Текст книги "Исчезающая ложка, или Удивительные истории из жизни периодической таблицы Менделеева"

Автор книги: Сэм Кин

сообщить о нарушении

Текущая страница: 10 (всего у книги 25 страниц) [доступный отрывок для чтения: 10 страниц]

снимок, на котором изображен престарелый Сиборг, стоящий рядом с огромной таблицей Менделеева. Ученый указывает грубым искривленным пальцем на элемент, названный его именем. Лучезарная улыбка Сиборга ничуть не напоминает о тех научных баталиях, первые залпы которых раздались тридцатью двумя годами ранее и ожесточенность которых может сравниться лишь с непримиримостью холодной войны. Сиборг умер через три года.

После долгих десятилетий соперничества с советскими и немецкими учеными дряхлый, но довольный Гленн Сиборг указывает на элемент, названный в его честь. Это сиборгий, № 106, единственный элемент, получивший название в честь живого человека (фотография любезно предоставлена Национальной лабораторией Беркли им. Лоуренса)

Но подобная история не могла закончиться тихо и незаметно. К 1990-м годам химическая школа Беркли ослабла, уступив ведущие позиции российским и особенно немецким институтам. Удивительно быстро, за период с 1994 по 1996 год, немцы синтезировали элемент № 110, сейчас носящий название дармштадтий (химический символ Ds) – в честь города Дармштадта, где он был открыт; элемент № 111 рентгений (Rg) – в честь великого немецкого физика Вильгельма Рентгена. Здесь же был синтезирован элемент № 112 – последний в таблице Менделеева по состоянию на июнь 2009 года – получивший название коперниций[67]67
  В июне 2009 года я написал статью для сайта slate.com под названием Periodic Discussions (http://www.slate.com/id/2220300/). Она немного пересекается с материалом этой главы. В статье я подробно рассказываю, почему понадобилось целых тринадцать лет, чтобы коперниций превратился из «рабочей версии» в полноправного члена Периодической системы.


[Закрыть]. Успехи немцев, несомненно, являются основной причиной, по которой Беркли так рьяно отстаивал свою былую славу: несложно было догадаться, что будущее уже не за калифорнийцами. Тем не менее Беркли не собирался сдаваться. В 1996 году была сделана попытка переломить ситуацию – на работу в Беркли пригласили молодого болгарина по имени Виктор Нинов. Нинов участвовал в открытии элементов № 110 и 112, но перебрался из Германии в США, чтобы вдохнуть новые силы в обветшавшие исследовательские программы Беркли. Нинов даже вытащил Гиорсо из добровольного полузабвения (Гиорсо любил приговаривать, что «Нинов так же хорош, как молодой Эл Гиорсо»), и лаборатория вновь наполнилась оптимизмом.

Чтобы громко заявить о возврате в большую науку, в 1999 году группа Нинова поставила противоречивый эксперимент. В основе его лежали расчеты польского физика-теоретика, предположившего, что при бомбардировке ядер свинца (82) криптоном (36) могут образоваться атомы сто восемнадцатого элемента. Многие отвергли эти расчеты как чепуху. Но Нинов решил покорить Америку, как уже покорил Германию, и взялся за этот эксперимент. Синтез элементов к тому времени превратился в многолетние проекты стоимостью в миллионы долларов – такими экспериментами нельзя заниматься наудачу, – но опыт с криптоном чудесным образом удался! «Вероятно, Виктор проконсультировался с Богом», – шутили коллеги. Но самое интересное заключалось в том, что элемент № 118 практически мгновенно распадался, теряя альфа-частицу, и превращался в элемент № 116, который на тот момент тоже еще не был получен. Одним ударом в Беркли удалось открыть сразу два новых элемента! По кампусу Беркли потекли слухи о том, что команда отметит заслуги престарелого Альберта Гиорсо и назовет в его честь сто восемнадцатый элемент «гиорсием».

Но вот незадача… когда русские и немцы попытались воспроизвести результаты американцев, они не обнаружили сто восемнадцатого элемента, только свинец и криптон. Вероятно, этот нулевой результат досадил американцам, поэтому несколько ученых из Беркли попробовали сами воспроизвести эксперимент. Они тоже ничего не обнаружили, даже после месяцев долгих проверок. Проблемой заинтересовалась озадаченная администрация университета. Попытки проверить исходные данные по элементу № 118 открыли ужасающую истину: этих данных не существовало. Не было никаких подтверждений того, что элемент № 118 когда-либо существовал, нашлись только сделанные постфактум обобщения, где хаотические наборы нулей и единиц выдавались за обнаруженные атомы. Судя по всему, Виктор Нинов, контролировавший критически важные детекторы излучения и обслуживавшие их компьютерные программы, просто подделал данные и выдал их за реальные. Никто не подозревал, что тот невероятно сложный научный аппарат, который используется при расширении периодической системы, может таить в себе такую опасность: когда элементы фиксируются только компьютером, единственный человек может вмешаться в работу машины и одурачить весь мир.

Униженные американцы отозвали заявление об открытии элемента № 118. Нинов был уволен, а сама лаборатория пережила радикальное сокращение финансирования, из-за чего потеряла каждого десятого сотрудника. До сих пор Нинов отрицает, что подделал данные. Но, в довершение всего, когда немецкие ученые решили перепроверить информацию об исследованиях Нинова, выполненных в Германии, они также признали недействительными некоторые (но не все) его открытия. Хуже того, американским ученым пришлось отправиться в Дубну и присоединиться к проводившимся там исследованиям тяжелых элементов. В 2006 году международная группа, работавшая в Дубне, объявила, что в результате бомбардировки мишени из жидкого калифорния десятью миллиардами миллиардов атомов кальция удалось получить три атома элемента № 118. Неудивительно, что это заявление оспаривается, но если оно подтвердится – а пока нет причин в этом сомневаться, – исчезнут всякие шансы на появление «гиорсия» в периодической системе. Поскольку открытие было совершено в российской лаборатории, русские – хозяева положения. Уже известно, что элемент предполагается назвать флёром[68]68
  В 2012 году в честь Флерова был назван элемент № 114, получивший название флеровий и химический символ И. Элемент № 116 получил название ливерморий и символ Lv – в честь американского города Ливермор, где находится крупнейшая лаборатория, занятая исследованиями в области ядерной физики. По состоянию на лето 2012 года элемент № 118 еще не имеет названия. – Прим. пер.


[Закрыть].

Часть III. Периодическая путаница рождение: сложности

8. От химии к биологии

Гленн Сиборг и Эл Гиорсо перевели охоту за неизвестными элементами на качественно новый уровень мастерства, но они, конечно, были не единственными учеными, сыгравшими ключевую роль в заполнении пробелов в периодической таблице. На самом деле, когда в 1960 году журнал Time назвал пятнадцать ученых в рубрике «Люди года», среди лауреатов оказались не Сиборг и Гиорсо, а величайший первооткрыватель элементов из более ранней эпохи, тот человек, который нашел самый неуловимый и эфемерный элемент во всей таблице. И случилось это в годы, когда Сиборг еще учился в университете. Этим человеком был Эмилио Сегре.

Редакторы Time попытались оформить обложку этого выпуска в футуристическом стиле. В центре картинки изображено крошечное пульсирующее красное ядро. Окружают его не электроны, а пятнадцать снимков крупным планом. Все изображенные на них люди – со сдержанным и напыщенным выражением лица, знакомым всякому, кто когда-либо потешался над портретами учителей на развороте выпускного альбома. Вы найдете здесь лица генетиков, астрономов, пионеров лазерной техники и борцов с раком. Не обошлось и без угрюмой физиономии Уильяма Шокли, завистливого исследователя транзисторов и будущего евгеника. Даже в этом номере Шокли не удержался и пространно высказался о своих расовых теориях. Несмотря на «школьность» обложки, на фотографии собралась блистательная компания, и журнал Time подобрал лауреатов так, чтобы громогласно заявить о сложившемся в мире неожиданно сильном доминировании американской науки. За первые сорок лет вручения Нобелевских премий, вплоть до 1940 года, американские ученые были отмечены ими пятнадцать раз. За следующие двадцать лет в Америку отправились уже сорок две премии[69]69
  Кроме Сегре, Шокли и Полинга на этой обложке Time также оказались: Джордж Бидл, Чарльз Дрейпер, Джон Эндерс, Дональд Глазер, Джошуа Ледерберг, Уиллард Либби, Эдвард Пёрселл, Исидор Раби, Эдвард Теллер, Чарльз Таунс, Джеймс ван Аллен и Роберт Вудворд.
  В этой статье журнала Time о «Людях года» содержались высказывания Шокли о расовом вопросе (очевидно, автор считал, что высказал Шокли комплимент, но метафора о Банче должна была звучать дико даже в те годы, а сегодня она кажется попросту гнусной): «Уильям Шокли, 50 лет, относится к той редкой категории ученых, кого не волнует потребительская применимость или практическая ценность его исследований. Шокли отмечает: “Вопрос о том, насколько прикладным и насколько фундаментальным является то или иное исследование, напоминает мне вопрос о том, сколько негритянской и сколько европейской крови может быть у Ральфа Банча. Это не важно, важно, что Ральф Банч – великий человек”».
  Эта статья также позволяет убедиться, что к 1960 году твердо закрепился миф о том, что именно Шокли является основным изобретателем транзистора: «Физик-теоретик Шокли, поступивший на работу в Bell Telephone Laboratories в 1936 году, сразу же после окончания Массачусетского технологического института, был одним из членов команды, нашедшей практическое применение такому явлению, которое ранее считалось кабинетным научным фокусом. Речь идет об использовании кремния и германия в качестве фотоэлектрических элементов. Вместе с коллегами Шокли получил Нобелевскую премию за то, что смог превратить кусочки германия в первые транзисторы – крошечные умные кристаллы, которые сегодня находят широкое применение в бурно развивающейся отечественной электронной промышленности и активно приходят на смену вакуумным трубкам».


[Закрыть].

Сегре был одновременно и иммигрантом, и евреем. Его пример красноречиво свидетельствует, какую важную роль в обеспечении внезапного американского научного доминирования сыграли беженцы, вынужденные покинуть Европу из-за Второй мировой войны. Среди пятнадцати ученых с обложки Сегре являлся одним из самых старших, ему было уже пятьдесят пять. Его портрет находится в верхней левой четверти рисунка, выше и левее снимка еще более пожилого человека – Лайнуса Полинга. Полингу было уже пятьдесят девять, он изображен чуть ниже и ближе к середине. Эти два человека помогли полностью преобразовать химию периодической системы и, не будучи близкими друзьями, активно полемизировали и обменивались письмами по взаимно интересующим их темам.

Однажды Сегре в письме попросил у Полинга консультацию об экспериментах с радиоактивным бериллием. Позже Полинг поинтересовался у Сегре, как планируется назвать элемент № 87 (франций). Сегре участвовал в его открытии, а Полинг собирался упомянуть об этом элементе в статье о периодической системе, которую как раз готовил для Британской энциклопедии.

Более того, они вполне могли оказаться – и даже должны были оказаться – коллегами по факультету. В 1922 году Полинг прибыл в Калифорнию. В том же году он закончил химический факультет Орегонского университета, после чего написал письмо Гилберту Льюису (как мы помним, это был знаменитый химик, которому так и не удалось получить Нобелевскую премию) в Калифорнийский университет города Беркли, в котором интересовался о возможности поступления в аспирантуру. Льюис так и не ответил на этот запрос, поэтому Полинг поступил в Калифорнийский технологический институт. Там он и пробыл до самого 1981 года, сначала студентом, а потом преподавателем. Далеко не сразу в Беркли осознали, что письмо Полинга просто затерялось. Если бы Льюис в свое время его прочел, то, вероятно, с готовностью принял бы Полинга. Учитывая, что Льюис старался обязательно трудоустраивать успешных аспирантов на факультете, Полинг наверняка провел бы в Беркли всю оставшуюся жизнь.

Позже Сегре присоединился бы к Полингу в этом университете. В 1938 году Сегре был одним из многих еврейских беженцев из Европы. Именно в том году Бенито Муссолини подчинился требованию Гитлера и сместил с должностей всех еврейских профессоров, работавших в Италии. Как ни незавидна была его участь в Европе, обстоятельства приема Сегре на работу в Беркли оказались не менее унизительными. На момент увольнения с итальянской кафедры Сегре находился в творческом отпуске, который проводил в знаменитой Радиационной лаборатории Беркли, не менее прославленной, чем химический факультет Калифорнийского университета. Внезапно превратившись в перепуганного изгоя, Сегре стал умолять директора Радиационной лаборатории взять его на работу. Директор легко согласился, но предложил беженцу очень низкую зарплату. Несложно было понять, что Сегре в такой ситуации согласится на любые условия, поэтому директор не постеснялся предложить ему жалованье на 60 процентов меньше среднего – вместо значительной суммы в 300 долларов Сегре мог рассчитывать всего на 116. Сегре был вынужден принять такие условия, а потом забрал из Италии свою семью, раздумывая, на что же будет ее содержать.

Сегре смог стерпеть это унижение, и в течение следующих нескольких десятилетий он и Полинг (в особенности Полинг) стали легендарными фигурами в своих научных областях. Они и сегодня остаются одними из самых великих ученых, о которых не знает почти никто из неспециалистов. Но между Сегре и Полингом была еще одна, практически забытая сегодня общая черта – Time о ней ожидаемо умолчал. Дело в том, что Полинг и Сегре навсегда оказались объединены дурной славой как ученые, совершившие две крупнейшие ошибки в истории науки.

Начнем с того, что научные ошибки далеко не всегда приводят к плачевным результатам. Вулканизированный каучук, тефлон и пенициллин – вот самые известные последствия таких ошибок. Камилло Гольджи открыл окрашивание осмием – метод, позволяющий рассмотреть фрагменты нейронов, – случайно пролив раствор на мозговую ткань. Даже откровенно ложные мнения – например, заявление естествоиспытателя и алхимика XVI века Парацельса о том, что ртуть, сера и соль относятся к первоэлементам мироздания, – помогли алхимикам отвлечься от безумной погони за искусственным золотом и углубиться в реальный химический анализ. Благословенные промахи и грубые ошибки двигали развитие науки на протяжении всей истории.

Но Полинг и Сегре совершили ошибки другого рода. Оба они отличились неприятнейшими провалами, после которых стыдно смотреть людям в глаза и хочется лишь одного – чтобы об этом не узнал ректор. В защиту этих ученых можно, конечно, добавить, что оба они работали над исключительно сложными проектами. Эти исследования были основаны на химии отдельных атомов, но выходили далеко за пределы химической науки и были призваны объяснить общие принципы работы атомных систем. К тому же оба могли избежать ошибок, если бы более тщательно изучали ту самую периодическую систему, устройство которой они пытались прояснить.

Если уж говорить об ошибках, начнем с того, что ни один элемент не обнаруживался «впервые» чаще, чем сорок третий. Это было настоящее лохнесское чудовище таблицы Менделеева.

В 1828 году немецкий химик объявил об открытии двух новых элементов – «полиния» и «плурания», один из которых, предположительно, и должен был занять сорок третью клетку периодической системы. Оба этих «элемента» оказались загрязненным иридием. В 1846 году другой немецкий химик открыл «ильмений», оказавшийся на самом деле ниобием. Уже в следующем году кто-то еще открыл «пелопий», также представлявший собой образец ниобия. Наконец в 1869 году искатели сорок третьего элемента получили долгожданную подсказку: Менделеев создал свою таблицу и оставил заманчивый пропуск между сорок вторым и сорок четвертым элементом. Тем не менее работа Менделеева, которая сама по себе была превосходным научным достижением, спровоцировала множество научных ошибок, так как стимулировала ученых разыскивать элементы, которые они уже мысленно себе нарисовали. Через восемь лет после создания таблицы один русский ученый достаточно уверенно записал в сорок третью клетку «открытый» им элемент «дэвий», хотя этот «металл» и весил на пятьдесят процентов больше, чем должен был весить. Позже удалось определить, что за «дэвий» была принята смесь из трех элементов. Наконец, в 1896 году был «открыт» «люций». Уже на заре XX века «отменили» и этот элемент, оказавшийся иттрием.

В новом веке поиски сорок третьего элемента стали еще более азартными. В 1909 году японец Масатака Огава заявил об открытии элемента, который назвал «ниппонием» в честь своей родины. Все предыдущие фальшивые «сорок третьи» оказывались просто загрязненными образцами или открытыми ранее рассеянными элементами. Но Огава действительно открыл новый элемент, только не тот, который искал. В погоне за сорок третьим элементом японец просто проигнорировал другие пробелы в таблице. Когда же его находка не подтвердилась, Огава устыдился и просто забросил эту работу. Лишь в 2004 году его соотечественник перепроверил данные Огавы и пришел к выводу, что тому удалось впервые выделить рений, семьдесят пятый элемент, даже не подозревая об этом. В 1909 году рений еще оставался неизвестным. Если попытаться задуматься, как же расценивать открытие Огавы – как повод для посмертного признания за совершенное открытие (ведь что-то он открыл!) либо как повод еще сильнее досадовать из-за этой драматической ошибки, – то вопрос переходит в плоскость «стакан наполовину пуст» или «стакан наполовину полон».

Бесспорное открытие семьдесят пятого элемента произошло в 1925 году. Это сделали сразу три немецких химика – Отто Берг и супружеская пара Вальтер и Ида Ноддаки. Они назвали новый металл рением в честь реки Рейн. В то же время они объявили и еще об одном открытии, «застолбив» сорок третью клетку. В нее они поместили элемент, который назвали «мазурием» в честь исторической области в Пруссии. Учитывая, что примерно десятилетием ранее национализм разрушил старую Европу, другие ученые прохладно восприняли инициативу этих «тевтонцев». Названия казались даже шовинистическими – ведь именно на Рейне и в Мазурии Германия одержала наиболее крупные победы в годы минувшей мировой войны. На всем континенте зародился научный «заговор», целью которого было дискредитировать открытия немцев. Данные по рению казались безупречными, поэтому скептики сосредоточились на гораздо более фрагментарной работе, связанной с «мазурием». Некоторые современные ученые не исключают, что немцы действительно могли открыть сорок третий элемент, но в статье немецкого трио о мазурии содержатся грубые ошибки – в частности, объем полученного «мазурия» оказался завышен в тысячи раз. В результате ученые, уже относившиеся с подозрением ко всем новым заявлениям об открытии сорок третьего элемента, объявили это открытие недействительным.

Лишь в 1937 году получить сорок третий элемент удалось двум итальянцам. Для этого ученые – звали их Эмилио Сегре и Карло Перрье – воспользовались достижениями новейших работ в области ядерной физики. Сорок третий элемент в наши дни очень редок по той причине, что он радиоактивен и практически все его атомы, имеющиеся в земной коре, уже распались до молибдена (сорок второй элемент) миллионы лет назад. Таким образом, чтобы его найти, следовало не просеивать тонны руды в поисках ничтожных долей грамма (как поступили Берг и Ноддаки), а осуществить синтез. В этом итальянцам помог их тогда еще малоизвестный американский коллега.

Несколькими годами ранее этот американец, Эрнест Лоуренс (охарактеризовавший заявление Берга и Ноддаков об открытии сорок третьего элемента как «бредовое»), изобрел специальный прибор, предназначенный для сталкивания атомов на больших скоростях. Этот аппарат назывался циклотроном и предназначался для получения значительных объемов радиоактивных элементов. Лоуренса больше интересовал синтез изотопов имеющихся элементов, а не новых металлов. Но Сегре, посетивший лабораторию Лоуренса в 1937 году во время научной командировки в Америке, узнал, что в циклотроне используются молибденовые детали, постепенно приходящие в негодность. От такого известия внутренний счетчик Гейгера, сидевший где-то в душе у Сегре, застучал, как бешеный. Он скромно поинтересовался у Лоуренса, не мог бы тот отдать для работы использованные молибденовые компоненты. Через несколько недель Лоуренс, откликнувшийся на просьбу Сегре, с готовностью выслал несколько молибденовых полосок в Италию, воспользовавшись для этого обычной почтой. Интуиция не подвела Сегре: в полученных полосках они с Перрье нашли следы сорок третьего элемента. Так самый неуловимый элемент занял свою клетку в периодической системе.

Разумеется, немецкие химики не отказались от своих претензий на открытие «мазурия». Вальтер Ноддак даже наведался к Сегре в Италию и крупно с ним повздорил. Более того, он явился к коллеге в устрашающей камуфляжной форме, покрытой свастиками. Разумеется, никакого разговора со взвинченным взрывным Сегре у него не получилось, тем более что Эмилио испытывал в связи с новым элементом и политическое давление. Функционеры Университета Палермо, где работал Сегре, склоняли его назвать открытый элемент «панормием» в честь латинского наименования Палермо. Вероятно, Сегре и Перрье колебались, памятуя о националистической истерии вокруг «мазурия», поэтому и окрестили сорок третий элемент технецием. В переводе с греческого это слово означает «искусственный». Название получилось очень точным, пусть и неброским – ведь технеций действительно был первым элементом, который удалось синтезировать вручную. Но такое название нисколько не прибавило популярности самому Сегре, и в 1938 году он взял творческий отпуск. Свой отпуск Сегре решил провести в Беркли, сотрудничая с Лоуренсом.

Нет никаких свидетельств того, что Лоуренс затаил злобу на Сегре за такой молибденовый гамбит, но именно Лоуренс в том же году согласился взять итальянца на работу за гроши. На самом деле, Лоуренс просто проигнорировал чувства Сегре и только съязвил, что те 184 доллара ежемесячной экономии он с удовольствием потратит на оборудование, например на свой драгоценный циклотрон. Увы, это лишний раз доказывает, что Лоуренс, отлично умевший привлекать средства и руководить исследованиями, совершенно бестолково строил отношения с людьми. Стоило Лоуренсу привлечь в команду одного блестящего ученого, как он тут же терял другого не менее ценного специалиста из-за своих диктаторских замашек. Даже Гленн Сиборг, горячий сторонник Лоуренса, однажды заметил, что именно в вызывавшей всеобщую зависть прославленной Радиационной лаборатории Лоуренса, а не в Европе должны были быть совершены два наиболее важных открытия того времени – искусственная радиоактивность и ядерный распад. Тот факт, что Лоуренс не сделал ни того, ни другого, был, по мнению Сиборга, неописуемым провалом.

Не исключено, что этот провал Лоуренса вызывал у Сегре сочувствие – ведь эти открытия могли быть совершены и в Италии, с участием Сегре. В 1934 году Сегре работал главным ассистентом в команде легендарного итальянского физика Энрико Ферми. Именно в тот год Ферми объявил всему миру (как оказалось – ошибочно), что в результате бомбардировки образцов урана нейтронами ему удалось открыть девяносто третий и другие трансурановые элементы. Ферми долго обладал репутацией самого «быстрого разума» в науке, но в данном случае поспешные выводы подвели его. На самом деле, он упустил гораздо более многозначительное открытие, чем синтез трансурановых элементов: Ферми за много лет до всех своих коллег смог запустить в уране реакцию ядерного распада, но даже не осознал этого. Когда в 1939 году два немецких физика оспорили результаты Ферми, вся итальянская лаборатория оцепенела – еще бы, ведь Ферми уже успел получить Нобелевскую премию за свое «открытие»! Особенно разочарован был Сегре. Он руководил группой, которая занималась анализом образцов и идентификацией новых элементов. Хуже того, Сегре сразу же вспомнил, что он (и не только он) еще в 1934 году читал статью о возможности ядерного распада, но отверг ее, как надуманную и необоснованную. По злой иронии судьбы, автором статьи была все та же злосчастная Ида Ноддак[70]70
  Вообще, научная судьба Иды Ноддак выдалась очень противоречивой. Ида участвовала в открытии семьдесят пятого элемента, но, когда ее группа попыталась выделить сорок третий элемент, эта работа оказалась полна ошибок. Она первой предсказала возможность ядерного распада, опередив коллег на годы, но примерно в то же время принялась доказывать, что периодическая система превратилась в бесполезный реликт, так как многочисленные новые изотопы совершенно в нее не укладывались. Непонятно, почему Ноддак думала, что каждый изотоп является самостоятельным элементом, но она действительно так считала и активно призывала отказаться от периодической системы.


[Закрыть].

Позже Сегре стал известным историком науки (а также, между прочим, заядлым грибником). Он упомянул об ошибке с ядерным распадом в двух книгах, в обоих случаях лаконично выразив одну и ту же мысль: «Однако от нас ускользнула возможность деления, хотя Ида Ноддак специально обращала на нее наше внимание: она прислала нам статью, в которой недвусмысленно говорилось, что результаты можно интерпретировать как раскалывание тяжелого атома на две приблизительно равные части. Чем объяснить нашу слепоту, не вполне ясно»[71]71
  Эта цитата Сегре о Ноддак взята из книги «Энрико Ферми – физик». В русском переводе книга вышла в издательстве «Мир» в 1973 году.


[Закрыть].

В качестве интересного исторического курьеза он также отметил, что ближе всего к открытию деления ядра подошли две женщины – Ида Ноддак и Ирен Жолио-Кюри, дочь Марии Кюри. Наконец, честь открытия деления ядер также принадлежит женщине, Лизе Мейтнер.

К сожалению, Сегре воспринял этот урок об отсутствии трансурановых элементов слишком буквально и вскоре сам оказался виновником настоящего «сольного скандала». Около 1940 года ученые предположили, что элементы, расположенные в периодической системе чуть дальше и чуть ближе урана, являются переходными металлами. В соответствии с их расчетами девяностый элемент относился к четвертому столбцу, а первый из элементов, не встречающихся в природе, – девяносто третий – оказывался в седьмом столбце, прямо под технецием. Но в сегодняшней таблице видно, что элементы, окружающие уран, отнюдь не являются переходными металлами. Они располагаются в самом низу таблицы прямо под редкоземельными элементами и в химических реакциях ведут себя именно как редкоземельные металлы, а не как технеций. Причина научной слепоты химиков вполне понятна. Несмотря на пиетет перед таблицей Менделеева, они не воспринимали периодический закон достаточно серьезно. Ученые полагали, что редкоземельные металлы представляют собой странное исключение и их причудливая химия нигде больше не проявляется. Но это не так: уран и другие элементы, расположенные рядом с ним, заполняют электронами f-оболочки, точно как редкоземельные металлы. Следовательно, эти элементы должны ответвляться от основной периодической системы на период ниже, чем редкоземельные металлы, и проявлять в химических реакциях примерно такие же свойства, как лантаноиды. Все просто, по крайней мере в ретроспективе. Через год после сенсационного открытия деления ядер один коллега Сегре, работавший с ним на одном этаже, вновь решил попробовать открыть девяносто третий элемент. Для этого он облучил немного урана в циклотроне. Считая (по описанным выше причинам), что этот элемент должен быть подобен технецию, он попросил Сегре о помощи. Действительно, ведь именно Сегре открыл технеций и разбирался в его химии лучше, чем кто-либо другой. Сегре был заядлым охотником за элементами и взялся за исследование образцов. Беря пример со своего наставника Ферми, умевшего мыслить очень быстро, Сегре заключил, что в результате деления получаются вещества, напоминающие редкоземельные элементы, но совсем не похожие на тяжелый аналог технеция. «Банальное деление ядер продолжается», – заявил Сегре и набросал статью с разочаровывающим названием «Безуспешный поиск трансурановых элементов».

Но тогда как Сегре решил просто работать дальше, тот самый коллега, Эдвин Макмиллан, заинтересовался его находкой. Все элементы при радиоактивном анализе ведут себя каким-то характерным образом, но «редкоземельные металлы» Сегре вели себя совершенно иначе, нежели другие редкоземельные элементы. Это был нонсенс. Поломав голову над этой проблемой, Макмиллан предположил, что, возможно, найденные элементы вели себя как редкоземельные металлы именно потому, что являются тяжелыми аналогами таких металлов и также располагаются в «ответвлении» от основной периодической системы. Поэтому Макмиллан с коллегой повторили облучение и химические анализы, уже без Сегре. Они практически сразу смогли открыть первый «запрещенный» в природе элемент – нептуний. Ирония судьбы слишком бросается в глаза, чтобы ее не заметить. Ведь, работая с Ферми, Сегре не догадался, что в результате деления ядер получаются трансурановые элементы. «Очевидно, не сделав никаких выводов из той ошибки, – вспоминал Гленн

Сиборг, – Сегре вновь не счел нужным внимательно провести химический анализ». Совершив практически противоположную ошибку, Сегре оказался слишком небрежен и не смог распознать в трансурановом нептунии продукт деления ядер.

Несомненно, как ученый Сегре был в ярости от собственной недальновидности. Но как историк науки он мог оценить последствия этого открытия. В 1951 году Макмиллан получил за свою работу Нобелевскую премию по химии. Но за открытие трансурановых элементов Шведская академия наградила Ферми; чтобы не признавать ошибку, Нобелевский комитет решил наградить Макмиллана лишь за «открытия в области химии трансурановых элементов» (курсив автора). Впрочем, поскольку Макмиллан открыл нептуний благодаря аккуратному и безошибочному химическому подходу, эту формулировку можно не считать неуважительной.

* * *

Конечно, Сегре оказался слишком самоуверенным, но его ошибки не идут ни в какое сравнение с промахами другого гения, который также работал в Калифорнии, но несколько южнее. Этим гением был Лайнус Полинг.

Получив в 1925 году степень доктора философии, Полинг согласился на полуторагодичную стажировку в Германии, которая была в те годы научным центром мира. Сегодня языком международного общения среди ученых является английский, но в начале прошлого века такую роль играл немецкий язык. Но благодаря тем знаниям по квантовой механике, которые Полинг смог приобрести в Европе, еще не достигнув тридцати лет, американская химия вскоре коренным образом превзошла немецкую. Сам же Полинг через много лет оказался на обложке журнала Time.

Достижение Полинга заключается в том, что ему удалось описать, как именно квантовая механика управляет химическими связями между атомами. Он проанализировал силу, длину, угол каждой химической связи. Полинга можно сравнить с Леонардо да Винчи, который впервые стал рисовать людей, верно подмечая мельчайшие анатомические детали. Поскольку химия, в сущности – это дисциплина, изучающая, как создаются и разрываются межатомные связи, Полинг практически в одиночку модернизировал целую область науки. Он абсолютно по праву заслужил один из величайших научных комплиментов, полученный от одного из коллег: «Полинг доказал, что химию можно понимать, а не только вызубривать» (курсив автора).

После этого триумфа Полинг продолжал заниматься основами химии. Вскоре он определил, почему все снежинки шестиугольные: дело в том, что шестиугольную структуру имеют сами кристаллы льда. В то же время Полингу явно не терпелось вырваться за пределы простейшей физической химии. Например, в ходе одного из своих исследований он определил, почему серповидно-клеточная анемия смертельна для человека. Дело в том, что молекулы гемоглобина в эритроцитах больного имеют неправильную форму и не могут связываться с кислородом. Это исследование гемоглобина замечательно тем, что оно впервые позволило выявить в качестве причины заболевания аномальную молекулу[72]72
  Полинг (вместе с коллегами Харви Итано, С. Джонатаном Сингером и Айбертом Уэллсом) определил, что аномальный гемоглобин вызывает серповидноклеточную анемию. Для этого ученые пропустили здоровые и пораженные клетки через гель в электрическом поле. Клетки с нормальным гемоглобином отклонились в электрическом поле в одну сторону, а клетки с серповидным гемоглобином – в противоположную. Это означало, что разнотипные молекулы обладают противоположными электрическими зарядами. Такая разница могла возникнуть лишь на молекулярном уровне, между отдельными атомами.
  Интересно отметить, что позже Френсис Крик упоминал, как сильно на него повлияла статья Полинга, в которой излагалась теория о молекулярной природе серповидноклеточной анемии. Это была та самая чистейшая молекулярная биология, которой так интересовался Крик.


[Закрыть]. Работа Полинга полностью перевернула представление врачей о медицине. Позже, в 1948 году, Полинг сильно заболел гриппом и, проводя целые дни в постели, пришел к мысли, которая помогла совершить революцию в молекулярной биологии. Он решил показать, как молекулы белков могут образовывать длинные цилиндры, которые называются альфа-спиралями. Функционирование белка в значительной степени определяется формой его молекул, и Полинг был первым, кто смог определить, как отдельные фрагменты белка «узнают», какая форма молекулы является «правильной».

Во всех этих случаях Полинга по-настоящему интересовало (кроме очевидной пользы для медицины) лишь то, как почти по волшебству у вещества возникают новые свойства, когда маленькие «глупые» атомы самостоятельно укладываются в большие структуры. Самая захватывающая сторона проблемы заключалась в том, что в молекулярной химии часть порой нисколько не напоминает целое. Например, вы никогда не догадались бы (если бы не увидели этого сами), что атомы углерода, кислорода и азота могут объединяться в аминокислоты. Аналогично, сложно себе представить, как аминокислоты сочленяются, образуя белки, а белки, в свою очередь, управляют жизнедеятельностью всех живых организмов. Эта работа, связанная с изучением атомных систем, была даже сложнее, чем синтез новых элементов. Но такой прыжок в невероятную сложность также повышал вероятность неверных интерпретаций и ошибок. В долгосрочной перспективе легкий успех Полинга с открытием альфа-спиралей оказался еще одной иронией судьбы: ведь если бы Полинг не запутался с другой спиральной молекулой, ДНК, то, несомненно, навечно остался бы в пятерке величайших ученых всех времен и народов.