Генрих Эрлих - Легко ли плыть в сиропе. Откуда берутся странные научные открытия

У нас в запасе есть много веселых рассказов об ученых, их жизни и работе, об изобретательных розыгрышах, очень популярных в научной среде, о "пунктиках", которые есть у каждого настоящего ученого, о курьезных исследованиях и невероятных ошибках, что привели к великим открытиям. Однако, чтобы выбор сюжетов выглядел более обоснованным, мы после долгих споров решили ограничиться исследованиями и учеными, отмеченными Игнобелевской премией – самой веселой научной премией.

Игнобелевскую премию вручают с 1991 года "за достижения, которые заставляют людей сначала засмеяться, а затем задуматься". В нашей стране ее почему-то считают шутовской, даже уничижительной, что подчеркивается ее исковерканным названием – Шнобелевская. Но вот что примечательно: подавляющее большинство лауреатов Игнобелевской премии съезжаются со всего мира в Гарвардский университет (США), чтобы принять участие в церемонии награждения. Премии вручают всамделишные нобелевские лауреаты, которых в Гарварде предостаточно, а сама церемония превращается в веселый капустник, отражающий дух настоящей науки и совершенно не похожий на стокгольмский официоз.

Множество СМИ в разных странах мира рассказывают о работах, отмеченных Игнобелевской премией, и люди читают эти сообщения, потому что это – весело. И как знать, возможно, в наше время Игнобелевская премия пробуждает интерес к науке в большей степени, чем Нобелевская. Конечно, не нам первым пришла в голову идея рассказать в одной книге о работах, отмеченных Игнобелевской премией. Приоритет здесь по праву принадлежит американскому журналисту Марку Абрахамсу, который, собственно, и основал эту премию. Книги Абрахамса [4] Абрахамс М. Шнобелевские премии. – М.: АСТ, 2006; Абрахамс М. Шнобелевские премии-2. – М.: АСТ, 2009; Абрахамс М. Это невероятно! Открытия, достойные Игнобелевской премии. – М.: Лаборатория знаний, 2020. изданы в нашей стране, как и книги его немецкого коллеги Марка Бенеке [5] Бенеке М. Прикольная наука. Кн. 1. – М.: Клуб 36'6, 2001; Бенеке М. Прикольная наука. Кн. 2. – М.: Клуб 36'6, 2001. . Но глубокоуважаемые авторы, как нам кажется, несколько увлеклись курьезностью исследований, что предопределило тон и содержание их книг. Мы решили существенно расширить тот научно-культурный ландшафт, в который вписаны эти выдающиеся исследовательские проекты, показать расположение Игнобелевского архипелага на карте океана современного знания.

А как же материк той науки, что стала в XX веке реальной производительной силой общества? Где на симпозиумы досужих кухонных мудрецов смотрят свысока, где не принято использовать возможности государства для удовлетворения любопытства ученых? Где в почете финансовый результат, который покрывает затраты на содержание науки? Науки, в которой нет места никакой непредсказуемости, а результат исследования заранее предопределен и записан в заявке на грант. Об этом материке в книге не будет ни строчки. Нас интересует в первую очередь сама наука. Что движет учеными? Почему они начинают вдруг что-то изучать? Как они проводят свои исследования? И что такое настоящий ученый? Вопросы серьезные, но мы постараемся рассказать о них весело.

Приятного чтения и жаркого обсуждения в застольной беседе!

Этот вопрос задавал себе каждый, кто хоть раз видел дятла, методично и безостановочно долбящего дерево клювом. Ученых этот вопрос занимает даже больше, чем обычных обывателей. Верные своей страсти все измерять, ученые установили, что дятел бьет клювом по дереву с потрясающей мощью – при ударе его голова развивает скорость 5–6 м/с, торможение в 1200 раз превышает ускорение свободного падения g, а частота ударов – более 30 в секунду, причем за день дятел способен нанести 12 000 таких ударов. Такие параметры несовместимы не то что со здоровой головой, но с самой жизнью, а этому пернатому красавцу хоть бы что – долбит себе и долбит.

А ведь при ударе или резком торможении по мозгу должна пройти ударная волна, способная вызвать сильные разрушения. Например, академик В. Е. Фортов, в недавнем прошлом президент Российской академии наук, отмечал в одной из лекций, что именно ударная волна, порожденная камнем, который вылетел из пращи Давида, разорвала мозг Голиафа. Вообще, человек теряет сознание, если при ударе головой перегрузка составит 5–6 g. Пересчет на дятла, у которого и голова, и мозг намного меньше, отпускает ему всего-то 65 g. А он испытывает перегрузку 1300 g, то есть почти в 20 раз больше, и вполне бодр.

Очевидно, у дятла есть какой-то врожденный механизм, позволяющий противостоять волне механических напряжений, распространяющейся по мозгу с каждым ударом клюва. Поисками этого механизма исследователи занимаются с начала 50-х годов XX века. Некоторые скрывали свое детское любопытство за дымовой завесой важной практической задачи – созданием более совершенных шлемов для защиты головы человека. Другие же открыто заявляли, что загадка дятла интересна сама по себе как необъяснимое (пока) явление природы.

Одно из первых объяснений феномена дятла состояло в том, что между клювом и черепом расположена некая упругая прослойка, которая и гасит ударную волну, либо надклювье и подклювье как-то изолированы от костей черепа, из-за чего ударная волна распространяется по мышцам и обходит мозг. Эта точка зрения не всех удовлетворяла, поскольку такое устройство черепа должно снижать эффективность удара клювом. И вот в 1976 году Филипп Мэй с коллегами из лос-анджелесского Госпиталя ветеранов и Калифорнийского университета предложил революционную концепцию [6]: дятел бьет клювом строго перпендикулярно поверхности, и, стало быть, в его голове не возникают сдвиговые напряжения, а именно они и разрушительны для мозга. При этом Мэй ссылался на данные приматологов, которые отметили, что у обезьян удар, приводящий к повороту головы, вызывал сильные повреждения мозга и потерю сознания, а удар той же силы, ориентированный так, что поворота головы не было, и сознание не отключал, и повреждения были меньше.

Дальнейшее расследование было направлено на уточнение обоих механизмов. Одни исследователи считали удары дятла по дереву, фиксировали особенности его позы и точность нанесения ударов, другие же копались в черепе дятла, причем с использованием новейших методов. Так, в работе 2015 года по данным томографии построили трехмерную компьютерную модель черепа, чтобы изучать особенности распространения ударных волн в мозге дятла.

Накопали ученые за полсотни лет немало. Например, выяснилось, что мозг у дятла окружен совсем тонким слоем жидкости, да и сам мозг относительно маленький. Что на лбу у него имеется толстая и при этом весьма пористая кость. Что нижняя часть клюва длиннее, чем верхняя. Самое удивительное открытие – подъязычная косточка: ни у кого такой нет. Вдумайтесь: начинаясь в кончике языка, она примерно у его основания разделяется на две части, проходит сквозь нижнюю челюсть, по бокам обходит горло, позвоночник, поднимается вверх, с двух сторон обнимает затылок, в районе темени снова соединяется в одну кость и заканчивается в правой ноздре. И к этой элегантной конструкции по всей ее длине прикреплена довольно мощная мышца. Причем косточка эта – прекрасный градиентный материал, своего рода шедевр природного материаловедения. Так, жесткость ее начального и конечного участков в два раза меньше, чем у средней части, а прочность начального участка в два раза меньше, чем конечного, возле которого она приближается к прочности алюминия.