Уолтер Гратцер - Эврики и эйфории. Об ученых и их открытиях

Pais Abraham, Niels Bohr’s Times (Oxford University Press, Oxford, 1991).

История физиологии — и, разумеется, медицины — полна примеров смелых опытов на себе. Реже бесстрашные экспериментаторы делают невольными “подопытными кроликами” членов своей семьи. Эдвард Дженнер — сельский врач, который придумал прививки от оспы, — наверное, самый известный из людей, поступивших столь сомнительным образом. Вот еще пример безрассудного поступка, когда научное любопытство взяло верх над родительскими чувствами. В 1894-м этот поступок привел к решающему открытию в области физиологии:

Доктор Джордж Оливер, врач из Харрогейта, потратил свой зимний отпуск на опыты над домашними, в которых для клинических испытаний использовал самодельные приборы. В одном из таких опытов применялся инструмент для замера толщины лучевой артерии. Введя своему маленькому сыну (который заслуживает отдельного памятника) вытяжку из надпочечников (биоматериалами его снабжал местный мясник), Оливер решил, что наблюдает сжатие или, по версии других рассказчиков, расширение артерии. Как бы там ни было, он отправился в Лондон рассказать о своих результатах профессору физиологии Шаферу и застал того в лаборатории. Опыты были в самом разгаре — Шафер измерял кровяное давление у собаки. Профессор не поверил Оливеру, что, в общем, неудивительно, и был весьма раздосадован, что его отвлекли от работы. Однако Оливер никуда не спешил и настаивал только на том, чтобы вытяжку надпочечников (пузырек с нею он тут же извлек из кармана) ввели в его вену, когда профессор Шафер закончит свой опыт. Чтобы убедить настырного посетителя, что тот несет чушь, Шафер все же сделал укол — и с удивлением увидел, как ртуть в артериальном манометре ползет вверх, едва не выплескиваясь наружу.

Так было открыто невероятно активное вещество, которое образуется внутри определенного участка надпочечников. Теперь его называют адреналином.

Рассказ взят из лекции сэра Генри Дейл, Accident and Opportunism in Medical Research (British MedicalJournal, ii, 451 (1948).

В конце жизни Андрей Сахаров, легендарный физик, отец советской водородной бомбы и убежденный диссидент, сообщил интервьюеру: “Знаете, что я люблю больше всего на свете? Реликтовое излучение — едва различимый след неясных космических процессов, которые завершились миллиарды лет назад”. Излучение это открыли (или, по крайней мере, предали этот факт огласке) в 1965 году, хотя предсказали его 20 годами раньше. Другой русский, физик-эмигрант Георгий Гамов (1904–1968), теоретически описал событие, которое сейчас называют Большим взрывом, — мгновение, когда Вселенная возникла из ничего. Эдвин Хаббл в калифорнийской обсерватории “Маунт Вильсон” обнаружил знаменитое красное смещение в свете далеких звезд, подсказавшее ему, что Вселенная расширяется. Отталкиваясь от скорости этого расширения, Гамов рассчитал, что происходило в первое мгновение, когда вся масса вещества, заполняющего Вселенную сейчас, вырвалась из исходной точки. Рождение вещества должно было сопровождаться потоком излучения, которое охватывало все вокруг. Пока Вселенная раздувалась, излучение уходило все дальше и дальше, теряя энергию, становясь более слабым.

Коллегам Гамова, Ральфу Альферу и Роберту Герману, оставалось вычислить, какая энергетическая плотность у излучения сейчас. Ответ был такой: 2,7 градуса Кельвина (инженеры и астрономы сопоставляют энергии и температуру идеального нагретого тела, которое излучало бы точно так же). Статья с результатами появилась не в астрономическом, а в физическом журнале и потому осталась без внимания. Джереми Бернстайн, который наиболее ярко запечатлел сей эпизод, списывает это на свойственную физикам нелюбовь к космологии, причины которой удачнее всего выразил Лев Ландау: “Космологи часто ошибаются, зато никогда не сомневаются”.

Перенесемся теперь в лаборатории компании Веll в Нью-Джерси. На протяжении десятилетий компания была одним из лучших мировых научных центров, где совершалось множество открытий и изобретений. А объяснялось это тем, что Веll нанимала лучших ученых и позволяла им самостоятельно выбирать темы исследований, пусть даже они и не имели на первый взгляд очевидного прикладного смысла. В 1929 году в лабораториях компании уже сделали открытие, невероятно важное для астрономов. Тогда инженеру Карлу Янскому поручили отследить источники помех в коротковолновом радиодиапазоне, чтобы понять, как с ними бороться. Янский построил чувствительную антенну на крыше лаборатории в Холмдейле и вскоре обнаружил: главный источник помех — ближние и дальние грозы, но есть еще один, интенсивность которого колеблется с периодом в сутки. Наконец, он выяснил, что “шипение” приходит из центра Млечного Пути, и в итоге нечаянно основал новую науку — радиоастрономию.

Ученые Веll углубляться в эту тему не стали, однако 30 лет спустя радиоинженеры переключились на спутниковую связь и сначала решили поэкспериментировать с отражением микроволновых сигналов (это излучение с длиной волны от сантиметра до метра) от метеошаров. Чтобы ловить отраженный сигнал, построили гигантскую антенну; с инженерами сумели договориться, что, когда антенна выполнит свою прямую задачу, ее смогут использовать для астрономических наблюдений. Заинтересованной стороной были два физика, Арно Пензиас и Роберт Вильсон. Вычислив интенсивность фонового шума от всех известных источников в микроволновом диапазоне, Пензиас и Вильсон, к своему удивлению, обнаружили, что на самом деле антенна “шумит” куда сильней. Температура загадочного фона составляла примерно 2,7 градуса Кельвина. Физики испробовали все известные им способы устранить шум. Сначала выгнали голубей, устроивших внутри антенны гнездо, а также удалили оставшийся после них “белый диэлектрический осадок” Это не решило проблемы, а других источников шума не нашли: Нью-Йорк, расположенный поблизости, был ни при чем, равно как и эхо недавних атомных испытаний.

Пензиас и Вильсон чуть было не пришли в отчаяние, но тут вмешался случай. Как-то в 1964-м Пензиас болтал по телефону с приятелем-астрономом из Массачусетского технологического института. Тот поинтересовался, как у них продвигается работа. Пензиас поделился своей печальной историей, и тогда приятель-астроном вспомнил про разговор с коллегой из Института Карнеги в Питтсбурге. В Университете Джона Хопкинса в Балтиморе этот коллега попал на лекцию молодого астронома из Принстона по имени Джеймс Пиблз. Пиблз был аспирантом Роберта Дикке, который особенно интересовался предсказанным ранее микроволновым космическим излучением. Он не был знаком ни со статьей Гамова, ни со статьей Альфера и Германа, а прошел похожий путь самостоятельно и даже установил антенну на крыше своего факультета в Принстоне — просто чтобы узнать, что она способна зарегистрировать. (Как заметил один мудрый комментатор, “два месяца в лаборатории могут сэкономить час в библиотеке”.) Друг Пензиаса предположил, что ему и Дикке будет о чем поговорить.