Хотя эксперимент больше не повторяли, он укрепил доверие к гипотезе, согласно которой многие люди получают более приятные ощущения от шоколада, чем от поцелуя. Связь шоколада с необыкновенным чувственным удовольствием энергично продвигали компании-производители. Особенно преуспела британская «Кэдбери» со своей долгоиграющей рекламой шоколадных батончиков.
В первом ролике, который я видел, какая-то женщина нежилась в ванне. В то время я был ребенком и не связывал принятие ванны с каким-то неземным удовольствием. Процедура была исключительно утилитарной и, как правило, холодной, потому что обычно три моих старших брата принимали ванну до меня. Дело происходило в семидесятые годы, энергия стоила дорого, и горячая вода в нашем доме была дефицитом. Ванна радовала меня, лишь когда мама разрешала мне взять с собой игрушечные кораблики. У женщины в телевизоре никаких игрушек не было, зато у нее был шоколадный батончик. Каждый раз, когда она откусывала от него маленький кусочек, ее, казалось, накрывала приятная волна и, судя по всему, она испытывала величайшее наслаждение. Сам я никогда не чувствовал ничего подобного, тем более в ванне. Реклама произвела глубокое впечатление на меня и моих братьев. Но, как мы ни упрашивали маму позволить нам есть шоколад во время наших холодных купаний, все было без толку. Вместо этого она запретила нам смотреть рекламу. Запрет не имел особого смысла, ведь у нас не было телевизора и «Леди Шоколадный Батончик» мы могли посмотреть только в гостях у друзей. Лишь гораздо позднее я понял, что мама пыталась оградить нас вовсе не от шоколада.
Серию этих роликов (см. картинку ниже) впервые показали в конце пятидесятых, она все еще идет по телевизору. В ней неизменно присутствует девушка, расслабленно и с наслаждением вкушающая шоколадный батончик. Размер и форма шоколадки, а также двусмысленная манера поведения девушки вызвали волну негодования и беспокойства у телеаудитории несмотря на то, что нагота в рекламе лишь подразумевалось. Само же действие разыгрывалось в воображении зрителей. Судя по YouTube, самые первые выпуски были гораздо более двусмысленными, нежели современные. Однако, несмотря на цензуру, скрытый посыл не исчез и до сих пор будоражит общественность. Возможно, так проявляется истинная правда о шоколаде: для многих он лучше, чем секс.
Актриса Донна Эванс в рекламе шоколадных батончиков «Флейк», 1960 год
Среди стран с самым высоким потреблением шоколада лидирует Швейцария, следом идут Австрия, Ирландия, Германия и Норвегия. По сути, шестнадцать из двадцати позиций в этом списке занимают государства Северной Европы. (В Америке шоколад любят скорее в виде вкусовой добавки, нежели в виде плитки: больше половины респондентов заявили, что предпочитают шоколадные напитки, печенье и торты всем остальным видам шоколада.) Учитывая репутацию шоколада как заменителя секса, соблазнительно вывести из этого всевозможные культурные следствия, но есть и другое объяснение популярности шоколада в северных регионах, и связано оно с температурой.
Чтобы твердый шоколад легко стал жидким во рту, нужен довольно прохладный воздух снаружи. В слишком теплом климате шоколад либо растает еще на магазинной полке, либо его придется держать в холодильнике, но это убивает весь смысл: холодный шоколад проглатывается еще до того, как успевает растаять. (Возможно, поэтому жители тропиков – мезоамериканцы, изобретшие шоколад, употребляли его исключительно в виде напитка и даже не задумывались о твердой плитке.) Более того, если твердый шоколад оставить на солнце или в горячей машине – то есть при температуре выше 20 °C, это существенно изменит его структуру. Вы сразу же заметите характерный белый налет: жир и сахар проступят на поверхности в виде белесого кристаллического порошка, похожего на тонкую сеточку.
Благодаря высокому содержанию сахара и стимулирующему действию кофеина шоколад способен дарить не только чистое удовольствие. Как гласит рекламный слоган: «Шоколадный батончик „Марс“ поможет вам работать, отдыхать и играть». То же самое по-французски: Un coup de barre? Mars et ça repart! («Чувствуете себя разбитым? „Марс“ – и вы снова в строю!») или по-немецки: Nimm Mars, gib Gas («Возьми „Марс“, поддай газу!»). Поскольку в среднем один батончик содержит 50 % сахара и 30 % жира, он определенно служит источником энергии и постоянного бодрящего эффекта. По той же причине, впрочем, весьма сомнительна польза шоколадных диет для здоровья.
Первым делом стоит отметить, что масло какао – это насыщенный жир, связанный с повышенным риском сердечно-сосудистых заболеваний. Впрочем, исследования показали, что организм, как правило, преобразует его в менее насыщенный и, как полагают, неопасный аналог. Между тем какао-порошок содержит чрезвычайно много антиоксидантов, и никто не знает наверняка, что они вытворяют с нашими органами. Тем не менее, как показал эксперимент, проведенный учеными из Гарвардского университета, регулярное употребление небольшого количества темного шоколада увеличивает продолжительность жизни (в сравнении с теми, кто вообще не употребляет шоколад). Почему – никто не знает; исследования продолжаются. Конечно, чрезмерная тяга к шоколаду – и, соответственно, прибавка в весе – сводит на нет любые положительные эффекты. Окончательный вердикт еще не вынесен, однако, если не считать излишнего потребления, ученые склоняются к тому, что шоколад не наносит вреда здоровью.
И хотя врачи пока что не рекомендуют его для школьного питания, шоколад входит в стандартный воинский рацион во многих странах: сахар придает энергию, кофеин и теобромин стимулируют работу мозга, жиры компенсируют энергетические затраты после экстремальных нагрузок, к тому же срок годности продукта составляет несколько лет. В конце концов (хоть это и очень спорно), шоколад снимает чувство сексуальной неудовлетворенности.
Лично я с большим удовольствием ем шоколад каждый день и каждый вечер. Виновата ли в том реклама батончиков «Кэдберри» и промывка мозгов или же психофизическая привязанность, а может быть, подавление сексуальности, навязанное североевропейским воспитанием, – не знаю. Я предпочел бы думать, что искренне ценю шоколад как одно из величайших инженерных творений. Совершенно точно он не менее значителен и сложен с технической точки зрения, чем бетон или сталь. Благодаря гениальной смекалке мы нашли способ превратить ни на что не годный, отвратительный на вкус орех – плод влажных тропических лесов – в холодный коричневый ломкий брусок, созданный лишь с одной целью: растаять во рту, наполнив его теплым горько-сладким вкусом и ароматом, и активировать в мозгу участки, отвечающие за удовольствие. Наука не знает слов или формул, чтобы описать эти ощущения. Я бы сказал, что такие определения как «материальная поэма», «сложный и прекрасный сонет» будут ближе всего к сути. Вот почему греческое название какао – theobroma – столь уместно. Оно означает «пища богов».
5. Волшебство
Однажды, дело было в 1998 году, я зашел в лабораторию как раз в тот момент, когда техник убирал с микроскопа образец материала. Заметив меня, он сказал: «Не уверен, что вам это можно видеть. Лучше бы поостеречься, иначе придется заполнять кипу бумаг». И он быстрым движением спрятал образец.
Я работал тогда в пустыне Нью-Мексико в принадлежащей правительству США в лаборатории ядерного оружия. Как гражданин Великобритании, я имел базовый допуск к информации и не мог посещать некоторые зоны лабораторного комплекса. Почти все, говоря по правде. Однако в тот день я находился в своей лаборатории, так что поведение лаборанта показалось мне весьма странным, – впрочем, я прекрасно понимал, что расспрашивать бесполезно. Это был конец девяностых – в национальных лабораториях США опасались китайского шпионажа. Только что был заключен под стражу американский гражданин китайского происхождения Вен Хо Ли, обвиненный в краже ядерных секретов для Китая. Со мной регулярно проводили инструктаж на тему безопасности, а на моих американских коллег наседали, требуя отчитываться о любом небанальном разговоре. Конечно, для меня, типичного британца с пытливым умом и искрометным чувством юмора, лишние вопросы могли иметь опасные последствия. И все же тот материал был настолько необычен, что, углядев за долю секунды лишь небольшой фрагмент, я понял, что уже никогда его не забуду.
Мы, исследовательская команда, привыкли вместе обедать в закусочных по соседству. Это значило, что, покинув безопасное пространство с кондиционированным воздухом, мы выходили в ослепительную пустыню и садились в машины, припаркованные на залитом солнцем асфальте. За проволочными заграждениями до самой военно-воздушной базы простирались рыжие пески, сплошь утыканные кактусами. Машины обволакивало жаркое марево, кругом не было ни пятнышка тени. Место казалось нереальным, особенно по контрасту с обычной житейской рутиной, частью которой была поездка в колонне других машин, нагретых немигающим солнцем чуть не до точки кипения, в техасско-мексиканский фастфуд. День за днем мы вели никчемные разговоры, блеклые от жары. День за днем мысль о загадочном материале все глубже въедалась в мозг. Я думал только о том, что же, черт возьми, это было. Поделиться своими догадками я не мог – и забыть поэтому не мог.
Я запомнил, что материал был прозрачным, но странно переливался, подобно голограмме на драгоценном камне: материал-призрак. Ничего похожего я раньше не видел. Я даже рискнул предположить, что его нашли в космическом корабле инопланетян. Спустя некоторое время я уже сомневался, а был ли он вообще. Потом в припадке паранойи подумал, что кто-то залез в мой мозг и внушил, что это был всего лишь плод воображения. Каждый раз по дороге в кафе и обратно я твердил себе: «Я действительно видел это». Почему-то я испытывал собственнические чувства по отношению к тому материалу. Беспокоился даже, не испортят ли его в лаборатории. Это был переломный момент, после которого я осознал, что мне придется уйти.
Второй раз я увидел его лишь через несколько лет. Я вернулся в Великобританию и возглавил группу исследователей, занимающихся материаловедением в Королевском колледже Лондона. Однажды, когда я сидел дома и сочинял поздравительную открытку для своего брата Дэна, по телевизору шел анонс новости об успешной миссии НАСА, в ходе которой 2 января 2004 года удалось собрать образцы космической пыли с кометы 81Р/Вильда. И тут в новостях показали МОЙ МАТЕРИАЛ! Не мой, разумеется, в прямом смысле этого слова, но тот самый, которым я так отчаянно желал завладеть. «Так он все-таки инопланетный!» – торжественно сообщил я своей пустой квартире и кинулся к компьютеру, чтобы узнать больше. Я решил, что ученые добывают этот материал в космосе. И ошибся.
Он оказался веществом под названием аэрогель. Я сделал неправильный вывод: аэрогель не добывали в космосе, а использовали для сбора космической пыли. Впрочем, я не оставил своих размышлений и продолжал копать информацию. В итоге я выяснил, что у аэрогеля земное, хотя и довольно темное происхождение. В тридцатые годы прошлого века его изобрел некто Сэмюел Кистлер, американский химик. Причем действительным предметом любопытства ученого было желе. То есть как это – желе?
Кистлер задался вопросом, что же такое желе, которое нельзя назвать ни жидким, ни твердым. В конечном счете он решил, что это жидкость, заключенная в твердой тюрьме с тончайшими, практически невидимыми сетками вместо решеток. В съедобном желе ячейки сетки состоят из длинных молекул желатина, который получают из белка коллагена, образующего прочнейшую соединительную ткань – сухожилия, хрящи и кожу. В воде молекулы желатина разбухают и соединяются в преграду, которая не дает жидкости вытекать. В общем, желе похоже на пузырь с водой, только воду удерживает не внешняя оболочка, а внутренняя структура.
Внутри каждой ячейки жидкость удерживается поверхностным натяжением – той самой силой, которая делает воду влажной на ощупь, образует капли и позволяет им липнуть к предметам. Силы поверхностного натяжения внутри ячеек достаточно велики, чтобы не дать воде вытечь из желе, но слишком слабы, чтобы совершенно ее обездвижить, – вот почему желе дрожит и вот почему оно так странно ведет себя во рту: желе почти на 100 % состоит из воды, и, как только оно нагревается до 35 °C, внутренние желатиновые сетки тают, высвобождая воду. Но простое объяснение – вода, пойманная в крепкие сети, – не устроило Сэмюела Кистлера. Он хотел знать, насколько целостна и самодостаточна желатиновая структура. Иными словами, если бы нашелся способ удалить всю воду, сможет ли этот внутренний каркас существовать сам по себе? Чтобы ответить на этот вопрос, Кистлер провел серию экспериментов, результаты которых опубликовал в 1931 году в статье «Сплошные пористые аэрогели и желе» в журнале Nature. Вот что он пишет в преамбуле:
«Непрерывность жидкости, пропитывающей желе, доказывают процессы диффузии, синерезиса и ультрафильтрации. Тот факт, что такая жидкость может быть заменена другой, причем совершенно иного рода, ясно свидетельствует о том, что гелевая структура способна существовать независимо от жидкости, в которую погружена».
Кистлер хочет сказать, что, согласно результатам экспериментов, жидкость в желе представляет собой единое целое, а не разделена на части, и может быть заменена другой жидкостью. По его мнению, это доказывает, что твердый внутренний каркас желе действительно может существовать сам по себе, независимо от жидкости. Он также использует более общий термин «гель» вместо «желе», относя свои выводы к целому ряду желеобразных материалов, занимающих место между безусловно твердыми и безусловно жидкими веществами: от геля для волос и крепкого куриного бульона до цемента, в котором внутренний каркас-сетку составляют фибриллы силиката кальция.
Кистлер отмечает, что еще никому не удавалось отделить жидкость в желе от внутреннего каркаса:
«Попытки удалить жидкость путем выпаривания приводили к столь сильной усадке, что влияние на структуру оказывалось слишком глубоким».
Иными словами, когда воду пытались выпарить из желе, то замечали, что внутренний каркас просто разваливается. Но, торжественно объявляет Кистлер далее, он и его сотрудники нашли верный способ:
«Мистер Чарльз Ленд и я при любезно оказанной нам профессором Дж. У. Макбейном помощи предприняли попытку проверить гипотезу о том, что жидкость в желе можно заместить газом с незначительным или полным отсутствием усадки. Наши усилия увенчались полным успехом».
Хитрость состояла в том, чтобы заменить жидкость газом, пока она еще остается внутри желе, и таким образом использовать давление газа для поддержания каркаса. Впрочем, поначалу они применяли не газ, а жидкий растворитель (спирт), который легче было контролировать. Существовал риск испарения растворителя, однако ученые нашли способ его избежать:
«Простое выпаривание неизбежно приведет к усадке. Тем не менее, если желе поместить в закрытый автоклав с избыточным количеством жидкости и поднять температуру выше критической, а давление поддерживать на уровне предельного давления парообразования либо выше, то кипения жидкости не происходит, а следовательно, не происходит и сжатия геля из-за действия капиллярных сил на его поверхности».
Автоклав – это просто резервуар высокого давления, который подлежит нагреву. Из-за повышения давления в автоклаве жидкость внутри желе не закипает даже при температуре выше точки кипения. Капиллярные силы, о которых говорит Кистлер, обусловлены поверхностным натяжением жидкости. Кистлер предполагает, что по мере постепенного превращения жидкости в пар те же силы, которые удерживают вместе компоненты желе, начинают его разрывать. Но когда температура становится выше так называемой критической температуры, то граница между газом и жидкостью исчезает – и то и другое приходит в состояние с одинаковой плотностью и строением, то есть жидкость превращается в газ, минуя разрушительную стадию кипения. Кистлер пишет:
«Когда температура станет выше критической, жидкость напрямую, без закипания, превратится в газ. Желе так и «не узна́ет», что жидкость внутри его сеток стала газом».
Это же гениально: под давлением в автоклаве вновь образованный газ не может покинуть желе, и внутренний каркас остается невредимым:
«Остается лишь выпустить газ, и мы получим сплошной аэрогель с неизмененным объемом».
Только теперь Кистлер позволяет газу медленно исчезнуть, не причинив вреда каркасу и не нарушив объем желе. Таким образом, он доказал свою гипотезу.
Внутренний каркас желе
Должно быть, это был миг глубочайшего удовлетворения. Но Кистлер на этом не остановился. Полученные каркасы были невероятно легкими и хрупкими и состояли почти сплошь из воздуха. Фактически они были пеной. Кистлер придумал желе с внутренним каркасом из диоксида кремния – главного компонента стекла. С помощью вышеописанного процесса он получил кварцевый аэрогель, самый легкий твердый материал в мире. Именно этот материал я мельком увидел в научной лаборатории в пустыне много лет назад.
Кварцевый аэрогель, самый легкий твердый материал в мире, на 99,8 % состоящий из воздуха
Не довольствуясь этим достижением, Кистлер создал еще ряд аэрогелей, которые перечислил в своей статье:
«Пока что нам удалось получить аэрогели на основе кварца, алюминия, тартрата никеля, оксида олова, оксида вольфрама, желатина, агара, нитроцеллюлозы, целлюлозы и яичного белка, и мы не видим причины, по которой этот список нельзя продолжать бесконечно».
Заметьте, несмотря на успех с аэрогелем из кварца, Кистлер не устоял перед соблазном использовать яичный белок. Пока весь мир взбивал омлеты и бисквитное тесто, он занялся кулинарией иного рода: готовил в автоклаве яичный аэрогель – легчайшую меренгу в мире.
Кварцевый аэрогель выглядит чрезвычайно странно. На темном фоне (см. фото) он кажется голубоватым, но на светлом фоне его почти не видно. Он даже более невидим, чем обычное стекло, хотя стекло прозрачнее. Проходя сквозь стекло, луч света немного смещается за счет преломления света в стекле (степень смещения луча света определяется коэффициентом преломления стекла). В случае с аэрогелем, поскольку в нем просто меньше вещества, свет практически не преломляется. По этой же причине на его поверхности нет и намека на отражение, причем из-за крайне низкой плотности края аэрогеля размыты и сам он выглядит каким-то не совсем твердым, что, конечно же, неверно. По структуре внутренний каркас геля напоминает мыльную пену, с одним важным отличием: в аэрогеле пустоты внутри «пузырьков» взаимосвязаны. В кварцевом аэрогеле так много пустот, что обычно он на 99,8 % состоит из воздуха, его плотность всего в три раза превышает плотность воздуха и он почти невесом.