Серендипити

0

Серендипити

Как делаются великие открытия

Английское слово «serendipity» относится к числу самых труднопереводимых. Я не буду вдаваться в его этимологию. Ее легко можно найти в интернете (http://en.wikipedia.org/wiki/Serendipity). Приведу только его шуточное определение: серендипити это когда ищешь иголку в стоге сена, а находишь там хорошенькую фермершу.

Чаще всего это слово используется по отношению с случайным научным открытия. Оказывается, все наиболее фундаментальные научные открытия, которые стали вехами в развитии соответствующей отрасли науки или источником новых отраслей науки, были сделаны благодаря случайному стечению обстоятельств. Вот только несколько примеров.

Галилей и открытие телескопа

Кто именно открыл микроскоп и телескоп доподлинно не известно. Точнее, за честь первооткрывателей боролись несколько человек в Голландии. Все они были мастерами по изготовлению очковых стекол и, повидимому, манипулируя с различными выпуклыми и вогнутыми линзами, заметили, что некоторые их комбинации позволяют зрительно увеличивать мелкие и далеко расположенные предметы. Так или иначе, примерно в 1608 г. зрительные трубы появились на рынках в Голландии. И об этом прослышал Галилей в Италии.

Вот версия об этом событии Бертольда Брехта из его замечательной пьесы «Галилей». Однажды осенью 1609 г. к Галилею пришел молодой человек проситься в ученики и рассказал, что в Голландии появились в продаже зрительные трубы, позволявшие легче видеть на расстоянии. Галилей, который к тому времени хорошо знал законы преломления света, сразу сообразил, как построить такую зрительную трубу. Он также сообразил, что на этом можно заработать. Он послал купить несколько линз и смастерил свою зрительную трубу с увеличением 20 раз, что было в несколько раз лучше, чем у голландских подзорных труб. Но это ещё не серендипити. Настоящее серендипити случилось, когда Галилей направил свою трубу на небо и стал смотреть на Луну и другие планеты. И открытия посыпались, как из рога изобилия: горы на Луне, спутники Юпитера, кольца Сатурна, фазы Венеры, Млечный путь распался на мириады звёзд…

Конечно, Галилей не случайно направил зрительную трубу вверх в небо. Он подозревал, что там можно найти много интересного. Случайным был повод. Не приди к нему студент и не расскажи о голландском изобретении, кто знает, как пошло бы развитие науки.

Опыт Гальвани и открытие гальванического электричества и электрического тока

Гальваническое элетричество и электрический ток были открыты итальянским врачём и анатомом Луиджи Гальвани. Это открытие положило начало новой отрасли физики — электричеству и новой отрасли техники — электротехнике. Вот что пишет сам Гальвани о том, как это случилось (http://ru.wikipedia.org/wiki/Гальвани,_Луиджи).

«Я разрезАл и препарировал лягушку… и, имея в виду совершенно другое, поместил ее на стол, на котором находилась электрическая машина…, при полном разобщении от кондуктора последней и на довольно большом расстоянии от него. Когда один из моих помощников острием скальпеля случайно очень легко коснулся внутренних бедренных нервов этой лягушки, то немедленно все мышцы конечностей начали так сокращаться, что казались впавшими в сильнейшие тонические судороги. Другой же из них, который помогал нам в опытах по электричеству, заметил, как ему казалось, что это удается тогда, когда из кондуктора машины извлекается искра… Удивленный новым явлением, он тотчас же обратил на него мое внимание, хотя я замышлял совсем другое и был поглощен своими мыслями. Тогда я зажегся невероятным усердием и страстным желанием исследовать это явление и вынести на свет то, что было в нем скрытого».

Опыт Эрстеда и открытие связи электричества и магнетизма

 Однажды зимой 1819—1820 учебного года датский профессор Ганс Христиан Эрстед на лекции в университете в очередной раз демонстрировал студентам нагрев проволоки электричеством от вольтова столба, для чего он составил электрическую, или, как тогда говорили, гальваническую цепь. А надо сказать, что Эрстед располагал тогда, повидимому, самым большим вольтовым столбом в мире. На демонстрационном столе находился морской компас, поверх стеклянной крышки которого проходил один из проводов. Вдруг кто-то из студентов (здесь показания свидетелей расходятся — говорят, это был аспирант, а то и вовсе университетский швейцар) случайно заметил, что когда Эрстед замкнул цепь, магнитная стрелка компаса отклонилась в сторону. Однако существует мнение, что Эрстед заметил отклонение стрелки сам.

Но это уже не так важно. Важно то, что это было замечено, связь электричества и магнетизма была открыта, и Эрстед стал ставить уже целенаправленные опыты для всестороннего изучения этого явления. Качественный скачок в физике состоялся. Дальше уже был Ампер, Фарадей, Максвелл …

Открытие рентгеновских лучей

В 1894 году, когда Вильгельм Рентген был избран ректором Вюрцбургского университета, он приступил к экспериментальным исследованиям электрического разряда в стеклянных вакуумных трубках. Он, как и многие физики в то время, экспериментировал с катодными лучами, которые были открыты, кстати, тоже, как пишут, случайно где-то в 1855-60-х годах благодаря изобретению вакуумного насоса, однако детали этого открытия и имя первооткрывателя в литературе противоречивы. Относительно же открытия рентгеновских лучей сомнений нет. Их открыл Рентген, и это открытие отмечено в 1901 г. первой Нобелевской премией. Вот как описано это серендипити в книге Д. К. Самина «100 великих ученых»,. М.: Вече, 2000, с. 335(http://www.artxray.ru/otkritie_rentgenovskih_luchey)

«Вечером 8 ноября 1895 года Рентген, как обычно, работал в своей лаборатории, занимаясь изучением катодных лучей. Около полуночи, почувствовав усталость, он собрался уходить. Окинув взглядом лабораторию, он погасил свет и хотел было закрыть дверь, как вдруг заметил в темноте какое-то светящееся пятно. Оказывается, светился экран из синеродистого бария. Почему он светится? Солнце давно зашло, электрический свет не мог вызвать свечения, катодная трубка выключена, да и, вдобавок, закрыта черным чехлом из картона. Рентген еще раз посмотрел на катодную трубку и упрекнул себя. Оказывается он забыл ее выключить. Нащупав рубильник, ученый выключил трубку. Исчезло и свечение экрана; включал трубку, вновь и вновь появлялось свечение. Значит, свечение вызывает катодная трубка! Но каким образом? Ведь катодные лучи задерживаются чехлом, да и воздушный метровый промежуток между трубкой и экраном для них является броней.

Оправившись от минутного изумления, Рентген начал изучать обнаруженное явление и новые лучи, названные им икс-лучами. Оставив футляр на трубке, чтобы катодные лучи были закрыты, он с экраном в руках начал двигаться по лаборатории. Оказалось, что полтора-два метра для этих неизвестных лучей не преграда. Они легко проникают через книгу, стекло, станиоль… А когда рука ученого оказалась на пути неизвестных лучей, он увидел на экране силуэт ее костей! Фантастично и жутковато! Но это только минута, ибо следующим шагом Рентгена был шаг к шкафу, где лежали фотопластинки, т.к. надо было увиденное закрепить на снимке. Так начался новый ночной эксперимент. Ученый обнаруживает, что лучи засвечивают пластинку, что они не расходятся сферически вокруг трубки, а имеют определенное направление…

Утром обессиленный Вильгельм Рентген ушел домой, чтобы немного передохнуть, а потом вновь начать работать с неизвестными лучами. Пятьдесят суток (дней и ночей) были принесены на алтарь небывалого по темпам и глубине исследования. Были забыты на это время семья, здоровье, ученики и студенты. Он никого не посвящал в свою работу до тех пор, пока не разобрался во всем сам. Первым человеком, кому Рентген продемонстрировал свое открытие, была его жена Берта. Именно снимок ее кисти, с обручальным кольцом на пальце, был приложен к статье Рентгена «О новом роде лучей», которую он 28 декабря 1895 года направил председателю Физико-медицинского общества университета. Статья была быстро выпущена в виде отдельной брошюры, и Вильгельм Рентген разослал ее ведущим физикам Европы».

Открытие радоактивности

Открытие радиоактивности — это пример того, как искали одно, а случайно нашли нечто совершенно другое. Вот как это произошло (рассказываю по материалам сайта http://historic.ru/books/item/f00/s00/z0000027/st044.shtml).

Рентгеновские лучи были открыты 8 ноября 1895 г., а сообщение об открытии датировано 28 декабря. В понедельник 20 января 1896 г. на заседании Парижской Академии об открытии новых лучей рассказал Анри Пуанкаре. Он продемонстрировал рентгеновские снимки и высказал предположение, что рентгеновское излучение связано с флюоресценцией и, возможно, возникает всегда в люминесцирующих веществах и никакой катодной трубки для получения Х-лучей не надо.

Среди участников заседания был Анри Беккерель, отец и дед которого — оба физики — в свое время занимались флюоресценцией и фосфоресценцией. Беккерель решил проверить гипотезу Пуанкаре, используя флюоресценцию двойного сульфата уранила калия из коллекции минералов своего отца. Обернув фотопластинку черной бумагой, он положил на нее металлическую пластинку причудливой формы, покрытую слоем урановой соли, и выставил на несколько часов на яркий солнечный свет. После проявления пластинки на ней было отчетливо видно изображение металлической фигуры, той самой фигуры, которая покрывалась до опыта солью урана. Повторные опыты Беккереля дали аналогичный результат, и уже 24 февраля 1896 г. он доложил академии о результатах опытов.

Казалось, что гипотеза Пуанкаре полностью подтверждается. Но осторожный Беккерель решил поставить контрольные опыты. К концу февраля он приготовил новую пластинку. Но погода была пасмурной и оставалась такой до 1 марта. Утро 1 марта было солнечным, и опыты можно было возобновить. Беккерель решил, однако, проявить пластинки, лежавшие несколько дней в темном шкафу. И тут оказалось, что на проявленных пластинках четко обозначились силуэты образцов минералов, лежавших на непрозрачных экранах пластинок! То есть минерал и без предварительного освещения испускал невидимые лучи, действовавшие на фотопластинку через непрозрачный экран. Беккерель немедленно ставит повторные опыты. Оказалось, чтo соли урана сами по себе и без всякого внешнего воздействия испускают невидимые лучи, засвечивающие фотопластинку и проходящие через непрозрачный экран. 2 марта Беккерель сообщил о своем открытии.

Длинным рядом экспериментов Беккерель шаг за шагом опровергал гипотезу Пуанкаре. Оказалось, что лучи могут испускать только соединения урана, и они способны также ионизировать воздух и разряжать заряженный электроскоп. Способность урана испускать лучи не ослабевала месяцами.

18 мая 1896 г. Беккерель со всей определенностью констатировал наличие этой способности у урановых соединений и описал свойства излучения. Но чистый уран оказался в распоряжении Беккереля только осенью, и 23 ноября 1896 г. Беккерель смог сообщить о свойстве урана испускать невидимые «урановые лучи» вне зависимости от его химического и физического состояния.

В 1903 г. он получил совместно с Пьером и Марией Кюри Нобелевскую премию по физике «В знак признания его выдающихся заслуг, выразившихся в открытии самопроизвольной радиоактивности»

Пастер и открытие вакцинации

Пастер занимался исследованием куриной холеры. Ему и его ассистентам удалось выделить болезнетворную бактерию из цыплят, больных или умерших от холеры. Цыплята, которым вводилась выделенная бактерия, неизменно умирали. Это свидетельствовало о том, что именно она была ответственна за болезнь. Пастер пытался найти способ лечения болезни, но что бы он ни делал с «бульоном» бактерий или с цыплятами, все цыплята, которым вводилась инъекция с бактериями, умирали. Далее произошло следующее. Вот как об этом рассказано в книге Gaughan, Richard (2010). Accidental Genius: The World’s Greatest By-Chance Discoveries. Metro Books. (http://www.historylearningsite.co.uk/louis_pasteur.htm)

«Наконец Пастер устал, он нуждался в отдыхе. Он велел своему ассистенту, сделать инъекцию новой партии цыплят следующей партией бактерий. Но ассистент решил, что он лучше тоже возьмёт отпуск. Когда они вернулись из отпуска и ввели цыплятам планировавшуюся партию бактерии, которые хранилась в течение нескольких недель, ни один цыплёнок не умер, что говорило о том, что в этой партии бактерии погибли. Цыплятам ввели новую партию бактерий. Но оказалось, что опять ни один из них не умер, в то время как цыплята, которым ранее не были введены бактерии из погибшей партии, все умерли. Пастер посчитал, что «ослабленные» микробы «съели» что-то в теле цыплят, не оставив «еды» для полнофункциональных бактерий. Его объяснение было ошибочным, но случайное использование ослабленных бактерий привело к созданию первой целенаправленной вакцины и открытию принципа вакцинации.

Открытие пенициллина

Однажды Александру Флемингу, британскому бактериологу случилось чихнуть в чашку Петри, в которой находилась культура бактерии. Через несколько дней он обнаружил, что в местах, куда упали капли слюны, бактерии были уничтожены. Так были открыты лизоцимы (антибактериальные ферменты, вырабатываемые человеческим организмом). Первая статья о лизоцимах вышла в 1922.

Беспорядок в лаборатории Флеминга ещё раз сослужил ему службу. В 1928 году он обнаружил, что на агаре в одной из чашек Петри с бактериями Staphylococcus aureus выросла колония плесневых грибов. Колонии бактерий вокруг плесневых грибов стали прозрачными из-за разрушения клеток. Флемингу удалось выделить активное вещество, разрушающее бактериальные клетки. Это был пенициллин Penicillium notatum — исторически первый антибиотик. Это открытие было опубликовано в 1929 году.

Вот и получается, что от нерадивых ассистентов и неубранности в лаборатории тоже бывает польза.

Есть множество и других примеров, связанных и с фундаментальными и с не столь фундаментальными открытиями. Стало быть, для совершения великого открытия нужны две компоненты: случай и тот, кто этот случай не упустит.

А тем, кто хочет сделать великое открытие, можно только пожелать, чтобы им повезло.

Поделиться.

Об авторе

Леонид Ярославский

Профессор. доктор физико-математических наук

Прокомментировать

Лимит времени истёк. Пожалуйста, перезагрузите CAPTCHA.