Силуэты

Я сказал уже, что наука была для меня смутным понятием. Яснее оно стало примерно год спустя, когда мне было около семи. У нас среди книг стояла хрестоматия, и в самом конце там была запись лекций, читанных Фарадеем для детей в Королевском институте восемьдесят или больше лет назад. Что такое Королевский институт и кто Фарадей, я не знал, но меня приманило заглавие: «Химическая история свечи». Уж свеча-то вещь мне известная! А что химии не знаю — что ж, может, и так эту историю пойму. И вот прочел я «Историю свечи», и она захватила меня. Язычок свечного пламени, а сердцевинка у него темная, потому что там горючий газ, и это можно доказать, задув свечу, — газ тогда задымит и запахнет… Но сильнее всего меня пленили странные слова «кислород» и «водород» — названия вещей, о которых я никогда не слышал. И там рассказывалось даже, как их получить.

С кислородом дело выглядело сомнительно, потому что для его получения требовались реторты и другая невиданная и неслыханная аппаратура, а текст был к тому же без картинок. Верней будет заняться водородом, решил я. Вчитался в указания. «Взять разбавленной серной кислоты и смешать с гранулированным цинком во флорентийской склянке». Смысла этих наименований я не знал, но, как бы ни было, в аптеке, наверно, достать можно. И, аккуратненько списав названия, я пристал к маме: мне для опыта надо, напиши, пожалуйста, аптекарю, чтоб отпустил. Мама, разбиравшаяся в науке еще меньше моего, — она и фарадеевой «Истории свечи» не читала, — послушно написала записку, и аптекарь выдал мне просимое — и зря, конечно, потому что в руках у меня очутилась бутылочка с купоросным маслом, то есть с концентрированной серной кислотой, которая могла причинить немалый ущерб и мне и всему дому. Меня, однако, спасло слово «разбавленная» — значит, надо воды долить. Я и долил воды в кислоту. Последовал первый сюрприз, продемонстрировавший мне весомость науки. Кислота вдруг нагрелась, почти закипела. Я порядком струхнул, но на этом чудеса кончились, жидкость остыла, и я подумал — ну вот и ничего страшного.

Оставалась проблема «флорентийской склянки». Что это за склянка, было неизвестно, но в буфете у нас стояла длинногорлая старая бутылка, оплетенная соломой и, судя по этикетке, содержавшая прежде вино из Флоренции. (Это была бутылка из-под кьянти.) Ничего ближе к «флорентийской» склянке мне не найти, подумал я. А родство здесь действительно близкое, ибо прототипом теперешних колб послужили винные бутылки, изготовлявшиеся флорентийцами сотни лет тому назад.

Но теперь возникал вопрос, где проводить опыт. Мама держалась разумного правила: «В доме — никаких опытов». Так что оставалось экспериментировать на заднем дворе. Там торчал старый пень, и на нем я решил установить свою флорентийскую склянку. За приготовленьями прошло время, наступил вечер. Дело было зимой, стало уже смеркаться. «И пусть, а все равно поставлю опыт», — решил я и, крепко труся, высыпал во флорентийскую бутылку цинк, а сверху налил кислоты и — ничего не произошло. Абсолютно ничего! Цинк лежит себе в бутылке, залит кислотой, и все. «Чего другого было и ожидать», — подумал я. В хрестоматии множество всяких историй, сказочных и шуточных, и эта одна из сказок или шуток. Выдумки и враки вся эта наука!

Надо было идти ужинать, затем спать; хоть я и был горько разочарован, но не окончательно еще потерял надежду. Перед сном, решил я, пойду гляну напоследок. Выскользнул украдкой во двор — там, конечно, ничего было уже не разглядеть, стояла темень, но я помнил примерно, где пень, и направился туда. Не видно ни зги, а взглянуть надо же, и, достав из кармана коробок, я зажег спичку, поднес. Грохнул великолепный взрыв, бутылку разнесло вдребезги!

Я стоял не очень близко к пню и отделался в основном испугом, — только несколько капель серной кислоты брызнуло на руку. Но тут уже я совершенно убедился; что наука — не враки. И вот, эти два случая, вместе взятые, и дали мне начальный толчок в науку, хотя в Ирландии стать ученым было тогда делом непростым, и много еще минуло лет, прежде чем я уяснил химическое действие серной кислоты и осознал, что посвящу себя исследованию строения кристаллов посредством рентгеновых лучей. По странному совладению позднее я работал лаборантом в Лондонском Королевском институте — как встарь Фарадей, и в том же подвале, где и он когда-то.

Работать как исследователь я начинал у сэра Уильяма Брегга в Королевском институте, где занимался структурой всевозможных кристаллов. Затем я переехал в Кембридж и через несколько лет заинтересовался там работой Хопкинса; ученый этот — почти что основоположник биохимии — поднял вопросы, на которые структура кристаллов, подумалось мне, способна дать ответ. Особенно заинтересовало меня вещество, являющееся основой всего живого, — белковое вещество. Но чтобы понять строение белка, надо было прежде структурно понять нечто еще более общее всему живому — то, в чем возникает жизнь, — я говорю о воде.

А именно вода, эта древнейшая из всех стихий (Фалес считал, что мир сотворен из воды) вечно ставила в тупик физиков и химиков. Хотя в известном смысле вода — типичнейшая жидкость, но при ближайшем рассмотрении она оказывается весьма отличной от наших представлений о нормальной жидкости. Многие из этих ее отличий имеют для нас громадное значение.

К примеру, естественно бы ожидать, что когда жидкость переходит в твердое состояние, то ее частицы располагаются тесней и вещество делается тяжелее, плотнее; многие жидкости так себя и ведут — скажем, большинство металлов при затвердевании. Но с водой происходит как раз обратное. Охлаждаясь, вода плотнеет, но точка наибольшей плотности находится в районе 4 °C, а ниже этой температуры вода становится несколько легче. Замерзая же, она делается еще — и намного — легче и образует лед, плавающий на поверхности воды. Понятно, что вся география, да и биология тоже, перевернулась бы вверх тормашками, если бы вода не обладала этим аномальным свойством, — если бы все реки и пруды замерзали не сверху, а со дна.

Мы так свыклись с этим свойством, что оно вроде бы само собою разумеется. А тем не менее объяснения ему не было. Да и другое свойство воды взять, еще даже обыденней: почему вода вокруг нас — жидкость, а не газ? Молекулы ее очень невелики — атом кислорода и два атома водорода. У сероводорода, Н₂S, молекула гораздо тяжелей, однако сероводород — газ; между водяными же молекулами, легчайшими из малых молекул, силы сцепления почему-то достаточны, чтобы при обычных температурах вода была жидкостью. Химики обходили это затруднение с помощью довода, что вода — жидкость не обычная, а ассоциированная. Молекулы ее ассоциируются, объединяются в большие, дигидрольные молекулы и т. п. Для меня как физика все это звучало весьма туманно и неудовлетворительно, и я чувствовал, что для понимания роли воды в живом веществе необходимо существенно уточнить ее структуру.

Я все еще думал над этим вопросом, когда поехал в 1932 году с группой английских физиков и химиков в Советский Союз, чтобы принять там участие в научных дискуссиях. Часть времени мы провели в Москве, часть в Ленинграде. До этого я приезжал уже однажды в Советский Союз, но впервые вошел теперь в тесный контакт с советскими учеными; должен сказать, что для всех нас этот контакт послужил большим творческим стимулом. Особенно сильное впечатление произвела на меня работа профессора Френкеля, чья смерть в 1952 году была такой утратой для физики. Мы с ним обсудили многие из проблем твердого и жидкого состояний, которые его особенно занимали. Но понятно, пребывание в Советском Союзе было так заполнено встречами, посещениями, осмотрами, что у нас просто не было возможности и времени для разработки фундаментальных теорий. И все же такая возможность в конце концов представилась, причем именно в Советском Союзе.

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.