Текст книги "Эврики и эйфории. Об ученых и их открытиях"

Автор книги: Уолтер Гратцер

сообщить о нарушении

Текущая страница: 24 (всего у книги 33 страниц)

Правда и миф об аспирине

Если посмотреть, какими лекарствами мы пользуемся чаще всего, то на первом месте с большим отрывом окажется аспирин. Новости о том, как к перечню его многообразных полезных свойств прибавилось еще какое-нибудь, появляются до сих пор. Название аспирина происходит от ивы: с древнейших времен известно, что в ее коре содержится средство, способное ослабить боль. Как гласит легенда, впервые об этом узнали благодаря тому, что медведи со сломанными или больными зубами обдирали и жевали ивовую кору. В XIX веке активное вещество коры отождествили с салициловой кислотой, однако вскоре выяснилось, что сама кислота (или ее соль, салицилат натрия) – препарат, который дешев и легко синтезируется – хотя и гасит эффективно боль, однако невыносимо горький и заодно вызывает расстройство желудка. Поэтому химики из немецкого фармацевтического концерна Bayer задумали синтезировать ряд простых производных салициловой кислоты. Все рассказы об открытии аспирина – ацетилсалициловой кислоты – сходятся в том, что первым его изготовил молодой химик компании Байера по имени Феликс Хоффман. К работе его подталкивало то, что отец химика, страдавший ревматическим артритом, был почти парализован и мучился от постоянных болей. Хоффман приготовил чистое вещество, которое фазу же уменьшило страдания отца, а уже в 1898 году фармаколог Bayer Генрих Дре-зер вывел препарат на рынок.

На самом деле, как оказалось, все было иначе. Артур Эйхенгрюн, который пришел работать в Bayer в 1894 году, сразу же взялся за проблему салициловой кислоты. Он собирался изготовить эфир – соединение, где кислотная группа блокируется в результате реакции с каким-нибудь веществом, содержащим гидроксильную группу (то есть спиртом). Эфиры, вообще говоря, устойчивы к действию кислот и потому способны избежать разложения в желудке, однако в щелочной среде кишечника они разлагаются, и там высвобождается исходная кислота. Аспирин хорош тем, что чистая салициловая кислота больше не раздражает слизистую желудка, а образуется и начинает действовать только в кишечнике. Легенда об аспирине и Хоффмане, по всей видимости, возникла в 1934 году. Как с горечью вспоминал Эйхенгрюн в старости, в Зале славы Немецкого музея в Мюнхене в специальной химической секции были выставлены кристаллы аспирина, а рядом значилось “Аспирин, изобретенный Дрезером и Хоффманом” Экспозиция открылась в 1941 году, когда еврей Эйхенгрюн уже томился в концлагере Терезиенштадт.

Эйхенгрюну повезло – он пережил войну и смог рассказать, как все было на самом деле: Хоффман был его ассистентом, которому Эйхенгрюн велел синтезировать эфир, не объясняя, с какой целью это делается, а Дрезер и вовсе не принимал участия в работе. Поскольку Эйхенгрюн был евреем, его имя было вычеркнуто из этой истории, а изобретателями аспирина стали два истинных арийца. Анализ лабораторных журналов из архивов Bayer подтвердил авторство Эйхенгрюна. После открытия аспирина он стал главой отделения прикладной химии Bayer и приступил к разработке нескольких новых лекарств, а также целлюлозных волокон, а Хоффман, которому отчисления с продажи лекарства обеспечили безбедную старость, забросил науку. В 1949 году Эйхенгрюн опубликовал свою историю в немецком техническом журнале, однако мифы поразительно живучи, и только стараниями шотландского историка фармакологии Уолтера Снидера истинная история открытия одного из самых известных лекарств в мире стала достоянием публики[18]18
  Компания Bayer по-прежнему отрицает авторство Эйхенгрюна. Кстати, на счету этого талантливейшего химика 47 изобретений, среди которых – антифриз, искусственный шелк, краски, разные лекарства и др.


[Закрыть].

Рассказ позаимствован из двух статей исследователя, который установил, как все было на самом деле: Sneader Walter, British Medical Journal, 321,1591 (2000) и Sneader Walter, The Biochemist, August, 2001.

Комарам дают отпор

Широкое применение ДДТ, или дихлордифенилтрихлорметилметана, во время Второй мировой ознаменовало, как всем казалось, окончательную победу человека над малярией, тифом и другими болезнями, разносчики которых – насекомые. Как препарат действует на самих насекомых, обнаружил несколькими годами ранее Пауль Мюллер, химик из швейцарского фармацевтического концерна J.R. Geygy. За это открытие ему в 1948 году присудили Нобелевскую премию.

В 1925 году двадцатишестилетний Мюллер пришел работать в J.R. Geygy. В то время компанию интересовали средства для борьбы с домашней молью – что-нибудь более эффективное, чем шарики нафталина. Перед Мюллером стояла задача испытать ряд синтетических препаратов. Он поступал так: помещал немного вещества в стеклянную емкость, которую затем заполнял насекомыми.

Мюллер был настолько увлечен этой работой, что коллеги даже придумали ему кличку Fliegenmtiller (“Мошкомюллер”, или “перемалыватель мошек”).

ДДТ принадлежал к группе веществ, на которые Мюллер возлагал особые надежды. Поначалу казалось, что опыт с ДДТ провалился, поскольку моль после контакта с веществом жила себе как ни в чем не бывало. Но тут, безо всякого разумного обоснования, Мюллер оставил насекомых в сосуде на ночь. На следующее утро все были мертвы. Он повторил опыт с большим числом моли, домашними мухами и другими насекомыми. За ночь снова погибли все. Воодушевленный столь фантастическими результатами, Мюллер промыл свой “сосуд для убийств” растворителем и перепробовал ряд родственных соединений – и все, как ему показалось, были столь же смертоносны. Но позже выяснилось, что насекомых убивал по-прежнему ДДТ – даже ничтожные следы вещества, оставшиеся на стенках сосуда после промывки растворителем, несли насекомым смерть. Руководители компании J.R. Geygy отправили банку с порошком ДДТ в свою штаб-квартиру в Америке. Химик, способный прочесть описание свойств препарата по-немецки, нашелся не сразу. Он послал немного вещества в Министерство сельского хозяйства США, а оттуда его передали на станцию по изучению насекомых в Орландо, штат Флорида. Там его испытали и подтвердили, что ДДТ исключительно токсичен для насекомых, в особенности для комаров.

Открытие пришлось очень кстати, поскольку как раз тогда американские войска сражались с японцами на тихоокеанских островах, и малярия оказалась для доблестных американских воинов пострашней, чем пули и снаряды. В те времена особо опасались тифа, который на Первой мировой выкашивал целые армии. Поэтому энтомологи министерства сельского хозяйства решили сразу же устроить ДДТ полевые испытания. Результаты поражали: стоило обработать обмундирование ДДТ, и вши не беспокоили солдата целый месяц. Вскоре самолеты уже распыляли ДДТ над берегами, где предстояло высадиться морским пехотинцам. В ходе вторжения союзников в Италию эпидемия тифа в Неаполе была подавлена на корню благодаря обработке территории дустом. В эту операцию были вовлечены 1,3 миллиона человек.

Едва война окончилась, возник план: стереть с лица земли всех разносчиков малярии раз и навсегда. Но тут возникли резонные опасения. Можно ли быть уверенным, что ДДТ, рассеянный повсюду в огромных количествах, не причинит вреда людям? В экспериментах на животных его токсичность не проявилась, а людям уже приходилось часами вдыхать взвесь порошка ДДТ в воздухе. Чтобы убедить скептиков, двое исследователей даже проглотили по нескольку граммов препарата. Однако куда более серьезной угрозой было появление невосприимчивых популяций комаров. Только один из многих тысяч комаров был устойчив к действию ДДТ от природы, однако эти немногие, пережив химическую атаку, размножились и дали начало новым поколениям с высокой резистентностью.

В 1962 году ДДТ осудила Рэйчел Карсон в своей сенсационной книге “Тихая весна”, вызвавшей большой резонанс: вещество, утверждала она, несомненно нарушило экологический баланс. Уничтожение насекомых уменьшило популяции многих видов птиц; некоторые виды насекомых, на которых ДДТ не действовал, размножились сверх меры благодаря исчезновению насекомых-хищников – к примеру, ос.

Сейчас ДДТ используется редко и почти что ушел в историю. Есть основания думать, что он спас миллионы жизней, поскольку комаров практически изгнали из тех мест, где они прежде беспрепятственно размножались – особенно это касается Латинской Америки и Северной Африки. Заявляли, что более продуманная и четко организованная операция могла бы уничтожить популяции комаров целиком, прежде чем успели бы возникнуть устойчивые к препарату поколения. А то, что из ДДТ не извлекли максимум пользы, следует считать одной из главных упущенных возможностей человечества.

После ухода из J.R. Geygy Мюллер продолжал поиски совершенного инсектицида. Его исследования продолжались до самой смерти ученого (он скончался в 1965 году). Свою Нобелевскую премию он раздал молодым исследователям, занимавшимся контролем численности насекомых.

Недавняя книга о борьбе с комарами: Spielman Andrew and dAntonio Michael, Mosquito: A Natural History of Our Most Persistent and Deadly Foe (Time Warner, New York, 2001J.

Великие люди рождают великие идеи

Когда Ричарда Фейнмана позвали на встречу в Принстонский университет, где он только готовился защитить докторскую диссертацию, его выдающиеся способности были уже признаны физическим сообществом. А встреча та была исторической – она положила начало Манхэттенскому проекту по созданию атомной бомбы. Вот как 40 лет спустя Фейнман вспоминал о тех днях:

Тогда более всего меня взволновало общение с поистине выдающимися людьми. Никогда прежде я не встречал так много великих. А тут имелся целый комитет, члены которого пытались помочь нам сдвинуться с мертвой точки и принять окончательное решение, каким способом мы будем разделять уран (то есть извлекать ничтожно малую долю способного к делению изотопа). В комитет входили такие люди, как Артур Холли Комптон, Ричард Чейз Толмен, Генри Девольф Смит, Гарольд Клейтон Ури, Исидор Айзек Раби и Джулиус Роберт Оппенгеймер. Меня пригласили, поскольку я понимал теорию процесса разделения изотопов. Они задавали мне вопросы и всё обсуждали. В таких спорах кто-нибудь один брался что-нибудь доказывать. Затем, к примеру, Комптон излагал другую точку зрения. Он заявлял, что все стоит делать именно так, и был совершенно прав. Кто-нибудь другой говорил: может быть и так, но тут имеется еще одна возможность, и стоит ее рассмотреть.

Из всех собравшихся никто ни с кем не соглашался. Меня удивляло и даже поражало, что Комптон не повторял свои доводы и не настаивал на них. В конце концов Толмен, который был председателем комитета, вставал и говорил: “Я выслушал всех и считаю, что доводы Комптона лучше прочих. А теперь продолжим”.

Я с восторгом наблюдал, как члены комитета выдвигают великое множество идей и как каждый подходит к делу с новой стороны, но при этом помнит, что говорили другие, так что в конце концов, подводя итог, решают, чья идея была лучшей, и ничего не приходится повторять трижды. Это и в самом деле были по-настоящему великие люди.

Из книги: Feynman Richard, Surely You're Joking Mister Feynman! Adventures of a Curious Character (Norton, New York, 1985).

(Фейнман P., Вы, конечно, шутите, мистер Фейнманн! – М.:

Колибри, 2,008)

Вулканизация Чарльза Гудьера

Вначале XIX века многие ученые (среди них был и Чарльз Макинтош, в честь которого один из видов плащей стал называться макинтошем) пытались изготовить водоотталкивающие ткани, покрывая какую-нибудь подложку каучуком. Эти усилия имели лишь относительный успех: на жаре каучук становился липким и тек, а на морозе растрескивался. Безуспешные попытки справиться с этой проблемой довели Макинтоша до долговой тюрьмы, где он провел несколько лет, а Чарльза Гудьера, родившегося в Нью-Хейвене, штат Коннектикут, в 1800 году, до нищеты – почтовая служба США отказалась от его водонепроницаемых почтовых сумок.

В1840 году, после того как он без особого успеха попробовал воздействовать на каучук в числе прочих реагентов и серой, он по случайности позволил смеси серы и каучука соприкоснуться с горячей печью. И удивительное дело – вместо того чтобы расплавиться, паста превратилась в вязкую массу, которая лишь слегка обуглилась по краям! Вот как описывает случившееся его дочь:

Проходя через комнату, я случайно заметила, что отец сидит у камина и держит в руках небольшой кусок смолы. Похоже, он был необычайно воодушевлен неким открытием, которое только что совершил. Кусок этого материала он прибил снаружи кухонной двери – а на улице стоял мороз. Утром он внес этот кусок обратно и стал с волнением показывать мне. Тот абсолютно не потерял свои упругие свойства – он был таким же, как тогда, когда отец только вынес его на мороз.

Эйфория Гудьера не передалась ни его брату-изобретателю Нельсону, ни кому-либо еще из заинтересованных лиц. Вот как Гудьер рассказывает о случившемся в своем двухтомном трактате о резине, причем о себе он говорит почему-то в третьем лице:

Он попытался привлечь внимание своего брата и еще нескольких присутствующих, которые были знакомы с процессом производства эластичных смол, к этому явлению – весьма, надо сказать, примечательному, поскольку до сих пор эластичные смолы всегда плавились от сильного нагрева. Но этот случай не показался им интересным и они отнеслись к словам исследователя как к одному из привычных заявлений, которые он привык делать, отстаивая результаты своего очередного эксперимента.

Он, однако, понял, что если процесс обугливания остановить в надлежащий момент, то можно лишить резину ее природной клейкости, и это сделает ее лучше исходной резины. Прежде чем экспериментировать дальше с воздействием тепла, он нашел новые доводы в пользу справедливости своей гипотезы, обнаружив, что индийский каучук не плавится в кипящей сере, а только обугливается.

Гудьер назвал этот процесс, который изучил в деталях и затем улучшил, вулканизацией. До сих пор вулканизация лежит в основе производства резины: так делают и ластики, и самолетные покрышки. За свое открытие Гудьер был удостоен всяческих почестей, однако богатым ему стать не удалось – большую часть заработанного он потратил на тяжбы по поводу патентов и даже не раз попадал в долговые тюрьмы Англии и Франции. Он пребывал в заключении и тогда, когда император Луи-Наполеон присудил ему орден Почетного легиона. Сын изобретателя отвез отцу орден в долговую тюрьму в Клиши.

Friedei Robert, Americal Heritage of Discovery and Invention, 5(3), 44 ('1990) и Kauffman George B., Educatierrin Chemistry, 20,167 (1989).

Пределы логики

В 1931 году в надежно защищенном мире математики взорвалась интеллектуальная бомба. Виновником этого возмутительного события был молодой австриец Курт Гедель, а самой прославленной из жертв – Давид Гильберт, патриарх немецкой математики. Проект Гильберта, как его называли, имел целью построить полную систему аксиом, из которых в итоге можно было бы строго вывести всю математику. (Это может показаться далеким от каждодневных проблем, но исследования в духе тех, которыми занимались Гильберт и Гёдель, серьезно повлияли на совершенно другие области науки и даже на технологии.) С помощью весьма утонченных математических аргументов Гедель доказал, опираясь на парадоксы, что для самых важных областей математики полный набор аксиом нельзя составить в принципе. Эта “теорема неполноты”, по сути, положила конец гильбертов-ской картине мира и сделала Гёделя знаменитым.

Когда нацисты пришли к власти, Гёдель, как казалось, не придал этому значения, но когда его призвали на военную службу, он решил, что самое время покинуть страну. Окольным путем[19]19
  В частности, он пересек Советский Союз по Транссибирской магистрали.


[Закрыть] Гёдель добрался до Соединенных Штатов и остаток жизни провел в Институте передовых исследований в Принстоне. Там его ближайшим другом стал Альберт Эйнштейн, однако последующие несколько лет поведение Гёделя становилось все более странным. Он продолжал работать, но отказался от всех контактов с людьми и общался с миром через щель в двери своего кабинета, куда ему просовывали письма. Со временем он проникся убеждением, что некие незнакомцы собираются его отравить; в конце концов он вовсе прекратил есть и умер от голода (или, как написано в свидетельстве о смерти, от “истощения”). Следующий случай приключился, когда его паранойя только набирала обороты.

Однажды, обедая вместе, как было у них заведено, Гёдель, Эйнштейн и ассистент Эйнштейна Эрнст Штраус обсуждали свежие новости. Шел 1951 год, и все только и говорили о возвращении генерала Макартура из Кореи. Гёдель пришел в крайнее возбуждение, поскольку, рассмотрев фотографию Макартура в передовице New York Times, начал подозревать, что человек, который с триумфом проезжает по Мэдисон-авеню, – самозванец. Теперь он убедился, что его гипотеза верна; найдя один из прежних снимков генерала, он измерил важную пропорцию черт лица – соотношение длины носа и расстояния между носом и подбородком. На двух снимках, прежнем и нынешнем, пропорции были разными, так что, следовательно, изображены были два разных человека в униформе. Какие действия Гёдель предпринял и как его страхи удалось приглушить, не сообщается.

Великий физик Джон Арчибальд Уилер также свидетельствует о странностях Гёделя. Однажды он пришел к Гёделю спросить, не связаны ли между собой теорема о неполноте и принцип неопределенности Гейзенберга. Гёдель, вспоминает Уилер, сидел в невыносимо жарком кабинете, укрыв ноги шерстяным пледом. Когда Уилер задал свой вопрос, Гёдель, придя в бешенство, выставил его из кабинета.

Krantz Steven G., The Mathematical Intelligencer, 12, 32 (1990).

Во сне, как наяву

Фрэнсис Крик утверждал: назначение сна в том, чтобы очистить сознание от избытка воспоминаний – того мусора, который оставляют после себя наши дневные переживания. Так мы будем яснее воспринимать то, что действительно важно. Вот, возможно, почему смутные и неразвитые идеи столь часто выкристаллизовываются в уме великих ученых, когда те спят или пребывают в полусонной задумчивости. Как бы там ни было, именно таким способом в 1869 году Дмитрий Иванович Менделеев открыл свою классификацию химических элементов.

Менделеев родился в 1834-м в семье школьных учителей в сибирской глуши и был младшим из 17 детей. Позже он утверждал, что так и не выучился тому русскому языку, на котором говорят в Санкт-Петербурге, куда его отправили учиться. Преодолев множество препятствий, он стал профессором химии в Технологическом институте. На снимках Менделеев, с бурной шевелюрой и с громадной бородой, выглядит весьма патриархально. Он обладал фантастическими работоспособностью и вниманием к деталям и твердо верил, что химические элементы должны подчиняться одному всеобщему закону. В этом Менделеев был не одинок: прославивший его закон начерно сформулировал (и выставил себя на посмешище) английский химик по имени Джон Ньюлендс.

Что такое правило октав Ньюлендса? Выстроим элементы в порядке возрастания их атомных весов. Если объединять члены ряда, разделенные интервалом в восемь других (как ноты), то получатся группы родственных элементов. Ньюлендсу возражали, что с тем же успехом он мог бы выстраивать их в алфавитном порядке. Теория Ньюлендса не нашла признания. Менделеев, когда ему приснился его знаменитый сон, наверняка про нее ничего не знал. В течение трех почти бессонных дней и ночей он сознательно пытался расставить элементы в каком-нибудь порядке. Увлеченный этим пасьянсом, он надписал карты названиями элементов и непрерывно перетасовывал их у себя на столе.

Менделеев состоял членом Вольного экономического общества. На следующее утро после очередной бессонной ночи ему по поручению этого общества предстояло отправиться в Тверскую губернию, где у него было небольшое имение. Однако, увлекшись своими “карточными играми”, он отложил отъезд на вечер. Казалось, решение близко, и он – пока безуспешно – пытался ухватить ускользающую мысль. В конце концов, утомленный размышлениями, он заснул прямо за столом, и ему приснился сон. “Вижу во сне таблицу, – писал он позже, – где элементы расставлены так, как нужно. Проснулся, тотчас записал на клочке бумаги”.

Нужно было просто выстроить элементы в порядке возрастания их атомных весов, тогда их химические свойства, которые Менделеев знал наизусть, будут повторяться с регулярным интервалом! Свою схему он назвал периодической таблицей элементов. Так, к примеру, галогены – фтор, хлор, бром и йод, – у которых множество общих свойств, следуют друг за другом в его таблице с одинаковым интервалом[20]20
  На самом деле все немного сложнее: между хлором и бромом или бромом и йодом 18 других элементов, а между фтором и хлором – 8.


[Закрыть].

Но самым удивительным были неизбежные пробелы в таблице: чтобы сохранить регулярность повторов, некоторые элементы следовало сдвинуть вперед на одну ячейку. Освободившееся при этом место, предсказывал Менделеев, будет рано или поздно заполнено каким-нибудь новым элементом. Свойства трех элементов, которые тогда еще не были найдены, он даже описал в деталях. Один из них, названный эка-алюминием, должен по своим свойствам походить на алюминий: к примеру, быть трехвалентным металлом. Эка-алюминий вскоре действительно был открыт. 27 августа 1875 года французский ученый Поль Лекок де Буабодран провозгласил: “Предыдущей ночью я обнаружил новый элемент в образце сульфида цинка из Пье-рефитского рудника на Пиренеях” Он дал новому элементу имя “галлий” в честь своей страны (или, возможно, в честь себя, поскольку Лекок (le coq) – это “петух” по-французски, а по-латински “петух” будет gallus). В 1886 году за галлием последовал германий – элемент, обладающий в точности теми свойствами, которые Менделеев спрогнозировал 17 годами раньше. Однако вскоре, в 1894 году, основы менделеевской системы пошатнулись: открытие благородного (т. е. инертного) газа аргона в 1894 году угрожало всей ее величественной конструкции – для элемента с такими уникальными свойствами, как казалось, в таблице места не было. Но прошло еще некоторое время, и был выделен весь ряд благородных газов (гелий, неон, аргон, криптон, ксенон и радон) – то есть новая группа целиком, – что и стало заключительным штрихом к триумфу менделеевской теории.

Менделеев за свое открытие удостоился многих почестей, но Нобелевской премией его не наградили. Возможно, наивысшая научная награда не досталась ему потому, что периодический закон был независимо открыт немецким химиком Лотаром Мейером, который умер прежде, чем Нобелевская премия была учреждена. (Известно, что на самом деле Менделеева номинировали в 1906-м, но ему не хватило одного голоса, и премия ушла к французскому химику-неорганику Анри Муассану, который первым выделил фтор в свободном виде.)

Менделеев совершил еще много полезного в химии, но, что любопытно, противился истолкованию периодической таблицы в терминах структуры атома – великий химик так и не смог принять новые физические теории, появившиеся в начале XX века.

За несколько лет до смерти Менделеев прибыл в Лондон, где на заседании Королевского химического общества ему вручили Фарадеевскую премию. Химик сэр Эдвард Торп вспоминает эту церемонию в своем некрологе Менделееву:

Когда он прибыл прочесть Фарадеевскую лекцию, автору этих строк как казначею Химического общества предстояло вручить Менделееву гонорар, предписанный правилами общества, в маленьком шелковом кошельке, украшенном национальным русским орнаментом. Кошелек привел Менделеева в восхищение, которое только усилилось, когда он узнал, что тот вышит одной из дам, присутствующих в аудитории. Великий химик тут же провозгласил, что будет пользоваться теперь только этим кошельком. Однако соверены из кошелька высыпал на стол, заявив, что ничто не заставит его принять деньги от общества, которое оказало ему столь высокую честь – позволило выступить в память о Фарадее в стенах, освященных его трудами.

Менделеев умер в 1907 году. Пятьдесят лет спустя его имя было увековечено в названии нового трансуранового элемента. В периодической таблице менделевий занимает 101-ю ячейку.

Внятный рассказ о работе Менделеева в частности и об истории химических элементов в общем см.: Strathem Paul, Mendeleev's Dream – The Quest for the Elements (Hamish Hamilton, London, 2000). Некролог Торпа вышел в Nature, 75, 373 (1907).