Борис Полевой: Силуэты

Наш визит близился к концу; мы уже все увидели, истратили все деньги, оформили все документы, чтобы выехать в самый последний момент, исчерпав полностью возможности визита, — и вернуться в начале октября к преподаванию в Кембридже.

Прибыли мы из Англии морем, в Ленинград, а возвращались воздушным путем, из Москвы. В московском аэропорту, лишь недавно тогда открывшемся, расписание полетов отличалось суровостью. От нас потребовалась явка в аэропорт к четырем часам утра. Так что возникла проблема — как бы не проспать. Возможно, русский человек решил бы ее очень просто, не стал бы вообще ложиться. Я, однако, ухитрился раздобыть будильник — единственный, кажется, во всем Институте физики — и, благополучно им разбуженный, вовремя прибыл в аэропорт, но обнаружил там, что улететь нет никакой возможности. Все было окутано густым осенним туманом, и неизвестно было, когда он разойдется.

Оставалось одно — ждать. А для ожидания в те времена не было предусмотрено никаких удобств. Негде было поесть, негде посидеть, оставалось лишь ходить взад-вперед в тумане и надеяться, что он рассеется. А если не рассеется, то нас ожидали немалые заботы: смена маршрута, переоформление выездных документов, добывание еще какого-то количества денег — и сотня других затруднений, неминуемо связанных с переменой планов. Но как бы ни было, надо было чем-то занять время ожидания, и, прохаживаясь у аэродрома, мы с профессором Р. Х. Фаулером, ныне покойным, повели разговор о том, о сем и в конце концов свернули на научную тему. Больше всего прочего нас занимал туман, и естественно, что о нем и пошла речь. Туман состоит из воды, из водяных капелек размером в какую-нибудь тысячную долю миллиметра, и странно прежде всего то, что, образовавшись, эти капельки затем уж не крупнеют, иначе бы туман, разумеется, превратился в дождь; однако туман обычно в дождь не обращается, упрямо продолжает быть туманом, и капельки его оседают медленно — до неприметности медленно.

Итак, речь у нас шла о воде, и профессор Фаулер, большой знаток термодинамики, но не очень сведущий в структурной теории, попросил меня объяснить структуру воды, как я эту проблему понимаю. И тут-то я задумался над нею заново — в свете наших московских дискуссий. Меня вдруг осенило, что, быть может, ключ ко всей природе воды — в структуре самой молекулы. Хотя обычно мы обозначаем молекулу воды как Н 2О, не уточняя, как размещены в ней атомы водорода, но проще всего, конечно, расположить их на бумаге так:

Н О Н— то есть на прямой линии. Однако водяная молекула подобным образом построена быть не может, ибо при такой структуре молекула, содержащая два положительных атома водорода и отрицательный атом кислорода, была бы электрически нейтральная, не обладала бы определенной направленностью, моментом. А вода обладает весьма сильным электрическим моментом, и этим, возможно, объясняются ее особенности. Такой электрический момент может образоваться, только если оба атома водорода примыкают с одной и той же стороны:

И мелькнула мысль, что именно такое «однобокое» расположение частиц водорода и способно объяснить чрезвычайно свободный способ межмолекулярного сцепления в воде (см. рисунок); отсюда становится, быть может, объяснимым и правильный порядок водяных молекул льда.

Структуру льда раскрыл за много лет до того мой старый учитель сэр Уильям Брегг. Он обнаружил, что каждую водяную молекулу льда окружают четыре других, образуя тетраэдр (треугольную пирамиду). Как именно размещены там атомы водорода, он не мог установить, да и никто тогда не мог. Сперва предполагали, что атомы водорода размещены посредине между атомами кислорода. Однако если мы предположим, что атомы водорода размещаются не между атомами кислорода, а внутри их, тогда каждая водяная молекула окажется совершенно естественно связанной с четырьмя другими молекулами: с двумя свяжут ее собственные атомы водорода, а с остальными двумя — водородные атомы соседних молекул. И тогда парадоксальный факт, что лед легче воды, получит объяснение. Если та или иная группа связана с четырьмя другими группами, то обычно возможен ряд различных способов расположения, поскольку структура по своей рыхлости напоминает скорее кружево, чем плотно упакованную дробь или горох. А нам известно уже кое-что о таких четверо частных кружевных структурах — известно по структуре кварца, которую раскрыл Гиббо в лаборатории, где я незадолго до этого работал.