Глазами Монжа-Бертолле - Лев Викторович Бобров

сахар. Количество сахара в крови увеличивается, кровь приливает к сердцу, легким, центральной нервной системе и конечностям, отхлынув от органов брюшной полости.

Если помните, пушкинского Онегина одолевал недуг, «подобный английскому сплину, короче, русская хандра». Иногда это состояние именуют так: тоска зеленая. А она, оказывается, вовсе не зеленая. Адреналиновая!

Действительный член Академии медицинских наук Петр Кузьмич Анохин обнаружил, что все отрицательные эмоции человека — тоска, страх, горе — связаны с выбросом в кровь большого количества адреналина. Разрушить избыток адреналина в некоторых мозговых клетках значило бы предотвратить тоску или страх.

Недавно было установлено, что группы подкорковых клеток, где зарождаются те или иные психические состояния, отличаются по химическому составу. Иными словами, существует химия радости и печали, трусости и отваги.

Химия наших мыслей и чувств… А если говорить строже? Это и есть тонкие механизмы межатомного взаимодействия, которые ждут, когда их опишут четким и емким математическим языком квантовой механики!

Несколько лет назад на прилавках появилась скромная книжка Альберта Сент-Дьердьи под малопривлекательным заглавием «Биоэнергетика». Увлекательно написанная, изобилующая оригинальными идеями, она завершалась утверждением автора: «Я не сомневаюсь в том, что наш век будет свидетелем глубокой революции в биологии, становления квантовомеханической биохимии, построенной над зданием биохимии лукрецианской».

Когда Тит Лукреций Кар в своей поэме «О природе вещей» пытался втиснуть в певучий гекзаметр античные представления об атоме, химикам, вернее алхимикам, было известно не более дюжины простых веществ, которые мы сейчас называем элементами. Минули два тысячелетия. Появился периодический закон. Число заполненных клеток менделеевской таблицы перевалило за восьмой десяток, а представления о неделимых кирпичиках материи оставались теми же, что и в эпоху Лукреция.

Гениальная ошибка античных философов: «атом» значит «неделимый».

Правда, уже давно сформировался химический язык букв и черточек. Введенная Александром Михайловичем Бутлеровым символика стала одним из величайших достижений человеческого гения. Она просто и наглядно демонстрировала пространственную структуру молекул, ее разрушение и созидание в ходе химических реакций. Без нее был просто немыслим тот гигантский прогресс органического синтеза, которым заслуженно гордились ученые XIX века.

Но за латинскими символами элементов химикам рисовались неделимые атомы Лукреция. «Лукрецианская» концепция довлела и над биохимией, начавшей расцветать еще в третьей четверти прошлого столетия. А сегодня, когда миф о неделимости атома развеян? Можно ли в наши дни изъясняться на «лукрецианском» лексиконе?

Можно. Более того: необходимо. Но недостаточно!

Когда математическая задача без особых усилий решается карандашом на клочке обычной писчей бумаги, незачем прибегать к дорогостоящим услугам быстродействующей электронно-счетной машины. Когда можно запросто обойтись лаконичной химической формулой, громоздкое физико-математическое «украшательство» ни к чему.

Темпы развития «лукрецианской» химии и биологии не снижаются. Напротив, чуть ли не каждый год мы слышим о новых блистательных достижениях этих маститых, но вечно молодых наук. А вот их юные отпрыски — квантовая химия и квантовая биология — не достигли еще зрелости и законченности своих классических предшественниц. Они еще не определили ясно своего содержания, своих подходов к проблемам. Из их достижений составился бы довольно куцый реестр. И тем не менее уже отчетливо наметились рубежи, за которыми старая химия и биология бессильны. Ясен круг вопросов, на которые невозможно ответить, не перешагнув в новое измерение — в мир явлений электронных. В странный мир, где утратил свою силу кодекс классической физики, где царят законы физики квантовой.

Что же такое квантовая химия и биология? Почему они появились на свет? Что нового внесли в классический язык букв и черточек? Какие горизонты распахнули перед человечеством?

…Немало диковинок встречается в мире молекул. С затейливыми названиями. С редкостными свойствами. С увлекательной биографией. Но эти…

Их называют так: соединения с сопряженными связями. Теми самыми, что придают молекулам полимеров необычные свойства. Сверхпроводников, например. Полупроводников. Магнитов. Связями, которые вот уже без малого сто лет интригуют ученых своей загадочностью. А началось все с простенького архитектурного сооружения, простенького, но куда более необычного, чем брюссельский «Атомиум».

Забегая вперед, можно сказать, что между «Атомиумом» и архитектурным сооружением Кекуле есть прямая аналогия: оба они «металличны».

Это сооружение воздвигли не из металла. Даже не из камня.

Из чернильных черточек на бумаге. И оно поначалу вовсе не поражало воображение ни вычурностью архитектуры, ни грандиозными масштабами. Напротив, то был крохотный незатейливый шестиугольник. Единственной достопримечательностью его было чередование двойных и единичных линий, обрисовывавших стороны плоской фигуры. Но именно эта деталь и смутила вскоре химиков.

Да, химиков, ибо автором шестиугольной конструкции был не зодчий. Правда, Фридрих Август Кекуле, профессор Гентского университета, смолоду и в самом деле собирался посвятить себя архитектуре. Но, к счастью, судьба распорядилась иначе. Он стал архитектором от химии, талантливым конструктором молекулярных формул. И шедевром зодческого искусства Кекуле по праву считается шестиугольная формула бензола, опубликованная им в 1865 году.

Шедевром? Искусства? Но к чему этот выспренний «штиль»? Любой старшеклассник изобразит вам пространственную схему дюжины куда более сложных соединений! И даже досконально объяснит, почему и куда должны быть направлены черточки в любой сложной структуре. Объяснит, жонглируя понятиями «валентность», «электронная конфигурация», «сопряженные связи».

Порой нам и невдомек, что многие азбучные истины, которые любой школьник затвердит в один присест по четким абзацам учебника, в свое время оказались величайшим научным откровением, принятым после длительных споров. Сто лет назад таким откровением стала теория химического строения. Она была изложена казанским профессором Бутлеровым всего лишь за четыре года до появления на свет формулы Кекуле. Формулы, которая вполне могла и не появиться на свет, если бы Кекуле не пришел к тем же взглядам, что и Бутлеров. Ибо в те времена оживленно дискутировался даже такой ясный для нас вопрос: а можно ли вообще изобразить строение вещества единой формулой?

Мы знаем: водород одновалентен. Иными словами, может вступать в химическую связь только с одним атомом. Эта единичная связь изображается черточкой. Валентность углерода равна четырем. Значит, каждый его атом располагает набором из четырех связей-черточек. Весь комплект штрихов в случае бензола расходуется на установление межатомных контактов между шестью атомами C и столькими же атомами H. Простенькая геометрическая комбинация! А в те годы, когда Кекуле принялся возводить свою знаменитую архитектуру, валентный штрих был непроверенным нововведением.

Поначалу строительство шло гладко. Как говорится, без сучка и задоринки. Кекуле отлично знал, что в бензольной цепочке все атомы углерода равноценны. Ага, рассуждал он, цепочка не может быть разомкнутой. Иначе краевые звенья отличались бы по химическим свойствам от тех, что в середине. И вот на свет появился замкнутый цикл. Шестичленное кольцо, в котором ординарные