Исчезающая ложка, или Удивительные истории из жизни периодической таблицы Менделеева

Существует мнение, что мясо тунца содержит опасные дозы ртути. – Прим. пер.

Экспедиция Льюиса и Кларка состоялась в 1803–1806 годах, это была первая сухопутная экспедиция по нынешней территории США от атлантического до тихоокеанского побережья и обратно. – Прим. пер.

Стихотворение знаменитого английского поэта Блейка (1757–1827), начинающееся в оригинале словами «Tyger! Tyger! Burning bright», неоднократно переводившееся на русский язык. – Прим. пер.

На момент выхода книги известно уже не менее 116 элементов. – Прим. пер.

Впервые о существовании гелия сообщили двое ученых, увидевшие во время солнечного затмения 1868 года в спектроскопе неизвестную линию, расположенную в желтой части спектра. Поэтому элемент и получил такое название – от греческого слова «Гелиос», означающего «Солнце». На Земле гелий удалось получить в чистом виде лишь в 1895 году путем тщательного выделения этого газа из горных пород. Подробнее об этом рассказано в главе 17. В течение последующих восьми лет считалось, что гелий встречается на Земле лишь в следовых количествах, пока в 1903 году шахтеры не нашли в Канзасе огромный подземный «резервуар» с гелием. Они попытались поджечь газ, выдувая его из шахты на поверхность, но он не воспламенялся.

За исключением атома лития, в котором три электрона, то есть в его случае речь идет не об октете, а о паре. – Прим. пер.

Имеется в виду разметка на поле для американского футбола. – Прим. пер.

Чтобы подчеркнуть тот факт, что бóльшая часть атома – это пустое пространство, Алан Блэкмен, химик из новозеландского университета Отаго, привел в своей статье (она вышла 28 января 2008 года в газете Otago Daily Times) следующую метафору: «Возьмем элемент с самой большой плотностью, иридий. Шарик из этого металла размером с теннисный мяч весит больше 3 килограммов. Предположим, что каким-то образом нам удалось максимально плотно уложить ядра иридия, практически не оставив между ними свободного пространства. В таком случае образец этого вещества размером с теннисный мяч весил бы умопомрачительные 7 триллионов тонн».

В качестве сноски к этой сноске необходимо отметить: ученые не уверены, что иридий является самым тяжелым элементом. Его плотность практически равна плотности осмия, в последние несколько десятилетий пальма первенства несколько раз переходила от одного элемента к другому. В настоящее время наиболее плотным металлом считается осмий.

Портреты Льюиса и Нернста (а также многих других ученых, в частности Лайнуса Полинга и Фрица Габера) гораздо подробнее воссозданы в книге Патрика Коффи Cathedrals of Science: The Personalities and Rivalries That Made Modern Chemistry. Эта работа – образец личностного подхода к самой важной эпохе в истории современной химии, с 1890 по 1930 год.

Вот некоторые факты о сурьме.

– Бо́льшая часть сведений о роли сурьмы в алхимии происходит из книги «Триумфальная колесница сурьмы», написанной в 1604 году Иоганном Тёльде. Чтобы привлечь внимание к книге, Тёльде заявлял, что лишь перевел текст, написанный в 1450 году монахом Василием Валентином. Якобы Валентин, опасавшийся преследования за свои взгляды, спрятал этот текст в колонне в родном монастыре. Книга оставалась скрытой до тех пор, пока «чудесная молния» не расколола колонну уже во времена Тёльде, благодаря чему тот и обнаружил манускрипт.

– Одни считали сурьму символом гермафродита, другие настаивали, что этот элемент – суть чистой женственности. Алхимический символ сурьмы (♀) стал общеизвестным символом женского начала.

– В 1930-е годы в Китае власти одной бедной провинции решили обходиться тем, что имеют, и стали чеканить деньги из сурьмы – практически единственного природного сырья, встречавшегося в тех краях. Но сурьма мягкая, легко стирается и немного ядовита. Монеты из нее получаются плохие, и власти от них вскоре отказались. В 30-е годы такие монеты стоили доли цента, а сегодня расходятся среди коллекционеров за тысячи долларов.

Американская научная программа, направленная на создание атомного оружия. – Прим. пер.

Британские меры веса; фунт равен примерно 453 г, унция – 28,34 г. – Прим. пер.

Более простое, но менее изысканное толкование слова «honorificabilitudinitatibus» – «с почестями». Анаграмма этого слова, указывающая на Бэкона, такова: «Hi ludi F. Baconis nati, tuiti orbi». Фраза переводится на русский язык так: «Эти пьесы созданы Ф. Бэконом и сохранены для мира».

Название песни из фильма 1964 года «Мэри Поплине». Интересный вариант перевода на русский язык – «Суперархиэкстраультрамегаграндиозно». – Прим. пер.

Мнения о том, каково самое длинное слово, появившееся в Chemical Abstracts, разнятся. Многие специалисты считают, что это действительно название белка вируса табачной мозаики – химическая формула этого белка записывается как С_>785H_>1220N_>212O_>248S_>2, но другие отдают пальму первенства белку а фермента триптофансинтетазы. Этот белок напоминает вещество, которое, по ошибочному обывательскому мнению, вызывает сонливость, когда ешь индейку (это распространенное заблуждение). Триптофансинтетаза имеет формулу C_>1289H_>2051N_>343O_>375S_>8, а его название по-английски записывается 1913 буквами – это на 60 % длиннее, чем название белка вируса табачной мозаики. Во многих источниках – нескольких изданиях Книги рекордов Гиннеса, на сайте Urban Dictionary (www.urbandictionary.com), а также в «Словаре необычных, странных и нелепых слов миссис Бёрн» – самым длинным словом считается именно название триптофансинтетазы. Но я провел долгие часы, роясь в едва освещенных стеллажах Библиотеки Конгресса, и так и не нашел полного названия этой молекулы в Chemical Abstracts. Вероятно, ее просто ни разу не именовали полностью. Чтобы абсолютно в этом удостовериться, я отыскал академическую статью, в которой рассказано о расшифровке формулы триптофансинтетазы (в списках Chemical Abstracts ее не было), и даже там авторы решили сокращенно записать последовательность аминокислот. Итак, насколько я могу судить, полное название этого белка ни разу не появлялось в печати. Вероятно, именно поэтому составители Книги рекордов Гиннеса лишили его звания самого длинного слова.

Но мне удалось найти целых два случая, когда белок вируса табачной мозаики был назван полностью. Первый раз – на странице 967F коричневатого фолианта Chemical Abstracts Formula Index, Jan.-June 1964, а потом на странице 6717А в Chemical Abstracts 7th Coll. Formulas, С 23H 32-Z, 56–65, 1962–1966. Обе книги представляют собой реферативные справочники, в которых собираются данные обо всех научных химических статьях, опубликованных в указанный на обложке период. Таким образом, что бы ни писали в других источниках о самом длинном слове в мире (особенно в Интернете), полное название белка вируса табачной мозаики встречается лишь дважды – в 1964 и 1966 годах, но не в 1972-м, как иногда утверждают.

Более того: статья о триптофансинтетазе вышла в 1964 году, и в том издании Chemical Abstracts за 1962–1966 годы упоминается еще немало веществ, в молекулах которых содержится больше атомов С, H, N, О и S, чем в белке вируса табачной мозаики. Почему же их не записывали целиком? Дело в том, что большинство этих статей вышло после 1965 года, а именно в этом году компания Chemical Abstracts Service, расположенная в Огайо и собирающая все эти данные, пересмотрела свою систему номенклатуры новых соединений и отказалась от названий, которые просто невозможно охватить взглядом. Но почему же кто-то не поленился полностью записать название белка вируса табачной мозаики в справочнике от 1966 года? Его можно было сократить, но для него было сделано исключение. И последний нюанс: оригинал статьи о вирусе табачной мозаики от 1964 года был опубликован по-немецки. Но справочник Chemical Abstracts – это англоязычный документ, выдержанный в славных традициях компендиумов Сэмюэла Джонсона и Оксфордского словаря. Это название появилось в печати не ради рекорда, а с целью распространения знаний. Поэтому данное слово действительно может считаться самой длинной смысловой лексемой.

Уф.

Кстати, я выражаю признательность Эрику Шайвли из Crystal Poole Bradley и особенно Джиму Корнингу из Chemical Abstracts Service, которые очень помогли мне в сборе всей этой информации. Они были совершенно не обязаны отвечать на мои путаные вопросы вроде «Здравствуйте. Я тут ищу самое длинное английское слово, но не знаю, с чего начать», но тем не менее отвечали.

Так случилось, что вирус табачной мозаики оказался не только первым открытым вирусом, но и первым из подобных существ, чьи форма и структура были тщательно проанализированы. Некоторые выдающиеся работы в этой области принадлежат перу Розалинд Франклин – специалисту по кристаллографии, которая благородно, но простодушно поделилась результатами своих исследований с Уотсоном и Криком (подробнее об этом – в главе 8). А буква «а» из выражения «белок а триптофансинтетазы» относится к кругу вопросов, рассмотренных в работах Лайнуса Полинга и посвященных тому, как белки «узнают», какую форму им следует принять. Об этом – опять же в главе 8.

Несколько химиков-подвижников не поленились и опубликовали в Интернете название полной последовательности аминокислот в молекуле титина: это слово занимает сорок семь страниц, набранных в программе Word с одинарным интервалом, шрифт Times New Roman, кегль 12. Белок состоит более чем из 34 000 аминокислот, в слове 43 781 раз встречается буква «l», 30 710 раз – буква «у», 27 120 – суффикс «yl» и всего лишь 9229 раз – буква «е».

В одном из выпусков передачи Frontline на американском телеканале PBS, которая называлась «О будущем грудных имплантатов», было сделано интересное замечание: «Содержание кремния в живых организмах снижается по мере усложнения этих организмов. Соотношение кремния и углерода в земной коре – 250:1, в гумусе (перегное) – 15:1, в планктоне – 1:1, в папоротниках – 1:100, в организме млекопитающих – 1:5000».

Эта фраза взята из документального фильма Transistorized, показанного на канале PBS.

Этот банк спермы, созданный по инициативе Шокли в Калифорнии, официально назывался «Репозиторий для выбора зародышей», но более известен как «Банк спермы Нобелевских лауреатов». Правда, Шокли был единственным Нобелевским лауреатом, официально признавшим свой вклад в этот банк, хотя основатель учреждения – Роберт К. Грэм – утверждал, что и некоторые другие лауреаты следовали этому примеру.

Финеас Тейлор Барнум (1810–1891) – знаменитый американский антрепренер и шоумен, известный своими мистификациями. – Прим. пер.

Подробнее о Килби и тирании чисел можно прочитать в замечательной книге Т. Р. Райда The Chip: How Two Americans Invented the Microchip and Launched a Revolution. Интересно отметить, что известный клубный диджей, выступающий под псевдонимом Джек Килби, выпустил в 2006 году мини-альбом «Микрочип» с фотографией самого Килби на обложке. На пластинке есть композиции «Нейтроний», «Укуси меня за шарф», «Интегральная схема» и «Транзистор».

Чарльз Понци (1882–1949) – итальянский предприниматель, создатель финансовой «пирамиды Понци». – Прим, пер

Жюль Леотар (1838/1842-1870) – французский гимнаст; придуманный им цельный гимнастический костюм назван его именем. – Прим. пер.

Этьен Силуэт (1709–1767) – министр французского двора, отличавшийся небывалой скупостью; за эту скупостью был награжден «скупой» карикатурой в виде теневого профиля, давшей название всем графическим изображениям такого рода. – Прим. пер.

Необходимо уточнить причину отказа. Менделеев окончил гимназию в Тобольске, а по действовавшим в то время правилам выпускники из этого региона имели право поступать только в Казанский университет. – Прим. пер.

Сегодня это может показаться невероятным, но мнение о том, что атомы не существуют, было весьма распространено среди химиков того времени. Многие ученые отказывались верить в реальность частиц, которые невозможно увидеть глазами. В лучшем случае атомы считались абстракциями, удобными, например, при расчетах, но тем не менее воспринимались как совершенно умозрительные сущности.

Самое лучшее описание всех шестерых ученых, соперничавших за более точное систематическое представление всех известных элементов, дается в книге Эрика Скерри The Periodic Table. Распространено мнение, что периодическую систему элементов независимо создали или, по крайней мере, посодействовали этому еще три человека.

По Скерри, Александр Эмиль де Шанкуртуа осуществил «самый важный этап» в создании периодической таблицы – открыл «тот факт, что свойства элементов находятся в периодической зависимости от их атомного веса». Француз пришел к этому выводу на целых семь лет раньше, чем Менделеев. Де Шанкуртуа был геологом и начертил свою таблицу на цилиндре, как резьбу на винте. Его таблица так и осталась неизвестной широкой общественности лишь потому, что издатель просто не смог найти способ, позволявший правильно отразить эту важнейшую схему на бумаге. Наконец, он просто отказался от этой идеи и опубликовал статью без иллюстрации. Вот насколько сложно представить себе периодическую систему, не видя ее! Тем не менее дело Шанкуртуа по созданию периодической таблицы было продолжено его соотечественником, Полем Эмилем Лекоком де Буабодраном. Возможно, он продолжал эти исследования именно в пику Менделееву.

Уильяму Одлингу, выдающемуся английскому химику, по-видимому, просто не повезло. Он догадался о многих важных свойствах периодической системы, но сегодня практически забыт. Вероятно, у Одлинга просто было много других интересов как в химической науке, так и в управленческой сфере, и Менделеев опередил его лишь потому, что был одержим идеей таблицы. Одна из ошибок Одлинга заключалась в том, что он неверно определил длину периода элементов (то есть тот интервал, через который встречаются элементы со схожими химическими свойствами). По Одлингу, период имеет длину в восемь клеток, но это верно лишь в верхней части таблицы. Поскольку у многих элементов имеются d-оболочки, в третьем и четвертом ряду длина периода составляет восемнадцать элементов. В свою очередь, элементы с f-оболочками увеличивают длину периода (периоды 5 и 6) до тридцати двух клеток.

Единственным американцем в числе рассматриваемых ученых является Густавус Хинрикс (правда, родился он не в Америке, а в немецком княжестве Гольштейн). Лишь его можно считать эксцентричным отверженным гением, опередившим свое время. Он опубликовал более трех тысяч научных статей на четырех языках и первым предпринял попытку изучения и классификации элементов по виду их спектра, вскоре после открытия, совершенного Бунзеном. Хинрикс также занимался нумерологией и разработал периодическую систему, напоминавшую по форме спиральную галактику. Хинрикс верно определил положение многих очень непростых элементов. Скерри резюмирует, что «работы Хинрикса представляются такими специфическими и запутанными, что требуются подробные дополнительные исследования, прежде чем мы рискнем оценить истинную ценность его открытий».

Если вам не терпится самим воспроизвести шутки с галлием, можете посмотреть на YouTube, как чайная ложечка растворяется в стакане. Также предлагаю почитать замечательную книгу Оливера Сакса Uncle Tungsten («Дядя Вольфрам»), в которой он рассказывает о своем увлекательном детстве.

Герой немецких сказок, злой карлик, способный прясть золото из соломы. – Прим. пер.

Об истории и геологии Иттербю мне рассказал Джим Маршалл, химик и историк из университета Северного Техаса. Он также поведал мне интересные подробности о том, как это местечко выглядит сегодня. Он был исключительно любезен, уделив мне свое время и оказав помощь. Кроме того, он прислал мне кое-какие отличные фотографии. Джим путешествовал по всему миру, стремясь побывать во всех тех местах, где был открыт хотя бы один новый элемент. Поэтому он и оказался в Иттербю.

В городе Салем (Сейлем) на территории нынешнего штата Массачусетс в 1692 году прошел знаменитый ведовской процесс, в результате которого 19 человек было повешено, а один – задавлен камнями. – Прим. пер.

Галапагосский архипелаг, расположенный к западу от Южной Америки, известен необычной фауной, многие представители которой нигде более не встречаются. – Прим. пер.

Намек на высказывание астрофизика Карла Сагана: «Какая-то часть нашего существа помнит, откуда мы родом. Мы стремимся вернуться. И можем это сделать. Ведь космос и внутри нас. Мы все – звездная материя». – Прим. пер.

Ганс Бете – один из ученых, который участвовал в описании реакций ядерного синтеза в звездах. Он получил за это премию в размере 500 долларов. Эти деньги он потратил на то, чтобы подкупить нацистские власти и вывезти из Германии свою мать и, как ни странно, мебель.

Интересный факт: астрономы обнаружили звезды странного типа, в которых в ходе неизвестного процесса синтезируется элемент прометий. Самая известная из них – звезда Пшибыльского. Наиболее интересная особенность таких звезд заключается в том, что прометий, вероятно, образуется на их поверхности, а не в недрах, где протекает большинство ядерных реакций. В противном случае мы не могли бы зафиксировать этот короткоживущий радиоактивный элемент, поскольку он просто не просуществовал бы миллионы лет, необходимые для «всплытия» элемента из ядра во внешние слои звезды.

По первым буквам фамилий авторов. – Прим. пер.

Вот эти цитаты: «Звезды неба, // Святые звезды правят человеком!» («Король Лир», акт 4, сцена 3); «Поверь мне, Брут, что может человек // Располагать судьбой, как хочет, // Не в звездах, нет, а в нас самих ищи // Причину, что ничтожны мы и слабы» («Юлий Цезарь», акт 1, сцена 2). Цитируется в переводах А. Дружинина и П. Козлова.

Если быть абсолютно точным, в звездах не происходит непосредственного синтеза железа. Сначала образуется никель, двадцать восьмой элемент, это происходит в результате слияния двух атомов кремния (четырнадцатый элемент). Но никель нестабилен, и абсолютное большинство его атомов распадается всего за несколько месяцев, превращаясь в атомы железа.

Ядерный синтез на Юпитере мог бы происходить на основе дейтерия – тяжелого водорода, в атоме которого содержится один протон и один нейтрон, – если бы этот изотоп встречался в природе в тринадцать раз чаще. Учитывая, насколько редок дейтерий (один атом дейтерия приходится на 6500 атомов обычного водорода), это была бы очень тусклая, но настоящая звезда. Чтобы на Юпитере протекал стабильный дейтериевый ядерный синтез, масса планеты должна была бы быть в семьдесят пять раз больше.

Погода на Марсе не менее удивительна, чем на Юпитере или Меркурии. Так, на Марсе иногда идет снег из перекиси водорода.

Другие сидерофилы, осмий и рений, помогли ученым установить, как сформировалась Луна. Это произошло в результате катастрофического столкновения очень молодой Земли с астероидом или кометой. Луна собралась из обломков, образовавшихся после этого удара.

Немезида карала людей за гордыню. Она следила, чтобы никто из земных тварей не стал слишком высокомерен, жестоко наказывая каждого, кто вознамеривался стать могущественнее богов. Аналогия с гипотетической звездой-соседкой заключается в том, что если земные существа (например, динозавры) начинали развиваться, постепенно становясь все разумнее, то Немезида стирала их с лица Земли прежде, чем они могли в этом преуспеть.

По иронии судьбы, если бы можно было взглянуть на движение Солнца издалека, то оно напоминало бы придуманные древними астрономами хитросплетения и эпициклы, при помощи которых они силились объяснить старинные, докоперниковские представления о космосе (но сегодня известно, что Земля никак не является «центром» чего-либо, даже с большой натяжкой). Как и пример с Мишером и белка́ми, этот факт напоминает о циклической природе всех идей, даже в науке.

Подробнее об истории химической войны, особенно с участием американских армий, можно прочитать в работе майора Чарльза Э. Хеллера Chemical Warfare in World War I: The American Experience, 1917–1918 в сборнике Leavenworth Papers. Этот сборник публикуется при участии Исследовательского института боевых разработок армии США и Колледжа командного состава и генерального штаба армии США. Эти учреждения расположены в городе Форт-Ливенворт, штат Канзас.

Томас Мальтус – английский экономист (1766–1834), утверждавший, что неконтролируемый рост населения рано или поздно приведет к глобальному голоду. – Прим. пер.

Среди многих изобретений, которые появились благодаря предложенному Габером синтезу аммиака, следует назвать первую рабочую модель мазера (прообраза лазера), сконструированную Чарльзом Таунсом. Аммиак применялся в мазере в качестве стимулятора

Тимоти Маквей (1968–2001) – организатор крупнейшего в XX веке теракта в США. – Прим. пер.

В древнеримской мифологии Вулкан – бог огня и покровитель кузнечного дела. – Прим. пер.

Игра слов: слово «молибден» созвучно выражению «Molly be damned» – «проклятая Молли». – Прим. ред.

Речь идет о войне племен тутси и хуту в 1994 году. – Прим. пер.