Версия 5.0:

Версия 5.0 — Июль, 1991 г.

Дополнительные возможности:

— эффективное использование ОЗУ,

— дополнительные сервисные программы,

— возможность загрузки ядра MS-DOS, в НМА-память (High Memory Area) на IBM PC АТ-286 и выше,

— возможность загрузки драйверов периферийных устройств в UMB-память на IBM PC АТ-386 и выше,

— для прикладных программ отводится до 620 Кб адресного пространства (0-640 Кб) ОЗУ,

— поддержка HDD до 2 Гб,

— формат 2.88 Мб для дискет 3.5",

• Версия 6.0:

Версия 6.0 — Март, 1993 г.

Дополнительные возможности:

— эффективное использование ОЗУ,

— дополнительные сервисные программы,

— программные средства для оптимизации файловой системы на логических дисках (DEFRAG),

— изъяты команды (программы), утратившие актуальность,

— спец. программа MEMMAKER — оптимизация расположения резидентных программ в ОЗУ,

— мультиконфигурационные файлы CONFIG.SYS (возможность выбора варианта конфигурации из меню),

— система защиты от вирусов (слабая),

— увеличение доступного дискового пространства (DoubleSpace),

— средства регулирования энергопотребления PC (LapTop, NoteBook)

• Версия 6.2:

Версия 6.2 — Октябрь, 1993 г.

Все улучшения — в области повышения надежности работы с данными на уровне файловой системы.

Дополнительные возможности:

— повышена эффективность существующих команд (программ),

— Кэширование CD-ROM (программа SMARTDRV),

— отказ от DoubleSpace без потери информации (позволяет вернуть логический диск в исходное состояние),

— выявление и обход физических дефектов HDD и FDD (SCANDISK),

— выявление и устранение дефектов в файловой системе (SCANDISK), в том числе и "сжатых" DoubleSpace,

— пошаговое выполнение любого *.bat-файла, в том числе и Autoexec.bat.

СОВМЕСТИМОСТЬ ВЕРСИЙ MS-DOS

Совместимость — возможность совместной работы технических средств или программного обеспечения.

Если OS версии М совместима с OS версии N это значит, что все программы, работающие в OS версии N будут работать и в OS версии М.

MS-DOS 5.0 совместима с MS-DOS 3.3.

MS-DOS 6.0 совместима с MS-DOS 5.0, 3.3.

MS-DOS 6.2 совместима с MS-DOS 6.0, 5.0, 3.3.^[30]

ОСНОВНЫЕ СОСТАВНЫЕ ЧАСТИ MS-DOS

MS-DOS состоит из следующих компонент:

— блок начальной загрузки (размещается в 1-м секторе 0-дорожки 0-стороны системной дискеты),

— модуль взаимодействия с BIOS (10.SYS для версии 5.0 и выше),

— модуль обработки прерываний (MSDOS.sys для версии 5.0 и выше),

— командный процессор (COMMAND.com)

— внешние команды (программы) MS-DOS,

— драйверы устройств,

— файл CONFIG.SYS,

— файл Autoexec.bat.

Блок начальной загрузки + 10.SYS + MSDOS. sys —> ядро MS-DOS.

Блок начальной загрузки:

Размещается:

в 1-м секторе 0-дорожки 0-стороны системной дискеты,

в 1-м секторе HDD-диска, в разделе, отведенном под DOS.

Просматривает КОРНЕВОЙ каталог системного диска. Проверяет, являются ли первые два файла в каталоге — файлами 10.SYS и MSDOS.sys. Если ДА — загружает их в ОЗУ и передает управление MS-DOS. Если НЕТ — сообщение на экране и ожидание нажатия какой-либо клавиши Пользователем:

Non-System disk or disk error

Replace and press any key when ready

He системный диск или ошибка диска

Замените и нажмите какую-либо клавишу, когда будет готово

Именно поэтому, при "изготовлении" Системной Дискеты — необходимо переносить файлы 10.SYS и MSDOS.sys на Системную Дискету с помощью спец. программы SYS.com.

IO. SYS:

Это резидентный модуль (всегда находится в ОЗУ после загрузки, пока включен PC).

Взаимодействует с BIOS. Расширяет возможности BIOS или изменяет ее свойства (где необходимо) с помощью дополнительных драйверов.

MSDOS.sys:

Это резидентный модуль. Обеспечивает интерфейс высокого уровня для прикладных программ, содержит программные средства для управления файлами, устройствами ввода-вывода, обработка исключительных ситуаций (ошибок) и др. Прикладная Программа вызывает функции этого модуля через механизм прерываний (программные прерывания), передавая (принимая) информацию к (от) MS-DOS через регистры CPU или (и) области памяти ОЗУ. MSDОS.sys транслирует (переводит) запрос прикладной программы в один или несколько вызовов (10.SYS + BIOS).

Командный процессор (COMMAND.com):

Отдельный Модуль MS-DOS. Этот модуль может быть заменен на другой, более удобный.

Предназначен:

— прием команд с клавиатуры или из *.bat — файлов и их выполнение,

— выполнение команд файла Autoexec.bat при загрузке MS-DOS,

— загрузка в ОЗУ и запуск на выполнение прикладных программ в среде MS-DOS

Командный процессор состоит из 3-х частей:

— резидентная (размещается в ОЗУ сразу после MSD0S.sys, включает процедуры обслуживания некоторых прерываний, процедуры обработки стандартных ошибок MS-DOS, процедуру загрузки транзитной части командного процессора),

— инициализирующая (в ОЗУ следует сразу за резидентной частью; во время загрузки OS ей передается управление; она "выполняет" файл Autoexec.bat и некоторые другие действия; эта часть командного процессора стирается из ОЗУ первой же загруженной программой),

— транзитная (загружается в старшие адреса ОЗУ; обрабатывает все внутренние команды, команды с клавиатуры и из *.bat-файлов; выдает системную подсказку MS-DOS; загружает в ОЗУ программы и передает им управление).

Внешние команды (программы):

Дополнительные программы, входящие в MS-DOS, выполняющие определенные функции.

Драйверы устройств:

Специальные резидентные программы, которые управляют внешними устройствами. Драйверы загружаются в ОЗУ в том порядке, как они указаны в файле CONFIG.SYS.

CONFIG.SYS:

Спец. текстовый файл, где содержится информация о подгружаемых дополнительных драйверах и некоторая другая информация, касающаяся непосредственно MS-DOS и выполняемых в ее среде прикладных программ.

MS-DOS выполняет этот файл автоматически, сразу после загрузки COMMAND.com.

Autoexec.bat:

Спец. текстовый файл, где содержится дополнительная настроечная информация.

MS-DOS выполняет этот файл автоматически, сразу после выполнения CONFIG.SYS.

1. При включении PC вначале выполняются программы BIOS.

2. После тестирования и др. действий процедура POST (из модуля BIOS) осуществляет поиск и загрузку блока начальной загрузки: — вначале производится поиск на устройстве А: (если не найдено — поиск на устройстве С:, если не найдено, то вызывается встроенный в ПЗУ BASIC^[31] или производятся другие действия, "указанные" в ПЗУ).

3. Блок начальной загрузки производит поиск в корневом каталоге системной дискеты (диска) файлов IO.SYS и MSDOS.sys (эти файлы должны быть первыми и именно в таком порядке),

4. Блок начальной загрузки производит загрузку файла IO.SYS и передает ему управление,

5. IO.SYS:

— загружает и настраивает MSDOS.sys,

— определяет состояние подключенных устройств,

— инициализирует подключенные устройства,

— загружает необходимые драйверы устройств,

— передает управление MSDOS.sys.

6. MSDOS.sys:

— инициализирует (настраивает) свои внутренние рабочие таблицы,

— загружает драйверы, указанные в файле CONFIG.SYS,

— загружает командный процессор (файл COMMAND.com)

7. Командный процессор "выполняет" команды, указанные в файле autoexec.bat

8. Командный процессор выдает на экран Монитора системную подсказку MS-DOS и ожидает команд Пользователя

2. Требования к ресурсам ПЭВМ для развертывания MS-DOS.

Развертывание (инсталляция) MS-DOS.

Настройка окружения MS-DOS при загрузке (Autoexec.bat, CONFIG.SYS)

 Как было указано выше, MS-DOS — это однопользовательская, однозадачная, не сетевая, 16-разрядная OS, ориентированная на решение задач в рамках IBM PC с микропроцессором Intel 8088.

В дальнейшем, после модификаций, MS-DOS "научилась" эффективно использовать аппаратные средства PC на базе микропроцессора Intel 80286.

Компьютер IBM PC, где развертывается MS-DOS (версии не ниже 5.0), должен иметь следующую конфигурацию (не хуже): 286/20/1RAM/40HDD/1.2FDD/EGA.

Желательно использовать и мат. сопроцессор (80287 или иной, соответствующий типу главного микропроцессора).

Инсталляционная версия MS-DOS обычно поставляется на дискетах (в последнее время и на CD-ROM) и содержит краткую инструкцию по инсталляции MS-DOS. Необходимо точно следовать рекомендациям этой инструкции. Развертывание (инсталляция) MS-DOS заключается в том, что инсталляционная дискета N 1, которая должна быть системной (поставляется фирмой-изготовителем), вставляется в соответствующий дисковод и MS-DOS загружается с этой дискеты (кнопка RESET или комбинация клавиш CTRL+ALT+DEL). После загрузки Пользователь, в командной строке MS-DOS, набирает команду SETUP или INSTALL. После нажатия клавиши ENTER запускается программа инсталляции (в некоторых случаях это делается автоматически после загрузки MS-DOS). В процессе инсталляции программа запрашивает у Пользователя дополнительную информацию.

Возможен вариант (но в некоторых случаях он противозаконен), когда MS-DOS переносится (без инсталляционных дискет) с PC, где MS-DOS уже развернута. В этом случае необходимо перенести ядро MS-DOS на дискету (SYS). Затем перенести ядро MS-DOS с этой дискеты на другой PC (подготовленный для развертывания MS-DOS). Остальные файлы (внешние команды MS-DOS) переносятся с одного PC на другой простым копированием.

В процессе загрузки — MS-DOS выполняет команды настройки, указанные в файлах CONFIG.SYS и Autoexec.bat.

Файл CONFIG.SYS

Команды этого файла выполняются в процессе загрузки MS-DOS (эти команды выполняет модуль MsDos.sys).

Основное назначение файла CONFIG.SYS:

— загрузка драйверов,

— кол-во одновременно открытых файлов,

— кол-во буферов для ускорения работы с дисками

— загрузка ядра MS-DOS в верхнюю область памяти (по желанию Пользователя).

Команды, используемые в CONFIG.SYS:

• FILES — кол-во одновременно открытых файлов.

FILES=N

где N — кол-во файлов,

По умолчанию N = 8.

С точки зрения экономии ОЗУ — не желательно задавать большое число файлов. Как правило достаточно N=20. В некоторых случаях, при использовании СУБД, это значение может быть в пределах 30–40.

• BUFFERS — кол-во буферов для ускорения работы с диском.

BUFFERS=N

где N — число буферов (максимум=99).

Каждый буфер "отнимает" 512 байт ОЗУ. Поэтому, в целях экономии памяти, НЕ желательно "заказывать" N больше, чем 20. Некоторые программы требуют до 30 буферов. Если ядро MS-DOS загружено в "верхнюю" область памяти — буферы размещаются там же.

• DOS — загрузка ядра MS-DOS в "верхнюю" память (если это возможно).

DOS=HIGH — предписывает MS-DOS загрузить ядро в "верхнюю" память.

DOS=HIGH, UMB — предписывает MS-DOS загрузить ядро в "верхнюю" область памяти или в "высшую" зону адресов. Для того, чтобы это было возможно — необходимо загрузить драйвер HiMem.sys.

• BREAK — управляет проверкой Ctrl+C и Ctrl+Break.

BREAK=ON — включить проверку, BREAK=OFF — выключить проверку.

• DEVICE — загрузка драйверов

DEVICE=C: \DOS\HIMEM. SYS

• DEVICEHIGH — загрузка некоторых драйверов в "верхнюю" область памяти.

• LASTDRIVE — указывает, какую букву логического диска система допускает как последнюю.

LASTDRIVE=Z

Используется только в том случае, когда PC работает в сети.

• STACKS — кол-во и размер стеков для обслуживания аппаратных прерываний.

STACKS=N,G

где

N — кол-во стеков,

G — размер стека

Например: STACKS=9,256

Ниже приведен пример реального файла CONFIG.SYS:

rem DEVICE=C: \SCSI\ASPI2D0S. SYS /D

break=on

files=30

buffers=30

dos=high

device=C: \WINDOWS\protman.dos /i: С: \WINDOWS

device=C: \WINDOWS\workgrp.sys

device=C: \WINDOWS\ne2000.dos

LASTDRIVE=Z

DEVICE=C: \WINDOWS\HIMEM.SYS

DEVICE=C: \WINDOWS\SMARTDRV.EXE /DOUBLE_BUFFER

STACKS=9,256

rem device=EPSN.SYS 3 /s2

rem DEVICE=C: \DOS\DISPLAY.SYS CON= (EGA, 1)

Краткое описание примера:

Строки N 1, 13, 14: не выполняются (команда REM),

Строка N 2: разрешить проверку нажатия клавиш ^С, ^Вrеаk

Строка N 3: кол-во одновременно открытых файлов в системе = 30

Строка N 4: кол-во буферов для обмена с диском = 30

Строка N 5: загрузить ядро MS-DOS в "верхнюю" область памяти (HiMem.sys загружается в строке N 10)

Строки N 6, 7, 8: загрузка драйверов, обеспечивающих возможность работы данного PC в сети (в среде WINDOWS FOR WORKGROUPS)

Строка N 9: Последнее имя логического диска (для виртуальных логических дисков может быть Z)

Строка N 10: загрузка драйвера HiMem.sys

Строка N 11: использование драйвера SmartDrv.exe для двойной буферизации (совместимость контроллера HDD с EMM386.exe).

Строка N 12: кол-во стеков (для обслуживания аппаратных прерываний) = 9, размер каждого стека = 256 байт)

Команды, используемые в Autoexec.bat:

• PATH — внутренняя команда MS-DOS, которая предписывает MS-DOS производить поиск файла, как в текущем каталоге, так и в других, указанных в данной команде Каталогах.

Пример:

PATH C: \;C: \NC;C: \DOS;C: \LEX

• LH (LoadHigh) — загружает некоторые программы в "верхнюю" область памяти.

• LH KeyRus

• SET — создает переменную "внутри" MS-DOS, которую могут использовать прикладные программы.

SET ТЕМР=С: \ТЕМР — имя каталога, для временных файлов.

Кроме вышеуказанных команд в Autoexec.bat могут быть использованы любые внутренние и внешние команды MS-DOS.

Ниже приведен пример реального файла Autoexec.bat:

C: \WINDOWS\SMARTDRV. EXE

C: \WINDOWS\net start

echo on prompt $p$g

PATH С: \WINDOWS;С: \;С: \NC;С: \DOS

PATH=D: \IBLОCAL\BIN;С: \IDAPI;%PATH%

SET TEMP=C: \WINDOWS\TEMP

lh KeyRus ChkDsk C:

ChkDsk D:

ChkDsk E:

ChkDsk F:

aidsl261.exe C: /f /g nc

Краткое описание примера:

Строка N 1: загрузка драйвера SmartDrv.ехе (создает буфер в extended-памяти для ускорения обмена с логическими дисками)

Строка N 2: загрузка программы Net (работа в сети).

Строка N 3: разрешить вывод сообщений на экран.

Строка N 4: изменить системную подсказку MS-DOS.

Строки N 5, 6: указать альтернативные каталоги для поиска файлов

Строка N 7: указать каталог для временных файлов C: \TEMP.

Строка N 8: попытка загрузки "русификатора" KeyRus в "верхнюю" область памяти.

Строки N 9-12: проверка корректности FAT на каждом логическом диске (НЕ виртуальном).

Строка N 13: запуск антивирусной программы Aidsl261.exe (анализ ОЗУ и диска С, проверка программ и их "лечение")

Строка N 14: загрузка оболочки Norton-Commander

3. Приглашение MS-DOS.

Диалог Пользователя с MS-DOS.

 После полной загрузки MS-DOS командный процессор (COMMAND.com) выдает на экран сообщение ("приглашение MS-DOS" или "системная подсказка MS-DOS") и ожидает команд Пользователя. Ввод команды производится в той же строке, где и приглашение MS-DOS. Это — командная строка MS-DOS.

В командной строке MS-DOS Пользователь вводит (с клавиатуры) имена внутренних или внешних команд MS-DOS, которые необходимо выполнить, или имена прикладных программ, которые необходимо запустить на выполнение.

 Запустить программу на выполнение — значит: загрузить программу в ОЗУ, передать ей (если необходимо) информацию в виде параметров в командной строке MS-DOS, и передать ей управление.

В стандартном приглашении MS-DOS указывается имя текущего активного Логического Диска и символ-разделитель ">".

Например:

А>

С>

Пользователь может изменить стандартное приглашение MS-DOS, включив в него дополнительную или иную информацию.

Для изменения приглашения MS-DOS служит внутренняя (встроенная) команда PROMPT. Эта команда обычно "вставляется" в файл Autoexec.bat и устанавливает формат приглашения MS-DOS при загрузке MS-DOS.

Формат команды:

PROMPТ [параметры]

Параметры (в данном случае) это информация о том, какой формат будет иметь подсказка MS-DOS после выполнения этой команды.

Примеры:

prompt $p$g — выдавать имя текущего каталога текущего логического диска и символ разделитель ">"

prompt $d$g — выдавать текущую дату и символ разделитель ">"

prompt $v$g — выдавать номер версии MS-DOS и символ разделитель ">"

Ниже (Рис. 1) приведена таблица параметров, задающих формат команды PROMPT.

ПРИМЕЧАНИЕ: Команда PROMPT может также (при загруженном драйвере ANSI, sys), по другому определить назначение клавиш PC и реализовывать различные цветовые эффекты. Описание этих возможностей выходит за рамки данной темы.

 ВНИМАНИЕ!!! Данная команда (Prompt) НЕ работает при запуске в NORTON-COMMANDER (из эмулятора командной строки MS-DOS).

Диалог Пользователя с MS-DOS (не используя программу-оболочку Dos-Shell) настолько примитивен, что сводится к вводу команд в командной строке MS-DOS и получению сообщений на экране Дисплея. Эта простота обманчива. Пользователь, за эту простоту, платит тем, что знания его должны быть столь обширны (в области внутренних и внешних команд MS-DOS), что наличие таких знаний у простых Пользователей без спец. подготовки — явление очень редкое.

Параметр ∙ Назначение

$b — выдача символа-разделителя "|"

Sd — выдача текущей даты

$е — начало выдачи "Еsсaре"-последовательности

$g — выдача символа-разделителя ">"

$h — стирание предыдущего символа (BackSpace)

$l — выдача символа-разделителя "<"

Sn — выдача имени текущего дисковода

$p — выдача имени рабочего каталога текущего дисковода

$q — выдача символа-разделителя "равно"

St — выдача текущего времени

Sv — выдача номера версии MS-DOS

$_ — последовательность символов "Возврат каретки" и "Перевод строки" (переход к началу следующей строки)

$$ — выдача символа "$"

SXc — выдача символа "с"

Рис. 1

Тем не менее, знания эти необходимы для Пользователя, который НЕ имеет в запасе того, кто вытирает ему нос платком.

Редактирование командной строки MS-DOS (ввод команд):

Функции основных клавиш, используемых при вводе и редактировании командной строки (Рис. 2).

Клавиша ∙ Функция

Enter ∙ завершает командную строку и запускает введенную команду на выполнение.

F1 ∙ копирует (поочередно) один символ из последней введенной команды в командную строку

F3 ∙ копирует всю последнюювведенную команду в командную строку

Del ∙ стирает один символ в командной строке в позиции курсора

Ins ∙ включает или выключает режим вставки

Backspace ∙ стирает один символ в командной строке слева от позиции курсора и перемещает курсор влево на одну позицию

Рис. 2

 ВНИМАНИЕ! Командную строку MS-DOS можно редактировать до тех пор, пока НЕ нажата клавиша Enter!!! Нажатие клавиши Enter означает, что Пользователь "запустил" команду (программу) на выполнение.

Дополнительные удобства при редактировании командной строки может предоставить сервисная программа (команда) DosKey.

Во время диалога с MS-DOS Пользователь вводит имя команды (внутренней или внешней) или прикладной программы, которую необходимо запустить, через пробел вводит параметры (если необходимо), нажимает клавишу Enter и ожидает, пока закончится выполнение команды или загрузка прикладной программы, контролируя этот процесс на экране монитора. На Рис. 3 приведен пример запуска прикладной программы (редактор текстов ЛЕКСИКОН — Lex.ехе). В качестве параметров в за пускаемую программу передаются имена текстовых файлов S1.txt и S2.txt.

При вводе: параметры отделяются друг от друга и от команды (прикладной про граммы) ПРОБЕ ЛОМ.

Некоторые команды (программы) допускают другие разделители (например, символ "/" в Антивирусной программе AidsTest. ехе).

Не все команды (программы) требуют при запуске параметры.

4. Классификация программного обеспечения в среде MS-DOS

 Термины:

Software (ПО) — программное обеспечение.

Hardware — аппаратные средства

Под программным обеспечением понимают совокупность всех программ и служебных данных, предназначенных для управления компьютером.

Условно программы классифицируются:

по отношению к PC:

— встроенные в ПЗУ PC (BIOS)

— внешние, которые должны быть загружены в ОЗУ перед запуском (OS).

по отношению к OS:

— команды OS

— внутренние (встроенные к командный процессор),

— внешние (в виде отдельных программных файлов на диске),

— прикладное ПО

По назначению ПО условно классифицируется:

— системные и сервисные программы,

— инструментальные средства (для разработки прикладных программ)

— прикладные программы

Применительно к MS-DOS:

Системные и сервисные программы:

— внутренние команды MS-DOS,

— внешние команды MS-DOS,

Инструментальные средства:

— языки программирования (СИ, Pascal, Assembler, Basic и др.),

— СУБД (FoxPro, dBase, Paradox и др.)

— средства визуального создания ПО (Delphi и др.

Прикладные программы:

К этому классу относятся большинство программ, созданных для функционирования в среде MS-DOS (LEXICON, FOTON, SuperCalc и др.)

Особое место занимают программы-оболочки, обеспечивающие более дружественный интерфейс с Пользователем, чем MS-DOS (NORTON-COMMANDER, PCTOOLS, DOS-NAVIGATOR, VICTORIA и др.)

5. Программы общесистемного назначения в среде MS-DOS.

 Под программами общесистемного назначения (в рамках данной темы) подразумеваются программы (команды, драйверы), предназначенные для решения задач:

— связанных с обслуживанием файловой системы MS-DOS,

— связанных с обслуживанием аппаратных средств,

— связанных с борьбой против вирусов,

— обеспечивающих дополнительный сервис при работе Пользователя в среде MS-DOS.

Таких программ, в среде MS-DOS, достаточно много (многие сотни или тысячи). В рамках данной темы рассматриваются лишь некоторые из них. Условно эти программы можно разделить на несколько категорий (см. Табл. 1):

Таблица 1

N ∙ Категория

1 ∙ Подготовка логических дисков (разбивка физического диска на разделы [логические диски], форматирование логических дисков).

2 ∙ Оптимизация логических дисков, контроль FAT

3 ∙ Драйверы устройств: "русификаторы" клавиатуры, "русификаторы" дисплея, "русификаторы" принтера, мыши и др.

4 ∙ Контроль наличия и состояния оборудования PC

5 ∙ Антивирусные программы

6 ∙ Программы-оболочки

В Табл. 2 представлен перечень некоторых программ, которые могут представлять практический интерес для Пользователя.

Таблица 2

N ∙ Программа (имя файла) ∙ Категория ∙ Назначение

1 ∙ FDisk.ехе ∙ 1 ∙ Подготовка Винчестера (разбивка на разделы). Входит в комплект MS-DOS.∙

2 ∙ DM.ехе ∙ 1 ∙ Подготовка Винчестера (разбивка на разделы)

3 ∙ Adm.ехе ∙ 1 ∙ Подготовка Винчестера (разбивка на разделы). Возможность защиты логических дисков от несанкционированного доступа.

4 ∙ Format.com ∙ 1 ∙ Форматирование логических дисков (FDD, HDD). Входит в комплект MS-DOS.

5 ∙ Format.ехе ∙ 1 ∙ Форматирование логических дисков (FDD). Входит в комплект Norton-Commander.

6 ∙ Compress.ехе ∙ 2 ∙ Оптимизация и проверка поверхности логических дисков. Входит в комплект PCTOOLS.

7 ∙ Speedisk.ехе ∙ 2 ∙ Оптимизация и проверка поверхности логических дисков. Входит в комплект Norton-Commander.

8 ∙ Defrag.ехе ∙ 2 ∙ Оптимизация и проверка поверхности логических дисков. Входит в комплект MS-DOS (версии 6.x).

9 ∙ NDD.ехе ∙ 2 ∙ Norton Disk Doctor. Программа, позволяющая произвести комплексную диагностику и "лечение" файловой системы MS-DOS. Входит в комплект Norton-Commander.

10 ∙ ChkDsk.ехе ∙ 2 ∙ Контроль FAT. Входит в комплект MS-DOS.

11 ∙ ScanDisk.ехе ∙ 2 ∙ Контроль FAT, выявление дефектов логических дисков. Входит в комплект MS-DOS (версии 6.x).

12 ∙ Mouse.com, Mouse.sys ∙ 3 ∙ Драйвер мыши (Mouse.com используется при загрузке из Autoexec.bat, Mouse.sys используется при загрузке из CONFIG.SYS).

13 ∙ HiMem.sys ∙ 3 ∙ -

14 ∙ SmartDrv.exe ∙ 3 ∙ -

15 ∙ Emm386.exe ∙ 3 ∙ -

16 ∙ KeyRus.com ∙ 3 ∙ "Русификатор" — драйвер клавиатуры и дисплея

17 ∙ Rk.com ∙ 3 ∙ "Русификатор" — драйвер клавиатуры и дисплея

18 ∙ 866con.com ∙ 3 ∙ "Русификатор" — драйвер клавиатуры и дисплея

19 ∙ KeyLap.com ∙ 3 ∙ "Русификатор" — драйвер клавиатуры

20 ∙ MKey.com ∙ 3 ∙ "Русификатор" — драйвер клавиатуры и дисплея

21 ∙ EgaGa.exe ∙ 3 ∙ "Русификатор" — драйвер дисплея

22 ∙ VgaGa.com ∙ 3 ∙ "Русификатор" — драйвер дисплея

23 ∙ EgaAlt.com ∙ 3 ∙ "Русификатор" — драйвер дисплея

24 ∙ LqqDrv.exe ∙ 3 ∙ "Русификатор" — драйвер принтера

25 ∙ LqdDrv.exe ∙ 3 ∙ "Русификатор" — драйвер принтера

26 ∙ Beta ∙ 3 ∙ Комплекс программ-"русификаторов", содержащий различные драйверы принтера и др.

27 ∙ CheckIt.exe ∙ 4 ∙ Тестирование аппаратной части PC

28 ∙ SysInfo.exe ∙ 4 ∙ Тестирование аппаратной части PC. Входит в комплект Norton-Commander.

29 ∙ NDiags.exe ∙ 4 ∙ Тестирование аппаратной части PC. Входит в комплект Norton-Commander.

30 ∙ AidsTest.exe ∙ 5 ∙ Антивирусная программа Д. Н. Лозинского.

31 ∙ DrWeb.exe ∙ 5 ∙ Антивирусная программа И. Данилова.

32 ∙ DosShell.com ∙ 6 ∙ Графическая оболочка MS-DOS. Входит в комплект MS-DOS (версии 4.0, 5.0, 6.x).∙

33 ∙ PCTools.exe ∙ 6 ∙ "Оболочка" над MS-DOS.

34 ∙ NC.exe ∙ 6 ∙ "Оболочка" над MS-DOS (Norton-Commander)

35 ∙ DN.exe ∙ 6 ∙ "Оболочка" над MS-DOS (DOS-Navigator).

Программы DM.ехе, FDisk.exe, ADM.ехе, DosShell.com, DN.exe, BETA в рамках данной темы НЕ рассматриваются (либо устарели, либо крайне редко используются).

• ChkDsk.exe — Контроль FAT. Входит в комплект MS-DOS. Проверяет логические диски на наличие ошибок в данных и FAT и пытается исправить эти ошибки.

НЕЛЬЗЯ запускать ChkDsk.exe в MS WINDOWS!!!

Запуск:

ChkDsk [С: ][ИмяФайла][/F][/V]

Назначение параметров и ключей:

С: — логический диск,

ИмяФайла — имя проверяемого файла,

/F — в процессе сканирования диска исправляет обнаруженные ошибки,

/V — отображение информации на Экране.

НЕОБХОДИМО включать эту программу в файл Autoexec.bat для проверки ВСЕХ дисков:

ChkDsk С: /f

• ScanDisk.ехе — Контроль FAT, наличие потерянных и разделяемых кластеров, корректность структуры дерева каталогов, выявление дефектов логических дисков. Входит в комплект MS-DOS (версии 6.x). Программа может работать также и в диалоговом режиме. Эта программа имеет больше возможностей, чем ChkDsk.exe. НЕЛЬЗЯ запускать ScanDisk.exe в MS WINDOWS!!!

Простейшее использование данной программы:

ScanDisk С:

Назначение параметров и ключей:

С: — логический диск

• Defrag.ехе — Оптимизация и проверка логических дисков. Входит в комплект MS-DOS (версии 6.x). НЕЛЬЗЯ запускать Defrag.exe в MS WINDOWS!!!

Подробное изучение данной программы выходит за рамки данной темы.

Простейшее использование данной программы:

Defrag С: [/F]

Назначение параметров и ключей:

С: — логический диск,

/F — дефрагментация файлов и удаление свободного пространства между ними.

• HiMem.sys — Драйвер, обеспечивающий загрузку ядра MS-DOS, других драйверов и некоторых программ в расширенную память (за пределы 640 Кб). Входит в комплект MS-DOS. Загружается при выполнении CONFIG.SYS.

DEVICE=C: \DOS\HIMEM. SYS

• Emm386.exe — Драйвер, обеспечивающий управление расширенной памятью на IBM PC с микропроцессором Intel 80386 и выше. Загружается при выполнении CONFIG.SYS.

• SmartDrv.ехе — Драйвер, обеспечивающий двойную буферизацию, необходимую для совместимости дисковых контроллеров с EMM386.exe или расширенным режимом MS WINDOWS (загрузка из CONFIG.SYS командой DEVICE), а также создает буфер обмена с диском в extended-памяти (что значительно ускоряет обмен с диском. Для этого — загрузка из Autoexec.bat).

• KeyRus. com — "Русификатор", резидентный драйвер экрана и клавиатуры. (Возможна загрузка в верхнюю область памяти: команда LH) Переключение РУС/ЛАТ: RightShift (правая SHIFT).

• Rk.com — "Русификатор", резидентный драйвер экрана и клавиатуры. Переключение РУС/ЛAT: LeftShift-RightShift (одновременно: левая и правая SHIFT)/

• Mkey.com — "Русификатор", резидентный драйвер экрана и клавиатуры. Переключение РУС/ЛАТ: ScrollLock.

• 866con.соm — "Русификатор", резидентный драйвер экрана и клавиатуры. Требует ОБЯЗАТЕЛЬНУЮ загрузку драйвера Display.sys. Это значит, что в Confog. sys должна быть строка:

DEVICE=DISPLAY. SYS CON=(EGA, 1)

Настраиваемое переключение РУС/ЛAT (настройки — в файле 866con.ini).

Возможные варианты:

Ctrl

RightShifr

LeftShift

Alt

• KeyLap.com — "Русификатор", резидентный драйвер клавиатуры (дополнительно требуется загрузить "русификатор"-драйвер дисплея).

Переключение РУС/ЛAT:

F12 или комбинации клавиш.

Ctrl-Alt-F1 — ЛАТ

Ctrl-Alt-F2 — РУС

• EgaAlt.com — "Русификатор", резидентный драйвер экран.

• EgaGa.ехе — "Русификатор", резидентный драйвер экран.

• VgaGa.com — "Русификатор", резидентный драйвер экран.

• LqqDrv.ехе — "Русификатор", резидентный драйвер принтера. Этот драйвер ориентирован на EPSON-совместимые матричные принтеры. Обеспечивает качественную, но медленную печать.

• LqdDrv.ехе — "Русификатор", резидентный драйвер принтера. Этот драйвер ориентирован на EPSON-совместимые матричные принтеры. Обеспечивает более быструю печать, но меньшее качество.

В Табл. 3 приведена информация о занимаемой памяти при загрузке "русификаторов" в ОЗУ.

Таблица 3

Комбинация драйверов ∙ Размер в ОЗУ (Кб)

866соn.com + Display.sys ∙ около 27

KeyRus.соm ∙ около 6

Rk.соm ∙ около 15

MKey.соm ∙ около 5

KeyLap.соm + EgaAlt.соm ∙ около 13.5

KeyLap.соm + EgaGa.ехе ∙ около 13.5

KeyLap.com + VgaGa.exe ∙ около 11.5

6. Файлы пакетной обработки (*.bat-файлы)

 Пакетный файл (Batch-файл) представляет собой последовательность команд, которые в определенной последовательности выполняются MS-DOS точно также, как если бы Пользователь вводил эти команды с клавиатуры. Каждая отдельная строка такого файла — отдельная команда MS-DOS. Пакетный файл представляет собой текстовый файл (ASCII-файл) и может быть создан с помощью любого редактора текстов, поддерживающего ASCII-файлы. Файл пакетной обработки — это программный файл, выполняемый на IBM PC.

Расширение пакетного файла всегда —.ВАТ.

Основной областью применения пакетных файлов является вызов других программ. Часто, для вызова какой-либо программы требуется выполнить несколько команд:

— "перейти" на тот логический диск, где находится данная программа,

— "войти" в Каталог, где находится данная программа,

— вызвать эту программу на выполнение (часто, передать ей информацию в качестве параметров)

Например, для того, чтобы "запустить" ЗарПлату необходимо ввести следующие команды:

Е:

CD E: \ZARPEXE

MAINZR CreatDir

Для того чтобы "запускать" ЗарПлату независимо от того, на каком логическом диске и в каком каталоге находится Пользователь — можно создать файл (с помощью ЛЕКСИКОНА, ФОТОНА или любого другого редактора) с именем, например, С: \Zarp.bat.

Содержанием такого файла — будет последовательность указанных выше команд. Теперь, когда Пользователь наберет в командной строке MS-DOS команду Zarp.bat (или Zarp). Командный процессор MS-DOS выполнит последовательность указанных выше команд так же, как если бы Пользователь набрал эти команды с клавиатуры. Другой пример. Мы жаждем каждый день делать одну и ту же работу.

Работа эта заключается в том, что необходимо:

— в дисководе 5.25" (на 1.2 Мб) форматировать дискеты на 360 Кб — переносить на каждую отформатированную дискету ядро MS-DOS

— создавать на этой дискете каталог A: \NC

— копировать в этот каталог все файлы из каталога С: \NC

Можно, конечно, упорно вводить все команды с клавиатуры, надеясь на то, что не будет допущено каких-либо ошибок, и Вам это не надоест после первого десятка дискет.

Можно создать пакетный файл (C: \MyWrk.bat) следующего содержания:

echo ВСТАВЬТЕ ДИСКЕТУ В ДИСКОВОД А: и нажмите Enter

pause format A: /t:40/n:9

sys A:

md A: \NC

copy c: \nc\*. * a: \nc i

Теперь достаточно запустить созданный пакетный файл.

Краткое описание программы, созданной в данном примере.

Первая команда:

echo ВСТАВЬТЕ ДИСКЕТУ В ДИСКОВОД А: и нажмите Enter

Здесь echo — команда, выводящая на экран все, что находится в той же строке после нее.

Вторая команда: pause

Здесь pause — команда, выводящая на экран сообщение:

Press any key to continue.

(нажмите на какую-нибудь клавишу для продолжения.)

и ожидающая нажатия Пользователем какой-либо клавиши для продолжения выполнения программы.

В остальных строках — производится форматирование дискеты (format), перенос ядра MS-DOS (sys), создание каталога (md), копирование файлов (сору).

Рассмотренный пример — простейшая программа, реализованная в рамках пакетного файла. Средства MS-DOS, применяемые в рамках файлов пакетной обработки, позволяют реализовывать значительно более сложные и гибкие алгоритмы обработки информации.

Основные команды, применяемые в пакетных файлах:

% — признак параметра, переданного в данный пакетный файл

: — признак метки для перехода

CALL — вызов другого пакетного файла из данного,

CLS — очистка экрана,

ECHO — вывод на экран строки сообщений,

EXIT — прервать обработку данного пакетного файла,

EXIST — проверить наличие файла на диске,

FOR…IN…DO — возможность многократного одной команды MS-DOS,

GOTO — безусловный переход на строку с заданной меткой,

IF — условный переход на строку с заданной меткой,

PAUSE — ожидание нажатия клавиши Пользователем,

REM — комментарий,

SHIFT — сдвиг формальных параметров (возможность обрабатывать больше 10 параметров).

Примеры:

1. Создать пакетный файл, реализующий следующий алгоритм:

— форматировать дискету на 1.44 Мб (дисковод В: на 1.44Мб)

— создать каталог: В: \ARC

— с помощью программы-архиватора ARJ.exe создать файл-архив C: \TEMP\ZZZ.arj, куда поместить все файлы и все подкаталоги каталога F: \LIBRARY

— перенести в каталог B: \ARC созданный файл-архив C: \TEMP\ZZZ.arj

CLS

echo Архивация и копирование Справочников на дискету

echo.

echo ВСТАВЬТЕ ДИСКЕТУ В ДИСКОВОД В: и нажмите Enter

pause

format В:

md B: \ARC

F:

CD F: \LIBRARY

rem вызов программы-архиватора

ARJ A — R C: \TEMP\ZZZ. arj

copy c: \temp\zzz. arj b: \arc

del c: \temp\zzz. arj

2. Создать пакетный файл, реализующий следующий алгоритм:

— с помощью редактора текстов ЛЕКСИКОН создать новый текстовый файл С: \LEX\F1.txt

— сделать 2 копии файла С: \LEX\F1.txt:

1 копия: A: \RRR

2 копия: В: \RRR

— вывести содержимое файла C: \LEX\Fl.txt на принтер

— удалить файл C: \LEX\Fl.txt

CLS

echo ВСТАВЬТЕ ДИСКЕТЫ В ДИСКОВОДЫ А:, В: и нажмите Enter

pause

rem на всякий случай создаем каталог С: \LEX

MD C: \LEX

С:

CD C: \LEX

rem удалить старый файл C: \LEX\F1.txt

del C: \LEX\Fl.txt

rem вызов редактора ЛЕКСИКОН

LEX C: \LEX\F1.txt

md A: \RRR

md В: \RRR

rem делаем копии на дискеты

сору c: \lex\fl.txt a: \rrr

сору c: \lex\fl.txt b: \rrr

rem вывод на принтер

сору с: \lex\f1.txt PRN

rem удаляем файл c: \lex\f1.txt

del c: \lex\f1.txt

Более сложные алгоритмы:

3. Создать пакетный файл, реализующий следующий алгоритм:

В дисководе 5.25" (на 1.2 Мб) форматировать дискеты на 360 Кб или на 1.2 Мб, в зависимости от того, передан хотя бы один параметр при запуске.

Имя пакетного файла, реализующего данный алгоритм: FFF.bat Если, при запуске, параметры НЕ заданы:

FFF

форматировать дискету на 1.2 Мб

Если, при запуске, первый параметр задан:

FFF X

форматировать дискету на 360 Кб

Блок-схема данного алгоритма:

РЕАЛИЗАЦИЯ ДАННОГО АЛГОРИТМА В ПАКЕТНОМ ФАЙЛЕ

echo ВСТАВЬТЕ ДИСКЕТУ В ДИСКОВОД А: и нажмите Enter

pause

rem проверка, задан ли 1 параметр?

if %1.==. GOTO L12

GOTO L360

: L12

rem форматировать на 1.2 Мб.

format А:

GOTO L_EXIT

: L360

rem форматировать на 360 Кб.

format A: /F:360

:L_EXIT

rem ВЫХОД (Конец)

4. Создать пакетный файл, реализующий следующий алгоритм: Проверить, существует ли заданный (в качестве параметра) файл на диске. Выдать соответствующее сообщение на экран.

Блок-схема данного алгоритма:

РЕАЛИЗАЦИЯ ДАННОГО АЛГОРИТМА В ПАКЕТНОМ ФАЙЛЕ

echo off

echo файл: %1

if EXIST %1 goto L1

GOTO L2

: L1

echo Такой Файл есть %1

GoТо LE

:L2

echo Файл не найден %1

: LE

pause

5. Создать пакетный файл, реализующий следующий алгоритм:

В алгоритме, указанном в примере 2 сделать дополнит. проверку: Передан ли хоть один параметр?

Если нет — сообщение об ошибке и выход.

Блок-схема данного алгоритма:

РЕАЛИЗАЦИЯ ДАННОГО АЛГОРИТМА В ПАКЕТНОМ ФАЙЛЕ

echo off

echo файл: %1

if %1.==. goto LERR

GOTO LSTART

: LERR

echo Бестолочь: задай имя файла!!!

GOTO LE

: LSTART

if EXIST %1 goto L1

GOTO L2

: L1

echo Такой Файл есть %1

GoТо LE

: L2

echo Файл не найден %1

: LE

pause

6. Создать пакетные файлы, реализующие следующий алгоритм:

Алгоритм предыдущего задания разделить на две части, каждую из которых реализовать в отдельном пакетном файле.

Первая часть:

— определяет, передан ли параметр

— вторая часть реализует все действия по проверке существования файла.

Если параметр задан — из первого пакетного файла вызывается второй, в противном случае — выход с сообщением об ошибке.

Запускаемым является пакетный файл, реализующий первую часть алгоритма (A1.bat). Файл A2.bat вызывается из A1.bat.

РЕАЛИЗАЦИЯ ВТОРОЙ ЧАСТИ АЛГОРИТМА. В ПАКЕТНОМ ФАЙЛЕ N 2 (Имя пакетного файла: A2.bat)

if EXIST %1 goto L1

GOTO L2

: L1

echo Такой Файл есть %1

GoТо LE1

:L2

echo Файл не найден %1

: LE1

РЕАЛИЗАЦИЯ ПЕРВОЙ ЧАСТИ АЛГОРИТМА В ПАКЕТНОМ ФАЙЛЕ N 1 (Имя пакетного файла: A1.bat)

echo off

CLS

echo файл: %1

if %1.==. goto LERR

GOTO LSTART

: LERR

echo Бестолочь: задай имя файла!!!

GOTO LE

: LSTART

CALL A2 %1

: LE

pause

7. Создать пакетный файл, реализующий следующий алгоритм: С помощью команды TYPE вывести на экран содержимое всех файлов, имеющих расширение TXT, PAS, ASM. Для сканирования файла необходимо использовать команду: FOR…IN…DO

РЕАЛИЗАЦИЯ ДАННОГО АЛГОРИТМА В ПАКЕТНОМ ФАЙЛЕ

CLS

for %%А in (*. txt *. pas *. asm) do type %%A

pause

8. Основные принципы хранения информации на магнитных дисках в MS-DOS.

Файловая система MS-DOS (логические диски, каталоги, файлы, устройства MS-DOS).

 Терминология:

Флоппи-диск (дискета) — съемный гибкий магнитный диск.

Винчестер — не съемный жесткий магнитный диск (пакет дисков).

Дорожка — концентрические окружности на магнитной поверхности диска, где располагается информация. Дорожки нумеруются с 0-ой (дорожка с самым большим радиусом)

Цилиндр — объединение дорожек с одним и тем же номером, расположенных на разных поверхностях диска (для флоппи-диска под цилиндром подразумевается 2 дорожки)

Сектор — каждая дорожка, размещенная на диске, делится на секторы.

Каждый сектор имеет размер = 512 байт (для MS-DOS)

Кластер — это минимальная порция информации, которую MS-DOS считывает/записывает за одно обращение диску. Кластер "содержит" только последовательно расположенные сектора (цель — увеличить скорость обмена с диском).

Размер Кластера = N* (РазмерСектора) = N*512 байт,

где N = 2, 4, 8 и т. д.

FAT — Таблица размещения файлов

НАКОПИТЕЛИ НА МАГНИТНЫХ ДИСКАХ

Магнитные диски используются как запоминающие устройства, позволяющие хранить информацию долговременно, при отключенном питании.

Для работы с Магнитными Дисками используется устройство, называемое накопителем на магнитных дисках (НМД).

Обычно НМД состоит из следующих частей:

— контроллер дисковода,

— собственно дисковод,

— интерфейсные кабеля,

— магнитный диск

Контроллер дисковода управляет обменом информацией между CPU и ОЗУ, с одной стороны, и НМД — с другой.

Контроллер дисковода вставляется в один из свободных разъемов системной платы IBM PC (MotherBoard).

Дисковод содержит головки чтения/записи, механический привод перемещения головок и электронную схему для управления движением головок и чтением/записью данных.

Магнитный диск представляет собой основу с магнитным покрытием, которая вращается внутри дисковода вокруг оси.

Магнитное покрытие используется в качестве запоминающего устройства.

Магнитные Диски: жесткие (Винчестер) и гибкие (Флоппи).

Накопитель на жестких магнитных дисках — НЖМД (HDD).

Накопитель на гибких магнитных дисках — НГМД (FDD).

Винчестер (HDD) — накопитель на несъемном магнитном диске, созданный на основе спец. технологии (винчестерская технология — отсюда название).

Магнитный диск Винчестера (на металлической основе) "имеет" большую плотность записи и большое число дорожек. Винчестер может иметь несколько Магнитных Дисков. НЖМД типа Винчестер созданы в 1973 г. Все магнитные диски Винчестера (объединенные в пакет Дисков) — герметически "упакованы" в общий кожух. Магнитные диски НЕ могут изыматься из HDD и заменяться на аналогичные!!!

Магнитные головки объединены в единый блок (блок магнитных головок). Этот блок по отношению к дискам перемещается радиально. Во время работы PC Пакет Дисков все время вращается с постоянной скоростью (3600 об/мин). При считывании/записи информации блок магнитных головок перемещается (позиционируется) в заданную область, где производиться посекторное считывание/запись информации.

В силу инерционности процесса обработки информации и большой скорости вращения пакета дисков возможна ситуация, когда блок магнитных головок не успеет считать очередной сектор. Для решения этой проблемы используется метод чередования секторов (секторы нумеруются не по порядку, а с пропусками). Например, вместо того, чтобы нумеровать секторы по порядку: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14… их нумеруют так: 1 7 13 28 14 3 9…

В последнее время появились более скоростные SCSI-контроллеры^[32], которые обеспечивают достаточную скорость обработки информации, и необходимость в чередовании секторов — отпадает.

Флоппи (FDD) (разработка фирмы IBM) — накопитель на съемном гибком магнитном диске (флоппи). Флоппи-диск имеет пластиковую основу и находится в спец. пластиковом кожухе. Флоппи-диск вставляется в FDD вместе с кожухом. Флоппи-диск (в FDD) вращается внутри кожуха со скоростью 300 об/мин.

На данный момент в IBM PC используются 2 типа FDD: 5.25" и 3.5"

Дискета 5.25" заключена в гибкий пластиковый кожух.

Дискета 3.5" заключена в жесткий пластиковый кожух.

HDD являются более скоростными устройствами, чем FDD.

МАГНИТНЫЕ ДИСКИ

Флоппи-диски (дискеты)

В качестве носителя информации используется магнитная поверхность диска. Магнитная поверхность "разбита" на дорожки (концентрические окружности, см. рис. 1). Дорожки нумеруются начиная с 0-ой (максимальный радиус). Магнитная поверхность "разбита" также на секторы (см. Рис. 1). Секторы нумеруются, начиная с 1-го.

Принято, что каждая дорожка "разбита" на секторы. Размер каждого сектора = 512 байт (для MS-DOS). Таким образом, объем дискеты:

V = P*D*S*512 (байт), где

V — объем дискеты (байт),

Р — кол-во поверхностей дискеты (1-а или 2-е),

D — кол-во дорожек на одной поверхности,

S — кол-во секторов на одной дорожке.

Если Дискета является системной, то ядро MS-DOS размещается начиная с 0-й дорожки, как более надежной (меньшая плотность записи).

Физический Адрес Сектора = N_{поверхности} + N_{дорожки} + N_{сектора}

Кол-во поверхностей "задается" при изготовлении Дискеты (может быть 1-а или 2-е). Кол-во дорожек и кол-во секторов на дорожке "задается" при форматировании дискеты. Форматирование дискет производится Пользователем с помощью спец. программ.

В табл. 1 приведен перечень стандартных форматов флоппи-дисков, применяемых в IBM PC.

Важнейшими характеристиками дискеты являются:

— тип (5.25" или 3.5")

— формат (и, соответственно, емкость)

Винчестеры

Организация хранения информации на Винчестере, с точки зрения Пользователя, не сильно отличается от Флоппи-дисков. Разница лишь в том, что количество поверхностей, дорожек и секторов значительно больше (соответственно больше и емкость).

Физический Адрес Сектора = N_{цилиндра} + N_{дорожки} + N_{сектора}

Важнейшими характеристиками Винчестера являются:

— емкость (от 10 Мб до 10 Гб),

— быстродействие (время произвольного доступа к информации, чем меньше этот показатель, тем "быстрее" Винчестер) (8-24 мсек)

Когда говорят (о Винчестере) 1 физический диск — имеется в виду весь пакет дисков данного Винчестера. С помощью спец. программ 1 физический диск Винчестера можно "разбить" на несколько разделов (логических дисков).

ФАЙЛОВАЯ СИСТЕМА MS-DOS

Файл (по английски File) — папка, скоросшиватель.

Файл — это поименованная область памяти на каком-либо физическом носителе, предназначенная для хранения информации. Совокупность средств MS-DOS, обеспечивающих доступ к информации на внешних носителях называется системой управления файлами или файловой системой.

Одно из понятий файловой системы MS-DOS — логический диск.

Логические диски:

В некотором приближении можно считать, что, "с точки зрения" MS-DOS, каждый логический диск это отдельный магнитный диск. Каждый логический диск имеет свое уникальное имя. В качестве имени логического диска используются буквы английского алфавита от А до Z (включительно).

Кол-во логических дисков, таким образом, не более 26. Буквы А и В — отведены строго под имеющиеся в IBM PC FDD. Начиная с буквы С именуются логические диски (разделы) HDD.

В случае, если данный IBM PC имеет только один FDD, буква В пропускается (см. рис. 4).

Как правило, только логические диски А и С могут быть системными.

Файловая структура логического диска:

Чтобы обратиться к информации на диске (находящейся в файле), надо знать физический адрес первого сектора (N_{поверхности} + N_{дорожки} + N_{сектора}), общее кол-во кластеров, занимаемое данным файлом, адрес следующего кластера, если размер файла больше, чем размер одного кластера и т. д. Все это очень туманно, трудно и не нужно.

MS-DOS избавляет Пользователя от такой работы и ведет ее сама. Для обеспечения доступа к файлам — файловая система MS-DOS организует и поддерживает на логическом диске определенную файловую структуру.

 Элементы файловой структуры:

— стартовый сектор (сектор начальной загрузки, Boot-сектор),

— таблица размещения файлов (FAT — File Allocation Table),

— корневой каталог (Root-Directory),

— область данных (оставшееся свободным дисковое пространство)

Эти элементы создаются спец. программами (в среде MS-DOS) в процессе инициализации диска.

(Аналогично и для других дискет.)

Стартовый сектор (сектор начальной загрузки, Boot-сектор):

Здесь записана информация, необходимая MS-DOS для работы с диском:

— идентификатор OS (если диск системный),

— размер сектора диска,

— кол-во секторов в кластере,

— кол-во резервных секторов в начале диска,

— кол-во копий FAT на диске (стандарт — две),

— кол-во элементов в каталоге,

— кол-во секторов на диске,

— тип формата диска,

— кол-во секторов в FAT,

— кол-во секторов на дорожку,

— кол-во поверхностей,

— блок начальной загрузки OS,

За стартовым сектором располагается FAT.

 FAT (таблица размещения файлов):

Область данных диска (см. выше) представлена в MS-DOS как последовательность пронумерованных кластеров.

FAT — это массив элементов, адресующих кластеры области данных диска. Каждому кластеру области данных соответствует один элемент FAT. Элементы FAT служат в качестве цепочки ссылок на кластеры файла в области данных.

FAT — крайне важный элемент Файловой Структуры!!! Нарушения в FAT могут привести к ПОЛНОЙ или ЧАСТИЧНОЙ потери информации на ВСЕМ логическом диске!!! Именно поэтому, на диске хранится две копии FAT.

Существуют спец. программы, которые контролируют состояние FAT и исправляют нарушения.

 Корневой Каталог:

Это определенная область Диска, создаваемая в процессе инициализации (форматировании) Диска, где содержится информация о файлах и каталогах, хранящихся на Диске. Корневой Каталог ВСЕГДА существует на отформатированном Диске! На одном Диске ВСЕГДА бывает только ОДИН Корневой Каталог. Размер Корневого Каталога для данного Диска — величина фиксированная, поэтому максимальное кол-во "привязанных" к нему файлов и других (дочерних) каталогов (Подкаталогов) — строго определенное.

 Каталоги (Подкаталоги):

Каталог — это определенное место на диске (в области данных диска), где содержится информация о файлах и Подкаталогах, "привязанных" к данному Каталогу. MS-DOS поддерживает иерархическую структуру каталогов (древообразную), см. рис. 6.

В отличие от Корневого Каталога, остальные каталоги (Подкаталоги) создаются с помощью спец. команд MS-DOS (внутренних).

Основная цель такой структуры каталогов — организация эффективного хранения большого кол-ва файлов на диске.

КАЖДЫЙ Каталог (кроме корневого) "имеет" "родителя", т. е. другой Каталог, к которому "привязан" данный Каталог.

MS-DOS рассматривает каждый Каталог (кроме корневого), как файл. Термин "привязан" иногда заменяется термином "зарегистрирован".

 Файлы:

Файл — это поименованная область памяти на каком-либо физическом носителе, предназначенная для хранения информации.

 Файл ВСЕГДА "привязан" к какому-либо Каталогу (в том числе, может быть "привязан" и к корневому каталогу), см. рис. 7.

Идентификация Логических Дисков, Каталогов и Файлов:

Идентификация Логических дисков, Каталогов, Файлов осуществляется на базе имен.

 ВНИМАНИЕ!!! Файловая система MS-DOS НЕ допускает, чтобы были Логические Диски, Каталоги, Файлы с одинаковыми ИДЕНТИФИКАТОРАМИ!!!.

В качестве имени логического диска используется одна из букв латинского алфавита (А. Z). Каждый Файл или Каталог (кроме корневого) имеет ПОЛНОЕ имя.

 ПОЛНОЕ Имя Файла (Каталога), кроме корневого, состоит из следующих частей (рис. 8):

— имя логического диска (А. Z),

— символ-разделитель (двоеточие) ":",

— символ, идентифицирующий корневой каталог — "\" (Слэш),

— перечень "родительских" каталогов (разделенных символом "\"),

— собственно имя файла (каталога).

Собственно имя файла (каталога) состоит из:

— имя,

— символ-разделитель (точка) ".".

— расширение имени файла.

"Имя логического диска" + "двоеточие" + "идентиф. корневого каталога"+"весь перечень имен родительских каталогов" = маршрут доступа к файлу (каталогу). Максимальное кол-во символов в ПОЛНОМ имени файла = 78.

Максимальное кол-во символов в имени файла = 8.

Максимальное кол-во символов в расширении имени файла = 3

Расширение НЕ обязательно т. е. может и НЕ присутствовать (в этом случае точка тоже отсутствует).

В ПОЛНОМ имени файла разрешается использовать только следующие символы: A-Z 0–9 $ & # ' ~ () — %! _ ^{^}

В ПОЛНОМ имени файла запрещается использовать все остальные символы!!! ЗАПРЕЩАЕТСЯ В ПОЛНОМ имени файла использовать ПРОБЕЛ!!!

Примеры допустимых имен файлов:

Format.com Read.mе

MyFyle.txt

28-03-96.doc

123.45

Примеры НЕ допустимых имен файлов:

123456789.txt

aa?.doc

35*.?

I\t.

F.doc *.txt

My: File.txt

Таким образом размер собственно имени файла НЕ превышает 12 символов!

Использование расширений:

Файлы, хранящиеся на диске, с точки зрения файловой системы MS-DOS, которая выступает в роли зав. складом (который ничего не понимает в устройстве и назначении различных вещей, хранящихся на складе), вообще говоря, представляют собой "некоторое сборище информации". На самом деле файлы, в зависимости от информации, которая там хранится, могут иметь различное назначение: данные, программы, драйверы, настроечные файлы и т. д.

Расширения имени файла — не обязательный, но очень важный компонент. Он используется для разделения файлов по отдельным категориям (данные, программы, драйверы и т. д.).

В MS-DOS есть перечень предопределенных (и наиболее часто встречающихся) расширений файлов. В Табл. 2 приведен их НЕ полный перечень.

Табл. 2

Расширение ∙ Назначение файла

ЕХЕ, СОМ ∙ Программы, созданные программистами, с помощью спец. языков программирования

ВАТ ∙ Программы, созданные Пользователями, с помощью редакторов текстов

SYS ∙ Драйверы устройств

OVR, OVL ∙ Оверлейные файлы

ВАК ∙ Предыдущая копия файла

TXT ∙ ASCII-файл (текстовый)

DOC ∙ Файл-документ (чаще всего ASCII-файл, но может быть и другого формата)

PAS ∙ Тексты программ на Pascal

С, СРР ∙ Тексты программ на С

ASM ∙ Тексты программ на Ассемблере

BMP, GIF ∙ Графические образы

PCX ∙ -

ME ∙ ASCII-файл описания чего-то

INI CFG ∙ Файлы настроек и конфигураций

 Устройства MS-DOS:

В MS-DOS имеется ряд имен файлов, которые зарезервированы для внутреннего использования. Каждое такое имя отражает какое-либо устройство. ЗАПРЕЩАЕТСЯ использование этих имен НЕ по назначению! В Табл. 3 приведен перечень этих имен.

Табл. 3

Имя ∙ Назначение файла

AUX ∙ асинхронный интерфейс

CLOCK$ ∙ "часы"

СОМ1 ∙ порт последовательного ввода/вывода

COM2 ∙ порт последовательного ввода/вывода

COM3 ∙ порт последовательного ввода/вывода

COM4 ∙ порт последовательного ввода/вывода

LPT1 ∙ порт параллельного ввода/вывода

LPT2 ∙ порт параллельного ввода/вывода

LPT3 ∙ порт параллельного ввода/вывода

CON ∙ консоль (клавиатура, дисплей)

NUL ∙ "нулевое устройство"

PRN ∙ принтер (аналог LPT1)

С точки зрения Пользователя — эти устройства (табл. 3) ничем не отличаются от обычных файлов (с ними можно производить все те же операции, что и с обычными файлами).

 Символы подстановки в именах файлов:

Когда необходимо произвести какие-либо действия над файлами — Пользователь вызывает определенные внутренние или внешние команды MS-DOS и "передает" им, в качестве параметров, имена файлов. Очень часто приходится производить одни и те же действия над многими файлами. Например, необходимо скопировать ВСЕ файлы какого-либо каталога в другой каталог. Если файлов больше 200, то ровно 200 раз необходимо произвести эту операцию для каждого файла в отдельности. Это, как минимум, слегка огорчает Пользователя.

Для решения такого рода проблем существуют спец. средства, которые помогают производить однотипные операции над целой группой файлов за один "заход".

Так называемые символы подстановки позволяют "фильтровать" файлы, используя их имена. К ним относятся символы:? и *.

Эти символы можно использовать в любом месте собственно имени файла (имени и расширении).

Символ? означает, что команда (при фильтрации файлов) "признает" любой символ в имени или расширении файла, в позиции которого находится символ?.

Символ * означает, что команда (при фильтрации файлов) "признает" все символы, в имени или расширении файла, начиная с позиции, где находится символ *.

Символы? и * действуют не зависимо друг от друга применительно к имени или расширению.

Примеры:

ВЫПОЛНИТЬ ОПЕРАЦИЮ НАД СЛЕДУЮЩИМИ ГРУППАМИ ФАЙЛОВ:

*.* — все файлы, без исключения,

*.txt — файлы с любыми именами, но с расширением .txt,

II*.* — файлы, имена которых начинаются с цепочки символов II и имеющие любое расширение,

YE??0198.* — файлы, имена которых начинаются с цепочки символов YE, два следующих символа НЕ имеют значение, следующие четыре символа должны быть 0198, расширение НЕ имеет значение (применительно к расчетному отделу: все результаты расчетов по работнику с табельным номером 0198).

Атрибуты файлов:

Каждый Файл (Каталог) имеет атрибут, который указывает на то, что этот файл является именно файлом; или на то, что он является Каталогом.

Файлы, в зависимости от атрибута, могут быть скрытыми, архивными системными, только для чтения. (Скрытые файлы MS-DOS "не видит").

9. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Герхард Франкен, Сергей Молявко "MS-DOS 6.2.. для Пользователя", Киев, BHV, 1994, Москва, БИНОМ, 1994.

2. "DOS 3.3.Техническое руководство". Методические материалы.

3. Фигурнов В. Э. "IBM PC для Пользователя" г. Уфа, НПО "Информатика и Компьютеры", 1993 г.

4. Справочное Руководство по IBM PC. Методические материалы. Части 1 и 2. ТПП "СФЕРА". М. 1991 г.

5. Брябрин В.М. "Программное обеспечение персональных ЭВМ". М. "НАУКА", 1990 г.

6. Савельев А.Я., Сазонов Б.А., Лукьянов С.Э. "Персональный компьютер для всех". Книга 1. М., ВЫСШАЯ ШКОЛА, 1991 г.

СПРАВОЧНИК

Словарь компьютерного сленга

А

Аватар, аватарка — картинка, которую пользователь выбирает себе в качестве "лица".

Авик, Авишник, Авишка — Файл. AVI. Видео-файл для Windows.

Автогад — Система проектирования Auto Cad

Айди — Идентификация (identification)

Ака — (от англ. — также известен как:) — указатель на псевдоним человека (nick), "Иван Иванов aka SuperMan".

Аккорд — Выход тремя пальцами Ctrl-Alt-Del. Он же "Three fingers salute".

Алкоголик — Программист на языке Алгол — язык программирования высокого уровня, предназначенный для описания алгоритмов решения вычислительных задач (от ALGOrithmic Language)

Апгрейдить — Обновить что-либо.

Аппендицит — Приложение (en: appendix)

Архиватор — Программа для упаковки файлов.

Асм, Астма Язык — язык программирования низкого уровня Assembler

Аська — интернет-болталка ICQ

Аттач — (от англ. attachment) Файл, прикрепленный к электронному письму.

Аттопарсек — примерно один дюйм.

Аутглюк — почтовый клиент MS Outlook.

Б

Баг — ошибка (сбой) в программе. От en: bug, в значении <недоработка в компьютерной программе, приводящая к нежелательным или неожидаемым действиям, или же вообще не позволяющая её запуск>.

Байнет — белорусская или белорусскоязычная часть Интернета (bynet, от by)

Байт — единица измерения информации (равен 8 битам)

Бат — The Bat! почтовая программа

Батон — (button) кнопка. <Жать/давить батоны> — работать за клавиатурой.

Башня — корпус компьютера типа "tower".

Безголовый — говорится про компьютер, работающий без дисплея и клавиатуры (обычно сервер).

Белая сборка — собранный одной из авторитетных компьютерных фирм (IBM, DELL, HP, и т. д.). Аналогично с "Брендовая сборка". См. также Серая сборка.

Бипер — встроенный динамик.

Бит — минимальная единица измерения количества информации, от Binary digiT (en: Bit), 0 или 1

Блин — компакт-диск, диск внутривинчестера.

6НОПНЯ — Слово "Вопрос" преобразованное из кодировки KОI8-R в СР1251. Характеризует неправильно настроенную локаль или "интересные" слова, получаемые при просмотре текста в одной кодировка, когда он написан в другой.

Болванка — чистый записываемый лазерный диск.

Большие пальцы — Название файла "Thumbs.db", образовывающегося при просмотре картинок в Windows.

Бот — программа, эмулирующая действия (речь) человека, иногда с зачатками искусственного интеллекта (от англ. robot), так же это второй, третий и далее юзер у одного человека на форуме.

ББС, Борда — BBS (bulletin board system), доска объявлений, древовидный форум.

Бродилка — браузер (en: browser); также игрушка типа <квест> или FPS (first-person shooter — стрелялка от первого лица).

Брэнд — от en: brandname, известная торговая марка крупного производителя.

Букварь — руководство.

Бэд-сектор (bad sector) — испорченный сектор дискового носителя информации, куда нельзя записать информацию.

Бэкапить — делать backup, создавать страховочные копии.

Бук — ноутбук (en: notebook)

В

Варез — нелегально распространяемое программное обеспечение, от английского en: warez.

Васик — Бэйсик.

Ванесса, ОдинЭсия — внутренний программный язык платформы 1C.

Веник — Винчестер, жесткий диск

Вешаться — зависнуть (о Windows).

Видюха, Вика — видео (графическая) карта.

Винт — Жёсткий диск. От "винчестер".

Виндовоз, Винды, Винда, Вынь — Операционная система Microsoft Windows.

Винтукей — ОС Windows 2000 (Win2K).

Вирь — компьютерный вирус

Вжикалка — матричный принтер.

Г

Гама — Игра, от англ. Games.

Гектар — гигабайт.

Глюк — баг, ошибка в программе.

Гнусный — написанный под эгидой GNU.

Гнусмас — Samsung. От зеркального написания "самсунг".

Голова — Процессор.

Голубой зуб — Интерфейс Bluetooth.

Голубой гигант — IBM.

Горелые дрова — Corel Draw.

Гроб — корпус компьютера.

ГУРУ (учитель) — уважаемый человек, опытный мастер, крутой программист.

Д

Девайс (device) — любое устройство, конструктивно законченная техническая система, имеющая определенное функциональное назначение.

Девица — device (см. "Девайс"). "Девица без презента" — сообщение "Device not present".

Дельфин — программист пишущий программы на Delphi.

Дефолтный — значения, присваиваемые параметрам автоматически в том случае, когда пользователь не задал им одно из допустимых значений (по умолчанию).

Димка — модуль памяти DIMM.

Дока — сопроводительная документация.

Дрова — драйверы.

Думать — играть в "DOOM" (компьютерная игра).

Думер — заядлый игрок в "DOOM".

Дурень, Дурик — процессор "DURON" от компании AMD.

Дыра — баг, позволяющий злоумышленнику нарушить работу системы или получить к ней несанкционированный доступ.

Е

Егор — error (ошибка) по-русски.

Емеля — электронная почта от русского прочтения англ. e-mail (en: mail), мыло.

Ж

Жаба — язык программирования Java.

Жарить — сжимать файлы с помощью архиватора JAR. Следовательно "зажаренный файл" — файл сжатый этим архиватором.

Железо — комплектующие для компьютера.

Жёлтая сборка — произведено в Китае, Сингапуре, и т. п. В настоящее время термин потерял свою актуальность, подавляющее большинство компьютерной электроники производится в азиатских странах.

ЖЖ, ЖыЖа — дневник, расположенный на livejournal.com или сам сервис.

Жопа — задняя панель компьютера (принтера, сканера и т. д.). "Втыкать в жопу".

Жопа — ориентированный на WEB объектный сервер приложений Zope (zope.org (http://www.zope.org)), написанный на python (python.org (http://www.python.org)).

Жужжать — 1. Устанавливать связь при помощи модема. 2. Сделать запись в дневнике. Используется в двух противоположных значениях: а) написать чего-нибудь злободневное, которое получит много комментариев от других пользователей; б) написать о чем-нибудь, другим не интересном и надоедающем. Пример: "Может хватит жужжать о том, как ты поел и сходил в туалет? Надоело!"

З

Забанить — запретить пользователю написание сообщений в форум или чат (от английского to ban).

Залить — закачать файл на сервер.

Засавить — сохранить (от англ. save).

Засейвить — см. Засавить.

Зазипованный — архив формата ZIP.

Звуковуха — звуковая карта.

Зипователь — использовать архиватор, компрессирующий данные в формат zip.

Зухель, зюксель, цухел — модем фирмы Zyxel.

ЗЫ — Post Scriptum (буквы ЗЫ находятся на клавиатуре на тех же местах, что и PS).

И

ИМХО — IMHO (In My Humble Opinion) — по моему скромному мнению.

Интрушка — (от англ. intro) заставка, представляющая какой-либо программный продукт.

Инет — Интернет.

Ирка — программа IRC, (Internet Relay Chat) — программа для он-лайнового общения.

Искалка, ищейка — поисковая система.

К

Камень — центральный процессор.

Карман — устройство, для подключения жесткого диска к компьютеру.

Кацапта — Microsoft Business Solutions — Axapta.

Квакер — игрок в Quake, компьютерную игру-боевик.

Квакать — играть в Quake.

Кирпич — центральный процессор.

Клава — клавиатура.

Кликуха — 1. Компьютерная мышь. 2. Выбранный псевдоним, используемый в Интернете. Пример: "Какая у тебя кликуха на форуме?"

Ковер, палас — коврик для мышки.

Командир волков — "Volkov Commander".

Комп — компьютер.

Конфа — 1. Конференция, форум. 2. Конфигурационный файл программы, в ко тором записаны настройки этой самой программы. Образовалось из-за того, что первоначально многие конфигурационные файлы имели расширение cfg от англ. "config".

Корень — первая директория в дереве (корневая директория).

Корка — от англ. core dump, файл с дампом памяти, остающийся на диске после аварийного завершения программы в UNIX-подобных ОС. "А корки кто удалять будет?!"

Король дров, Корельские дрова — Corel Draw.

Красная сборка — собрано в СНГ.

Красный глаз — инфракрасный порт.

Крыса — манипулятор-мышь, особенно советского производства.

Кряк, кряка, крякалка — взломщик программ, версия коммерческой или шейрверной (шароварной) программы, позволяющая использовать её бесплатно, от английского to crack — раскалывать.

Крякнуть — взломать программу.

Ку — приветствие в чатах (из фильма <Кин-дза-дза>), а также английское Re (<по поводу>), набранное в русском режиме клавиатуры.

Кул, кульно — классно, круто! (от англ. "Cool").

Кулер — (от англ. "cooler") — вентилятор + радиатор, охлаждающие процессор.

Кулхацкер — пренебрежительное название кого-либо, мнящего себя хакером.

Л

Ламер — (от англ. lamer) неумелый пользователь ЭВМ, (не желающий ничему учиться), тупица, с завышенной самооценкой. Не путать с начинающим пользователем, чайником.

Лазарь — лазерный принтер.

Лапша — множество проводов, также название обычного телефонного провода в котором два медных проводника помещены в изолятор, и идут параллельно воспринимая радиопомехи, в отличие от витой пары или экранированного кабеля.

Левак — сомнительная продукция, производитель неизвестен.

Лекарство от жадности — программа взлома ограничивающих функций неоплаченной программы.

Леталка — игрушка типа "flight simulator".

Лжеюзер — пользователь www.livejournal.com.

Лже-кат — (от англ. "LJ-cut") — элемент форматирования текста в системе livejournal, ссылка, под которой можно "спрятать" длинный текст или слишком большую картинку. Экономит трафик остальным лжеюзерам.

Линух, Люлих, Липнукс — ОС Linux.

Линуксойд — высококвалифицированный пользователь ОС Linux.

Локалка — локальная сеть.

ЛОЛ — (от англ. lol — "Laugh[ing] out loud") — громко хохотать.

Лытдыбр — дневник. Если печатать русское <дневник>, забыв переключить клавиатуру с английского, получается. Слово придумано Романом Лейбовым при освоении livejournal.com.

Лук — почтовая программа Outlook.

М

Мама, Мать, Материнка — материнская плата.

Мастдай — от английского must die, пренебрежительное название ОС семейства Windows; любой низкокачественный продукт.

Машина — компьютер.

Мафон — любое устройство с магнитной лентой (стриммер).

Мелкомягкие — пренебрежительное название фирмы Microsoft.

Мессага — сообщение, письмо (от англ. message).

Мерзилка — пренебрежительное название браузера Mozilla.

Метр — мегабайт.

Междумордие — интерфейс, дословный перевод en: Interface

Мирк, Мирка — Сеть IRC, чаще какой-нибудь канал в IRC (от названия популярного IRC-клиента mIRC).

Моня, морда — монитор компьютера.

Морда — интерфейс программы, главная страница сайта или портала. Этот баннер нам всю морду раскорячил!>

Мозги — ОЗУ.

Момед, Мопед, Мудозвон — модем.

Мускул — СУБД MySQL.

Мурзилка — браузер Mozilla (устар.), на форумах — старая, известная шутка (в некоторых кругах также называемая Баян).

Мыло, Мыльница — электронная почта, сообщение в электронной почте или адрес в электронной почте (от en: mail).

Мылить, намыливать — посылать сообщение по электронной почте (<киньте в меня мылом!>).

Мыша — манипулятор <мышь>

Н

Намордник — защитный экран монитора.

НаСИльник — программист на языке Си.

Нарезать — записывать на болванки.

Нафигатор — Netscape Navigator.

Нетварь — сетевая OS Novell NetWare (<каждой твари — по нетвари!>).

Нетоскоп, Нетшкаф — Netscape.

Ниббл — 4 бита.

Ник — (от англ. nickname, nick) — псевдоним, прозвище.

Нонаме — производитель неизвестен.

Нотик — (notebook) ноутбук

Ня — возглас в чатах выражающий восхищение.

О

Одинэсник — программист, специализирующийся на системе 1C: Предприятие.

Оковалок — большой файл (<Не надо по мылу оковалки посылать>).

Окна — ОС Windows.

Оля — OLE, технология Object Linking and Embedding, позволяющая редактировать данные, созданные в другой программе, не выходя из основного редактора.

Осёл — клиент пиринговой сети сети eDonkey2000, например eMule.

Ослик — Браузер Internet Explorer (происходит от сокращения, созвучного <Иа> — имени ослика из серии мультфильмов про Винни Пуха).

Ось — Операционная система.

Оффтопик — высказывание не по теме разговора (форума, и т. п.)

Очепятка — слово опечатка написанное с опечаткой, что и символизирует.

П

Пага — раgе — страница в интернете.

Палка — джойстик.

Пасквиль — программа на языке Паскаль.

Паскудник, пасквилянт — программист, пишущий программы на языке Паскаль.

Пень, Пеньтюх — центральный процессор марки Pentium компании Intel.

Пижамкер — Adobe PageMaker.

Пиленый — перемаркированный (центральный процессор).

Пилюлькин — лечащий модуль антивирусной программы.

Пингвинукс — см. Линух.

Писюк, Писюха — IBM PC-совместимый компьютер. <Хорошую вещь писюком не назовут>.

Плитка — печатная плата.

Плюйник — струйный принтер.

Плюсы — язык программирования C++.

Подкрысник — коврик для мыши.

Подмышка — коврик для мыши.

Помойка — <корзина>.

Посаксить — (от англ. suck, sucks) — глагол, показывающий унижение свойств, качеств кого/чего-либо, кем-либо. Напр.: <Препод посаксил мою прогу>.

Постить — отправлять мессагу в конфу.

Полуось, Пополам(а) — операционная система OS/2.

Пофиксить — (от английского fix) исправить.

Прескотина — интеловский процессор на ядре Prescott.

Прокся, прокси — прокси-сервер, т. е. элемент сети, способный пропускать через себя пакеты информации, возможно, с сохранением информации на сервере. Бывают анонимными, т. е. скрывающими реальный адрес компьютера. Применяются для самых различных целей.

Прыскалка — струйный принтер.

ППКС — Подписываюсь Под Каждым Словом

ППП — Повсеместно Протянутая Паутина, т. е. Всемирная Сеть.

Р

Рарить — использовать архиватор rar.

Расшарить — (англ. share, делиться (имуществом)) открыть для коллективного доступа какой-либо ресурс в локальной сети (<расшарить папку, принтер, диск>).

Резак — устройство для записи (нарезки) компакт дисков (CD-R[W]).

Релиз (en: release) — выпуск программы; выпуск оконченной программы на продажу. В варезных кругах — готовая к распространению в интернете пиратская версия программы или фильма.

Рояль — клавиатура.

РТФМ, RTFM — отсылка читающего или спрашивающего к документации (от англ.: "Read The Fucking Manual").

Ругается — выдаёт сообщения (обычно вместо ожидаемого результата).

Рулез, рулезный — очень классный (о харде или софте) (от английского rulez).

Рулить — быть очень классным (о харде или софте).

Рунет — русская или русскоязычная часть Интернета (runet, от. ru)

С

Сабж — (от английского subj., сокращение от subject) тема разговора, обычно на форуме; то, что указанно в поле темы сообщения.

Сакс, Суксь — выражение неодобрения (от амер. слэнга "to suck" — быть плохим).

Сантехника — аппаратное обеспечение, выпускаемое фирмой Sun Microsystems (http://www.sun.com).

Сапёр — 1. Игра Minesweeper. 2. Специалист по внедрению и сопровождению SAP R/3 (http://www.sap.com).

Сдохнуть — перестать работать (<у меня сдохла мать:>).

Серая сборка — собранный на одной из безымянных фабрик по всему миру. Как правило — из комплектующих такого же неизвестного происхождения.

Сетевуха — сетевая плата.

Сидюк — CD-ROM или CD-RW.

Сиквел — (от анг. sequel) продолжение. Пример использования: Игра 'Half-life 2' является сиквелом игры 'Half-life'.

Сиквел, Скуль — SQL.

Симка — модуль памяти SIMM.

Синий экран (смерти) — (от анг. Blue screen of death) сообщение OS Windows о серьёзной ошибке, требующей перезагрузки системы (обычно — необработанное прерывание в ядре OS).

Сионист — программист, пишущий на языке Си.

Сисадмин — системный Администратор.

Сисоп — системный оператор.

Сказёвый — подключаемый через SCSI-адаптер.

Скази — SCSI-адаптер.

Скин — (от английского Skin — кожа, оболочка.) внешний вид, оболочка, дизайн.

Скрипткидди — хакер-недоучка, довольствующийся эксплоитами, найденными в Интернете.

Слака — дистрибутив линукса Slackware.

Слакофилище — фанатик-линуксоид, использующий дистрибутив Slackware.

Слить — 1. Скачать файлы с сервера. 2. Проиграть (в компьютерной игре).

Смайл — (см. Смайлик. От английского smile — улыбка). Комбинация различных знаков препинания или букв, обозначающая настроение. Например улыбка: —)

Сносить — деинсталлировать (удалять) программное обеспечение.

Собака, собачка — <@>.

Солярка — операционная система Solaris.

Сорец — (англ. source) исходный код.

Соре(ы) — (англ. source) исходный код(ы).

Софт — программное обеспечение, от software.

Спам — непрошенная почта.

Спамить — 1. Посылать спам. 2. При общении на форумах, используется как синоним слова флудить.

Спейс — свободное место (space) на диске.

Струйник — струйный принтер.

Сырец — (англ. source) исходный код.

Т

Телевизор — монитор.

Тетя Ася — см. Аська.

Топтать — архивировать.

Топтать клаву — набирать какой-либо текст на клавиатуре.

Тормозилла — браузер Mozilla.

Тазик — персональный компьютер или рабочая станция, а так же пренебрежительное название низкокачественных корпусов для ПК, чаще всего от неизвестных производителей.

ТСП — Туда Сюда Протокол (TCP).

Трубо Паскакаль — язык программирования Turbo Pascal.

У

Укроп — модем Асоrр.

Уних — ОС UNIX.

Уснуть за роялем — уснуть перед компьютером лицом на клавиатуре. На лице остаются отпечатки клавиш.

Утиль (Утили) — утилиты.

Уши — наушники.

Ф

ФАК — (от английского FAQ — Frequently Asked Questions), ответы на часто задаваемые вопросы.

Фидошник — пользователь сети Fido.

Фидорас — бранное, пользователь сети Fido.

Фиксить — исправлять, баги пофиксены.

Филесы — файлы.

Фича — англ. feature, особенность, свойство ("это не баг — это фича").

Флейм — оскорбления или малоинформативные сообщения, длинные безрезультатные споры (holy wars).

Флопак, Флопарь, Флопик, Флоповод, Флопогрыз — флоппи-дисковод.

Флоп — флоппи-диск.

Флудить — писать большое количество малоинформативных сообщений.

Форточки — см. <Окна>.

Фривар — (en: freeware) бесплатное программное обеспечение.

Фря — ОС FreeBSD.

Флуд — см. Флейм, употребляется фраза Dj Akel (Во Флуд).

X

Хак — en: hack. - нестандартное, порой, не самое красивое решение проблемы (грубый хак), как правило, основанное на использовании особенностей какой-либо платформы; процесс взлома защиты; программа-модификатор.

Хакер — (англ. hacker) самообучающийся высококвалифицированный специалист в области софтвера, любящий заниматься этим.

Хацкер — пренебрежительное название кого-либо, мнящего себя хакером.

Хачить — ломать защиту чего-л. (основное занятие Хакеров).

Хинт — совет, рекомендация, инструкция.

Хомяк — 1) домашняя (англ. home) страница. 2) пользователь компьютера (в коммерческих структурах). 3) Пользователь ОС Windows ХР Home Edition

ХРюша — ОС Windows ХР.

Ц

Целка — процессор Intel Celeron.

Ч

ЧАВО — ЧАсто задаваемые ВОпросы (= FAQ).

Чайник — малоопытный пользователь.

Читер — игрок в компьютерные игры, применяющий чит-коды или чит-программы.

Ш

Шаровары — shareware, условно-бесплатное программное обеспечение.

Шары, Шарные или расшареные ресурсы — От англ. (Shared) открытые для общего доступа файлы, папки, диски и т. п.

Шкаф, НетШкаф — Netscape Navigator.

Шлака — см. Слака.

Шланг, Шнурок — кабель.

Штаны — переходник для установки 3.5" устройства в 5.25" отсек.

Э

Эникейщик — специалист, занимающийся технической поддержкой пользователей^[33].

Энурез — Unerase программа восстановления стёртых файлов.

Ю

Юзать (что-либо) — использовать (например, компьютерную программу).

Юзер, Юзверь — пользователь.

Юниксойд — высококвалифицированный пользователь ОС семейства UNIX.

Юних — ОС UNIX.

Я

Яблочник — пользователь компьютеров Макинтош.

ДИСКУССИЯ

Аспирантура^[34]

В.Н. Витер (открытое письмо)

Существует много причин, по которым молодые (и не очень) люди идут в аспирантуру. И тут, как говорится в известной басне: "Всем друзьям не угодишь, себе же только навредишь". Но мы и не пытаемся. Написанное ниже относится, прежде всего, к той "несознательной" части будущих и нынешних аспирантов, которые решили посвятить себя науке. Скажу более — написать систематическую статью на данную тему очень сложно. Слишком уж сильно отличаются конкретные ситуации и судьбы. Да и нужно ли? Поэтому ограничимся изложения отдельных фактов и советов.

Прежде всего, следует осознать общеизвестный банальный факт: работа над диссертацией и научная работа — это вещи разные, в значительной мере противоположные. Но чтобы иметь возможность заниматься научной работой, Вам просто необходимо защитить диссертацию. Парадокс? Но так оно и есть. Иначе — большой шанс, что рано или поздно Вам просто не дадут работать.

Учеба в аспирантуре — это вещь в значительной мере индивидуальная, поэтому необходимо со всей серьезностью отнестись к выбору будущего научного руководителя. Зачем? — Спросите Вы, добавив, что мне нравится такая-то тематика, такая-то кафедра, да и выбора как такового у меня нет… Выбор есть всегда и отнестись к нему надо максимально тщательно. И как критерий тут на первый план выходят морально-этические качества, далее — профессиональные. От этих качеств руководителя во многом зависит Ваша будущая судьба.

Дело в том, что некоторые научные руководители берут аспирантов (диссертантов) совсем не для того, чтобы они защитились. О причинах — немного ниже. Сейчас — об необходимых действиях.

Соберите как можно больше информации про своего вероятного будущего шефа. Если Вы не учились (не работали) в его заведении, то это хуже, но не безнадежно. Проявляя соответствующую осторожность можно узнать мнение его студентов (сотрудников). Преподаватели, которые грубо, несправедливо и высокомерно обращаются со студентами, как правило, еще и не так поступают со своими аспирантами. К сожалению, обратное утверждение неверно. Некоторые бывшие студенты узнают истинное лицо своего руководителя, только поступив к нему в аспирантуру (хотя такое случается не так часто). Очень полезно сходить (инкогнито) к будущему научному руководителю на лекцию. Иногда после этого бывает ясно, что Вас у него ждет. Важно узнать, нет ли у него аспирантов, которые ушли из аспирантуры. Или закончили ее и не защитились. Как правило, профессора для объяснения этого факта придумывается много красивых причин. Рассказывают, какие эти аспиранты были плохие. Но задумайтесь: может все несколько по другому, и Вы тоже станете таким "плохим" в будущем. Тогда, когда поймете, где черное, а где белое. Кроме того, некоторые профессора используют рабский труд одних аспирантов, чтобы защитить других. Поэтому не лишним будет навести справки про уже имеющихся аспирантов — что они из себя представляют.

Еще один фактор. Рискованно идти в аспирантуру к потенциальным пенсионерам. Во-первых, они могут использовать Вас как живое прикрытие, чтобы их не выгнали на пенсию. "Дайте мне еще поработать: я должен защитить своих аспирантов!". Не трудно понять, что такой руководитель очень заинтересован максимально отсрочить факт защиты своего диссертанта. В идеале — на бесконечно длинный срок. И таких примеров масса. Другая опасность со стороны руководителей — пенсионеров состоит в том, что их просто могут отправить на пенсию.

Обучение в аспирантуре можно условно разделить на несколько этапов. Прикармливание рыбки, подсечка и ее вываживание. Очень часто даже самые непорядочные руководители на первом этапе практически не "наезжают" на своих аспирантов. Они ждут, пока человек свыкнется, втянется, и ему будет что терять. Пока появятся результаты, выйдут тезисы и статьи. Вот тогда пора и подсекать рыбку… А потом вываживать. При этом сразу ее вытягивать и положить в садок не выгодно. Выгодно постоянно держать "карасика" на крючке. Но хватит метафор. В принципе, такой подход применяется и к студентам, но в значительно меньшей мере…

Вопреки распространенному мнению, аспиранты значительно более бесправны, чем студенты. Их часто используют в качестве бесплатной (дешевой) рабочей силы для работ никак не связанных с диссертацией. А когда работа сделана — человек оказывается больше ненужным. Я никого не пугаю, просто предупреждаю, что отстоять свои права будет не просто. Лучше узнать сейчас, чем потом, когда проблемы уже возникнут.

Некоторые считают, что идти в аспирантуру к высокому начальству — гарантия защиты. Очень распространенное заблуждение. Не редко случаются ситуации, когда директора, проректора и т. д. физически не имеют возможности (а иногда и желания) заниматься своими аспирантами. И последние попадают далеко не в самую лучшую ситуацию.

Очень неприятный фактор — общежитие. Не секрет, что много аспирантов — иногородние, это же касается и сотрудников. И вот именно благодаря общежитию людей "удерживают от ухода" и издеваются над ними в свое удовольствие. Уберите общежития — и завтра же разбежится половина НАН Украины. Отсюда мораль: Вы должны быть готовы к тому, что в любой момент останетесь без жилья. И принять соответствующие меры. Ведь дешевый сыр — только в мышеловке.

"Последний шаг, он трудный самый…" Делая исследования, особенно если видно конкретный результат, трудно определить момент, когда надо прекратить работать, и начать писать кирпич (диссертацию). Особенно часто это проявляется, когда соискатель не связан конкретными сроками. Как бы то ни было, но кирпич писать надо. Разумеется, от процесса его написания еще никто не стал умнее (скорее наоборот). Но в противном случае не стоило и браться. А сейчас поворачивать назад уже поздно. Кроме того, на данном этапе есть хороший стимул: максимально приблизить момент, когда весь этот ужас закончится. Имейте ввиду, что за долгим периодом ожидания и волокиты может наступить неожиданное "давай-давай! с сегодня на позавчера!". И этот момент нельзя упускать: кто знает, когда другая такая возможность появится (защитится быстро и без лишних проблем).

Как-то один официальный оппонент показал мне данную ему диссертацию. Она имела любопытную особенность: в списке литературы некоторые строки были выделены (средствами Word). Он спросил: "а неужели теперь так надо?" И тут я все понял: в выделенных строках ссылки были не дописаны. Т. е. аспирантку так подгоняли, что она не только не успела дописать список литературы, а даже не сняла выделение с недоделанных фрагментов.

Скорее всего, за всю историю человечества, Вашу диссертацию будут смотреть только несколько человек. Поэтому, особо не распинайтесь над ее редактированием. Конечно же, ляпов допускать не следует. А вот автореферат — это уже дело серьезное. Его будут смотреть (хотя бы бегло) десятки человек. Поэтому, автореферат нужно писать куда более тщательно. Фактически, именно он будет и презентовать Вашу работу.

Процесс защиты диссертации в Украине сопровождается оформлением большого количества бумаг. Другими словами, бюрократия-люкс. В России, я думаю, не лучше. И тут выход один — отключить интеллект и оформлять бумажки. Когда дойдете до этого этапа, такие мелочи уже не должны пугать.

Схема самой защиты сведущая: 40 мин. позора — и кандидат. Подводные камни на этом этапе встречаются не так часто, хотя конечно бывает. Если Вас уже допустили до этого этапа, то создавать Вам проблемы — себе дороже. А вот старшее поколение рассказывало много ужасов (без преувеличения).

И, наконец, после успешной защиты не забывайте, что диплом не дает права на неуважительное отношение к Вашим коллегам. Приходилось встречать много очень компетентных людей без кандидатских дипломов, а также немало личностей со степенью, которые даже элементарных вещей не знают. Ученый — это состояние души, способ мышления, а не счастливый обладатель диплома.

ОБЪЯВЛЕНИЯ

Вакансии для физиков

_{POSTDOC IN SOLAR PHYSICS}

_{AT EOTVOS UNIVERSITY, BUDAPEST}

_{Applications are invited for a postdoctoral position at the Department of Astronomy of Eotvos University, Budapest, Hungary, in the field of solar and solar-terrestrial physics. The position is part of the SOLAIRE European Research Training Network (Solaire Research Training Network — Home). The successful applicant is expected to carry out an independent research program in a field covered by the SOLAIRE network, and collaborate and interact with other members of the SOLAIRE network in Budapest and elsewhere.}

_{The appointment is for two years. The position should be ideally taken up from early 2009, but an earlier commencement during Fall 2008 can also be arranged.}

_{As a general rule, nationals of all countries except Hungary are invited to apply, provided that they have a PhD degree and no more than 10 years of postgraduate research experience. The gross annual salary will be the Hungarian Forint equivalent of approximately 27,000 euros. For more detailed conditions of eligibility and finances please consult the following web page: http://astro.elte.hu/~kris/postdoc_ELTE.html}

_{Apply with a CV, list of publications, a research proposal summarising current and planned research, and the names and addresses of three reference persons. Applications and inquiries should be addressed to Dr. Kristof Petrovay (K.Petrovay0astro.elte.hu). Review of applications will start on 21 August and will last until a suitable candidate is found.}

_{A call for applications for a postdoctoral position in the Max Planck Institute for Solar System Research starts. Deadline: August 31st, 2008.}

_{The SOLAIRE network announces an opening for 1 postdoctoral position. The appointing institution is the Max Planck Institute for Solar System Research. The successful candidate will do research within the collaborative packages of the network. The call for applications started June 1st and will end August 31st. Applicants can be recent post-doctoral researchers with a maximum of 10 years research experience after obtaining the graduation or master's title that allowed them to embark in doctoral studies. The duration of the appointment is 12 months, with a possible extension by another 6 months.}

_{The successful applicant will be able to profit from the training and networking opportunities offered by SOLAIRE. Finance of these positions will be following the rules and salary levels prescribed by the European Commission.}

_{STUDY THE BLACK HOLE UNIVERSE}

_{10 PhD positions in new EU Marie Curie ITN Network Multiple within EU Initial Training Network}

_{http://members.aas.org/JobReg/JobDetailPage.cfm?JobID=24702}

_{Applications are invited for the first of two hiring rounds, of 5 fully funded PhD positions each, as part of a new EU FP7 Marie Curie Initial Training Network (ITN), "Black Hole Universe". Pending final approval by the European Commission, this five year Network will begin in Autumn 2008, and link the University of Erlangen-Nurnberg (J. Wilms), University of Amsterdam (S. Markoff, R. Wijnands), INAF/Brera Observatory (Milan, T. Belloni), University of Cagliari (L. Burderi), Sabanci University (Istanbul, E. Kalemci), CEA Saclay (S. Corbel, J. Rodriguez), and the University of Southampton (P. Uttley, I. McHardy) via the training of 10 early stage researchers. In collabo ration with the Network, the PhDs will pursue a variety of multi-wavelength observational and theoretical projects researching black holes. Specifically the Network will focus on the study of black hole accretion flows and jet outflows, and the relationship between these phenomena in black holes from stellar to galactic scales, as well as in neutron stars.}

_{Each PhD position will last 3–4 years, depending on requirements of the individual host institute. Each position will be associated with a particular project based at a particular host institute, that is со-supervised by two other Network hosts, where the student will spend several months per year visiting. Along with annual collaboration meetings, the Network will also organize three international schools on multi-wavelength astronomy techniques and black hole astrophysics, as well as a final international conference entitled "Black Holes in the Galaxy and Beyond". PhD students will also receive training in industry-related skills, career coaching, and participate in the host institute's teaching and outreach activities.}

_{Applicants must have a Masters degree or equivalent in Physics and/or Astronomy, and be able to speak English. Applicants can originate from anywhere in the world, except the country of their chosen host institute, and cannot have resided in the host country for more than 12 months in the previous 3 years. Each position comes with a salary determined by EU scales, including standard social benefits such as maternity/parental leave. All positions are designed to have some flexibility in timing, such as start date or for family needs. Females and minorities are strongly encouraged to apply. Applicants interested in applying for the second round, commencing Autumn 2009, may already submit a statement of interest.}

_{Interested candidates should submit via email a concise letter of interest, specifying a preference for observational or theoretical projects, as well as an indication of their preferred host institute(s). Candidates should also submit a CV, a list of courses taken, with grades where applicable, a brief description of prior research experience, and the names and email addresses of two people to be contacted for letters of recommendation. Please do not send/email letters of recommendation until requested. Review of applications by responsible scientists of the network is anticipated to begin on 1 July, and continue until the positions are filled, but applications received before 15 July will be given priority.}

_{PHD POSITION}

_{AT UNIVERSITY OF COPENHAGEN AND UNIVERSITY OF BOCHUM}

_{The Niels Bohr Institute (NBI, University of Copenhagen, Denmark) and the Astronomy and Physics department at Ruhr Universitat Bochum invite applicants for a PhD (postgraduate) position within the framework of the Solar Atmospheric and Interplanetary Research (SOLAIRE) network. The position is cofinanced by the Sixth Framework Programme of the EC.}

_{http://www.solairenetwork.net/index.php?option=com_content&task=view&id=79&Itemid}

_{ВАКАНСИИ ПО ЕВРОПЕ}

_{И НЕ ТОЛЬКО http://tiptop.iop.org/}

_{Форум журнала здесь: http://homelab.atspace.соm/journal.html}

_{Мы нуждаемся в ваших откликах и мнениях.}

_{* * *}

_{НА ОБЛОЖКЕ}

_{Странные виды порой «рождает» планета Земля. Например, Homo sapiens sapiens. Интересно, как долго он сможет продержаться? Об этом читайте публикацию «Выбор катастроф».}

Примечания

1

В сущности, именно из-за тысячелетнего заключения сатаны термин «миллениум» получил применение для обозначения идеального будущего, где царят справедливость и счастье, применение часто ироничное — по отношению к тому, что никогда не свершится.

(обратно)

2

Если позволить себе еще раз вмешаться со своим личным мнением, то я считаю, что разомкнутая Вселенная на самом деле невозможна по причинам, которые я раскрою в следующей главе. Я считаю, что нам стоит потерпеть, и астрономы найдут недостающую массу или какие-нибудь иные недостающие свойства, и будет принята замкнутая Вселенная.

(обратно)

3

И все же, чтобы не заканчивать на совсем уж траурной ноте: научный фантаст Пол Андерсон в своем романе «Тау Зеро» описывает космический корабль, экипаж которого стал свидетелем и пережил формирование и взрыв космического яйца, и описывает он это с удивительно правдоподобными подробностями.

(обратно)

4

На самом деле это — бинарная звезда, две звезды, вращающиеся вокруг друг друга с третьей звездой-карликом, сравнительно далеко расположенной от тех двух. Среди звезд по соседству с нами мы можем даже найти шесть звезд — три бинарные пары, гравитационно привязанные друг к другу. Здесь для нашей цели я буду использовать слово «звезда» по отношению к системам от двух до шести звезд, гравитационно связанных друг с другом.

(обратно)

5

Черные дыры, по массе такие же, как звезды, имеют температуру порядка миллионной доли градуса по абсолютной шкале и испаряются настолько медленно, что для того, чтобы испариться, им потребовалось бы времени в триллионы триллионов триллионов раз больше, чем дело дойдет до следующего космического яйца. За это время они бы, несомненно, набрали чудовищную массу. Следовательно, черные дыры размером со звезду являются постоянными объектами и неуклонно растут, никогда не уменьшаясь. Поэтому новые взгляды Хокинга верны только по отношению к мини-черным дырам, и в особенности к малым мини-черным дырам.

(обратно)

6

В Соединенных Штатах и в Европе сверхновая была бы не видна, так как Альфа Центавра является далекой южной звездой, невидимой в северных широтах, но горячие ветры с юга дали бы нам Знать, что нечто произошло.

(обратно)

7

На самом деле они представляют собой стальной сплав, в них содержатся никель и кобальт.

(обратно)

8

Вот довольно похожая ситуация: вскидывают в воздух иголку и нитку по отдельности и надеются, что нитка сама собой вденется в иголку; или держат в одной руке иголку, в другой — нитку и неторопливо вдевают ее в иголку. Первое — это как реакция в клетке без фермента, а второе — та же самая реакция в клетке с ферментом.

(обратно)

9

Может быть, наиболее огорчительны связанные с «черной смертью» сведения, раскрывающие ужасное нутро человеческой натуры. В это время шли первые десятилетия Столетней войны между Англией и Францией. И хотя «черная смерть» приводила в отчаяние обе нации и почти уничтожила и ту и другую, война продолжалась. В самом большом кризисе, с которым столкнулось человечество, не возникло и мысли о мире.

(обратно)

10

В просторечии — «испанка», одна из форм инфлюэнцы (гриппа), сведения о которой впервые поступили из Испании. Грипп и теперь очень часто приобретает новые формы. В 2000 году английские ученые высказали предположение, что различные виды вируса гриппа поступают из космоса, и в обоснование приводят совпадение эпидемий гриппа с повышением солнечной активности.

(обратно)

11

Очень важный элемент побуждения человека на ведение разведки — это необходимость отыскания ресурсов, не имеющихся поблизости. Великие путешествия пятнадцатого и шестнадцатого веков предназначались не для расширения географических знаний и не для распространения политического влияния Европы. Происходил поиск продуктов, которых не хватало европейцам и которые разыскивались, это были, к примеру, золото, шелк, пряности.

(обратно)

12

Национальная компания черной металлургии. Вольта Редонда. Непосредственная энергия. (исп.)

(обратно)

13

Близким родственником марихуаны (конопли) является другой представитель семейства коноплевых — хмель (Hvuaalus lupulus). Тот самый, что добавляют при варке пива. Он обладает схожим, но более слабым действием. Его тоже можно курить, но в отличие от марихуаны, хмель часто вызывать кашель. Свое одурманивающее действие он может проявить во время сбора его шишек, в жаркую погоду. В пиво же его добавляют для придания горечи и из-за его антимикробных свойств (как природный консервант).

(обратно)

14

На самом деле коноплю выращивают довольно интенсивно, поскольку кроме наркотических средств она дает материал для изготовления верёвок, канатов, тросов и ниток (стебли растения состоят из весьма прочных волокон — пенька). В Канаде, например, надежным фермерам бесплатно выдают ее семена для посева и помогают в освоении технологии выращивания.

(обратно)

15

Еще одна причина для убийства Джона Кеннеди, ведь на нелегальной торговле марихуаной делают миллионы, а на легальной много не загребешь.

(обратно)

16

Не без давления со стороны США.

(обратно)

17

То есть поедании.

(обратно)

18

В простонародье «белая горячка».

(обратно)

19

Ну, на Ямайке и младенцы не совсем те,

(обратно)

20

Как полиция пропустила такой случай!?

(обратно)

21

Сосредоточенность на внутреннем мире ()

(обратно)

22

Популярный напиток «кока-кола» первоначально содержал экстракт из листьев кока, отсюда и название (кола — общее название для газированных напитков в США). Позже, по понятным причинам его перестали добавлять, то кое-какие стимуляторы, типа кофеина, похоже, все-таки присутствуют.

(обратно)

23

Химические сдвиги приводятся в шкале 5.

(обратно)

24

Интересно, добровольно или принудительно?

(обратно)

25

Ну, здесь возможно работает эффект подражания, свойственный всем приматам. Подражания взрослым или «крутым».

(обратно)

26

По остаткам обгорелого журнала, извлеченного из-под развалин лаборатории, иногда удается установить что, собственно говоря, там делал студент.

(обратно)

27

ДОС по-прежнему жив. Наиболее перспективным возрождением является проект Freedos (www.freedos.org) Джима Холла (Jim Hall). Freedos 100 % совместим с MS-DOS. Кроме того, распространяется бесплатно под лицензией GPL. А небезызвестная фирма Dell даже продает свои десктопы, предустанавливая на них одну из версий этой операционной системы.

Из особенностей FreeDOS я хочу отметить: поддержку FAT-32 дисков объемом до 128 Гб, поддержку сети (Вы можете поставить на FreeDOS ftp- и HTTP-сервер), но отсутствие встроенной поддержки NTFS и USB. Однако FreeDOS вполне нормально работает и с USB-клавиатурами, USB-мышами, Serial-АТА — дисками, если их поддерживает BIOS компьютера. При помощи дополнительных драйверов возможна работа с длинными именами.

(обратно)

28

Но, конечно, работает и с более современными процессорами.

(обратно)

29

Истории, подобные этой, подробно разбираются в книге «Акулы капитализма», которую послал Остап-Сулейман-Берта-Мария-Бендер-Бей советскому подпольному миллионеру Корейке. В целом же, с тех пор, Microsoft предпочитает купить готовый продукт и доработать его.

(обратно)

30

Версия MS-DOS 4.0 — не рассматривается.

(обратно)

31

Имеется только на фирменных IBM компьютерах, на клонах (совместимых) отсутствует.

(обратно)

32

Статья написана достаточно давно.

(обратно)

33

Возможно, объясняющий пользователям, что означает «press any key».

(обратно)

34

Форум для обсуждения: http://homelab.atspace.com/journal.html

(обратно)

Оглавление

БЕСПОКОЙСТВО

  Выбор катастроф

    Предисловие

    Часть I КАТАСТРОФЫ ПЕРВОГО КЛАССА

      1. Страшный суд

      2. Возрастание энтропии

      3. Крушение Вселенной

      4. Гибель звезд

    Часть II КАТАСТРОФЫ ВТОРОГО КЛАССА

      5. Столкновения с Солнцем

      6. Смерть Солнца

    Часть III КАТАСТРОФЫ ТРЕТЬЕГО КЛАССА

      7. Бомбардировка Земли

      9. Дрейф земной коры

      10. Изменение погоды

      11. Перемещение магнетизма

    Часть IV КАТАСТРОФЫ ЧЕТВЕРТОГО КЛАССА

      12. Конкуренция видов

      13. Конфликт интеллектов

    Часть V КАТАСТРОФЫ ПЯТОГО КЛАССА

      14. Истощение ресурсов

      15. Опасности победы

    Послесловие

ЛИТПОРТАЛ

  Тиски доктринерства

    Часть I Тюрьма

    Часть II Больница

    Часть III Станция

  Фелицетин

ЗАПРЕТЗОНА

  Каннабиноиды

ЛАБОРАТОРИЯ

  Техника эксперимента в органической химии

ТЕХНОЛОГИИ

  Создание текстового слоя и интерактивного содержания в DJVU-файле

ПРАКТИКА

  Выбор осциллографа

ЭЛЕКТРОНИКА

  Радиоэлектронные устройства (часть книги)

КОМПЬЮТЕР

  MS-DOS

СПРАВОЧНИК

  Словарь компьютерного сленга

ДИСКУССИЯ

  Аспирантура[34]

ОБЪЯВЛЕНИЯ

*** Примечания ***