— Обидно пропускать столько занятий, — сказал Коля на второй день карантина, наблюдая в окно за тем как несёт ветер снежную крупу и с шипением набегают на байкальский берег сердитые серые волны. — Пока работали на эпидемии, было всё правильно. Было дело, ради которого стоит пожертвовать учёбой.

— Хм, — подумала вслух Нэтти. — У вас очень правильный образ мыслей, молодой человек. А может я тебя поднатаскаю пока? Уж физику-химию-математику я в объёме университетской программы знаю, а не в объёме школьной. Что у вас там ещё есть?

— Черчение, география, законоведение, закон Божий.

— С этим хуже. С черчением я за последний год, конечно, немножко освоилась. Всё время общаюсь с инженерами, всё время обсуждаю какие-то изобретения. Приходится рисовать эскизы и читать чертежи, выполненные профессионалами. А вот законы, что божеские, что человеческие, самой неплохо бы подтянуть. Будем учиться вместе. Отправим сейчас телеграмму в Иркутск, пусть пришлют комплект учебников. Наверняка у них там есть. Через сутки очередным поездом приедет.

— Сутки! А нам туда всего лишь час с небольшим полёта.

— Фиг тебе! В окно посмотри. Сейчас нелётная погода. Даже если бы не было карантина и мы бы сегодня собирались вылетать в Ачинск, сидели бы мы тут и ждали, пока волна утихнет и небо расчистится. Может и несколько дней. Ладно, пока оно едет, можно рассказать тебе то, что пока в школьные курсы не входит. Но нам пригодится.

— Про то как воздух обтекает крыло аэроплана и создаёт подъёмную силу?

— В этом я сама не слишком разбираюсь. Вот в Московском Техническом Училище есть профессор Жуковский, а у него ученики — Коля Поликарпов, Андрюша Туполев. Пусть они этим занимаются. Нам с тобой, пожалуй, лучше сейчас разобрать что-нибудь из основ, которые помогут превратить гору фактов, накопленных наукой, в стройную модель мира.

— О строении материи и электронах? Как в книжке Богданова?

— Хм... А ведь и правда! Первое чему представитель цивилизации эпохи космических кораблей должен научить представителя цивилизации эпохи паровых машин — это то, какую роль электроны играют в строении материи, и какой физический смысл порядкового номера элемента в таблице Менделеева.

Насколько я понимаю, сейчас на Земле наиболее продвинутая лаборатория в области изучения строения материи — у Резерфорда в Англии. Но он ещё ничего на эту тему не публиковал. Думаю, в ближайший год опубликует11.

А ещё был тот японец, как его... — Нэтти вытащила свою загадочную записную книжку и долго что-то в ней искала. — Нагаока Хантаро. Он лет пять назад опубликовал очень забавную модель атома. Не совсем правильную, но кое в чём предваряющую то, до чего вашим учёным ещё пару десятилетий копать.

Ну да ладно, я сейчас расскажу про то, как меня учили в школе. А про то кто это тут открыл или откроет пока помолчу.

Значит так, у нас есть три основных элементарных частицы — электрон, протон и нейтрон. Протон это положительный ион водорода. То есть тяжёлая частица, примерно в две тысячи раз больше электрона, и имеющая такой же электрический заряд как и электрон, только другого знака.

Если мы соединим протон и электрон, электрон будет притягиваться к протону и вращаться вокруг него как Луна вокруг Земли. Получится простейший атом — водород.

Для того чтобы получились более тяжёлые атомы, их ядро должно содержать несколько протонов. Но одноимённые электрические заряды отталкиваются, и удержать вместе несколько протонов просто так не получится. Поэтому ядра более тяжёлых атомов состоят из протонов и нейтронов. Нейтрон это частица размером примерно с протон, но без электрического заряда. Между протонами и нейтронами действуют силы другой природы, не электрической, поэтому несколько протонов и нейтронов могут образовывать стабильную конструкцию, атомное ядро.

Оно будет иметь положительный заряд, поэтому к нему будут притягиваться электроны и вращаться вокруг него как планеты вокруг Солнца. На самом деле это очень грубая картинка, про планеты. Силы гравитации, удерживающие планеты слишком отличаются от электрических сил, удерживающих электроны в атоме. Хотя бы тем, что не бывает положительных и отрицательных гравитационных зарядов и любая масса притягивается к любой. Но для понимания как строение электронной оболочки порождает химические свойства, нам хватит.

Чем больше протонов в ядре, тем больше нужно нейтронов, чтобы удержать их вместе. Если в ядре два протона то стабильными будут варианты с одним или двумя нейтронами, это элемент гелий, у него есть два стабильных изотопа с атомной массой 3 и 4. Масса атома это примерно количество протонов и нейтронов в нём, ведь протон и нейтрон практически равны по массе, а ядро водорода, который является эталоном, состоит из одного протона.

Если в ядре слишком много протонов и или нейтронов, то оно окажется нестабильным и будет распадаться. Этот процесс называется радиоактивность. У вас ещё не всегда понимают, что в процессе радиоактивного распада разных исходных элементов образуются ядра с одинаковым количеством протонов, но разным — нейтронов, и считают их разными элементами, хотя они должны попасть в одну и ту же клетку таблицы Менделеева. Их можно назвать греческим словом изотопы, "занимающие одно и то же место". Потому что химические свойства их будут одинаковы. Ведь химические свойства определяются количеством электронов, а оно — количеством протонов в ядре.

Вообще почти все элементы в природе это смесь стабильных изотопов. Поэтому их атомные массы имеют дробные значения. Ведь если мы смешаем 992 атома с массой 1 и 8 атомов с массой 2, получится в среднем 1,008.

— А почему именно 992?

— Ну примерно в таком соотношении смешаны атомы водорода, состоящие из одного протона с атомами тяжёлого водорода, состоящими из протона и нейтрона12.

Количество мест вокруг атома, которые могут занимать электроны, ограничено. Это объясняет уже более сложная физика, которая в курс общей физики, читавшийся медикам не входит, поэтому сходу не расскажу, это надо самой в книжках копаться. Но общий вывод такой. Вокруг атомного ядра есть несколько оболочек, уровней на которых могут располагаться электроны. Чем ближе к ядру, тем более это энергетически выгодно, поэтому сначала заполняются внутренние оболочки. На каждом энергетическом уровне могут располагаться два электрона. Почему именно два, это тоже сложная физика за пределами моих знаний.

Чем дальше оболочка от ядра, тем больше электронов может на ней уместиться. Пропорционально квадрату номера оболочки. На первой — одна пара электронов, на второй четыре, на третьей девять и так далее.

Правда получается так что заполнять первые четыре места на четвёртом уровне выгоднее, чем последние пять на третьем. Поэтому в таблице Менделеева третий период состоит из 8 элементов, как и второй, и только в четвёртом появляются переходные металлы — железо, никель, медь, цинк.

А места с десятого по шестнадцатое в четвёртой оболочке начинают заполняться только после того как заполнились первые два на шестой. Поэтому редкоземельные элементы относят к шестому периоду. И они очень похожи по химическим свойствам, ведь в химических процессах действуют в основном электроны внешней оболочки, а у этих элементов различия в третьей оболочке снаружи.

— А седьмой период? — поинтересовался Коля.

— А ядра элементов седьмого периода настолько большие, что практически не могут оставаться стабильными. Там есть только три элемента, которые в заметных количествах встречаются в природе — радий, торий и уран. И то они не стабильные, просто распадаются достаточно медленно, чтобы сохраниться со времён образования нашей Солнечной Системы. А остальное — либо продукты их распада, либо вообще не встречается и надо создавать эти ядра искусственно. А этого вы ещё не умеете.

Но вернёмся к электронам.

Если во внешней электронной оболочке атома есть свободные места, то туда могут притянуться больше электронов, чем есть протонов в ядре, получится отрицательный ион. Если наоборот, у атома оторвать несколько электронов из внешней оболочки, то будет положительный ион. На такие частицы распадаются молекулы в растворах.

А металлы представляют собой кристаллы, в которых электронные оболочки соседних атомов почти сливаются. Поэтому электроны могут спокойно путешествовать от одного атома к другому, и металлы проводят электрический ток.

У металлов очень легко образуются положительные ионы. А наиболее распространённым атомом, который любит захватывать чужие электроны является кислород. Хотя галогены, у которых до заполнения внешней оболочки не хватает всего лишь одного электрона, тоже образуют отрицательные ионы. Но вообще очень многие кислотные остатки представляют собой соединение нескольких атомов кислорода с каким-нибудь другим атомом, который отдаёт им свои электроны. Например остаток серной кислоты, сульфат-ион, состоит из атома серы и четырёх кислорода. И всё равно имеет два лишних электрона.

Ещё интересным элементом является углерод. У него заполнена ровно половина мест во второй оболочке. Поэтому он может образовывать очень многообразные химические связи. На возможности атома углерода образовывать связи с себе подобными строится вся органическая химия. То есть всё живое состоит преимущественно из сложных молекул, основу которых составляют соединённые между собой атомы углерода.

И не только живое. Например, нефть и её производные. А если из чистого углерода образуется кристалл, то возможны два варианта — либо графит, в котором атомы держатся друг за друга довольно слабо, и грифель, сделанный из графита, оставляет след на бумаге, либо алмаз. На самом деле есть ещё третий вариант, но он в природе не встречается а получать его искусственно... У вас и алмазы-то ещё толком получать не научились.

— Нэтти, — прервал этот рассказ Коля. — Вот ты так легко оперируешь именами земных учёных — Менделеев. Резерфорд, Эйнштейн, Кекуле. А ведь все они совершают свои открытия прямо сейчас или ещё не совершили. Тебя ведь на Марсе наверняка учили что эти открытия совершили учёные с совсем другими именами.

— Всё очень просто, — улыбнулась девушка. — легко найти то, что знаешь, что надо искать, и нужно быть гением, чтобы найти то, о существовании чего вообще не подозреваешь. Я знаю приблизительно, какие открытия должны быть совершены на вашем уровне развития науки и техники. А если знаешь, что искать, то проследить за публикациями в этом направлении и выделить имена тех, кто ближе всего продвинулся к успеху, труда не составляет.

Воспоминание о будущем

На следующий день погода немножко улучшилась. По-прежнему низкие свинцовые тучи катились по небу, по-прежнему срывал барашки с крутых байкальских волн порывистый ветер, но хотя бы не было дождя.

Нэтти и Коля бродили по берегу Байкала наблюдая за накатывающимися на берег волнами. Аэроплан был надёжно укрыт в заброшенном пакгаузе, учебники из Иркутска ещё не приехали и делать было в общем-то нечего.

— Нэтти, — спросил Коля. — А расскажи, что ты делала, когда тебе было столько же лет сколько мне сейчас.

— Ох, — вздохнула она. — Чего я только не делала когда мне было 15 лет. Ходила на яхте, ремонтировала автомобиль, училась летать, училась программировать. Мечтала стать инженером. А выучилась в итоге на врача. Ну целоваться с парнями тоже училась, куда же без этого. Мальчики в этом плане взрослеют чуточку позже, и ты, насколько я знаю предмет для романтических воздыханий себе не ещё завёл.

Коля покраснел и отвернулся в сторону озера, желая скрыть предательскую краску на щеках.

Нэтти сделала вид что ничего не заметила, и продолжала:

— Понимаешь, мои родители погибли когда мне было четыре года, и воспитывала меня бабушка. Дедушку своего я не знаю, его и папа, наверное плохо помнил. Он умер когда папа был ещё маленьким. Бабушка моя работала главным инженером большого завода, и после того как у неё на руках оказалась маленькая я, вышла на пенсию и стала меня растить.

За её долгую жизнь судьба немало побросала её по стране и у неё было много очень интересных знакомых. Вот, например, дядя Вова, генерал от авиации. Это он меня в своё время притащил в аэроклуб, которым от руководил, выйдя в отставку, и научил летать.

А автомобиль у нас с бабушкой был свой. В том мире позволить себе автомобиль мог не только главный инженер, но и хороший рабочий. Бабушка очень любила путешествовать и завела себе машину ещё до моего рождения. А потом как-то привыкла к ней и не меняла очень долго. Конечно это была старенькая "копейка". Её так называли потому что потом на том же заводе делали и "шестёрки" и "семёрки" почти неотличимые от неё внешне, и совсем непохожие "восьмёрки" и "десятки". Но у нас была именно "копейка". Когда я в пятнадцатилетнем возрасте училась её водить, ей было, наверное уже лет двадцать пять. Поэтому чинить приходилось довольно часто.

Бабушка любила путешествовать и каждые каникулы мы куда-нибудь ездили. Иногда на машине, иногда выезжали за границу, там на такие расстояния обычно летали на аэропланах. Это были огромные пассажирские аэропланы, размером почти с крупный волжский пароход, с огромными салонами с рядами мягких кресел.

А в яхт-клуб я пошла сама. Мы жили в огромном девятиэтажном доме, похожем на ваши доходные дома, только гораздо более просторном и комфортабельном. И во дворе у нас была компания мальчишек с которыми я играла, с тех пор как поселилась с бабушкой. И вот когда мы подросли и я уже вовсю возилась с бабушкиной машиной и уговаривала дядю Вову взять меня на аэродром, Фарит как-то похвастался что он записался в парусную секцию. Я, конечно, сказала: "Хочу!". Эти мальчики были такие милые, они ни в чём не могли мне отказать. И Фарит свёл меня к своему тренеру.

Там, конечно, пришлось посложнее. Доказать что девчонка заслуживает права управлять яхтой, это надо было постараться. Но я к тому моменту чуть ли не наизусть знала "Энциклопедию судомоделизма" Курти. В кораблики-то мы с ребятами играли лет с семи, а бабушка считала, что если что-то делаешь, это надо делать хорошо и купила мне эту книгу. Поэтому я могла назвать на яхте каждый конец в такелаже и каждую дельную вещь, и объяснить не только зачем она нужна, но и что использовали для этой цели двести или триста лет назад, и как решается та же задача на большом паруснике. Ну и умение заделывать пробоины и шпаклевать и красить корпус тоже продемонстрировала.

Все бабушкины друзья, были уверены в том, что я пойду учиться на инженера. Причём не куда попало, а в Бауманку, это у нас был лучшее училище страны, вроде вашего Императорского Технического Училища.

Но когда я училась в выпускном классе, бабушка заболела. Эту болезнь у нас не умели лечить, а развивалась она довольно медленно и с ней было реально прожить лет десять. И я решила пойти на медицинский. Думала что выучусь, и изобрету способ лечить бабушкину болезнь. Но не успела. В медицинском учатся шесть лет, а бабушка умерла, когда я была на четвёртом курсе.

Колдунья

Двадцать пятого ноября Нэтти, наконец, вернулась домой.