Изобретения Дедала
Шрифт:
Ньюкасл-апон-Тайн, май 1981 г.
Дэвид Джоунс
Натуральная окраска
В пестроте животного мира наблюдается загадочный пробел: нет ни одного зверя с зеленой шерстью. Такая защитная окраска была бы чрезвычайно полезна для пастбищных животных, однако природа, похоже, не в силах справиться с подобной задачей. Поэтому Дедал изыскивает способ изменения масти животных, вспомнив в этой связи о нашумевшем научном подтверждении версии об отравлении Наполеона мышьяком — подтверждении, основанном на анализе сохранившихся прядей волос императора. Биологи уже высказывали предположение, что повторная линька (например, у змей) является дополнительным механизмом удаления отбросов из организма. Дедал заключил, что для выведения из организма людей и животных вредных металлов служат также ногти, волосы или шерсть. Постоянная «тренировка» повышает эффективность этого процесса: например, продолжительный прием малых доз мышьяка делает организм нечувствительным к довольно значительным дозам этого яда. Дедал предлагает стимулировать активность биохимических механизмов отторжения металла у овец, постепенно увеличивая дозу небезвредных, но зато создающих яркую окраску
1
Натуральная окраска шерсти животных действительно сильно зависит от наличия тяжелых и цветных металлов. Однако в пищеварительном тракте красители подвергаются действию различных ферментов при значительной кислотности, поэтому органические вещества разлагаются. Тем не менее фантазии Дедала относительно зеленых животных, по-видимому, не абсолютно беспочвенны. Так, по сообщению агентства АДН из Италии, в городке Рефранкоре в области Пьемонт у одной собаки родились шесть щенков, один из которых был зеленым (!), причем через 25 дней после рождения зеленая окраска шерсти стала еще более интенсивной. Ученые объясняют это явление редким генетическим изменением (см. «Известия», № 134, 13 мая 1984г.). — Прим. ред.
New Scientist, January 18, 1968.
Удобной моделью для начала нам может послужить процесс отложения мышьяка в волосах. Типичное соединение мышьяка — отравляющий газ люизит. Он реагирует с тиольными группами некоторых ферментов следующим образом:
Именно тиольные группы кератина связывают мышьяк в ногтях и волосах. Цепочка с двойной углеродной связью в молекуле люизита очень напоминает аналогичные цепочки в молекулах многих органических красителей. Вполне реально поэтому было бы синтезировать соединения вида
В случае удачи такие соединения, попадая в организм с пищей, будут затем поступать в шерсть животных. Благодаря высокой окрашивающей способности органических красителей для создания яркой окраски потребуются микроскопические дозы вещества, которые вполне могут оказаться безвредными для организма. Поскольку нам ничто не мешает вводить красящую добавку по своему выбору, мы сможем вывести зеленых, красных и даже оранжево-флуоресцирующих овец (последних будет очень легко отыскивать в снежных сугробах).
Какова же будет расцветка животных? Вряд ли шерсть у овец растет равномерно; скорее всего, одни части тела обрастают быстрее, другие медленнее, а временами рост шерсти прекращается (именно так растут волосы у человека). Поэтому там, где шерсть растет медленно, концентрация красителя будет значительно выше, чем в быстро обрастающих частях тела, — таким образом выявится скрытый рисунок. Если части с различной скоростью роста шерсти невелики и хаотически перемешаны, то появится муаровый узор; возможно также, что шкура станет просто пятнистой. Во всяком случае, после того как закономерности роста шерсти будут изучены, можно будет вводить в организм животного различные красители по заранее разработанному плану, целенаправленно создавая великолепные многоцветные экземпляры. Но как отнесутся к этому сами животные?
Твердая газировка
Леденец-новинка содержит сжатый углекислый газ в микропузырьках, заключенных внутри кристаллов сахара, и восхитительно потрескивает во рту, по мере того как при растворении сахара высвобождается газ [2] . Дедал усматривает в этом далеко идущие возможности. Он указывает, что в очень маленьких пузырьках газ содержится под огромным давлением. Таким образом, вспенивая жидкость и затем вызывая ее затвердевание при повышенном давлении, можно получать твердые материалы с большим запасом внутренней энергии. Пено-мыло КОШМАР энергично массирует влажную кожу благодаря тысячам крохотных взрывов газовых пузырьков. Этот процесс сопровождается характерным шипением, тональность которого можно заранее отрегулировать, подобрав надлежащий размер пузырьков. На этом же принципе основан ультразвуковой стиральный порошок, который поможет навсегда покончить со стиральными машинами, и зубная паста, не только прекрасно очищающая зубы, но и массирующая десны. Дедал также проводит опыты по насыщению кислородом мятного печенья (этот продукт предназначен для подводников: он избавит их от необходимости дышать, поскольку содержащийся в печенье кислород станет усваиваться непосредственно в пищеварительном тракте). К несчастью, образец печенья, содержащий ровно столько кислорода, сколько необходимо для его усвоения организмом, оказался взрывоопасным. Съедобный динамит мог бы заинтересовать геологов и полярных исследователей; начаты также работы по созданию не столь аппетитных пено-кислородных взрывчатых веществ.
2
Интересно, что появление газовых включений в твердом теле подсказано
Другой отдел фирмы КОШМАР занимается разработкой вспененных под давлением поролонов для мягкой мебели. Зная, сколь опасны продукты сгорания пенополиуретана, Дедал насыщает поры нового пеноматериала газами, используемыми в современных огнетушителях.
Как только во время пожара диван начнет плавиться, миллионы газовых пузырьков разорвутся — огонь погаснет, а сопровождающий это ужасный треск послужит сигналом тревоги. Более того, в доме, обставленном подобной мебелью, пожар вовсе не сможет возникнуть, так как горящая спичка или окурок погаснут, едва начав прожигать дыру в обивке.
New Scientist, September 14, 1978
При атмосферном давлении растворимость газов в жидкостях колеблется в пределах 0,005–0,1% по весу. Поскольку растворимость примерно пропорциональна давлению газа, при давлении в 500 атм весовой процент растворенного газа достигнет 2,5–50%. Дополнительное количество газа может быть введено в жидкость в виде микропузырьков. Давление внутри пузырька превышает внешнее давление на величину 2/r, где — поверхностное натяжение жидкости, а r — радиус пузырька. Коэффициент поверхностного натяжения жидкости можно принять равным =0,05 Н/м, тогда в пузырьке диаметром 10– 8 м (r=5x10– 9 м) газ находится под давлением p=2x0,05/(5x10– 9) = 2x10– 7 Н/м2 = 200 атм.
Наиболее удобный способ создания в жидкости пузырьков такого размера состоит, по-видимому, в насыщении ее пузырьками большей величины и в последующем повышении внешнего давления. Как бы то ни было, путем одновременного растворения газа в жидкости и насыщения ее пузырьками можно ввести в жидкость такое количество газа, которое будет, возможно, даже превосходить по весу количество растворителя. После этого жидкость подвергают затвердеванию. Очевидными кандидатами на роль растворителя можно считать расплавленные пластмассы и растопленный сахар, особенно если удастся подобрать добавки, обладающие повышенной растворяющей способностью по отношению к выбранному газу; требуемое давление составляет несколько сот атмосфер. Заметим кстати, что сахар горюч: C12H22O11 (342 г) = 12 CO2 + 11 H2O; так что сахар, содержащий 36% (по массе) растворенного кислорода, может быть полностью усвоен организмом или сожжен без дополнительной затраты окислителя.
Конфета, о которой идет речь, называется «Звездная пыль» и выпускается фирмой «Дженерал фудз». При ее изготовлении (Chemical Technology, July 1978, p. 446) углекислый газ под давлением 40 атм растворяется в подогретом сахарном сиропе, после чего сироп затвердевает. Полученная карамель содержит примерно 2 см^3/г углекислого газа в виде примесей в кристаллической решетке и 4 см^3/г в виде микропузырьков; именно микропузырьки создают эффект «шипучки».
Любопытна история изготовления этого продукта (The Economist, May 26, 1979, p. 114), которая восходит к началу 60-х годов. Первоначальная — и весьма остроумная — идея заключалась в создании твердого концентрата газированных напитков. Попытка, однако, не увенчалась успехом: либо в сахаре не удалось растворить достаточное количество углекислоты, либо углекислота сразу «выбулькивала» из жидкости, в которой при изготовлении напитка растворяли сахар. Тем не менее сам концентрат, растворяясь во рту, обладал свойствами газировки, поэтому в 1962 г. компания «Дженерал фудз» запатентовала его и в последующие годы пыталась продать лицензию другим кондитерским фирмам. Но высокая цена отпугивала потенциальных покупателей, и только в 1978 г., когда срок действия патента истекал, фирма решила сама выпустить «Звездную пыль».
Вполне реально также и взрывчатое вещество, в котором чистый кислород перемешан с горючим материалом. При строительстве Симплонского тоннеля взрывчатку получали при погружении палочек древесного угля в жидкий кислород (оксиликвит). В этом случае, однако, высокая концентрация кислорода достигалась путем понижения температуры, а не за счет повышения давления.
Фейкодер
Растущий интерес к видеотелефонной связи заставляет Дедала задуматься, какой цели может служить такая система. Возможность видеть лицо собеседника не увеличивает содержательность разговора, но по выражению его лица вы можете видеть, что он закончил свою реплику, что он сердится или, быть может, лжет. (Последнее особенно полезно при деловых переговорах.) Однако с технической точки зрения передача столь скромной информации по телевизионному каналу, занимающему полосу частот, достаточную для тысячи телефонных разговоров, — полнейшее расточительство. В этой связи Дедал вспоминает о «вокодере» — устройстве, преобразующем человеческую речь в некое подобие телеграфного кода, который очень экономно использует емкость канала связи. На приемной станции кодированный сигнал приводит в действие синтезатор речи, отчетливо воспроизводящий сказанное, но голосом, лишенным интонаций и эмоциональной окраски. Поражаясь легкости, с какой хороший карикатурист несколькими штрихами передает характерные черты и выражение человеческого лица, Дедал задумал создать телевизионный аналог вокодера. Используя современные принципы распознавания образов при помощи ЭВМ, новый прибор фирмы КОШМАР под названием «фейкодер» преобразует телевизионное изображение человеческого лица в графический шарж с последующим его переводом в стандартный импульсный код для передачи по телефонному каналу. Этот простой сигнал, изменяющийся всего лишь примерно 20 раз в секунду, занимает очень узкую полосу частот и вполне может быть передан вместе с голосом по одному телефонному каналу. Это остроумное приспособление позволит перевести всю телефонную сеть на «видеотелефон» без необходимости замены существующих коммуникаций на дорогостоящий телевизионный кабель.