Химия — это наука о превращениях веществ, наука, пользующаяся хрупкими пробирками и нежными весами. Но она дала человеку власть волшебника. Она помогает преодолевать невозможное, осуществлять то, о чем не мечтали даже в сказках.
Когда по дороге мчится легковой автомобиль, его почти не слышно. Слегка урчит мотор, чуть шуршат шины по асфальту, и больше никаких звуков.
А раньше на автомобилях могли ездить только люди с очень крепкими нервами. Автомобиль на ходу гремел и скрежетал. И ничего удивительного в том не было. Все шестерни в моторе и в коробке передач были изготовлены из стали. Зубья шестерен ударялись, терлись друг о друга и стучали. Сталь — не тряпка, она всегда гремит при ударах. Но ничто иное, кроме стали, не годилось для изготовления шестеренок, так как от них требовалась прочность.
Перед изобретателями стала задача: либо изобрести сталь, обладающую бесшумностью тряпки, либо тряпке придать прочность стали.
И то и другое казалось невозможным. Но химия указала путь к решению задачи.
Куски брезента, бязи, сурового полотна или какой-либо иной ткани смачивают резолом и укладывают слоями друг на друга. Получившийся пласт кладут под горячие плиты мощного пресса. Пресс сдавливает ткань и одновременно прогревает ее. Резол превращается в резит. Молекулы растут, «сшиваются» в цепочки и схватывают волокна ткани — получается текстолит. Материал приобретает прочность металла, сохраняя бесшумность тряпки.
Из этого материала вырезают шестерни. Текстолитовые шестерни служат так же исправно, как и стальные, но не гремят.
Так автомобиль стал бесшумным.
Одним из самых уязвимых мест танка, бронеавтомобиля или самоходного орудия являются смотровые щели. Это — отверстия в броне, являющиеся излюбленными мишенями снайперов.
Еще хуже положение летчика. Он не может довольствоваться смотровой щелью, как танкист. Летчику нужен круговой обзор.
На самолетах старого типа кабина летчика была закрыта целлулоидным колпаком. Но целлулоид способен защитить летчика только от ветра, по не от пуль или осколков.
Нужна была броневая сталь, обладающая прозрачностью стекла, или стекло, способное выдержать удары пуль. И это, на первый взгляд невозможное, сочетание свойств стали и стекла было выполнено волшебницей химией.
Акриловая пластмасса, или органическое стекло, обладает свойствами и стали и стекла.
Химия создала прозрачную броню.
Акриловое стекло позволило осуществить еще одно поистине фантастическое предприятие — оно заставило свет струиться по кривой трубке так, как будто свет является жидкостью.
Из акрилового стекла делают изогнутую трубку с зеркально гладкой внутренней поверхностью. Такую трубку вставляют одним концом вместо стекла в маленький электрический фонарик.
Когда зажигают лампочку, свет не проникает внутрь акрилового стекла — он, многократно отражаясь от внутренней поверхности трубки, проходит по ней до конца. Он как бы течет в трубке и, выходя из нее, падает на освещаемое место круглым пятнышком. Такие фонарики с акриловым хоботком вместо стекла применяют хирурги для осмотра труднодоступных участков глубоких ран.
Химическая промышленность сама нуждалась в особо стойких веществах, которые не разрушались бы при соприкосновении с такими сверхъедкими веществами, как плавиковая кислота, хлорсульфоновая кислота, кипящая щелочь, горячая азотная кислота, или «царская водка», способная растворять даже золото. Ни стекло, ни свинец не могли долго служить там, где применялись сверхъедкие кислоты и щелочи. Особенно опасно стекло — оно хрупко, лопнувшая трубка или пробирка, в которой налита кислота, причиняла химику тяжелые ожоги и увечья. Нужно было найти прочное, сверхстойкое вещество.
Химия сумела выполнить свой собственный заказ, появилась пластмасса — тефлон. Нет ни одного вещества, способного растворить тефлон, ни кислоты, ни щелочи на него не действуют; мало того — эта пластмасса свободно переносит нагревание до 300 градусов и охлаждение до 100 градусов — она не боится ни жары и ни холода, тефлоновая пленка не теряет гибкости даже на стоградусном морозе!
Химия пластических масс решила еще одну труднейшую задачу, над которой безуспешно бились изобретатели прошлых столетий.
Только в конце XIX века был найден способ записи звуков на восковом валике. Человек произносил слова в раструб рупора. В узком конце рупора находилась мембрана, соединенная с иглой. Мембрана воспринимала звуковые колебания и передавала их игле. Игла скользила по поверхности вращающегося валика, покрытого воском. Она продавливала в воске звуковую бороздку со множеством углублений, выступов, шероховатостей, соответствующих звуковым колебаниям. Когда нужно было прочесть звукозапись, валик приводили в движение. Иглу ставили на звуковую бороздку. Она скользила по ее неровностям и заставляла колебаться мембрану. Из рупора вылетали звуки.
Этот способ сохранения звуков был прост. Но звукозапись на воске не отличалась долговечностью — воск слишком мягкий, слишком податливый материал. Звуковая бороздка быстро снашивалась.
Воск заменили пластмассой. Ее главной составной частью служил шеллак — очень дорогой материал.
Вместо валика стали делать пластинки. Шеллачные патефонные пластинки долгое время не имели конкурентов. Заменить шеллак было нечем. Владельцы патефонов волей-неволей мирились с недостатками шеллачных пластинок: с их крайней хрупкостью, малой вместимостью и шипением. Пластинка воспроизводила не только записанный на ней звук, но и издавала в дополнение свой собственный — она шипела. И это казалось совершенно неизбежным злом. Игла не могла скользить по бороздке без трения, а именно оно рождает неприятный фон. И чем старше была пластинка, тем сильнее она шипела.
Изобретатели стали искать иных путей.
Химия пластических масс дала целлулоидную и целлоновую кинопленки. Звук стали записывать на кинопленке тонким световым лучом.
Кинопленка режется кусками по 150—200 метров. Длина катушки позволяет вести непрерывную запись в течение 20—25 минут. Кинолента гораздо поместительнее патефонной пластинки. Она не хрупка, не горюча, но так как слабые фототоки приходится усиливать, а радиоусилители и динамики вносят некоторые искажения, то запись на кинопленке тоже не свободна от посторонних шумов.
Одновременно радиотехника дала возможность заменить мембрану патефонов старого типа более легким адаптером. Патефон превратился в радиолу. Большая сила звука и большая чувствительность адаптера отчасти сгладили недостатки шеллачных пластинок.
Химия продолжала поиски лучшего материала для записи звуков.
Изобретатели выбрали ацетилцеллюлозу. Узкую ацетилцеллюлозную пленку покрывают тонким слоем металлической «пыли, преимущественно окисью железа в порошке. Эта узкая, как тесьма, ацетилцеллюлозная лента служит для записи и воспроизведения звука в аппаратах, называемых магнитофонами.
Микрофон воспринимает звуки и преобразует их в колебание электрического тока. Микрофонный ток усиливают и подводят к головкам звукозаписи. Ацетилцеллюлозная лента скользит мимо звукозаписывающих головок со скоростью около 3 километров в час. Металлическая пыль, которой покрыта лента, намагничивается в строгом соответствии с колебаниями магнитного поля.
Когда ленту с магнитной записью звука проигрывают на магнитофоне, из динамика слышится очень чистое, исключительно четкое воспроизведение записи.
По качеству звучания, и по удобству записи магнитофон намного превосходит все остальные аппараты для записи звука. Ненужная запись легко «стирается», и лента может служить много раз подряд. Ошибочное место можно вырезать, свободные концы легко склеиваются. От многократного проигрывания запись не снашивается, и магнитная пленка служит довольно долго.
В радиостудиях магнитофоны полностью вытеснили все остальные типы звукозаписывающих аппаратов, и в настоящее время большинство передач ведется через магнитофон. Радиослушатель даже не может различить, когда передачу ведут люди, а когда аппарат.
Катушки с записями опер, концертов, спектаклей, лекций, докладов, радиожурналов, упакованные в плоские коробки, стоят в радиостудии на полках фонотеки, так же как книги в библиотеке.
Возможно, что в будущем изобретатели создадут более портативные и дешевые конструкции магнитофонов. Тогда фонотеки станут столь же необходимыми, как и библиотеки, а в нотных магазинах будут продавать не ноты и партитуры, а звучащие музыкальные произведения — оперы, концерты и т. п. Мы будем пользоваться не только нашими современными «немыми» книгами, но и звучащими повестями, романами, рассказами.
И это отчасти будет заслугой химии больших молекул, которая создала ацетилцеллюлозную магнитофонную ленту.
Однако, как ни хороши новые способы записи звука, маленький, удобный чемоданчик патефона крепко вошел в быт, и свои позиции уступать не собирается. Он прост, дешев, удобен.
Но производство патефонов влечет за собой производство пластинок, а производство пластинок требует огромного количества шеллака.
Сотрудники Ленинградского научно-исследовательского института полимеризационных пластмасс совместно с работниками завода граммпластинок создали поливиниловую пластическую массу для патефонных пластинок. Новое вещество нельзя считать заменителем шеллака. Оно не заменяет, а вытесняет его, как материал, ставший ныне непригодным для пластинок. Оно лучше шеллака.
Бесшеллачные пластинки весят в полтора раза меньше шеллачных, потому что они тоньше их. Однако они гораздо прочнее. Поливиниловую пластинку даже при желании трудно сломать. Главное же достоинство новых пластинок заключается в том, что шипят они гораздо меньше шеллачных. Этот недостаток, казалось бы совершенно неотъемлемый, советские ученые свели до минимума.
Наука и в этом соревновании с естественными материалами преодолела невозможное. И это далеко не последняя ее победа.
Успехи химии убедительно показывают, как человек, вооруженный знанием законов природы, создает вещества, которых нет ни среди минералов земной коры, ни в растительном или животном мире.