Эврики и эйфории. Об ученых и их открытиях
Шрифт:
11 сентября 1800 года Уильям Гершель совершил самое замечательное из своих открытий, причем благодаря чистой случайности. Он задался вопросом, порождает ли свет теплоту и как на этом сказывается цвет. Луч солнечного света, проходящий сквозь узкое окно в затененной комнате, он пропустил сквозь призму, и “радуга” проецировалась на специальный экран. Перед каждой из полос определенного цвета Гершель установил термометр и стал ждать, когда тот покажет прирост температуры. Не дождавшись эффекта, он отправился обедать, а когда вернулся, то обнаружил, что Солнце с тех пор сместилось, так что термометр оказался уже за красной полосой на самом конце спектра. Однако, к его изумлению, температура все же поднялась. Гершель сразу понял, что источник тепла — излучение, которого он не видит. Так он открыл инфракрасное излучение — с его помощью тела передают тепло на расстояние.
В 1816
См. биографию, написанную внучкой Гершеля: Lubbock С.A., The Hershel Chronicle: The Life Story of William Hershel and his Sister Caroline Hershel (Cambridge University press, Cambridge,1933).
Высокая наука и чашка чая
Рональд Эймлер Фишер — один из создателей прикладной статистики. Он разработал методы, применяемые и сейчас для анализа биологических данных и планирования клинических испытаний.
Фишер родился в Лондоне в 1890 году. В 1910 году он устроился на работу на Ротемстед-скую экспериментальную станцию под Лондоном — и тогда и теперь это главный в стране центр аграрных исследований — а четырьмя годами раньше на станции появилась первая женщина специалист по водорослям, Мюриель Бристол. С ее приходом в Ротемстеде установилась традиция непременных послеполуденных чаепитий.
И вот как-то во время одного из таких чаепитий Фишер любезно протянул миссис Бристол чашку чая. Та неожиданно отказалась, заявив, что предпочитает, чтобы не молоко добавляли к чаю, а чай — к молоку. (Долгое время считалось, что такая манера выдает в человеке аристократа.) Фишер был изумлен: как она, будучи ученым, не понимает, что вкус от этого не меняется? Однако доктор Бристол настаивала, что уверенно отличает одно от другого. Фишер решил провести слепой тест. Вместе с Уильямом Роучем, химиком из той же лаборатории, он поставил проверочный эксперимент. Вопрос разрешился в пользу доктора Бристол: та действительно чувствовала разницу (хотя, насколько статистически достоверным был результат, не сообщается). Этот эпизод заставил Фишера задуматься о принципах статистических выводов, что в конце концов побудило его опубликовать в 1925 году блестящую работу, озаглавленную “Статистические методы для научных работников”.
Впоследствии Фишер вызвал всеобщее осуждение, отрицая причинно-следственную связь между курением и раком легких: он утверждал, что пристрастие к курению и предрасположенность к раку объясняются на генном уровне. Как выяснилось позже, выступления Фишера щедро оплачивала некая табачная компания.
Эпизод с чаем и молоком описан в статье: Mann George V., Chance Encounters, Perspectives in Biology and Medicine, 25, 316 (1982).
Медяк — другой
Рудольф Шёнхеймер (1898–1941) — немецкий биохимик, чьи заслуги перед наукой исключительны. Будучи евреем, он лишился работы в Германии перед началом Второй мировой войны и нашел убежище, как и многие другие ученые с похожей судьбой, в Америке, в Медицинской школе Колумбийского университета в Нью-Йорке. Глава биохимического факультета, Ганс Тэтчер Кларк, собрал у себя целую когорту блестящих ученых — хитроумных и владеющих множеством языков европейцев.
В первые послевоенные годы в химии физиологических процессов было сделано несколько важнейших открытий, и случилось это во многом благодаря открытию радиоизотопов; можно было сделать радиоактивными (и тем самым пометить) вещества, участвующие в метаболизме, и следить за их химическими превращениями в отдельной клетке или во всем организме. Однако тогда радиоизотопы были еще редкостью и стоили больших денег. Шёнхеймер намеревался ставить опыты с меченной изотопами мочевиной — конечным продуктом обмена веществ, который выделяют и животные, и человек. Главным авторитетом в деле разделения радиоизотопов был Гарольд Ури: он и согласился выдать Шёнхеймеру скромное количество нитрата аммония, обогащенного азотом-15 — изотопом, который составляет ничтожную долю в природном азоте (где преобладает азот-14). Препарат с изотопом Ури приготовил из обычного нитрата аммония — вещества,
Превратить нитрат аммония в мочевину было задачей Девитта Штетгена, юного ассистента Шён-хеймера. Прежде всего Шёнхеймеру и Штеттену предстояло выбрать один из множества способов синтеза мочевины: та была первой органической молекулой, полученной в лаборатории из неорганического вещества (изоцианата аммония). Как водится, они начали с изучения библии химиков-синтетиков, справочника Бельштейна, и остановились на довольно простом, как могло показаться, методе: аммиак, выделенный из раствора нитрата аммония, пропускается сквозь расплавленный дифенилкарбонат. Реакция дает мочевину со юо-процентным выходом: в этом случае, решили они, ни единый микрограмм драгоценного 15N не пропадет даром. Штеттен приступил к эксперименту, но для начала проверил действенность метода на обычном нитрате аммония. Вот что из этого вышло:
К моей великой досаде, я увидел, что никакой реакции не идет вообще. Аммиак, пропускаемый сквозь расплав, выделялся в химически неизменном виде. Я перепробовал, как казалось, все правдоподобные поправки к методике, но безуспешно — и окончательно утвердился во мнении, что немецкий автор, описавший этот синтез, попросту лгал. Расстроившись, я рассказал обо всем Руди. “А когда, — спросил он, — был описан твой синтез?” — “В 1880 году”, — отвечал я. Тут в нем заговорил шовинист.
“В 1880 году, — парировал Руди, — немецким химикам не было нужды лгать”. Затем мы вместе дотошно изучили описание, и он заметил, что если я работаю с ничтожными количествами дифенилкарбоната, то в оригинале речь идет про килограммы реагентов. Внезапно он осклабился: “Вот когда я был аспирантом в лаборатории Томаса в Лейпциге, по стенам были развешаны покрытые пылью огромные медные реторты и прочие реакционные сосуды. Стекло в те дни не было таким прочным, как теперь. Реакции проводили с килограммами веществ, а когда требовался разогрев, эти килограммы закладывали в медные сосуды. Может быть, медь катализирует реакцию?” Ставя новый синтез, я это учел и добавил к дифенилкарбонату чуть-чуть меди. На химическом складе нашлось немного мелкодисперсного медного порошка, который, вероятно, предназначался для добавления в краску, когда требовалось придать ей металлический блеск. Щепотки металлической меди оказалось достаточно. Теперь аммиак и в самом деле поглощался без остатка дифенилкарбонатом и превращался в мочевину.
Синтез меченой мочевины был первым примером использования изотопа 15N. Этот эксперимент открыл новую главу в биохимии.
Со временем поведение Рудольфа Шёнхеймера становилось все более странным. Приступы глубокой подавленности следовали один за другим, и однажды ночью в 1941 году, на пике блестящей карьеры, он покончил с жизнью.
Девитт Штеттен излагает свою историю про синтез мочевины в книге: Perspectives in Biology and Medicine,25, 354 (1982).
Ученые и шовинисты
Планета Уран, открытая Уильямом Гершелем в 1781 году, в XIX веке вдруг стала вызывать у астрономов беспокойство. Алексис Бувар обнаружил, что траектория ее движения по орбите отклоняется от предсказанного — хотя расчеты, основанные на законах Ньютона, учитывали и притяжение Солнца, и влияние других планет. Не вкралась ли ошибка в сами законы Ньютона? Или, возможно, на Уран влияет еще одна, неучтенная, планета?
Орбиту такой гипотетической планеты впервые попробовал вычислить в 1843 году юный Джон Коуч Адамс, недавний выпускник Кембриджа. Задача представлялась нелегкой, однако после трех лет упорной работы Адамс смог предъявить предварительные результаты. Когда Адамс решился показать их почтенному профессору Джеймсу Челлису, директору Кембриджской обсерватории (который единолично распоряжался тамошним телескопом и никого к нему не подпускал без веских оснований), тот от него просто отмахнулся, посоветовав обратиться к королевскому астроному сэру Джорджу Эйри. Сэр Джордж тоже не сильно помог: он сообщил Адамсу, что поиски новой планеты стоит начинать только после более детальных расчетов. На них у раздосадованного Адамса ушел еще год.