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

Автор книги: Уолтер Гратцер

сообщить о нарушении

Текущая страница: 7 (всего у книги 33 страниц)

Дальтонизм Дальтона

Джон Дальтон (1766–1844) – уроженец Манчестера, который в последние годы XVIII столетия нашел рациональное объяснение атомной теории строения вещества. Его выводы были основаны на кропотливых опытах по комбинированию весов простых веществ: он заключил, что атомы любого элемента не различаются между собой, а с атомами других элементов сочетаются в жестко заданных пропорциях.

Дальтон был квакером. Наверняка он шокировал скромно одетых единоверцев своим видом, когда появлялся на улице в пурпурной докторской мантии. Дело в том, что Дальтон страдал цветовой слепотой. Своим названием ему обязаны сама болезнь (дальтонизм) и те, кто ею больны (дальтоники). Вот как он обнаружил свой недостаток и его наследственную природу:

Я всегда придерживался мнения – хотя, может, и нечасто им делился, – что некоторые цвета названы необдуманно. Термин “розовый” (pink) в отношении гвоздики (гвоздика по-английски тоже pink) казался довольно разумным, но когда “розовый” заменяли “красным”, я считал это в высшей степени неверным. По моим понятиям, это должен был быть синий, так как розовый и синий кажутся мне очень близкими (розовый, о котором тут речь, должен быть скорее лиловым – Дальтон, судя по всему, был нечувствителен к красной составляющей цвета); тогда как между красным и розовым вряд ли есть хоть какая-то связь.

В ходе занятий науками меня особенно увлекла оптика, и я обстоятельно изучил теорию света и цвета прежде, чем узнал о каких-либо странностях моего зрения. Я, однако, уделял не слишком много внимания различению цветов на практике, в чем, как мне казалось, виновата запутанность их номенклатуры. Начиная с 1790 года занятия ботаникой вынудили меня относиться к цветам внимательней. С названиями “белый”, “желтый” и “зеленый” я освоился быстро. “Голубой”, “фиолетовый”, “розовый” и “малиновый” оказались хуже различимы; в соответствии с моей догадкой все они соответствовали “синему”. Часто я всерьез спрашивал кого-нибудь, розовый цветок перед нами или голубой, но обычно все думали, что я хочу над ними пошутить. Несмотря на это, меня так и не смогли убедить в необычности моего зрения, пока осенью 1792-го я случайно не увидел цветок Geranium zonale при свете свечи. Цветок был розовым, но мне он казался почти что небесно-голубым; будучи освещен свечой, он, однако, удивительно переменился – полностью лишившись всех оттенков синего, он стал тем, что я называю “красным” – этот цвет с синим решительно контрастирует. (По существу, это был черный или серый.) Не сомневаясь теперь, что смена цвета проявится одинаково для всех, я попросил нескольких своих друзей пронаблюдать за этим явлением со мной; больше всего меня удивило, когда все – за исключением брата, который увидел то же, что и я, – согласились, что цвет качественно не изменился по сравнению с дневным оттенком. Это наблюдение отчетливо показало, что мое зрение отлично от зрения всех остальных.

Истории Дальтоновой цветовой слепоты оставалось полтора века ждать своей разгадки. Гипотеза самого Дальтона состояла в том, что он видит мир сквозь синий фильтр – то есть его стекловидное тело (желеобразное вещество внутри глазного яблока) должно наверняка быть синим. Поэтому ученый распорядился, чтобы после его смерти его ассистент, Джозеф Рэнсом, извлек у трупа глаза и проверил догадку. Рэнсом так и поступил: он вскрыл одно из глазных яблок умершего учителя и вылил содержимое на смотровое стекло, однако стекловидное тело оказалось "совершенно прозрачным”. Затем он проделал отверстие во втором глазу и посмотрел сквозь него – убедиться, что красный и зеленый кажутся одним и тем же серым. Результат снова был отрицательным, и тогда Рэнсом заключил, что проблема спрятана в оптическом нерве, соединяющем сетчатку с мозгом.

Изуродованные глазные яблоки Дальтона поместили в склянку с веществом-консервантом и оставили на хранение Манчестерскому литературнофилософскому обществу. Они так и лежали там, пока в 1995 году группа физиологов из Кембриджа не попросила у Общества разрешения взять оттуда маленький фрагмент сетчатки, чтобы выделить из него ДНК и проанализировать гены (к тому моменту уже подробно описанные) колбочек сетчатки, ответственных за цветное зрение. (Пигмент каждого типа колбочек чувствителен к своим длинам волн – это соответствует трехкомпонентной теории цветовосприятия, выдвинутой в конце XVIII века доктором Томасом Юнгом.) Как показал анализ, Дальтон был “дейтанопом” (то есть его изъян был связан с пигментом, отвечающим за средние длины волн), а не “протанопом” с проблемами в коротковолновой области, каким его считал Томас Юнг. Знай Дальтон, что через много лет после его смерти ученые получат такой результат, он был бы безусловно доволен.

Размышления Дальтона можно найти в: Memoirs of the Manchester Literary and Philosophical Society, 5,28 (1798); отчет о генетике болезни Дальтона приводится в статье: Hunt D.M. et ah, Science 267, 984 (ms).

Маленький клещ из русской Сибири

Дэвид Кейлин, выдающийся биолог родом из России, большую часть своей творческой жизни провел в Кембридже. Кейлин сделал себе имя благодаря ранним исследованиям насекомых-паразитов, но прежде всего он известен работами по железосодержащим гемопротеинам. Следующий эпизод взят из воспоминаний Макса Перуца:

В 1931 году, когда Кейлин сменил Нутгалла на месте Квиковского профессора биологии, один старый преподаватель по имени Уорбуртон пожаловался ему, что его приняли на работу прежде, чем были учреждены университетские пенсии, и потому он, не имея законных оснований получать пособие, вынужден работать до смерти. Кейлину стало жалко престарелого профессора, и он отправился к университетскому казначею. Казначей, подумав, сказал, что ввиду преклонного возраста соискателя (Уорбуртону был уже за семьдесят) университет может позволить себе щедрость и назначить старому ученому пенсию. Разумеется, тогда трудно было предвидеть, что спустя 24 года Уорбуртон еще созовет нас всех на свой столетний юбилей. На том банкете он поделился с нами удивительной историей. На пике карьеры Уорбуртон считался главным в мире специалистом по клещам. Однажды в 20-е годы его студенты мирно обедали бутербродами с сыром, когда кто-то вдруг обнаружил в масле клеща. Насекомое тут же, разумеется, отнесли к Уорбуртону, и он безошибочно опознал сибирского клеща. Открытие это вызвало дипломатический скандал. Студенты покупали масло в магазине Saynbury's, не зная, откуда его привезли. Впечатленные детективными возможностями энтомологии, способной проследить маршрут масла до самой России, они рассказали про случай Кейлину, тот упомянул его в разговоре с членом парламента, приехавшим в гости, а последний все передал журналистам. Результатом стала передовица в одной из лондонских вечерних газет: “Болезнетворный клещ приехал с русским маслом”. Парламентариям задавали вопросы, а конные упряжки молочников, которые в то время еще развозили продукты лондонцам, были увешаны плакатами, заверяющими домохозяек, что русским маслом тут не торгуют. А скандал развивался. Советский посол позвонил министру иностранных дел с целью осудить кампанию по дискредитации сельскохозяйственного экспорта молодого советского государства. Газета “Правда” обвинила Уорбуртона в беззастенчивой лжи. Много лет спустя русские паразитологи, приехавшие в Институт Мольтено, упрекали Кейлина, что тот позволил себе стать инструментом антисоветской пропаганды, и отказывались верить, что Уорбуртон – просто отрешенный от мира исследователь, которому посчастливилось обнаружить забавный факт. Сам Уорбуртон, обеспеченный щедрой пенсией, спокойно жил в Гранчестере до самой смерти в возрасте 103 лет.

Perutz M.F., Keilin and the Molteno, in Selected Topics in the History of Biochemistry: Personal Recollections, V (Comprehensive Biochemistry V0I.40), ed. Semenza G.andJaenicke R (Elsevier Science, Amsterdam, 1997)’

Наука в тюремной камере

Физические ограничения скорее подстегивают, чем сводят на нет желание учиться и делать открытия. Космолог Стивен Хокинг, профессор математики в Кембридже (это место когда-то занимал Ньютон), тому убедительный пример. Вспомним также Соломона Лефшеца (1884–1972), великолепного американского тополога, который готовился стать инженером, но переключился на математику, когда авария в лаборатории лишила его обеих рук. Ученому сконструировали протезы-клешни, на которые всегда были надеты черные перчатки. В начале каждого рабочего дня студент вкладывал в одну из клешней новый кусок мела, чтобы вечером вынуть огрызок.

Тюрьма или сумасшедший дом едва ли самое подходящее место для научного творчества. И все-таки научными исследованиями занимались и в ссылках, и в лагерях военнопленных. Бывало, что узники одиночных камер умудрялись существенно обогатить человеческое знание. Французский математик Жан Виктор Понселе (1788–1867) – наверное, самый знаменитый среди ученых с такой трудной судьбой. Он, будучи офицером наполеоновского Корпуса военных инженеров, при отступлении из Москвы в 1812 году попал после неудачной перестрелки в плен и был отправлен в лагерь в Саратов. Там он провел примерно два года. Чтобы развлечься, он вспомнил о своем юношеском увлечении – математике. Особенно его интересовала геометрия. Понятное дело, в лагере нужных книг у него не было, и Понселе был вынужден восстанавливать по памяти все детали, начиная с самых основ, а потом он составил программу по исследованию проекций конических форм. Эта программа задала направление самым важным из его последующих работ, которыми он сразу после освобождения и занялся – продолжая при этом служить военным инженером, специалистом по фортификации. Уже в весьма преклонных годах он наконец опубликовал свой основополагающий труд, Applications d'analyse et de la geometrie (“Приложения анализа и геометрии”), первый том которой был назван “Саратовскими тетрадями”.

Другим примечательным узником был один из отцов-основателей геологической науки, Деодат-Гюи-Сильвен-Танкред-Грате де Доломье, именем которого названы доломиты. Доломье родился в 1750 году в семье французских военных и должен был стать военным сам, но вместо того вступил в религиозный Суверенный военный орден мальтийских рыцарей. Характер у него, похоже, был вспыльчивый, поскольку в 1768 году Доломье убил собрата-офицера на дуэли. Приговоренный к пожизненному заключению, он смог выйти на свободу только благодаря вмешательству Папы Римского. Великому магистру ордена не слишком понравился беспокойный адепт, и молодого мальтийца отправили в Мец, в военный гарнизон. Там у Доломье времени на учебу хватало с избытком, и когда под видом аптекарской работы он занялся науками, в особенности геологией, то довольно скоро стал членом-корреспондентом Академии наук.

В Меце Доломье повезло найти двоих влиятельных покровителей, герцога Рошфуко и принца Роана. Герцог поощрял интерес своего протеже к геологии, и уже скоро Доломье приступил к изучению скальных образований, базальтовых по преимуществу. Когда Роана назначили послом в Португалию, он взял Доломье с собой в качестве секретаря. Служба в посольстве, похоже, была не слишком утомительной, поскольку именно тогда Доломье провел самые важные из своих исследований. Он с радостью встретил весть о революции, однако огорчился, узнав о жестоком убийстве Рошфуко. Тем не менее Республика предложила Доломье место в Школе горного дела, где (не считая перерыва на наполеоновскую египетскую кампанию, в которой Доломье участвовал наравне с другими ведущими французскими учеными) он провел 15 лет, инспектируя шахты и занимаясь геологией. Спустя некоторое время он отправился в поход с наполеоновскими войсками освобождать Мальту от мальтийских рыцарей. На обратном пути его корабль был захвачен калабрийскими революционерами, которые, недолго думая, выдали пленника врагам – Мальтийскому ордену.

Доломье провел 21 месяц в одиночном заключении в Мессине, но даже в таких неблагоприятных обстоятельствах продолжал размышлять о науке. Когда в 1801 году он наконец вышел на свободу и вернулся в Париж, его встречали толпы людей, как и спасшегося из плена Араго (которого, правда, захватили совсем другие люди). За время, проведенное Доломье в тюрьме, его успели заочно избрать в совет Национального музея естественной истории в Париже. Перенесенные испытания подорвали здоровье ученого, и в том же, 1801 году он умер – кстати, ни разу за всю жизнь не нарушив обета безбрачия, данного при вступлении в орден.

Однако самым странным и трагичным примером жизни, проведенной в заточении, но наполненной научным творчеством, стоит считать случай математика Андре Блоха. Он родился в 1893 году в Безансоне. Кроме него, в доме росли еще два мальчика. К сожалению, родители Блоха умерли, когда дети были еще совсем маленький. Но несмотря на это, Андре и его младший брат Жорж, проявив незаурядные способности, оба прошли вступительный конкурс в парижскую Политехническую школу.

Их учебу прервала Первая мировая война. Попав на фронт, Жорж в бою потерял глаз, а Андре, служивший артиллерийским офицером, был ранен, когда под шквальным огнем бежал с наблюдательного поста. После недолгого пребывания в госпитале он в 1917-м получил бессрочный отпуск и вернулся к учебе в Политехнической школе.

В ноябре того же года во время семейного ужина в Париже он набросился с ножом на брата Жоржа и тетю с дядей и смертельно ранил всех троих. Затем с криками выбежал на улицу и легко позволил полиции себя арестовать. Дело, в которое оказались вовлечены два боевых офицера, решили не предавать огласке, но убийцу поместили в психиатрическую лечебницу Мезон-де-Кларентон, расположенную в пригороде Парижа. Там он и оставался до самой смерти, последовавшей в 1948 году.

Психиатру в Кларентоне Андре Блох искренне признался, что ему не оставалось другого выбора, кроме как устранить всю ветвь семьи, затронутую душевной болезнью. Законы евгеники, настаивал он, неумолимы, и поступить так, как он поступил, было его долгом. Блох искренне удивился эмоциональной реакции доктора. “Вы прекрасно знаете, – заявил он, – что моя философия построена на прагматизме и абсолютном рационализме. Я следовал примеру и принципам Гипатии, знаменитой женщины-математика из Александрии”. Свидетельств, что Гипатия выступала с такими радикальными заявлениями, разумеется, нет – равно как и доказательств, что Блох заработал себе психическое расстройство на войне. Однако во всем остальном он выглядел абсолютно здоровым, а в его кларентонской палате были написаны важные математические работы – в основном по алгебраическому анализу, теории чисел и геометрии, хотя он также опубликовал статью по математике приливов. Одна из статей писалась совместно с другим математиком, который пробыл в Кларентоне недолго.

Самые яркие результаты Блоха относятся к областям, которые тот целиком изучил сам, прежде чем наладить контакты – благодаря переписке и редким визитам к нему – с ведущими математиками того времени (поначалу они и не догадывались, что имеют дело с пациентом психбольницы). Заинтересовавшись экономической теорией, Блох направил несколько писем президенту Пуанкаре (родственнику знаменитого математика и физика Анри Пуанкаре) с предложениями по развитию экономики Франции. В дни немецкой оккупации он проявил образцовое благоразумие, скрыв свою еврейскую фамилию и публикуясь под двумя псевдонимами. История “математика из Кларентона”, как называл Блоха знаменитый французский психиатр, чрезвычайно похожа на историю хирурга из Кроуторна, героя книги Саймона Винчестера, которая вышла в 1999 году в издательстве Penguin Books. Книга так и называется: “Хирург из Кроуторна”. В ней рассказывается о докторе-параноике, убившем в конце XIX века невинного прохожего на лондонской улице и попавшем в сумасшедший дом, а потом с усердием и отрешенностью участвовавшем в создании первого Оксфордского словаря английского языка.

Воспоминания о Соломоне Лефшеце приводятся в популярной статье: Krantz, Steven G., Mathematical Intelligencer, 12, 32 (1990).

О жизни и трудах Жана Понселе см.: Taton Rene, Dictionary of Scientific Biography, ed. Gillespie C.C. (Scribner, New York, 1975J, о Деодате Доломье пишет Кеннет Л. Тейлор, тоже в DSB (1971). События трагической жизни Андре Блоха излагаются в захватывающей статье двух французских математиков: Cartan Henri (его отец, знаменитый Эли Картан, состоял с Блохом в переписке) and FerrandJacqueline, The Mathematical Intelligencer, 10,23 (19Щ.

Зима в Париже: Беккерель и открытие радиоактивности

Анри Беккерель (1852–1908) принадлежал к уважаемой научной династии: кафедру физики в Национальном музее естественной истории он возглавил после отца и деда, чтобы позже уступить ее сыну.

В 1896 году Беккерель был поглощен охотой за миражом. Как и всех физиков того времени, его потрясло до глубины души открытие рентгеновских лучей. Если катодные лучи, попадая в стекло, способны порождать вторичное излучение, то почему бы видимому свету не проделывать того же самого с флуоресцентным материалом? Чтобы проверить эту гипотезу, ошибочную от начала до конца, Беккерель в качестве флуоресцентного материала взял кристалл одного из соединений урана. К фотографической пластинке он прикрепил медный крест, спрятал то и другое под слоем черной бумаги, кристалл расположил сверху и выставил всю конструкцию на солнце. И тем не менее, когда пластинку проявили, на ней обнаружился потемневший участок, на котором можно было легко различить контуры креста.

Беккереля, казалось бы, должен был обрадовать результат, подтверждавший его теорию. Но все же, как положено честному экспериментатору, он решил повторить опыт. Стояли пасмурные февральские дни, солнца совсем не было, поэтому Беккерель оставил свою конструкцию на несколько суток в ящике стола. Люминесценция всегда слегка запаздывает (именно поэтому циферблаты часов светятся ночью, хотя побывали на солнце днем), и Беккерель решил проявить пластинку, ожидая найти слабое потемнение за счет остаточного эффекта. Английский физик сэр Уильям Крукс, посетивший тогда лабораторию французского собрата, писал, что после нескольких дней отвратительной погоды тот проявил пластинку, потому что “устал ждать (или благодаря бессознательному дару предвидения)”. Так или иначе, изображение, которое увидел Беккерель, не уступало в плотности потемнения первому образцу.

Беккерель догадался: что бы ни засвечивало пластинку, к солнечному свету это отношения не имеет – и начал перебирать другие соединения урана, которые давали похожий эффект. Так было со всеми, кроме одного: то был минерал, известный как урановая смолка; его действие было гораздо сильнее. Согласно новой гипотезе, минерал содержал вещество с большей радиоактивностью – так Пьер и Мария Кюри позже назовут это свойство. Вскоре Беккерель обнаружил: излучение легко заметить, если поместить образец вблизи электроскопа – простого инструмента, чувствительного к наведенному электрическому заряду. Излучение Беккереля заряжало металл-проводник в электроскопе, откуда следовало, что оно порождает ионы (заряженные частицы), проходя сквозь толщу воздуха. Беккерель так и понял суть своего открытия и оставался при твердом убеждении, что замеченное им явление – новая и необычная разновидность флуоресценции. Другими словами, результат испускания энергии (временно запасенной в молекуле) в форме видимого света. Кюри оставалось найти истинный источник излучения, а Резерфорду в Кембридже – выявить его природу.

Забавная историческая ремарка к открытию Беккереля: все успели забыть, что похожее наблюдение уже было сделано в Париже на сорок лет раньше.

Абель Ньепс де Сен-Виктор прославился своими нововведениями в фотографии, особенно изобретением альбуминовой печати. Интерес к химии и свойствам света привел его в лабораторию к заслуженному химику-органику Мишелю Эжену Шеврелю. Шеврель, глава Музея естественной истории, был заодно научным консультантом Мануфактуры гобеленов и в свое время заметно повлиял на взгляды Сера и школы пуантилистов. (Шеврель, кстати, мог бы похвастаться наиболее продолжительной в мире научной карьерой – он активно работал до самой смерти в возрасте 103 лет.) При поддержке Шевреля Ньепс провел исследование флуоресцентных и фосфоресцентных веществ, и в 1857 году сообщил буквально следующее: рисунок на картоне, выполненный нитратом урана, оставляет отпечаток на светочувствительной бумаге – примитивном прототипе фотопленки. Фокус с урановым рисунком срабатывал и в темноте, и на солнечном свету. Даже когда фотобумагу отодвигали на 3 сантиметра, все опять повторялось. После 1857-го появилось еще несколько сообщений об этом феномене, и они вызвали заметный интерес – в том числе и у отца Анри Беккереля, Эдмонда. Помнил ли Анри о Ньепсе к 1896 году, когда ставил свой знаменитый эксперимент? И если нет, возможно, все же поддался влиянию каких-то смутных воспоминаний, проявляя свою фотопластинку?

Открытие радиоактивности, как и открытие рентгеновских лучей, поначалу вызывало недоверие. Английский физиолог сэр Генри Дейл (1875–1968) вспоминал, как проходило специальное собрание Кембриджского клуба естественных наук, где почтенный Р.Дж. Стретт, сын знаменитого лорда Рэлея и сам по себе заметный физик, выступил с речью о наблюдениях Беккереля; его рассуждения заставили одного из студентов (в будущем – известного физика-теоретика) воскликнуть: “Но, Стретт, если эта история про Беккереля правда, то она нарушает закон сохранения энергии!” Своим замечанием он нащупал самое уязвимое место в теории. Только когда природа радиоактивности стала ясна (активный элемент превращается в инертный, возможно, после долгой цепочки превращений, пока вся радиоактивность не сойдет на нет), парадокс был устранен.

Fournier P. and J. “Hasard ou memoire dans la découverte de radioactivité”, Revue de l’Histoire des Sciences 52, 51 (1999). Dale H.H., British Medical Journal ii, 451 (1948J.