Другой пример, не столь печальный. С начала 50-х годов в промышленности применяются реакции окисления ароматических углеводородов воздухом. Впервые такой процесс внедрили советские химики, разработавшие чрезвычайно оригинальный способ одновременного получения фенола и ацетона. Так вот, четверть века спустя выяснилось, что ключевая стадия процесса — окисление воздухом углеводорода кумола, происходящее при катализе солями кобальта, — тоже колебательная реакция. Правда, не гомогенная, а происходящая на поверхности катализатора. Но теперь это различие уже стерлось. Теоретики доказали, что основания и у тех, и у других — общие.
Еще пример из области техники. Колебательный режим горения, известный свыше сорока лет, нашел неожиданное практическое применение. Химики из Института катализа, что в Академгородке под Новосибирском, заметили, что интервал между вспышками зависит, при прочих равных условиях, от строения молекул углеводородного горючего. Построили график — оказалось, что период прямо связан с октановым числом топлива. Так это число, известное каждому, кому случается сидеть за рулем автомобиля, теперь и измеряют — с секундомером в руке. Раньше требовалось куда более хитрое оборудование.
Но довольно перечислять, вернемся к событиям, происходившим на кафедре биофизики МГУ и в Институте биофизики.
Реакции Белоусова повезло. Она попала в хорошие руки. Московская школа физиков традиционно сильна в исследовании всевозможных волновых процессов. Физический факультет университета, можно сказать, насыщен теорией колебаний — еще бы, здесь работают ученики Мандельштама и Тамма! Едва трудности с наблюдением автоволн были преодолены, результаты пошли косяком.
Пришло время разъяснить, почему к словам «колебания» и «волны» иногда приклеивают приставку «авто». Дело в том, что система, в которой колеблющийся элемент (например, маятник) подкармливается энергией (падающей гирьки, батарейки — помните?), называется автоколебательной, колебательным контуром. А возникающие в ней устойчивые волны — автоволнами. Колебательные контуры чрезвычайно распространены, причем некие общие системные их свойства не зависят от природы входящих в их состав элементов. Например, движение импульсов по замкнутому контуру подчиняется одним и тем же закономерностям независимо от того, представляет ли собой этот контур часть схемы радиоприемника или входит в состав нервной системы.
Сине-красные волны, пробегающие в растворе, тоже стали называть автоволнами: энергия, расходуемая при их движении, пополняется за счет энергии исходных веществ, взятых в реакцию. Поэтому, наблюдая за тем, что происходит в растворе, измеряя это с помощью несложных приборов, можно уточнить детали аналогичных по природе событий, свершающихся там, куда никакой глаз или прибор не доберется…
К началу 70-х годов существовали теории, согласно которым автоволновые процессы — причина тяжких испытаний, иногда обрушивающихся на сердечную мышцу. Регулярность ее сокращений обеспечивается регулярностью поступления нервных импульсов, циркулирующих в замкнутом контуре ее нервных разветвлений. Эта система в высшей степени надежна — но под влиянием врожденных недостатков или перегрузок, нервных потрясений случаются в ней сбои. Начинают, например, гулять в этом контуре волны, чужеродные по частоте или амплитуде, — и режим работы важнейшего из насосов, существующих в этом мире, разлаживается. Возникает, как говорят медики, аритмия.
Другое явление можно сравнить с рябью, возникающей на поверхности воды, если бросить в нее сразу два камня: высоких, четких волн нет, участки поверхности как бы содрогаются независимо друг от друга. Так бывает и с сердечной мышцей. При определенном, опасном интервале между двумя сильными нервными импульсами («интервал уязвимости») отдельные ее участки сокращаются с высокой частотой, но сердце в целом биться перестает, мышца как бы застывает в среднесокращенном состоянии. Результат такого колебательного, автоволнового кризиса, именуемого фибрилляцией, до середины нашего века, как правило, бывал трагическим.
Врачи и биологи предполагали, что бороться с этими явлениями можно физическими средствами. Например, подачей на сердечную мышцу дополнительных электрических импульсов, которые восстанавливали бы нормальный ритм ее работы. Действуя на ощупь, иной раз удавалось сильным разрядом фибрилляцию сбить. Но гарантий, точных рецептов, методик не хватало. А в медицине, особенно в такой ответственной ее части, наобум действовать опасно.
Требовалась модель, на которой можно было бы в деталях «проиграть» ситуации, возникающие в святая святых организма.
