Если бы можно было рассмотреть окружающий мир при огромном увеличении, то мы бы увидели, что он состоит из множества молекул, которые постоянно чем-то заняты. А еще узнали бы, как действует на наш организм выпитая утром чашечка кофе («привет, кофеин»), более тщательно бы выбирали зубную пасту («так все-таки с фтором или без?») и наконец-то поняли, почему шоколадный фондан получается таким вкусным («так вот в чем секрет!»). Химия присутствует повсюду, она часть повседневной жизни каждого, так почему бы не познакомиться с этой наукой чуточку ближе?

Автор необычайно интересных историй, предлагаемых в этом разделе сайта "Школярик", по совместительству ученый-химик и автор уникального YouTube-канала The Secret Life of Scientists Нгуэн-Ким Май Тхи, предлагает вам взглянуть на обычные и привычные вещи с научной точки зрения и даже попробовать себя в роли экспериментатора!

Молекулу мелатонина еще любовно называют гормоном сна. Он образуется в маленькой шишковидной железе, или эпифизе, располагающейся в четверохолмии среднего мозга. Прозвище «гормон сна» возникло неслучайно, ведь мелатонин играет важную роль в циркадном, или циркадианном, ритме – от латинского circa dies, что значит «круглые сутки», то есть в нашем внутреннем ритме сна и бодрствования. Синтез и секреция мелатонина зависят от освещенности: избыток света снижает его образование, а недостаток – увеличивает. Понизить концентрацию мелатонина обычно помогает свет. Вот и на Маттиаса свет все-таки потихоньку повлиял.

Видеть окружающий мир разложенным на молекулы – это мое наваждение, впрочем, весьма приятное. Назовем его ОХР – по ассоциации с аббревиатурой, обозначающей обсессивно-компульсивное расстройство, но тут она будет расшифровываться как обсессивно-химическое расстройство. Когда я задумываюсь о том, как воспринимают окружающий мир не химики, которые вообще не думают о молекулах, мне кажется, что жизнь их печальна. Они и не подозревают, как много упускают. Ведь все самое интересное можно объяснить именно с помощью химии. Ну и в конечном счете каждый из вас, читающих эти строки, есть не что иное, как скопище молекул, читающее о молекулах. А химик – это скопище молекул, думающее о молекулах. В этом есть уже что-то почти философское.

Видеоролик о фторидах и зубной пасте – действительно неплохая идея. Многим кажется странным, что я училась на химика, писала диссертацию – и все для того, чтобы теперь делать что-то там для средств массовой информации. Но я поступаю так по убеждению. Чтобы служить человечеству, ученый не обязательно должен заниматься только лабораторными исследованиями. Не менее важно о науке говорить. Потому что непрофессионалам и в самом деле чертовски трудно получить доступную пониманию и в то же время корректную информацию. В Сети полно всякого – от полуправды до откровенной чуши, – и все это впаривается с пугающей убедительностью. Надежную информацию можно найти в специальной литературе, а результаты последних исследований – в научных журналах, но читать эти источники – просто страшный сон, даже специалистам они порой не по зубам. Наука – как элитарный клуб с тайным зашифрованным языком. Конечно, есть смысл в том, чтобы эксперты общались между собой на профессиональном языке. Но, с другой стороны, это вообще-то абсурд: не-специалистам этих публикаций не понять, а ведь подумайте – большая часть исследовательских работ финансируется из государственных средств. И получается, что налогоплательщики не могут понять, на что именно уходят их деньги. Поэтому я считаю, что и на YouTube, и на телевидении могло бы быть больше ученых-популяризаторов, чтобы «переводить» с языка науки.

Любая ванная комната представляет собой химическую лабораторию или хотя бы шкаф с химикатами. Мои друзья не-химики говорят, что это не очень хорошее сравнение, поскольку ассоциируется с чем-то токсичным. Потому мне приходится быть начеку, пытаясь заразить не-химиков своей любовью к этой науке. Ведь хотя элементарные фтор или натрий, к примеру, товарищи неприятные и агрессивные, само слово «химикаты» в принципе не несет в себе никакого негатива. Какими бы эти вещества ни были – ядовитыми, полезными или жизненно необходимыми, – в этом мире вообще нет не-химических веществ!

Химия, хоть и не всегда токсична, вообще довольно заразна: мой папа химик. И брат тоже. Моя лучшая подруга Кристина химик, а я еще и замуж вышла за химика. И я вам клянусь: все мы нормальные люди.

Папа какое-то время занимался исследованиями косметических средств для волос. Мы вместе шатались по парфюмерно-косметическим магазинам и изучали составы шампуней. Иногда нам попадалось какое-нибудь вещество, которое разрабатывал сам папа. (Специализироваться на полимерах я тоже стала благодаря ему). Иной циничный химик скажет: полимеры – это пластик. Это до наглости однобокое определение, смею сказать. Тефлон – политетрафторэтилен – тоже полимер. А можно создавать и биологически смешивающиеся полимеры – например, как средства транспортировки противораковых медикаментов в организм или как основу для искусственных органов. Вот вам и «всего лишь» пластик!

Сердечно-сосудистые заболевания, лишний вес, диабет второго типа, рак и депрессии связывают с sedentary lifestyle, как в науке называют сидячий образ жизни. Мне хотелось бы знать, как много сидели наши предки. Они тоже при каждой возможности приседали на камень или на пол? И не само ли собой разумеется, что в какой-то момент люди принялись делать стулья? Или же сидячий образ жизни противоречит биологии и служит опасным следствием нашего культурного развития? Эксперты считают, что скорее последнее.

В статье «Сидение – это новое курение: как у нас дела?» доктор Бенджамин Бэддли пишет:

«Если бы Землю посетил инопланетянин, его бы немало озадачил наш современный образ жизни, и не в последнюю очередь отношение к физическим нагрузкам. Долгие шесть миллионов лет мы были охотниками и собирателями, а теперь можно наблюдать, как люди расползаются по теплым помещениям; как они под воздействием силы тяжести разваливаются в удобных креслах перед светящимися экранами; как механические лестницы неустанно перемещают их туда-сюда между этажами; и даже как они парят над континентами – в теплых коробочках и тоже сидя. Невероятно, но тех же людей можно потом лицезреть, как они в “свободное время” безо всякой нужды и при любой погоде наматывают круги по улице или же – что еще более странно – отстегивают деньги учреждениям, называемым фитнес-студиями, только затем, чтобы там без устали поднимать и опускать тяжелые предметы или бегать по вращающейся транспортерной ленте, пока не покраснеют и не покроются потом».

«А чем ты еще занимаешься? Помимо YouTube?» Большинство моих знакомых полагает, что помимо канала на YouTube я должна делать что-то еще. Конечно, кое-чем я занимаюсь, но только потому, что такая уж помешанная. Еженедельного научного видеоролика вполне хватало бы на полную рабочую неделю, скучать бы не пришлось. Во-первых, нужно снять видео и смонтировать его – это очевидно. Но ровно столько же времени, а часто и намного больше уходит на поиск материалов и сценарий. Прежде, когда у меня дома еще не было оптоволоконной связи, один день в неделю полностью уходил на передачу данных. Ведь когда работаешь с видеофайлами, скапливается по несколько гигабайт, и если интернет не очень шустрый, быстрее будет послать карту памяти почтой.

Сейчас я как раз закончила монтаж, теперь видео надо загрузить. Мои видеоролики выставляются онлайн по четвергам в 6:30 утра, но я могу загружать их заранее, установив соответствующее время публикации. Иногда ролик бывает готов всего за несколько часов до этого, то есть глубокой ночью. Вот как выходит, если параллельно с YouTube заниматься чем-то еще.

Есть прекрасный способ молча и достойно выразить презрение: убираете с лица всякое выражение, только брови поднимаете, удерживаете зрительный контакт, а затем медленно, примерно секунду, мигаете. Я подняла взгляд от своей бельгийской вафли, брови поползли наверх, посмотрела в лицо сначала молодому мужчине (он, к счастью, явно испытывал неловкость), перевела взгляд на старшего, которого этот молчаливый контакт, кажется, сбил с толку, и проделала хороший такой длинный Slow blink. Затем мы с вафлей, обе несусветно хороши, не говоря ни слова встали и оставили этих идиотов сидеть в вагоне-бистро.

Раньше я либо нервно посмеялась бы за компанию, либо повысила голос и дерзко ответила. Но с тех пор как делаю видеоролики для YouTube и еженедельно получаю по тысяче комментариев, я стала следовать методу а-ля конфигурация благородных газов. Давайте объясню, может, вам это тоже пригодится.

Как и большинство помещений института, кафетерий представляет собой современную коробку из стекла. Выглядит модерново, но чувствуешь себя там под постоянным наблюдением. Возможно, именно поэтому в кафетерии сейчас пусто, никто ведь не хочет быть застуканным в ничегонеделании. Но Кристина может позволить себе выпить в стеклянной коробке чашку кофе: здесь знают, как много она работает.

В огромные лаборатории тоже можно заглянуть со всех сторон. Когда здесь коллеги из прессы, они наверняка радуются количеству стеклянных перегородок – их можно изрисовать формулами, и получится хороший фотоснимок. Сотрудники, должно быть, чувствуют себя под постоянным наблюдением. Всякий раз, когда я здесь бываю и вижу белые халаты за стеклом, у меня возникает ассоциация с лабораторными крысами. Директор института, профессор, доктор наук и почетный доктор Карл Кауссен, известный под кличкой Король К., очень гордится этими стеклянными перегородками. В прошлом году мне выпала возможность вместе с несколькими коллегами из университетской и местной прессы попасть на эксклюзивную экскурсию по «инновационному пространству».

В 1996 году химик Эрик М. Каррейра написал письмо. Каррейра был тогда многообещающим профессором химии в Калтехе, в Калифорнийском технологическом институте, одном из самых уважаемых университетов мира. Это было личное письмо Гвидо, одному из постдоков Каррейры, однако позднее оно было предано гласности. Я хочу привести его здесь в максимально буквальном переводе.

«Гвидо, хочу изложить в письменном виде, что ожидается от тебя в качестве члена нашей исследовательской группы. От всех членов группы я ожидаю, чтобы они в дополнение к обычным рабочим часам работали также вечерами и в выходные. Ты увидишь, что здесь, в Калтехе, это норма. Я понимаю, что в исключительных случаях может потребоваться время на личные обстоятельства, вынуждающие тебя уклоняться от выполнения обязанностей в лаборатории. Но для меня абсолютно неприемлемо, чтобы это входило в привычку.

Я выхожу на две остановки раньше, потому что больше не могу терпеть вонь. Поначалу не хотелось верить, что резкий запах пота исходит от (внешне) привлекательного мужчины рядом со мной, но уже на выходе я могу однозначно идентифицировать источник вони: этот тип вонял TMHS – транс-3-метил-2-гексеновой кислотой. Она родственна капроновой – это жирная кислота, и название произошло от латинского сорго – коза. Именно потому, что TMHS очень сильно пахнет козой.

Капроновая кислота относится к так называемым насыщенным жирным кислотам: углеродные цепочки в ней содержат только простые соединения, двойных связей там нет. Если умозрительно превратить одинарную связь в двойную, получится уже ненасыщенная жирная кислота. А если на эту двойную связь навесить еще так называемую метильную группу, получится расчудесная молекула TMHS – та самая, которая способствует характерному козлиному, буквально сшибающему с ног запаху пота.

Что приходит вам в голову, когда слышите слово «химик»?

Для меня одним из первых образов химика был папа – как он стоит в супермаркете, держит в руке упаковку чего-то там и читает список ингредиентов. Он мог зачитываться ими подолгу. Мой папа – заядлый супермаркетовый читатель, и когда, будучи ребенком, я наблюдала его за этим занятием, всегда думала, как это, должно быть, круто – так хорошо понимать мир, чтобы уметь читать его, как книгу.

Мне до папы далеко, но когда я хожу за покупками, тоже порой гляжу в оба, особенно после каких-нибудь маркетинговых разводок, самым наглым образом использующих общую неосведомленность в вопросах химии. Войдя в супермаркет, первым делом оказываюсь в отделе напитков. На глаза попадается полка со Smart Water – это марка минеральной воды от концерна Coca-Cola, которая меня просто бесила, когда я еще жила в США. Теперь в русле модного нынче тренда ЗОЖ эта вода добралась до полок немецких супермаркетов. Smart Water – это вам не какая-то обычная, а дистиллированная вода (то есть чистая Н₂О) с добавлением минералов.

Приготовим шоколадный фондан на десерт. Обычно мы готовим без рецепта, получая от этого подлинное удовольствие. В лаборатории все должно быть выверено до микрограмма, а на кухне можно действовать по интуиции, и все равно получается. По крайней мере, в большинстве случаев. Для химика это просто бальзам на душу. Ну и, конечно, понимание общих химических принципов помогает не тратить продукты впустую. Я с самого детства связываю химию с хорошей едой и с готовкой.

Готовить – варить, жарить и парить – это одно дело, а печь, с точки зрения химии, – совсем другая история. Когда люди говорят, что готовить любят, а печь не очень, это, вероятно, из-за того, что с выпечкой не так просто импровизировать. Выпечка – это на самом деле чистая химия.

Если без рецепта, нужно иметь кое-какой опыт или знания, тогда что-нибудь все же получится. В других блюдах можно промахнуться со специями или не рассчитать время варки. С выпечкой каждая подобная ошибка может обернуться полным крахом. Пирог не поднимется, печенья растекутся по противню в один большой блин. Нам с Кристиной известны основные правила, но с выпечкой мы чаще всего исходим из готового рецепта, который со временем оптимизируем, пока в результате не разработаем собственную версию.

Как же хорошо, когда говорят о совпадении химии в отношениях между людьми, потому что это самое, причем с большим отрывом, позитивное использование слова «химия» в нашей повседневной речи. Химия любви! Не знаю, что думают не химики, используя это выражение, но я при слове «любовь» думаю о химии и о науке. Скажете, неромантично? Не знаю. Я не думаю, что научное мышление лишает этот мир его очарования.

Американский физик и нобелевский лауреат Ричард Фейнман прекрасно сформулировал это в одном из своих интервью:

«У меня был друг, художник, и он иногда высказывал точку зрения, с которой я никак не мог согласиться. Он держал цветок и говорил: “Смотри, как он красив”. У меня не было возражений, и он продолжал: “Погляди, я как художник могу увидеть, насколько он красив, а ты как ученый – ну, для тебя все это очень далеко, а цветок становится просто скучным предметом”. Думаю, он был помешан на красоте. <…> Но и я способен оценить красоту цветка.

Мы сидим за столом, чуть объевшись, довольные и в хорошем настроении, прикладываемся к бокалам и ждем, когда в духовке подоспеют шоколадные фонданы. Но у меня в бокале не вино, а вода. Я не пью алкоголь. Не пьют его и те, у кого непереносимость алкоголя. От 30 до 40 % жителей Юго– Восточной Азии генетически обречены на эту участь – у них от самой малости алкоголя сильно краснеют лица, и они очень быстро пьянеют. Один наш приятель живет в Китае и часто рассказывает, как страдает от попыток своих китайских коллег буквально принудить его пить во время деловых ужинов – считается же, что немец может выпить чуть ли не бочку. Сами же китайцы в большинстве своем ничуть не лучше меня переносят алкоголь, но регулярно напиваются чуть ли не до комы, будто у них нет другого выбора. Однако признаюсь, что у нас с Маттиасом дома всегда достаточный выбор алкогольных напитков, когда мы ждем гостей. Иначе какие из нас гостеприимные хозяева?

Алкоголь относится к классу веществ «спирты»; это этиловый спирт, или этанол. Спирты объединяет то, что все они токсичны для человека – одни больше, другие меньше. Но проблема не в них самих, а в продуктах распада в ходе обмена веществ. Расщепляются они обычно через реакцию окисления – сначала на альдегид, а затем на карбоновую кислоту. Метанол, который на один атом углерода короче своего брата этанола, был бы менее токсичен, если бы наш организм не окислял его до формальдегида, что ведет к сильному отравлению, одно из последствий которого – потеря зрения. А если выпить изопропанол – спирт, используемый в средствах дезинфекции, – это может привести к дыхательной недостаточности и замедлению кровообращения.