Эврики и эйфории. Об ученых и их открытиях

Свет Солнца, пропущенный сквозь спектрограф (простой инструмент, где призма раскладывает свет в цвета радуги), как оказалось, прерывается множеством узких черных полос. В 1802 году английский химик Уильям Гайд Воластон (главный повод вспомнить о нем сегодня — большая двояковыпуклая лупа, с которой изображают Шерлока Холмса) с удивлением обнаружил семь таких “зазоров” в солнечном спектре, ю лет спустя Йозеф Фраунгофер из Германии, вооруженный куда лучшей оптикой, зафиксировал не менее 300 таких линий (потом их станут называть фраунгоферовыми). Как установили Бунзен и Кирхгоф, две самые известные фраунгоферовы линии в точности соответствуют тем линиям из желтой части спектра, которые дает натрий в пламени горелки. Затем они стали находить в спектре Солнца все новые и новые следы присутствия других элементов, и в конце концов их методика позволила открыть прежде неизвестный, но имеющийся в изобилии на Солнце элемент — благородный газ гелий.

Чтобы оценить значение этого случая и понять, что привело друзей-ученых в восторг, стоит вспомнить влиятельного философа и математика Огюста Конта, который несколькими годами раньше провозгласил, что вопрос о составе Солнца — один из тех, на которые наука ответить не сможет никогда. Открытие того, что Солнце (и, как установили позднее аналогичным способом, далекие звезды) состоит из тех же элементов, что и Земля, стало невероятно важным событием в истории науки.

Отрывок про Бунзена и Кирхгофа — из анонимной статьи в Nature, 65,587 (1902;.

Как смутить скептика

Логан Перселл Смит — не ученый, а писатель, зато он приходился шурином выдающемуся ученому Бертрану Расселу. В университетские годы он подружился с Бенджамином Джоветом, грозным главой Бэллиот-колледжа, который преподавал древнегреческий. Джовет имел твердые убеждения о назначении университетов. Он считал, что главное — это образовательный процесс, а научную работу полагал никому не нужной и не видел в ней никакого смысла. Его взгляды прекрасно иллюстрирует приводимая ниже беседа с Логаном Перселлом Смитом. В те времена все говорили об открытиях физиологов, о нервной системе и нервных импульсах: совсем недавно двумя немецкими нейрофизиологами был обнаружен коленный рефлекс, и ученые обсуждали рефлексы — их определяли как импульсы, приходящие в центральную нервную систему и отражаемые ею в направлении мускулов, чтобы спровоцировать непроизвольное движение.

Помню, мы с ним стояли тогда возле Мальверн-колледжа (вероятно, это было в 1885 году), и я нечаянно произнес слово, которое не следовало произносить. “Исследования! — повторил он за мной. — Единственное оправдание безделью, вот что это. Исследованиями не добились, и никогда не добьются ничего путного” На это скоропалительное суждение я попробовал возразить, на что Джо-вет немедленно отреагировал: он попросил, если мне известен хоть один стоящий результат, назвать его без промедления. Мои познания в этой сфере едва ли были глубоки, и, как бы то ни было, трудно выдать конкретный пример для общего суждения по первому требованию. Единственным, что пришло мне в голову, было недавнее открытие (о котором я прочел не помню где), что удар по коленной чашечке пациента заставляет того непроизвольно дернуть ногой, и сила “коленного рефлекса”, как его называют, позволяет судить о состоянии здоровья в целом.

“Не верю ни слову, — сказал мне на это Джовет. — Ударь-ка меня по колену”

Мне было весьма неловко действовать столь непочтительно, однако, когда грозный профессор настаивает, студенту остается повиноваться. Нога профессора отреагировала с поразившей меня силой, и тем самым, подозреваю, сильно пошатнула взгляды немолодого и уважаемого противника научных исследований.

Smith Logan Pearsall, Unforgotten Years: Reminiscences (Constable, London, 1938; Little Brown, Boston, 1939).

Хорошие выводы из плохого опыта

В 1930-х, во времена расцвета ядерной физики, все знали Эрнеста Орландо Лоуренса (1901–1958). Он построил в Университете Беркли в Калифорнии первый циклотрон — установку, способную разгонять заряженные частицы, заставляя их двигаться по спирали. Протоны достигали невероятно высоких скоростей, которых им хватало на то, чтобы, врезаясь в специальную мишень, дробить атомные ядра. Первый циклотрон был предшественником нынешних гигантских коллайдеров, которые занимают многокилометровые подземные туннели. У ученых имелись все основания подозревать (и эта гипотеза позже оказалась верна), что дейтероны — ядра недавно открытого тяжелого водорода, или дейтерия, которые вдобавок к протону содержат нейтрон, — окажутся куда более действенным инструментом разрушения других ядер. Лоуренса, соответственно, охватило желание заполучить хоть немного дейтерия, который получал (в форме тяжелой воды) его коллега с химического факультета Гильберт Н. Льюис.

Лоуренс донимал Льюиса вопросами, сколько тяжелой воды тот способен произвести, пока примерно I марта Льюис не предъявил ему целый миллилитр. Этого хватило бы для ускорителя, однако тут Льюис лишний раз продемонстрировал, что в физики его записывать не стоит. Озабоченный тем, не яд ли это, всей имевшейся тяжелой водой он напоил мышь. Мыши не сделалось ни хуже, ни лучше, зато Лоуренса чуть не хватил удар. “Это был, наверное, самый дорогой из всех коктейлей, которые доводилось пробовать не только мышам, но и людям”, — жаловался он.

Льюис все же полагал, что признаки отравления у мыши были. На самом деле тяжелая вода абсолютно безвредна. Намного позже, уже в послевоенные годы, радиоактивностью занялись биологи. Биологически активные соединения с радиоизотопами стали незаменимы в изучении физиологических реакций. (В основе метода лежит простой принцип: раз у всех изотопов элемента одинаковая электронная оболочка, то и в химическом отношении они одинаковы; поэтому порция радиоактивных молекул может служить меткой, позволяющей отследить путешествие вещества по организму.) Сейчас радиоактивные биохимические реактивы — рядовой инструмент исследователя, однако первое время они были доступны немногим.

Можно считать, что ядерная медицина как новая область науки возникла в университете Калифорнии, где искусственная радиоактивность была впервые использована в медицинских и биологических исследованиях. Глядя на молодых людей, которые работали с циклотроном, — они бомбардировали все новые мишени и измеряли радиоактивность счетчиками Гейгера и камерами Вильсона, — я быстро заразился духом тогда еще юной ядерной физики. О биологическом воздействии нейтронных пучков, которые генерировал циклотрон, тогда знали совсем немного, и это показалось мне важным моментом, с которого стоило начать.

Мы изготовили небольшой металлический цилиндр, куда умещалась крыса — ей предстояло испытать воздействие нейтронных пучков на себе, после того как цилиндр установят вблизи циклотрона. Когда крыса оказалась внутри, мы попросили персонал циклотрона включить его, а затем, две минуты спустя, выключить. Двухминутный срок выбрали наугад — у нас не было никаких данных, чтобы рассчитать дозу радиации, которая достанется животному. Как только время облучения истекло, мы забрались в узкий зазор между двумя 'D' (то есть полукруглыми электродами, сквозь которые проходит спиральная траектория ускоренных частиц) 37-дюймового циклотрона, вскрыли цилиндр и нашли крысу. Она была мертва. Все столпились вокруг поглядеть на крысу — так родилось в наших душах должное уважение к ядерному излучению. Сейчас, разумеется, меры по защите от радиации — обязательная часть любых ядерных исследований, но, я думаю, инцидент с крысой сыграл свою роль в том, что с радиацией в университете обращались предельно аккуратно. На самом деле, радиационных поражений не обнаружили даже у тех, кто работал с циклотроном в самом начале. Позже мы установили, что истинная причина смерти крысы — не радиация, а удушье. Впрочем, раз ошибка с воздухом для крысы так благотворно сказалась на разработке радиационной защиты, отчет о вскрытии животного особой огласке решили не предавать.