Максим Калашников - Хроники невозможного. Фактор «Х» для русского прорыва в будущее

«…Ученый-фантазер – характеристика, прямо скажем, убийственная.

И вместе с тем, когда об ученом говорят, что он лишен фантазии, воображения, за этим также стоит явное неодобрение. Словом, согласившись рассказать о будущем химии и смежных областей, я рискую закрепить за собой прозвище “ученый-фантазер”. Поэтому прошу учесть, что в этом моем “падении” виноват не только я, но и редакция, пожелавшая получить рассказ о научном направлении, которое уже в начале пути сулит захватывающие перспективы. Это направление можно назвать химической бионикой. Его цель – призвать на службу человеку те поразительные по своей эффективности химические процессы, которые протекают в живой природе…

…Мы научились синтезировать белок в лабораториях, но эта операция требует многих месяцев упорной работы. А в живых системах те же реакции протекают за несколько минут, при температурах и давлении, близких к условиям окружающей среды. И в отличие от многих промышленных процессов, биохимические не загрязняют среды – все продукты жизнедеятельности одних организмов полностью утилизуются другими.

…Доводилось ли вам видеть в ночном лесу призрачное мерцание крохотных огоньков? Это – жуки-светлячки. Секрет их свечения связан с окислением органического вещества – люциферина. Причем химическая энергия превращается в световую с исключительно высоким коэффициентом полезного действия, достигающим 50–80 %.

Реакция окисления люциферина идет при непременном участии ферментов. Но какова их роль? Лабораторная проверка показала: при реакции без участия ферментов квантовый выход световой энергии примерно в 100 раз меньше, чем в ферментативных процессах. Правда, механизм действия пока еще не совсем ясен. Возможно, ферменты служат своеобразными “матрицами”, которые делают молекулы люциферина более жесткими. И поэтому с увеличением жесткости молекул растет и световая «отдача».

Если предположение окажется правильным, то перед нами откроются пути к созданию принципиально новых и весьма эффективных систем освещения.

А листья растений? Мы знаем, что в них из углекислого газа изготовляются “кирпичики’ будущих белков – молекулы углеводов. Но вот что интересно: зеленый лист делает это с помощью световых лучей, которые сами по себе не в состоянии разбить молекулу углекислого газа. Поэтому лист накапливает или концентрирует энергию солнца. Как? К сожалению, механизм процессов фотосинтеза до сих пор остается загадкой. А между тем с ним связаны многие наши надежды на будущее. В том числе надежда использовать солнечную энергию. У большинства полупроводниковых солнечных батарей КПД сегодня ниже 20 %. В зеленом же листе, при малой освещенности, процессы фотосинтеза идут с к.п.д. примерно в 20–25 %. Но с возрастанием интенсивности светового потока эта цифра уменьшается до 2–4 %.

Вероятно, срабатывает защитный механизм, спасающий клетки от губительного избытка радиации. Вряд ли нам удастся увеличить к.п.д. фотосинтеза в самих растениях путем генетических изменений.

В связи с этим интересны недавно проведенные эксперименты, в которых с помощью выделенных из клетки хлоропластов обычную воду под действием солнечного света удалось разложить на водород и кислород. Уже сам по себе такой способ утилизации солнечной энергии весьма заманчив. Ведь водород ценен не только как высокоэффективное топливо. Он – необходимый реагент в топливных элементах – устройствах для прямого преобразования химической энергии в электрическую. А кислород очень нужен промышленности.

Судя по предварительным результатам, в проведенных экспериментах удалось осуществить преобразование солнечной энергии с к.п.д. значительно большим, чем у современных фотоэлектрических устройств. Следовательно, если поиски увенчаются успехом и исследователи смогут довести к.п.д. процесса до 40–60 %, их усилия станут важным шагом на пути к широкому использованию солнечной энергии.

Предвижу возражения скептиков: где взять огромное количество иммобилизованных ферментов, необходимое для решения подобной задачи? Видимо, единственный выход – научиться синтезировать их чисто химическим путем…

Или взять, например, наши мышцы. В них быстро и с высоким коэффициентом полезного действия совершается непосредственное превращение химической энергии в механическую. Этому живому устройству присуще еще одно незаменимое качество – высокая надежность. И достигается она без помощи “запасных частей”. Просто в тех случаях, когда какая-нибудь из клеток ткани отмирает, на ее месте “вырастает” другая. Достоинства мышцы заставляют исследователей задумываться над тем, как перенять опыт природы.

На пути создания искусственных мускулов еще предстоит преодолеть огромные трудности. И тем не менее можно думать: со временем вообще исчезнут четкие грани между материалом, машиной и источником энергии. Появится совершенно особая форма материи, когда вещество само будет служить источником энергии, само станет передавать ее и потреблять для реализации каких-либо процессов.

Дав волю фантазии, можно представить, что человек в сотни раз умножит силу своих мышц и, прочно закрепив достаточно большие крылья, сможет летать по воздуху с легкостью и маневренностью птицы. Появится совершенно новый тип машин, в основе которых будет движение рычагов, а не вращение. Эти машины будут иметь рабочие органы, обладающие гибкостью ног, рук и даже пальцев. Сюда же следует отнести и новые конструкции шагающих механизмов, и сельскохозяйственные уборочные автоматы, и неутомимых роботов, заменяющих человека у конвейера.

Все это сейчас кажется фантазией. Но разве жизнь уже не научила нас, что успехи науки и техники подчас превосходят самые смелые мечты?..»

Читая это завещание «древнесоветского» академика, я горько усмехаюсь. Ибо представляю, что сказали бы желчные больные старики из комиссии по лженауке в наши дни, столкнувшись с подобными речами. И если бы они не знали их автора. Господи, да говорящий сейчас подобное был бы просто распят и пожизненно заклеймен званием безумца. Ибо из «современной науки» на обломках СССР ушел тот самый дух дерзкой фантазии. Не говоря уж об энциклопедичности.

Вернувшись из Всеволожска домой, я отыскал еще одно «завещание» советского ученого-гиганта. Члена-корреспондента АН СССР Владимира Сифорова (1904–1993). Этот бывший беспризорник, воспитанный Советской властью в детской колонии, в 1970-м провидел Интернет, мечтал о живых машинах и прорыву человечества к более высокой форме развития, к сверхразуму.

«…Исследование материи на микроуровне помогло понять ядро атома. Электрон неисчерпаем, дальнейшее углубление в микромир приведет к открытию новых полей и энергий, применение которых в технике вызовет фантастические последствия. Но пойдем в другую сторону: в макромир. Надо ожидать, что и там переход от одного уровня материи к другому будет сопровождаться открытием новых полей. Представьте, какие же силы участвуют во взаимодействии метагалактик…»