Знание и жизнь

Открытия и изобретения, рекорды и курьезы, факты и фактики

Гамбургский счет... в физике

Выражение «по Гамбургскому счету» означает «на самом деле, в действительности». Так вот, именно в Гамбурге физики Германии и всего остального мира узнают, как на самом деле происходят химические реакции, какова реальная структура молекул и т.п. Точные экспериментальные знания вместо (или наряду) с гипотезами и расчетами.

В Гамбурге запущен XFEL (X-Ray Free-Electron Laser) – рентгеновский лазер на свободных электронах. О лазерах нам известно немало, мы ими широко пользуемся, иногда даже не улавливая этого, их у нас сотни миллионов в оптических дисководах, плеерах, указках, мышках, принтерах, дальномерах... Но это лазер особый.

XFEL внутри

XFEL – это международный проект, на долю Германии пришлось 58% финансовых затрат, огромен вклад России, 27% или 400 миллионов евро, другие страны внесли каждая до нескольких процентов.

Вообще же идея подобной установки была высказана впервые советскими учеными в начале 1980-х годов. Являясь полноценным участником проекта, Россия будет представлена в XFEL ежегодно сотнями ученых.

Физики ставят сегодня свои эксперименты все чаще не в лабораториях институтов, а в гигантских сооружениях, специально созданных площадках, их размеры равны многим километрам, даже десяткам, стоимость исчисляется миллиардами.

Общая длина туннеля, по сути ускорителя электронов, соединяющего Гамбург и Шенефельд, составляет 3,4 км, глубина под землей 6-38 метров, возведен целый лабораторный комплекс.

Объяснить высокую физику простыми словами невозможно. Воспользуемся сравнением, сделанным представителем НИЦ «Курчатовский институт» в европейских исследовательских организациях М. Рычёвым: представьте, что футбольные болельщики знают, какие команды в каком составе выходят на поле и каков конечный результат, но самой игры не видят. Это и есть, упрощенно говоря, современный научный уровень: ученые знают, какие вещества из каких атомов вступают в реакцию и знают, что получается в итоге, а вот хода самой реакции они не наблюдают.

XFEL снаружи

В XFEL электроны, разогнанные до почти световой скорости, испускают в специальных магнитных камерах рентгеновское излучение (вспышки), которое взаимодействует с экспериментальным материалом. Более того, огромная мощность рентгеновских вспышек позволит моделировать экстремальные условия, как например, на звездах.

XFEL является самым быстрым из приборов такого типа, он выдает 27 тысяч импульсов в секунду, превосходя в 200 раз самый быстрый пока рентгеновский лазер в Калифорнии. Разрешение его камер находится в области размеров атомов, что позволяет получать реальную картину образования структур в ходе химических реакций, причем даже в трех измерениях. По сути дела, установка XFEL является сочетанием гигантского микроскопа и сверхчувствительной фотокамеры, снимающей в рентгеновском диапазоне молекулярную структуру.

Прибор окажется незаменимым для физиков, химиков и материаловедов, особенно ценен он будет в разработке новых лекарственных препаратов.

XFEL, наряду с термоядерным реактором Wendelstein 7-X в Greifswald, является самым современным физическим прибором в мире. Было время, когда лучшие приборы в мире изготавливались в Германии, онo давно миновалo, но, как оказывается, и сегодня Германия еще очень даже может...

Бычки не в томате

Пришельцы уже среди нас, они нагло вторглись, никого не спросив, энергично работая локтями и челюстями, они вытесняют местных обитателей. Нет, это не конспирология на тему инопланетян и не политика на тему беженцев, это сегодняшний день немецкой флоры и фауны.

По-научному это называется Neobiota (Интродукция, Introduced species) – вторжение чужеродных биологических видов с последующим распространением в регионе вторжения, адаптацией и полным или частичным вытеснением местных видов. И ничего нового и необычного в этом нет, даже естественного изменения климата достаточно для заметных сдвигов в существующем экологическом балансе. Ну и конечно, человек внес свою лепту: вспомним, что до открытия Америки европейцы не знали ни кукурузы, ни картофеля, ни томатов, также и многих видов животных, ондатру, например... И, скажем, дикая собака динго тоже не австралийский абориген.

Пришельцы со всего света (Это скорее всего, к сожалению, не влезет никуда, хорошо бы как-то, м.б. даже за счет других картинок, но только если будет достаточно хорошо видно)

Это, если хотите, глобализация в природе, ускоряемая, сознательно или нет, человеческой деятельностью. Мы сталкиваемся с пришельцами на каждом шагу и скоро перестаем их воспринимать как чужих. Тут, увы, напрашиваются аналогии с миром людей: одни, попав в новую среду, приспосабливаются и адаптируются вплоть до полной ассимиляции, другие же – напротив, упорно держатся за свои особенности и навязывают свой образ жизни другим. Но человеческие законы далеко не во всем совпадают с законами живой природы, и несовпадение это имеет точное название – цивилизация.

У биологов и вообще у защитников природы отношение к интродукции неоднозначное. С одной стороны, новые виды нарушают сложившийся баланс, разрушают экологические системы, которые иногда оказываются очень чувствительными к воздействиям извне. Но, с другой стороны, ни один регион, включая острова и заповедники, невозможно герметизировать, вся история природы – это еще и история расселений, переселений и адаптаций. Живая природа весьма динамична в своем многообразии.

У многих из нас в наборе ностальгических воспоминаний присутствуют среди прочих и «бычки в томате», бывшие дешевой закуской. Потом, правда, они повсеместно исчезли, ходила легенда, что их всех продают во Францию, где их полюбили. Но в последние годы бычки присутствовали главным образом на рынке в вяленом виде, к пиву. В Германии никаких бычков не знали, но вдруг узнали, причем не с лучшей стороны. Они, привычные к слабо соленым водам Азовского моря и лиманов, оказались и в наших немецких реках как у себя дома. Они называются «Grundel» или «Schwarzmundgrundel», проникли в европейские водоемы в последние годы из бассейна Черного моря по судоходным путям. Это, с одной стороны, Дунайский маршрут – «Donau-Schiene»: Donau, Rhein-Main-Donau-Kanal, Rhein, с другой – через Балтику из Польши (Oder, Elbe, Havel, Eider …). Хотя бычки – рыба оседлая, но они имеют своего рода присоску, образованную грудными плавниками, с ее-то помощью они, вероятнее всего, и путешествуют с судами. Бычки, похоже, прекрасно прижились, они прожорливы и всеядны, чем и опасны для местных рыб. Но они и съедобны, окуни, судаки и сомы с удовольствием их едят. Бычок – рыба донная, для нее очень важно качество воды, и европейские воды, которые в последние годы становятся все чище и чище, являются для них прекрасной средой обитания. В США тоже возникла проблема бычка, они и туда добрались и поселились в некоторых озерах. Но на них нашли управу – другую рыбу, налима, который, как и угорь, большой специалист по донным рыбкам типа бычков. В Германских водоемах налимы тоже водятся, но их для борьбы с бычками маловато. Так что, может быть, скоро свежие и особенно вяленые (к пиву!) бычки станут привычными в немецком меню.

Бычок из Черного моря

Так уж получается с экологическим балансом: маленький сдвиг может вызвать целую лавину. В Черном море, например, никогда не было рапан, хищных моллюсков с красивыми раковинами. Они, как предполагают, появились в 1947 году, когда с Дальнего Востока в Новороссийск были переброшены торпедные катера. И началось, моллюски Черного моря оказались незащищенными от прожорливого хищника. Когда-то морской деликатес, устрицы, Россия получала не из Атлантики, как сейчас, а из собственного Черного моря, и в немалом количестве. Читаем у Пушкина: «…устрицы пришли, о радость! / Спешит обжорливая младость / Вкушать из раковин морских / Затворниц жирных и живых, / Слегка обрызганных лимоном». Устрицы пали первыми жертвами рапан, была, например, полностью уничтожена знаменитая Гудаутская устричная банка, да и другие тоже. Потом рапаны взялись за мидий. Дошло до того, что в советское время нанимали подводников для извлечения рапан, так много их оказалось. Раковины при этом шли на сувениры, но, как оказалось, рапаны сами по себе – вполне достойный продукт, хоть и не замена устрицам. Сегодня их мясо продается в замороженном виде, они подаются в приморских ресторанах, даже раковины кроме как на сувениры идут на производство кормовой муки, пищевой добавки для животных. А на Дальнем Востоке, откуда они родом, рапаны и вовсе деликатес.

Рапаны и крабы – в Европе пришельцы, в Китае – деликатес. Фото В.Мучника

И еще немало животных и растений вторглись в немецкую природу, иногда небезболезненно.

Например, еноты (nordamerikanischer Waschbär), они не прокрались сами, а были завезены в 30-х годах прошлого века и вполне прижились. Они всеядны, врагов, кроме человека, не имеют, климат их устраивает, и мех их ценится. Сейчас они распространены по всей Европе, в Германии их, предположительно, несколько сот тысяч. Город Кассель неофициально считается немецкой столицей енотов.

Енот – урожденный американец

Несколько раньше в Европу был случайно судами завезен китайский мохнаторукий краб (chinesische Wollhandkrabbe), который ввиду прожорливости явно угрожает крабам местным. Он внесен в список ЕС, в котором перечислены агрессивные опасные виды, нежелательные в Европе (Liste invasiver gebietsfremder Arten von unionsweiter Bedeutung), речь в нем, конечно, не о людях. В том же списке находится каролинская (серая) белка (Grauhörnchen) родом из Северной Америки, нутрия, птица из Африки священный ибис (Heilige Ibis), бурундук. Есть и немало новых для Германии и Европы видов животных, которые не рассматриваются однозначно как враждебные. «Новоселами» являются американский речной рак, красный американский болотный рак, мраморный рак,североамериканская лягушка-бык, американская савка, амурский чебачок...

С.Мучник (Дортмунд)