Книга Глазами Монжа-Бертолле - Лев Викторович Бобров

ступеньках-орбитах попарно. И парами же перебираются с квартиры на квартиру — с молекулы на молекулу. Происходит химическая реакция. А перенос заряда означает, что один из электронов молекулы способен при удобном случае очутиться на орбите соседней молекулы. Такой переход не влечет за собой перестройку молекул.

Так, выходит, межмолекулярный электрический ток все-таки существует? Не таким ли путем надо идти творцам полупроводниковых материалов?

Безусловно, нужно, чтобы молекулы близко пришвартовались друг к другу. И чтоб их электронные облака перекрывались. Только в таком случае может возникнуть межмолекулярный «блок», когда одноэлектронный донор связан с акцептором одного электрона. «Комплексом с переносом заряда» назвали его.

Причем опять-таки следует подчеркнуть, что здесь донорно-акцепторное взаимодействие понимается совершенно иначе, чем в классической теории комплексообразования. Там имеется в виду передача неподеленной пары электронов. У Сент-Дьердьи — одного электрона.

Комплекс с переносом заряда — нечто среднее между обычной молекулой и свободным радикалом. И распадается он на два самых настоящих свободных радикала, то есть на два «обломка», у каждого из которых по одному неспаренному электрону.

Представление о переносе заряда широко распахивает двери в биологию перед идеями полупроводимости.

С другой стороны, исследуя внутриклеточные полупроводники, ученые отыскивают пути к созданию синтетических органических полупроводников. Уже установлено, что пленки донорных молекул, нанесенные на слои молекул-акцепторов, проявляют сильный фотоэлектрический эффект!

Нет, не пропасть отделяет молекулы друг от друга — ров. Но еще много придется поработать, прежде чем удастся перекинуть мостик через этот ров, чтобы создать единую энергоцентраль, которую инженеры назовут органическим полупроводником. Потечет, обязательно потечет электричество по гектарам полимерных пленок, по волокнам нашей одежды, по защитным покрытиям самолетов и ракет. Удивительный ток, который уже сейчас питает своей энергией наши чувства и мысли, любые движения нашего тела, нашей «души». Ток, порожденный улыбкой доброго старого Солнца. И этот ток, выполняющий в биосфере любые работы, не способен лишь к одному — быть выраженным в понятиях классической химии.

«Странствующий электрон относится к миру изменяющихся форм и распределений в электронных облаках, которые принадлежат субмолекулярной биологии, управляемой законами квантовой механики».

Так пишет в своем «Введении в субмолекулярную биологию» Сент-Дьердьи. Глубокий старик, он с юношеской увлеченностью доказывает, что применение тяжелой математической артиллерии помогает биологам победоносно брать Бастилию за Бастилией. Биолог, воспитанный в традициях старой школы, он сумел на склоне лет отрешиться от классических представлений и принять на вооружение новые идеи. Пионер квантовой биологии, он отлично видит трудности, которые подстерегают каждого, кто решит последовать за ним в многотрудный, но увлекательный поход.

«…у входа в науку, как и у входа в ад, должно быть выставлено требование:

„Здесь нужно, чтоб душа была тверда;

Здесь страх не должен подавать совета“».

К. Маркс

Сент-Дьердьи говорит:

«Переходя к новой области, я всегда надеялся овладеть интересующим меня предметом. В случае квантовой механики я даже не надеюсь на это. Отсюда и мои опасения… Должны ли биологи допускать, чтобы их вытесняли из этого мира электронных явлений только из-за того, что они не знакомы с тонкостями квантовой механики? Сейчас число исследователей, овладевших обеими науками — биологией и квантовой механикой, очень мало. Учитывая ограниченные возможности ума человека и ограниченную продолжительность его жизни, можно думать, что это число никогда и не будет очень большим. Каждая из этих наук требует всего ума человека и всей его жизни. Таким образом, по крайней мере в настоящее время для развития науки необходима некая гибридизация разных специальностей.

По моему мнению, во всяком случае сейчас, наилучшее решение заключается не в превращении биологов в физиков и наоборот, а в их сотрудничестве. Для этого не обязательно, чтобы биологи сами проникали во все тонкости квантовой механики. Им достаточно найти общий язык с физиками и интуитивно овладеть основными идеями и ограничениями квантовой механики, чтобы быть в состоянии наметить для физика проблемы и понять смысл его ответов. Точно так же физику лучше оставаться на своей стороне пропасти, чем превратиться в, быть может, второразрядного биолога. Если, например, я как биолог интересуюсь энергетическими уровнями какого-нибудь вещества и если мне говорят, что его наивысший уровень характеризуется определенным значением коэффициента k, равным, скажем, 0,5, то я могу исходить из этих данных. Мне достаточно знать, что означает k, равное 0,5, и мне нет нужды точно знать, как было получено это значение. В обмен я могу указать физику, для каких веществ вычисление коэффициента может представлять особый интерес».

Коэффициент k…

Ледяным бесстрастием веет от нескончаемой вязи математических формул, которыми химики-квантовики заполняют страницу за страницей, расчисляя молекулу с помощью абстрактнейшей из абстракций — пси-функции Шредингера. Но странное дело: холодные, мертвые коэффициенты, порожденные усилиями человеческого мозга, пришли на помощь этому живому, пульсирующему сгустку материи!

Мозг, средоточие мыслей и чувств, породивших все, что так дорого, и все, что так ненавистно человечеству. Святая святых физиологии. Сложнейшая и таинственнейшая «машина», к которой каждая наука пытается подобрать свой ключ. Кто бы мог подумать, что и квантовая химия окажется в числе тех, кто успешно штурмует эту крепость науки!

Царство изумительной гармонии и целесообразности, мозг иногда оказывается в плену хаоса и дезорганизации. Нет, речь идет не о механических повреждениях этой чудесной «машины», заключенной в нашей черепной коробке. Все клетки-реле на месте, все коммуникации — кровеносные сосуды и нервные нити — в порядке, а логический аппарат отказывает в работе. Врач подписывает приговор: «психическое заболевание».

Не так давно этот приговор был равносилен смертному. Душевный недуг означал интеллектуальную гибель. И лишь в самые последние годы химия вручила психиатрии надежные средства, которые излечили не одного душевнобольного, возвратив его к активной общественной жизни. Бурно развивается юная область древней медицины — психофармакология, наука о веществах, влияющих на высшую нервную деятельность. К сожалению, до сих пор поиск новых лекарств зачастую идет вслепую, «методом проб и ошибок». Вот почему центральным вопросом психофармакологии остается механизм действия медикаментов на те или иные участки коры и подкорки.

Так-то оно так, но при чем тут квантовая химия? Неужто прыжки электронов со ступеньки на ступеньку имеют какое-то значение для функции гигантской машины, составленной из 15 миллиардов деталей-клеток?

Как интеграл принял участие в консилиуме психиатров.

В свое время мы узнали, что длительное состояние тоски или страха, беспричинное с точки зрения психиатра, вызвано прямой химической причиной: в крови повышается концентрация адреналина. Или его ближайшего сородича серотонина. Антагонистом этих веществ, нагоняющих страх, является аминазин (хлорпромазин). Он помогает и психически нормальным людям.

Трудно не волноваться перед хирургической операцией. Даже те,