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

Сэр Артур Шустер, другой выпускник Манчестерского университета, так вспоминает лекции Рейнольдса:

Зачастую предмет, которому Осборн Рейнольдс посвящал лекцию, слишком его увлекал, а это создавало известные трудности. Рассказывают про несколько таких курьезов — но прежде всего обращают внимание на то, как он из них выкарабкивался. Однажды он объяснял ученикам принцип действия логарифмической линейки; держа ее в руках, он в подробностях излагал каждый шаг, который следует проделать, желая перемножить пару чисел. “Возьмем для примера три и четыре, — произнес он, и после небольшой паузы продолжил: — А вот и результат: трижды четыре будет ii,8". Студенты заулыбались. “И это примерно то, что нам нужно”, — подытожил Рейнольдс.

Heims Steve J.,John von Neumann and Norbert Wiener: From Mathematics to the Technology of Life and Death (MIT Press, New York, 1980); Thomson Recollections and Reflections (GBell, London, 1936); Sir Arthur Schuster, Nature 115, 232 (1925).

Багровое облако

Заметную роль в гибели французского флота во время египетской кампании Наполеона сыграла морская блокада средиземных портов, устроенная британцами. Прежде всего у французов стали истощаться запасы нитрата калия (селитры, основного компонента пороха), который обычно доставляли морем в южные порты Франции. Получали это вещество, сбраживая (при помощи бактерий) содержимое североафриканских выгребных ям. (Во время Первой мировой войны примерно по тем же причинам нехватку селитры испытывала Германия, которая до того добывала ее в шахтах Чили. Тогда помог прославленный химик Фриц Габер, придумавший химический, а не биологический, способ “фиксации азота”.) Французы решили сбраживать собственные выгребные ямы, а также отходы скотных дворов, боен и наносной мусор с побережья. К этой важнейшей государственной задаче подключили химиков. Одним из них был Бернар Куртуа (1777–1838): он, однако, предпочел другой путь и попробовал добывать калийные соли из водорослей.

Он сжигал водоросли, промывал золу водой, а затем выпаривал раствор и экспериментировал с сухим остатком. Однажды в 1811 году, добавив туда серной кислоты, Куртуа увидел, как над разогретой реакционной смесью поднялись облака багрового дыма, который сконденсировался в блестящие черные кристаллы. Так Куртуа открыл йод. Обстоятельно изучать его свойства пришлось уже другим химикам, но сам Куртуа успел открыть еще и реакцию йода с аммиаком, продукт которой — трехйодистый азот, вещество, взрывающееся от малейшего прикосновения.

Открытие Куртуа, как оказалось, представляло особый интерес для медиков: еще в древности (упоминания имеются в китайских источниках двухтысячелетней давности) люди знали, что можно избавиться от симптомов зоба, сжигая водоросли или морские губки. В1820 году в Швейцарии раствором йода попробовали лечить больных, страдающих зобом, и хотя, конечно, не обошлось без побочных эффектов, некий успех несомненно присутствовал. Действенный способ обеспечивать организм йодом (в форме смеси с хлористым натрием) придумали впоследствии в Клевеленде, штат Огайо. К тому времени присутствие производных йода в щитовидной железе уже было доказано, причем вот каким способом: экспериментатор случайно пролил на извлеченную из тела железу немного концентрированной кислоты и увидел облако багрового дыма.

Emsley John, Nature's Building Blocks: An A-Z Guide to the Elements (Oxford University Press, Oxford, 2001).

Дыра в желудке

Это удивительное происшествие, случившееся в первой половине XIX века, впервые дало возможность напрямую пронаблюдать за пищеварительными процессами в человеческом желудке, а воспользовался этой возможностью молодой американец, военный хирург и физиолог Уильям Бомон (1785–1853).

Господствовавшая в те времена система медицинского образования предполагала, что подающие надежды врачи совершенствуют свои умения не в медицинских школах, а в помощниках у практикующего терапевта или хирурга.

Бомону пришлось отправиться практиковаться в далекий форт в Массачусетс. Однажды утром его вызвали к жертве несчастного случая, который произошел у близлежащего пункта заготовки меха. Юного канадца с Крайнего Севера по имени Алексис Сент-Мартин ранили выстрелом из ружья в упор, и Бомон, когда прибыл, застал несчастного без сознания, в луже крови. Сам заряд, пыж и обрывки одежды пробили грудную клетку и желудок — в рану вполне мог уместиться человеческий кулак. Ко всеобщему изумлению, раненый выжил, но был, разумеется, слишком слаб, чтобы вернуться к работе. Распорядители пункта заготовки, в планы которых де входило поддерживать инвалида, решили отослать его домой, в Канаду. Бомон усомнился, что тот сможет пережить дорогу в две тысячи миль, и потому взял его к себе, “обихаживал, кормил, обеспечил крышей над головой, окружил всеми удобствами и ежедневно (а чаще — дважды в день) перевязывал его рану”. Сент-Мартин, окончательно поправившись, вернулся на прежнее место работать столяром. Однако на левой части его туловища по-прежнему оставалась дыра, ведущая в желудок. Бомон мог вводить ему лекарства таким способом, “каким ни одно лекарство прежде, от Сотворения мира и до наших дней, не поступало в человеческий организм. Я заливал лекарство через щель между ребрами в дыру в желудке”.

Время шло, и Бомон осознал, что дыра в животе Сент-Мартина (желудочный свищ) дает ему уникальный шанс подсмотреть, что там происходит внутри. “Можно было заливать туда воду через воронку, — писал он, — или закладывать еду ложкой, и вытягивать сифоном то и другое обратно. Я часто закладывал в дыру пищу, сырую и приготовленную, чтобы узнать, как долго та будет перевариваться. Однажды я заткнул отверстие тампоном из сырой говядины вместо ваты, и обнаружил, что менее чем за пять часов внутренняя его часть переварилась: остался только ровный срез — как если бы кусок отсекли ножом”.

Бомон опробовал действие желудочного сока (как внутри, так и вне желудка Сент-Мартина) на многих видах пищи, которую он сначала погружал туда, а некоторое время спустя извлекал и исследовал. Он изучал действие желчи на процесс пищеварения, а также проводил замеры температуры и кислотности внутри желудка.

В конце концов Сент-Мартину надоела роль “ходячего желудка” для опытов, и он сбежал от своего доктора. Впоследствии он устроился на работу в компанию Hudson Вау, женился и даже обзавелся двумя детьми.

Огорченный Бомон исколесил почти всю Америку, прежде чем нашел Сент-Мартина снова, и заплатил Сент-Мартину и его семейству внушительную сумму, чтобы те вернулись в Массачусетс. Еще несколько лет подряд непокорный подопытный сбегал и возвращался, но Бомон к тому времени уже располагал результатами 238 опытов. Теперь Сент-Мартин был ему не нужен. Бомон наконец издал свою книгу “Наблюдения и опыты над желудочным соком и физиология пищеварения”, а 14 лет спустя выпустил второе, дополненное, издание. Результаты его работы легли в основу исследований Клода Бернара и Ивана Петровича Павлова: оба создавали свищи в желудке у собак.

Алексис Сент-Мартин пережил своего спасителя на 28 лет и скончался в Канаде в 83-летнем возрасте.

Хороший рассказ об этом можно найти в книге: Robinson Victor, The Story of Medicine (Tudor, New York, 1931).

Как полезно бывать в библиотеке

Исидор Раби достиг научной зрелости в то время, когда в Германии активно развивалась новая область физики — волновая и квантовая механика. В1926 году, когда Раби заканчивал свою диссертацию в Колумбийском университете в Нью-Йорке, то тут, то там, вспоминал он, словно вспыхивали фейерверки новых идей. Эрвину Шрёдингеру только что удалось объединить свою волновую механику с квантовой механикой Вернера Гейзенберга — поначалу казалось, что эти две теории никак не связаны, однако, как в конце концов показал Шрёдингер, это были просто разные математические формулировки одного и того же принципа. Метод Гейзенберга требовал знания новой математики, тогда как метод Шрёдингера, пусть и весьма сложный, мог быть понят любым достаточно образованным физиком.

Раби, как и его старшему и более опытному приятелю Ральфу Кронигу, подход Шрёдингера был ближе, и они вместе решили посмотреть, что из него следует. Если Шрёдингер рассчитал разрешенные энергетические состояния только для атомов, то Раби и Крониг желали испробовать новый метод на молекулах. Первым делом они взялись за молекулы, которые (по геометрическим соображениям) относят к так называемым симметрическим волчкам. Они сформулировали свою задачу в терминах Шрёдингера и обнаружили, что имеют дело с уравнением, какое им прежде не встречалось, и не знают, как его решить. Трое коллег, к которым они обратились за помощью, признали свое бессилие.

Раби любил спрятаться от обременительной каждодневной рутины в таком безмятежном и умиротворяющем месте, как библиотека. Он очень много тогда работал — читал лекций (25 часов в неделю) в Городском колледже Нью-Йорка, дописывал диссертацию, следил за последними достижениями в квантовой механике и вместе с Кронигом бился над их общей квантовомеханической задачей. Как-то он все-таки вырвался из этой суеты и теперь сидел в библиотеке и читал ради собственного удовольствия труды Карла Густава Якоба Якоби, знаменитого немецкого математика XIX столетия. Раби листал страницу за страницей, и вдруг ему почудилось, что одно уравнение подпрыгнуло на бумаге. “Боже мой! — подумал он. — Да это же то, что нам нужно!” Кроме того, оказалось, Якоби отыскал способ его решения. Стоило им воспользоваться — и мы получили ответ нашей нерешаемой задачи.