Текст книги "Эврики и эйфории. Об ученых и их открытиях"
Автор книги: Уолтер Гратцер
сообщить о нарушении
Текущая страница: 28 (всего у книги 33 страниц)
Дары моря
Открытие анафилаксии – поворотная точка в истории иммунологии. Это явление – отклик (часто в форме смертельного исхода) организма с повышенной чувствительностью на ничтожные дозы раздражителя (им может стать укус пчелы, укол пенициллина, мясо моллюска или орех) – связано с именем Шарля Рише (1850–1935), чьи исследования на эту тему начались на борту яхты принца Монако Альберта Первого.
Принц, монарх-реформатор, превративший убогий средиземноморский рыбный порт в процветающее демократическое государство, всерьез увлекался биологией моря. На яхте он организовал богато оборудованную биологическую лабораторию и потому часто приглашал друзей-биологов составить ему компанию в круизах. Одним из таких его ученых друзей и был Рише, в то время профессор физиологии в Сорбонне, который уже несколько лет занимался проблемой иммунизации. Он заметил, что собаки, если им несколько раз подряд ввести сыворотку чужой крови, заболевают и иногда гибнут. Еще тем летом на борту яхты присутствовал другой ученый, тоже друг принца Поль Портье – физиолог и впоследствии профессор Океанографического института в Париже. Во время круиза на яхте принца Монако Альберт и Г. Рикар предложили Рише и П. Портье заняться токсическими свойствами физалии (“португальского кораблика”, как ее называют биологи), обнаруженной в Южном море. Опыты, проведенные на борту яхты принца, показали, что водно-глицериновый экстракт из щупалец физалии чрезвычайно токсичен для уток и кроликов. По возвращении во Францию Рише не удалось добыть ни одной физалии, и он решил для сравнения исследовать щупальцы актиний – у них с физалиями много общего, а кроме того, их проще найти.
Рише, очевидно, впечатлила невероятная токсичность яда, полученного им и Портье из морских даров, и, вероятно, он задался вопросом, а не связано ли это с эффектом повышения чувствительности, который еще задолго до того привлек его внимание. Как бы там ни было, он решил иммунизовать животных токсином и посмотреть, что из этого выйдет. На этот раз они с Портье приготовили экстракт яда из щупалец морской анемоны и испытали его на собаках. Позже Рише рассказывал:
Пытаясь определить смертельную дозу, мы вскоре выяснили, что первые дни ее величина сильно колеблется, и только потом цифры становятся осмысленными. Некоторые собаки оставались живы на четвертый и даже на пятый день, а то и позднее. Тех, кого исходная доза не убила, мы решили оставить для повторных испытаний, но прежде дождаться, пока они полностью выздоровеют. И тут случилось непредвиденное: у выживших собак выработалась невероятная чувствительность к яду, и они погибали спустя считаные секунды после введения самых малых количеств препарата.
Рише и Портье описывают агонию несчастного пса по имени Нептун, который на 26-й день после прививки умер от укола через 25 минут. Поразивший экспериментаторов результат, как они догадались, объясняет происхождение аллергических реакций у человека. Продолжать эту работу Рише пришлось в одиночку, и Нобелевская премия 1913 года по физиологии и медицине досталась ему одному.
Удивительное дело – позже он увлекся парапсихологией, и мошенникам-медиумам, которые тогда наводнили Париж, ничего не стоило надуть этого нобелевского лауреата.
За подробностями стоит обратиться, например, к книге: Foster W.D., A History of Medical Bacteriology and Immunology (Heisemann, London, 1970).
Радон и алхимия
Эрнест Резерфорд, только получивший первое в своей жизни место профессора – в канадском Университете МакГилла – нанял на работу химика Фредерика Содди (Содди родился в Истбурне в 1877 году) в надежде, что тот поможет ему разобраться с анализом радиоактивных веществ. В1901 году они вместе совершили ошеломляющее открытие: радиоактивный металл торий при самопроизвольном распаде порождает радиоактивный газ – новый неизвестный элемент. Содди удалось собрать достаточное количество этого газа, чтобы сжижить его и показать, что тот своим поведением напоминает инертный газ аргон. Эту “эманацию тория” впоследствии назовут радоном.
Мной овладело нечто большее, чем радость, – я не могу это толком выразить: нечто вроде экзальтации, смешанной с чувством гордости, что именно я, единственный из химиков всех времен, был избран открыть естественную трансмутацию.
Хорошо помню, как застыл на месте, будто меня пригвоздило, от осознания колоссальной важности произошедшего, и выкрикнул – или это мне только померещилось? – “Резерфорд, это же трансмутация: торий распадается и трансмутирует в аргон!”
Слова, казалось, вырывались мгновенно и сами собой, как если бы приходили откуда-то извне.
Резерфорд только прикрикнул на меня с обычной для него беззаботностью: “Ради всех святых, Содди, не называй это трансмутацией. Нас примут за алхимиков и оторвут нам головы. Ты ведь знаешь, что это за люди".
Вслед за этим он принялся вальсировать по лаборатории, распевая громоподобным голосом: “Впееред, солдаты-хо-хо-христиане!”, и песню ту было проще угадать по словам, чем по мелодии.
Предупреждение было мудрым: публичное заявление первооткрывателей стало сенсацией. По свидетельству другого сотрудника Резерфорда, A.C. Рассела, в Глазго вскоре объявилась компания, которая обещала заняться превращением свинца в ртуть и в золото. Содди позже писал:
Природа время от времени коварно подшучивает над нами: когда задумываешься о сотнях и тысячах алхимиков прошлого, корпевших годами над своими печами, дабы превратить один элемент в другой, неблагородный металл в благородный, и умиравших, так и не дождавшись награды за свои труды, понимаешь, что это истинное чудо – то, что случилось тогда, в Мак-Гилле. Ведь уже во время первого моего эксперимента мы были удостоены чести увидеть на примере тория, как процесс трансмутации происходит сам собой, не встречая сопротивления, безостановочно и неизменно! С этим ничего нельзя поделать. Человек не в силах повлиять на силы Природы.
За открытие радиоактивных превращений Резерфорда в 1908 году наградили Нобелевской премией по химии, что изрядно его позабавило, поскольку, как он едко отмечал, его собственное превращение из физика в химика произошло мгновенно. Содди же, в отличие от Резерфорда настоящий химик, навсегда остался обижен тем, что его обошли – и вниманием, и наградой.
Впоследствии были найдены и другие радиоактивные эманации: все они обладали похожими свойствами, но слегка отличались атомным весом. Разумеется, это был один и тот же элемент, у которого варьировалось только число нейтронов в ядре – и, как следствие, вес. Существование нескольких разновидностей одного и того же элемента, с разным атомным весом, но одинаковыми химическими свойствами прояснило некоторые загадки, над которыми билось не одно поколение химиков. Содди назвал эти разновидности изотопами, и за их открытие все-таки был награжден Нобелевской премией по химии. Случилось это в 1921 году. Что удивительно, награда эта не сильно умерила его горечь по поводу выказанного ему прежде пренебрежения. К тому времени его назначили главой кафедры физической химии в Оксфорде, но на этом посту он вовсе не благоденствовал. Его планы реформировать исследовательскую работу и преподавание натолкнулись на сопротивление преподавателей колледжа. Содди овладели хандра и глубокое уныние. Он больше не занимался научной работой, и его кафедра теряла свои позиции в университете. Тогда Содди увлекся построением универсальной теории денег и другими столь же бесплодными делами. Наконец в 59-летнем возрасте он покинул университет и, окончательно превратившись в ожесточенного параноика, провел остаток жизни в безвестности. Умер Фредерик Содди в 1956 году, когда о нем все уже почти забыли.
Howorth Muriel, Pioneer Research on the Atom: The Life of Frederick Soddy (New World Publications, London, 1958). См. также более современную и менее льстивую биографию: Merricks Linda, The World Made New: Frederick Soddy – Science, Politics and the Environment (Oxford University press, Oxford, 1996).
Бизнес на числе тг
На протяжении многих веков число л, удивительное и непостижимое, то вдохновляло, то ввергало в отчаяние математиков и философов.
Сравнив длину окружности с периметром вписанного и описанного вокруг нее квадратов, легко понять, что л больше двух и меньше четырех. Куда менее очевидно, что л иррационально, – иначе говоря, его нельзя записать в виде простой дроби. Современные мощные компьютеры вычислили уже миллиарды[22]22
В 2002 году была преодолена отметка в триллион!
[Закрыть] десятичных знаков числа л, но никакой закономерности или неожиданных повторов в этой последовательности не обнаружили.
Самая удивительная попытка освободить л от груза иррациональности датируется 1894 годом, когда Эдвард Джонстон Гудвин, самолюбивый врач и математик-любитель из маленького городка в штате Индиана, опубликовал в American Mathematical Monthly статью под названием “Квадратура круга” В несколько логических шагов он приравнял л к числу 3,2 (вместо 3,14159…). Далее Гудвин сообщил, что уже оформил авторские права на л, равное 3,2, в США, Великобритании, Германии, Франции, Испании, Бельгии и Австрии. В 1896 году он обратился к представителю своего округа в законодательном собрании штата, мистеру Тейлору Рекорду, и призвал его представить на рассмотрение палаты представителей Индианы законопроект, “вводящий новое математическое знание, которым в Индиане можно будет пользоваться бесплатно”, тогда как жителям остальных штатов придется платить авторские отчисления. В январе 1897 года этот законопроект за номером 246 попал на рассмотрение палаты общин. И удивительное дело – после того как его одобрили два комитета, 67 депутатов проголосовали за него единогласно! В феврале, несмотря на некоторое брожение в местной прессе, законопроект о числе л был направлен в сенат на утверждение.
Но тут случилось непредвиденное – в тот день, когда на слушаниях в сенате активно обсуждали эту потрясающую законодательную инициативу, туда по служебным делам заехал Кларенс Абиатар Вальдо, профессор математики в Университете Пердью. Для Вальдо сенатские слушания законопроекта о л стали большой неожиданностью. В статье, написанной 19 лет спустя, он вспоминал:
Выступил бывший учитель из восточной части штата: “Этот случай предельно прост. Если мы примем закон, который вводит новое и правильное значение тг, штат сможет использовать его бесплатно и свободно публиковать в школьных учебниках, зато прочим придется платить” Член законодательного собрания, показавший мне законопроект, поинтересовался, не желаю ли я познакомиться с его автором, ученым-врачом. От столь высокой чести я, поблагодарив, отказался, однако счел нужным отметить, что уже знаком с огромным множеством сумасшедших.
После слов профессора Вальдо сенаторы сочли, что тут нет предмета для законотворчества, и отложили утверждение закона на неопределенный срок. Не исключено, что он ждет рассмотрения и по сей день.
История излагается в нескольких источниках. Великолепный рассказ и анализ геометрических доводов доктора Гудвина можно найти в книге: Singmaster David, The legal values of Pi, The Mathematical Intelligencer, 7 (no. 2), 69 (1985,).
Последние из “могикан”
Наука, и физика в особенности, стала теперь слишком специализированной и слишком дорогой для простых любителей. Братья де Бройль – младший, Луи (который первым описал корпускулярно-волновой дуализм), и старший, Морис, – принадлежали к числу последних “могикан”.
Луи-Чезар-Виктор-Морис де Бройль (1875–1960) – потомок древнего и знаменитого французского семейства. Родословная обязывала выбирать между военной и дипломатической карьерой, и только после долгих переговоров с дедом, главой клана де Бройлей, ему позволили стать морским офицером. Мориса прикомандировали к Средиземноморскому флоту. Тут и проявились его склонности к наукам: именно Морис де Бройль установил первый беспроволочный передатчик на борту французского военного корабля. Но вскоре юный офицер понял, что служба мешает ему заниматься по-настоящему интересными вещами, и попросился в отставку, дабы целиком посвятить себя науке. Дед был разгневан: наука, считал он, это развлечение для стариков, недостойное наследника славной фамилии де Бройлей. Однако, выслушав Мориса и посовещавшись, старшие представители почтенного семейства согласились, чтобы он устроил лабораторию в одной из комнат их парижского особняка и занимался там наукой в свое удовольствие в перерывах между выходами в море. Только после смерти деда Морис, которому уже исполнилось зз, почувствовал себя вправе отказаться от военной службы (хотя во время Первой мировой войны он вернулся к задачам установки связи между подводными лодками). Затем он учился спектроскопии в Коллеж-де-Франс и защитил диссертацию под руководством знаменитого физика Поля Ланжевена, вместе с которым успел потрудиться на благо подводного флота. После этого Морис де Бройль вернулся в свою – кстати, превосходно оборудованную – лабораторию. Там с ним работали несколько помощников, одним из которых был его брат Луи, будущий нобелевский лауреат. Швейцарский кристаллограф П.П. Эвальд рассказывал на лекции в 1953 году:
В те годы Морис де Бройль в Париже изобретал новые спектроскопические методы один за другим и столь же стремительно обучал им своих коллег – к примеру, Трийя и Трибо. Некоторые из моих слушателей, возможно, помнят неповторимую атмосферу его лаборатории на улице Байрона, где электрические провода свисали из специально прорезанных дыр в роскошных гобеленах, украшавших стены.
Но, пожалуй, последним истинным любителем науки, никогда не стремившимся получить за свое увлечение деньги, был Альфред Лумис. Он родился в состоятельной нью-йоркской семье в 1887 году и, хоть и окончил Йельский университет, гуманитарный уклон которого был всем известен, увлекся естественными науками и обожал (и конструировал сам) разнообразные механические безделицы. Особенно Лумис восхищался баллистикой. Оказавшись в армии, когда Соединенные Штаты вступили в Первую мировую войну, он развил новые методы измерения скорости артиллерийских снарядов. На Абердинский полигон консультировать военных приезжали ведущие физики страны, и с некоторыми из них Лумис завел знакомство. Особенно он сдружился с Р.В. Вудом.
Состояние Лумиса, удачливого банкира и успешного юриста, росло день ото дня, и наконец ученый-любитель решился организовать частную лабораторию в своем особняке на Лонг-Айленде. Вуд рассказывал, как это произошло:
Лумис гостил у своих тетушек в Ист-Хэмптоне. Однажды он заглянул ко мне, когда я работал (уже не помню над чем) в своей лаборатории-амбаре. Мы долго беседовали, рассказывали друг другу всякие истории, которые нам доводилось слышать про разработки нового вооружения. Затем мы перешли к обсуждению послевоенных исследований. Вскоре он стал заходить ко мне потрепаться почти каждый день после обеда, а старый амбар казался нам гораздо более подходящим местом для таких бесед, чем пляж или загородный клуб.
Как-то он мне сказал: если я задумаю какое-нибудь исследование, которым мы могли бы заняться вместе, и если вложения, которых оно потребует, окажутся непосильными для физического факультета, он сможет взять денежные обязательства на себя. Тогда я рассказал ему про работы Ланжевена, посвященные ультразвуку, и про гибель рыбы неподалеку от Тулонского арсенала. Тут открывались широкие перспективы для физических, химических и биологических исследований, поскольку сам Ланжевен изучал высокочастотные волны только как средство для обнаружения субмарин. Лумис загорелся этой идеей, и мы поехали в лабораторию General Electric, чтобы обсудить это с Уитни и Халлом.
В итоге в Шенектади был изготовлен прибор, который для начала установили в огромном гараже Лумиса в Тукседо-парке, штат Нью-Йорк, где мы вместе убивали мышей и рыб ультразвуком и пытались понять, что при этом происходит: разрушают ли волны ткани, действуют на нервную систему или же причина смерти кроется в чем-то ином.
Размах работ рос, и со временем мы почувствовали, что в гараже нам становится тесно. Тогда мистер Лумис приобрел дом Спенсера Траска – огромный каменный особняк с башней вроде сельского дома в Англии, возвышающийся на вершине холма в Тукседо-парке. Особняк он превратил в первоклассную лабораторию с комнатами для гостей или приглашенных ученых, с полноценной механической мастерской и дюжиной, а то и больше больших и маленьких комнат для проведения экспериментов. Я перевез туда из Ист-Хэмптона свой 12-метровый спектрограф и установил его в подвале лаборатории, чтобы продолжать мои спектральные исследования в более приятной обстановке.
Работы Лумиса и Вуда по ультразвуку легли в основу нового научного направления. Лумис ставил и другие эксперименты (самостоятельно или при участии Вуда и других ученых гостей), затрагивающие самые разные области физики, но прежде всего его интересовало конструирование прецизионных приборов. Многие годы он каким-то образом успевал все – заключать сделки на Уоллстрит и заниматься наукой в своей лаборатории, но в конце концов мир финансов его утомил. Он (анонимно) оказывал поддержку Американскому физическому обществу и бедствующим физикам, а когда на горизонте замаячила Вторая мировая война, стал уделять все больше и больше времени военным проектам, в частности – созданию радара. Лумис участвовал и как инженер, и как менеджер в работе Радарной лаборатории Массачусетского технологического института: заседал в некоторых важных комитетах и некоторые возглавлял; благодаря хорошим отношениям с двоюродным братом, тогдашним военным министром США Генри Стимсоном, перед ним легко открывались двери в кабинеты самых высокопоставленных политиков и магнатов. Его интерес к науке сохранился и в старости – в те годы он увлекся изучением гидры, крохотного пресноводного существа. В этом ему помогал сын-биолог. Попутно мистер Лумис продолжал изобретать разные безделицы – вроде специальной машинки, доставляющей еду гостям за длинным столом. Осыпанный почестями, Альфред Лумис скончался в 1975 году.
Рассказ о жизни и работе Лумиса см. в статье: Alvarez Luis W., Alfred Lee Loomis – last great amateur of science, включенной в книгу History of Physics, ed. Spencer R. Meart and Melba Phillips (American Physical Society, New York, 1985). О карьере Мориса де Бройля рассказывается в статье: Weill-Brunschwicg Adrienne and Heilbron John L, in Dictionary of Scientific Biography, Vol. 1, ed. С. C. Gillespie (Scribner, New York, 1970).
Противозачаточные пилюли доктора Пинкуса
Противозачаточные таблетки ассоциируются с именами Грегори Пинкуса, Джона Рока и Карла Джерасси – физиолога, врача и химика-органика – и с огромным количеством других имен. Чудодейственные пилюли, изменившие жизнь множества женщин, появились благодаря терпеливым и долгим исследованиям очень многих ученых. Началось все с филантропки Кэтрин Маккормик и Маргарет Сэнгер, которая стремилась освободить женщин от гнета нежелательных беременностей. Дело сдвинулось с мертвой точки в 1955 году, когда Рок, профессор Гарвардской медицинской школы и специалист по вопросам деторождения, стал с большой осторожностью испытывать прогестин Пинкуса, синтетический аналог естественного гормона, на группе дам-энтузиасток, бесстрашно записавшихся в добровольцы.
Рок, практикующий врач, бессознательно сделал ставку на безопасность, а не на результативность эксперимента. Желание Рока перестраховаться выглядело по тем временам чрезмерным. Недавний выпускник Йеля доктор Луиджи Мастроянни – молодой акушер, помогавший Року в клинических испытаниях, – вспоминал: “Не думаю, что мог тогда по-настоящему оценить значимость всего, что делалось. Об информированном согласии (без которого по закону в наши дни нельзя начать ни одно исследование с участием добровольцев) тогда и речи не шло. Однако Рок ввел такую практику прежде, чем возникло само это понятие”.
В команде Рока тему исследований называли “ППП” – “Прогестероновый проект Пинкуса” Однако вскоре в названии “пи-пи-пи” (“рее-рее-рее” по-английски – это “пúсать, пúсать и еще раз пúсать”) стали видеть намек на то, что Мастроянни приходилось непрерывно брать пробы мочи у полусотни женщин-добровольцев.
Результаты обнадеживали. У всех 50 женщин, принимавших прогестин, овуляции не наблюдалось. Хотя, конечно, требовалась более представительная выборка, Пинкус и Рок уже знали, что открыли оральное противозачаточное.
Имея столь осторожного партнера, как Рок, Пинкус вовсе не собирался кричать на всех углах об их ошеломляющем открытии. Вовсе нет. Однако кое-кому он успел об этом проговориться.
Его жена Элизабет, обладавшая талантом описывать запутанные ситуации емко и лаконично, навсегда запомнила день, когда муж вернулся с этой новостью домой. Пинкус иногда называл ее ласковым именем Лизушка и в тот раз произнес:
– Лизушка, у нас получилось.
– А что у вас получилось?
– Думаю, мы сделали противозачаточную таблетку.
– Боже мой, почему ты не сообщил мне об этом раньше? – Наверное, для Элизабет это было по понятным причинам очень важно.
Пинкус заметил, что вот теперь и сообщает.
– Но ты ведь знал, что вы в принципе можете изготовить эти таблетки?
Пинкус блестяще парировал:
– В науке, Лизушка, возможно все что угодно.
Рассказ взят из книги: Asbett Bernard, The Pill (Random House, New York, 1995).
