Если посмотреть на картофелину “в лоб”, то торчащая в ней спичка будет описывать круги, как часовая стрелка.
И вот, допустим, вы, решив сделать мгновенную фотографию молекулы, говорите, как доктор Фауст, герой Гете: “Остановись, мгновение”. Где оно остановится? На каком часе воображаемого циферблата замрет спичка?
А кто ее знает. На каком угодно. Это дело случая. Любое положение одинаково вероятно. Как и выпадение любой метки при бросании кости.
Вы уловили связь? Вы примете для себя, что метка 1 соответствует 12 часам, метка 2 — 2 часам, метка 3 — 4 часам, метка в 4 очка — 6 часам, 5 очков — 8 часам и б очков — 10 часам. Круг замыкается.
Теперь можно начинать игру. Бросайте кость. Смотрите, сколько выпало очков, и поворачивайте химическую связь, то есть спичку, в заданное положение.
Таким образом, вы повернете и все следующее звено молекулы, потому что следующая картофелина повернется вместе со спичкой.
Теперь вот что. Играть в эту игру с картошкой слишком неудобно и потом их не хватит на тысячу звеньев. Поэтому возьмите проволоку и считайте, что каждые три сантиметра соответствуют одному звену. И для простоты примем, что двойных связей нет, все одинарные. Бросайте кость, определяйте направление звена в пространстве по отношению к предыдущему звену (не забудьте про угол между ними, он равен 109 градусам) и изгибайте проволоку. Когда вы сделаете последний бросок и в последний раз изогнете проволочное звено, опыт будет считаться законченным. Перед вами мгновенная фотография молекулы каучука (слева), один из миллиардов ее положений в пространстве. Вы не мешали ей изгибаться, ничем не стесняли ее, не задавали ей никаких невозможных или маловероятных положений, — все выбирал господин случай. Вы не вмешивались в игру, вы только следили, чтобы выполнялись ее правила.
Конечно, если вы повторите весь опыт, портрет будет несколько иным, хотя и похожим. Это вполне закономерно, ибо здесь не может быть неправильных положений, любое положение возможно на какую-то долю секунды. Но как бы ни отличались они между собой, у них будет одна общая черта. И это для нас самое важное. Потому что именно она и поможет нам догадаться, почему же, собственно, стреляет рогатка.
Я избавлю вас от необходимости делать несколько фотографий, чтобы обнаружить это сходство. Просто укажу на него: начало и конец молекулы всегда подходят довольно близко друг к другу.
Очевидно, теперь вам уже совершенно ясно, почему каучук может растягиваться. Потому, во- первых, что при растяжении разводятся в разные стороны концы его скрученных молекул. Потому, во- вторых, что при этом еще как бы распутывается весь клубок молекулы, она распрямляется и сильно увеличивается в длину, словно пружина. Потому, в-третьих, что… Впрочем, давайте прежде еще несколько задержимся около во-первых и во-вторых.
До сих пор и вы и я делали вид, будто нас интересует только один на свете вопрос — почему стреляет рогатка. Я думаю, теперь настало время признаться себе: за этим вопросом мы скрывали интерес гораздо более широкий, интерес к тому непонятному явлению, когда резиновые вещи сжимаются и растягиваются и, словно ничего не было, возвращаются в исходное положение.
Вопрос надо ставить шире: почему каучук эластичен, почему, если его растянуть, он вновь сжимается.
Если бы ваша рогатка состояла всего из одной огромной молекулы, то тогда этого вопроса для нас уже не существовало бы. Ибо все было бы ясно как день. Когда вы растягиваете молекулу, вы тем самым с силой распрямляете ее, скрученную. И чем сильнее вы тянете, тем больше она распрямляется. Разумеется, существует предел ее растяжения — это ее длина. Когда вы вытянете всю молекулу в прямую линию, то дальше, сколько бы ни тянули ее, она не растянется, она лопнет, порвется, и вместо одной резинки у вас в руках останутся две.
Отсюда важный вывод: эластичность каучука зависит от длины молекул, — чем она длиннее, тем дальше можно развести их концы.
Но в вашей рогатке миллиарды миллиардов молекул каучука, и когда вы ее растягиваете, вы, естественно, не можете ухватить за концы все молекулы. В крайнем случае, если уж вам очень повезет, речь может идти о какой-нибудь их небольшой части. А как же с остальными? Почему они растягиваются, а не вытягиваются из общей кучи, как нитки из не очень спутанного клубка?
Потому, что отдельные молекулы связаны между собой, они образуют коллектив. Молекула может считать себя свободной от всех “привязанностей”, если она изолирована от соседей. Но стоит им приблизиться вплотную, как между ними возникает некая соседская симпатия, которая, как это ни странно, подталкивает их друг к другу и друг подле друга удерживает.
Поэтому, когда вы пытаетесь растянуть соседние, близкие молекулы, они сопротивляются вашему усилию, словно понимая, что лишь в единении их сила. Стоит им разойтись по отдельности, и они уже никому не нужны: они перестают быть упругим каучуком, они становятся мягкой тягучей массой. Той самой массой, в которую превращались на солнце изделия первых резинопромышленников.
Теперь, понимая причину, каждый из вас легко может предложить лекарство, способное, пользуясь выражением Гудьира, “вылечить” каучук. Гудьир же не знал этих тонкостей, и тем не менее нашел то единственное “лекарство”, которое могло в этом случае помочь. Когда я рассказывал об открытии Гудьира, я не мог объяснить его суть. В то время вы бы ее не оценили. Лишь теперь, когда ваш образовательный ценз вырос на шесть глав, вы можете по достоинству оценить смысл и значение вулканизации.
Сера, которую Гудьир случайно ввел в резиновую смесь, оказалась мостиком, связывающим между собой каучуковые молекулы. Если в невулканизованном каучуке молекулы держались друг подле друга, что называется, на честном слове, только благодаря действию сил притяжения, то после вулканизации они оказывались связанными самой что ни на есть настоящей химической связью. Серные перемычки уже не давали молекулам расползаться. Они превращали клубки несвязанных молекул в сеть. Не в такую, как рыболовная, а в редкую сеть, где между продольными длинными цепями переброшено всего несколько мостиков. Если их сделать больше, резина потеряет эластичность и превратится в эбонит. Эбонит — это та же самая резина, только в нее введено много серы, и она так сильно сшивает молекулы каучука, что им не только распрямиться — пошевелиться трудно.
Таким образом, теперь можно сформулировать третью причину, по которой стреляет рогатка. Итак, в-третьих, она стреляет потому, что в вулканизованном каучуке действует принцип — все за одного. Стоит потянуть одну молекулу, и — бабка за дедку, дедка за репку — приходят в движение все молекулы, раскручиваясь и распрямляясь, но не порывая, однако, связи друг с другом. Поэтому упругие свойства одной молекулы как бы многократно усиливаются, и весь кусок каучука вытягивается в длину. Но это положение очень неустойчиво, как неустойчиво положение штанги, поднятой над головой спортсмена. Стоит ослабить усилие, и она сорвется вниз, в исходное положение. Точно так же, стоит отпустить резину, она вновь сократится, потому что все вытянутые каучуковые цепи свернутся в клубки.
Вот почему стреляет рогатка. Вот почему пружинят подошвы. Вот почему подпрыгивают шины.
Разумеется, вы бы могли задать мне еще не одно “почему”. Ну хотя бы: “А почему автор ничего не сказал о том, какой ученый ответил на первое “почему”?”
Сейчас скажу.
Есть такая поговорка: “У победы всегда много родственников, только поражение — сирота”. Эта фраза была впервые произнесена по военному поводу: когда армия одерживает победу, каждый командир считает, что это произошло благодаря его участию; зато когда случается поражение, никто не скажет: виноват я. Это в шахматах, игре индивидуальной, трудно отрицать свою вину за поражение: мол, ферзь подвел, зазевался или конь пошел не в ту сторону. Однако эта поговорка относится в какой-то мере и к любому коллективному творчеству. Всегда трудно установить, кто сделал больше или кто больше не сделал.
Нередко, когда в летопись науки вписывается новое открытие, под ним стоят подписи, сделанные на разных языках. У научной победы оказывается и впрямь много родственников.
Поэтому ответить одним именем на ваше последнее “почему” нельзя, надо назвать много имен. Здесь и немецкий ученый Штаудингер, и американский химик Карозерс, и англичанин Трелоар, и советский исследователь академик Каргин, и еще многие другие ученые, чьи имена я не назвал, чтобы вы запомнили хотя бы те, что я привел. Ведь известно: чем больше родственников, тем меньше их помнят.
