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

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).

Голос из прошлого

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.

Дикке и Пиблз быстро сообразили, что Пензиас и Вильсон напали на их добычу. Однако самих Пен-зиаса и Вильсона встреча не впечатлила, тем более что Вильсон учился космологии по Фреду Хойлу: этот британский астроном провозгласил теорию “стационарного состояния” и не признавал Большой взрыв. (К слову, само это название — Большой взрыв — Хойл придумал в порядке издевки над концепцией Гамова.) Так или иначе, в июле 1965 года обе группы опубликовали свои статьи в одном и том же журнале: Пензиас и Вильсон просто докладывали о своих наблюдениях, не делая никаких выводов, а Дикке с коллегами излагали теоретические основания, позволявшие отождествить открытое излучение как реликтовое. В1978 году нобелевские медали достались Пензиасу и Вильсону.

Однако, отмечает Джереми Бернстайн, свидетельства о реликтовом излучении на самом деле даже опередили теорию: в 1941 году астроном по имени Эндрю Маккелар измерял длины волн света, приходящего из некоего созвездия и свидетельствующего о наличии органического вещества дициана. Анализ спектра показал, что температура газа — 2,3 градуса Кельвина. В классической книге про молекулярные спектры другой нобелевский лауреат, Герхард Герцберг, отметил этот результат, заметив, однако, что его смысл неочевиден. Герцберг не читал статей Гамова, Альфера и Германа, где этот смысл растолковывался. С другой стороны, и они не читали книги Герцберга.

Из этой саги о реликтовом излучении, которое сейчас считают неопровержимым доказательством теории Большого взрыва, можно сделать такой вывод: ученые, пожалуй, слишком редко покидают свои уютные каморки.

Забавное описание этого эпизода и его предыстории имеется в книге: Bernstein Jeremy, Cranks, Quarks, and the Cosmos (Basic Books, New York, 1993/

Лживые камни горы Эйвельштадт

Знаменитый случай, о котором пойдет речь ниже, произошел в XVIII веке и заставил весь мир смеяться над одним немецким ученым из Университета Вюрцбурга. Доктор Иоганн Берингер не только служил там профессором, но и числился доверенным лицом архиепископа, при котором состоял личным врачом. Кроме того, Берингер был самоотверженным палеонтологом и владел впечатляющей коллекцией ископаемых останков. В 1725 году местные жители принесли ему целый набор находок, якобы обнаруженных вблизи городка на горе Эйвельштадт. Находки те были подделкой: на камнях легко угадывались контуры современных животных и растений, а также и другие изображения. Тем не менее у Берингера они вызвали искреннее восхищение, и в 1726-м он издал книгу с их описанием:

Обнаружились четкие изображения луны и солнца, звезд и комет с их пышными хвостами. И наконец, то, чем Высший разум вверг меня и коллег в священный трепет: превосходные таблички, где нацарапано — арабским, латинским и еврейским письмом — немеркнущее имя Иеговы.

Берингер решил сам продолжить поиски. Кончилось все тем, что он нашел камень, на котором было высечено его собственное имя. Оскорбившись, ученый муж затеял расследование; вскоре было установлено, что добровольцев-археологов наняли два его университетских коллеги — они находили Берингера невыносимо заносчивым и решили немного сбить с него спесь. Зная, что розыгрыш более чем удался, они, однако, пытались намекнуть своей жертве, что книгу публиковать не стоит, поскольку камни могут оказаться подделкой. Уверенный в своей непогрешимости, Берингер не понял их вполне очевидных намеков. Говорят, что остаток жизни он посвятил попыткам собрать все напечатанные экземпляры книги. Пройдет 200 лет, и этот его поступок повторит один польский профессор, издавший свою книгу по генетике незадолго перед тем, как коммунистические власти запретили эту науку, поддавшись обаянию бредовой доктрины российского шарлатана Лысенко.