Глазами Монжа-Бертолле

Получение азотных удобрений — сложный производственный процесс, где не обойтись без высоких давлений и температур. А клубеньковые бактерии легко усваивают азот из воздуха даже в холодную погоду и при любых показаниях барометра. Вот что значит ферменты! Поразительна их активность и избирательность. Микроскопичны дозы этих живых катализаторов, но колоссально количество «сырья», которое они способны переработать.

Разобравшись в механизме действия ферментов, ученые создадут эффективные катализаторы, которые избавят производство от трудоемких, дорогостоящих и далеко не безопасных химических процедур.

Управлять составом и пространственной структурой синтезируемых полимеров — это по собственному усмотрению придавать пластикам электропроводность, прочность, жаростойкость. Самое тонкое регулирование вполне осуществимо с помощью так называемых стереоспецифических катализаторов. Именно такие процессы и вещества создают сложнейшие внутриклеточные постройки. Изучение их принесет переворот в технологию полимеров.

Теоретические и практические успехи каталитической химии не оставляют сомнения в том, что создание подобных веществ вполне реально. Конечно, вовсе не обязательно копировать до тонкостей ферменты. Уже сегодня удается моделировать их устройство и принципы действия с хорошей степенью близости к реальным явлениям. Так, недавно открыты комплексные катализаторы процессов полимеризации. Они чем-то напоминают ферменты. Во всяком случае, с их помощью можно проводить синтез этилена, пропилена и других мономеров при атмосферном давлении и комнатной температуре. А ведь раньше это казалось несбыточной мечтой!

Созданы катализаторы, содержащие ванадий, которые похожи своей изумительной производительностью на микроэлементы. Каждый грамм ванадия позволяет получить до тонны полимера.

Мышца. Замечательный аппарат, способный превращать химическую энергию непосредственно в механическую работу с кпд втрое большим, чем у паровых машин. Маршрут обходится без пересадок: без паровых котлов, турбин и электромоторов. Подобные движители внесут революционные изменения в технику. Полимерные мускулы неузнаваемо изменят облик теперешних машин: экскаваторов, лебедок, блоков. Вместо колес появятся ноги-рычаги, шагающие через ухабы и ползающие по дну моря. Самолеты еще больше будут походить на птиц, обзаведясь машущими крыльями вместо неподвижно распластанных в воздухе. И все это без электромоторов и двигателей внутреннего сгорания!

Мышечный белок миозин — высокомолекулярное соединение, сотворение которого покамест является монопольной прерогативой живого организма. Но уже созданы первые полимерные ленточки — аналоги этой чудесной могучей ниточки. Они сокращаются при изменении кислотности среды. Этот эксперимент, поставленный в лаборатории советского академика Владимира Александровича Энгельгардта, открывает перед конструкторами совершенно новые перспективы.

Мозг. Это не просто грандиозное скопление клеток, хитросплетение нервных волокон и кровеносных сосудов. Это уникальное счетно-решающее и логическое устройство, состоящее из 15 миллиардов ячеек. Но оно весит всего около полутора килограммов. Потребляемая им мощность такая же, как и у небольшой электрической лампочки. Ему нужно всего 5 граммов глюкозы и около 3 литров кислорода ежечасно. Таких машин еще не создали человеческие руки. Мозг до сих пор остается клубком неразгаданных тайн. Но этот клубок уже начали распутывать ученые — ниточку за ниточкой, методично, скрупулезно. И здесь на помощь физиологам пришла квантовая биология и кибернетика.

Так в тесном взаимодействии, бок о бок, с обоюдной заинтересованностью ведут ученые нелегкий поиск на стыках наук. Лучше понять друг друга им помогает математика. И прежде всего могучий аппарат квантовой механики.

Еще не скоро появятся белково-электронные роботы, повторяющие (а может, и превосходящие?) функции мозга со всей их эффективностью. Но уже сегодня вторжение счетной техники в сферу умственной деятельности изменяет облик химических лабораторий. Оказалось, что в принципе можно в некоторых случаях обойтись без традиционного инструмента химических исследований — колбы. Даже без самих реагирующих веществ. Как это делается, вы прочитаете в следующей главе.

Квантовая химия продолжает наступление на твердыни природы. Трудности — где их нет? — не смущают ученых. Настанет день, и лабораторный сложнейший эксперимент будет сначала проводиться не в колбе, а на бумаге. На смену интуиции и эмпирике всюду придет точный расчет. Квантовая химия будет не просто проверять и поправлять экспериментаторов, она сама станет мощным орудием химического синтеза. Материалы с невиданными свойствами будут конструироваться с помощью чертежей и математических уравнений.

Этот день не за горами. Ибо все шире фронт работ на стыках наук. Все дальнобойней дерзкие рывки научной мысли. Все теснее смычка теории с практикой.

Наука у нас становится непосредственной производительной силой общества, сказано в Программе КПСС. Именно такой наукой становится квантовая химия и биология.