Эта книга об истории науки, о драме идей и их творцов. Закон плавающих тел, рентгеновские лучи, радиоактивность, строение атома, цепные реакции - вот неполный перечень открытий, которые выстрадали своей жизнью, заполненной напряженным трудом, крупнейшие ученые мира - Архимед. Резерфорд, Беккерель, Семенов.
Содержание:
-
Глава первая 1
-
Глава вторая 4
-
Глава третья 10
-
Глава четвертая 17
-
Глава пятая 23
-
Глава шестая 32
-
Глава седьмая 40
-
Глава восьмая 48
-
Глава девятая 52
-
Глава десятая 55
-
Глава одиннадцатая 59
Валентин Захарович Азерников
Неслучайные случайности
на стр.
8 - законе плавающих тел
10 - законе всемирного тяготения
24 - гальваническом электричестве
45 - электролизе
77 - электромагнетизме
98 - термоэлектричестве
110 - рентгеновских лучах
148 - радиоактивности
181 - электромагнитных волнах
203 - строении атома
223 - камере Вильсона
235 - интерференции рентгеновских лучей
246 - цепных разветвленных реакциях и др.
на стр.
Архимеде - 7
Исааке Ньютоне - 9
Луиджи Гальвани - 20
Алессандро Вольте - 29
Хэмфри Дэви - 50
Гансе Эрстеде - 77
Вильгельме Рентгене - 103
Анри Беккереле - 140
Эрнесте Резерфорде - 176
Чарльзе Вильсоне - 213
Максе Лауэ - 233
Абраме Иоффе - 132
Николае Семенове и др. - 244
Необходимое прокладывает себе дорогу сквозь бесконечное множество случайностей.
Ф. Энгельс
Счастливая случайность выпадает лишь на долю подготовленных умов.
Л. Пастер
Глава первая
История науки - тысячеактная драма. Драма не только идей, но и их творцов.
На памятниках, барельефах, мемориальных досках ученые всегда кажутся чуждыми суете и страданиям. Но до того, как их лики застыли в бронзе или граните, им были ведомы и печаль и отчаяние; все они были самыми обычными смертными; только одареннее и ранимее. И тернии, всегда устилающие дорогу к пьедесталам, ранили их ничуть не меньше, чем всех остальных людей; только раны их были невидимы миру.
Что поделать, такова стезя науки: мы видим ученых лишь в редкие моменты их славы - когда их венчают наградами, когда, собственно, работа уже закончена и результат ее оценен обществом; а вот в те - не мгновения даже, нет, - в те месяцы и годы, что творят они в своих лабораториях, их действия, их мысли, их надежды скрыты от нас; тогда они - схимники человечества, принявшие добровольный и нигде не писанный обет отрешенности.
Поэтому мы так часто и не знаем, как рождались научные открытия.
Иной скептик может спросить: а не все ли равно нам, потомкам, нам, потребителям великих открытий, как они были сделаны и что думал ученый в тот или иной момент своей работы? Главное - что открытие сделано, принято на вооружение обществом и верно служит ему.
Конечно, последнее обстоятельство существенно. Но есть и еще одно, вроде бы скромное по сравнению с ним, но вдумайтесь в него.
Каждое открытие делает человек, ставший ученым по призванию. Ученый - не специальность, ей нельзя обучить в институте. Можно обучить химии, можно физике; но человек, получивший диплом, может и не стать ученым, даже если он займет должность научного сотрудника, - он останется до конца дней своих холодным подмастерьем науки, если не будет в нем воспитана любовь к творчеству, охота к дерзновенным попыткам выйти за рамки существующих представлений, смелость перед признанными авторитетами, пусть даже чреватая иногда личными жертвами. Но кто воспитает любовь, привьет охоту, сделает смелым - кто, как не сама наука: всем своим прежним опытом, своей волнующей историей, открывающей горизонты не только в прошлом, но и в будущем. Только она, она сама способна разбудить в школьнике Лобачевского, обнаружить в служащем Эйнштейна, сделать переплетчика Фарадеем. Но для этого надо знать ее - знать в разные минуты ее вечной жизни: и когда она скрытна и упряма перед бездельником, и когда милостиво щедра к труженику; и когда она - изнурительная, скучная работа, и когда она - праздник ума и фантазии; и когда ученый - ее поденщик, и когда он - ее властитель. Поэтому нужны истории наук, поэтому нужны биографии ученых, поэтому нужны их мемуары - толстые и тонкие, скучные и занимательные, - любые, только бы достоверные, только бы приоткрывающие доступ к чужой душе в переживания души собственной, чужому уму - в лабиринты напряженных молчаливых размышлений. Поэтому нужны и книги, пытающиеся восстановить ход событий и мыслей, отдаленных от нас временем и непривычкой ученых к беллетристическим описаниям собственных переживаний.
Я хочу рассказать в этой книге историю некоторых научных открытий, которые, как нередко считают, были сделаны совершенно случайно. Их роль в науке велика, и окружающий нас мир выглядел бы намного беднее без химических источников тока, электромашин, рентгеновских аппаратов, атомных электростанций - я беру лишь некоторые следствия некоторых случайных открытий, а и следствий, и открытий намного больше.
Я расскажу в этой книге лишь о немногих - самых известных и, кроме того, связанных между собой сюжетно.
Случайные открытия, как правило, окружены легендами: в них реальные события и люди разукрашены нарядными одеждами домысла. И поскольку такие приукрашения случались многократно - ведь легенды передаются из поколения в поколение, - через какое-то время факты теряли правдивые очертания.
Что поделаешь, в каждом из нас - еще с детства, еще от сказки - воспитана любовь к необычайному, но справедливому стечению обстоятельств, где добро всегда в конце концов торжествует; в жизни, увы, не всегда так.
Поэтому я попытался, анализируя некоторые легенды, выделить из них достоверные факты, лишить их красочных покровов вымысла. Ведь не всегда легенда, сколь поэтичной ни была бы она, приносит пользу. Некоторые просто вредны: они приучают к мысли о легкости побед, настраивают на несколько безответственный подход к тому делу, которым мы собираемся заниматься в жизни.
Две такие легенды известны более других: про Архимеда и про Ньютона.
Архимед, один из величайших ученых Древней Греции, блестящий математик и механик, жил в Сиракузах в III веке до н. э. В то время в Сиракузах правил царь Гиерон. Однажды Гиерон, получив от мастеров заказанную им золотую корону, усомнился в их честности; ему показалось, что они утаили часть золота, выданного на ее изготовление, и заменили его серебром. Но как уличить ювелиров в подделке? Вызвал Гиерон Архимеда, к тому времени уже прославившегося остроумными решениями многих проблем, и поручил ему определить, есть ли в золотой короне примесь серебра. Сейчас такая задача по плечу даже школьнику. Удельный вес каждого из металлов есть в любом справочнике, определить удельный вес сплава совсем не трудно: взял образец, взвесил его, потом опустил в воду и определил объем вытесненной им жидкости, поделил первое число на второе и по соотношению удельных весов нашел долю каждого металла. Вот и вся премудрость. Но 2200 лет назад Архимед, выйдя после царской аудиенции, даже не знал, что такое удельный вес. Задача перед ним стояла в самом общем виде, и никаких конкретных путей ее решения он найти не мог. Но искал их. Искал постоянно, не переставая думать об этом, когда занимался другими делами. Иначе, если бы выкидывал ее из головы всякий раз, как прекращал работу, не могло бы произойти то прямо-таки сказочное событие, которое и легло в основу легенды.
Случилось оно, как говорят, в бане. Бани в то время представляли собой место не только для мытья, но и для светских встреч, развлечений, спортивных игр. Поначалу Архимед, наверное, поупражнялся гирями, потом зашел в парильню, там его помассировали, потом он поговорил с друзьями, может быть рассказал им о своем последнем посещении царя Гиерона - прием у царя всегда событие, - не исключено, что поведал о его задаче и посетовал на трудность решения. А потом он, как и полагается, намылился золой и полез в ванну. И вот тут-то и случилось главное. Собственно, ничего нового не случилось, произошло то, что бывает всякий раз, когда любой человек, даже не ученый, садится в любую, даже не мраморную ванну - вода в ней поднимается. Но то, на что обычно Архимед не обращал никакого внимания, вдруг заинтересовало его. Он привстал - уровень воды опустился, он снова сел - вода поднялась; причем поднималась она по мере погружения тела. И вот в этот миг Архимеда осенило. Он усмотрел в десятке раз проведенном опыте намек на то, как объем тела связан с его весом. И понял, что задача царя Гиерона разрешима. И так обрадовался своей случайной находке, что как был - голый, с остатками золы на теле - побежал домой через город, оглашая улицу криками: "Эврика! Эврика!" - "Нашел! Нашел!"
Вот так Архимед, если верить легенде, нашел решение задачи Гиерона, подробно изложенное ныне в каждом школьном учебнике. Стоит ли ей верить - об этом мы поговорим чуть позже, после того, как мы вспомним еще одну легенду - о Ньютоне и яблоке.
Исаака Ньютона, одного из величайших ученых, мы знаем в основном как автора знаменитого закона всемирного тяготения, хотя школьный учебник познакомил нас в общих чертах не только с этим, но и с некоторыми другими его законами, составляющими и поныне основу физической картины мира.
Жизнь Ньютона, история его открытий стали предметом пристального внимания ученых и историков. Однако в биографиях Ньютона много противоречий; вероятно, это связано с тем, что сам Ньютон был весьма скрытным человеком и даже подозрительным и не так уж часты были в его жизни моменты, когда он приоткрывал свое истинное лицо, свой строй мыслей, свои страсти. Ученые до сих пор пытаются по сохранившимся бумагам, письмам, воспоминаниям воссоздать его жизнь и, что самое главное, его творчество, но, как заметил один из английских исследователей творчества Ньютона, "это в значительной мере работа детектива".
Возможно, скрытность Ньютона, его нежелание пускать посторонних в свою творческую лабораторию и дали толчок к возникновению легенды о падающем яблоке. Во всяком случае, существуют воспоминания друга Ньютона, Стукелея, где он, якобы со слов самого Ньютона, рассказывает, будто мысль о законе всемирного тяготения созрела у ученого в тот момент, когда он увидел, как с яблони упало на землю яблоко. Эта легенда столь прочно укоренилась в истории, что дерево в саду Ньютона, откуда сорвалось это знаменитое яблоко, в течение многих лет, пока его не сломала буря, почти столетие, было музейным экспонатом. На него непременно стремились взглянуть все, кому посчастливилось посетить родовое имение семьи Ньютонов в Вулсторпе, неподалеку от Кембриджа.
Вместе с тем еще один друг Ньютона, Пембертон, весьма сомневался в возможности такого события. Аналогичного мнения придерживался и знаменитый Вольтер, получивший информацию от племянницы Ньютона. Чуть позже Карл Гаусс, выдающийся немецкий математик и астроном, писал о пресловутом яблоке: "Я не понимаю, как этот случай мог ускорить или замедлить это открытие". Гаусс считал, что Ньютон нарочно сочинил анекдотическую историю, чтобы отделаться от "докучливого неумного и нахального допросчика". Непонятно, кого он имел в виду, - уж не Стукелея ли?
Вероятно, истинную историю открытия никто уже не восстановит, можно лишь попытаться оценить достоверность тех или иных фактов и их толкований.
Что было несомненно? То, что после окончания колледжа и получения степени бакалавра Ньютон осенью 1665 года уехал из Кембриджа к себе домой в Вулсторп. Причина? Эпидемия чумы, охватившая Англию, - в деревне все-таки меньше шансов заразиться. Сейчас трудно судить, насколько необходима была эта мера с медицинской точки зрения; во всяком случае, она была не лишней. Хотя у Ньютона было, по-видимому, прекрасное здоровье - к старости он сохранил густые волосы, не носил очков и потерял только один зуб, - но кто знает, как сложилась бы история физики, останься Ньютон в городе.
Что еще было? Был несомненно также сад при доме, а в саду - яблоня, и была осень, и в это время года яблоки, как известно, нередко самопроизвольно падают на землю. Была и привычка у Ньютона гулять в саду и размышлять о волновавших его в тот момент проблемах, он сам не скрывал этого: "Я постоянно держу в уме предмет своего исследования и терпеливо жду, пока первый проблеск мало-помалу обратится в полный и блестящий свет". Правда, если считать, что именно в то время его озарил проблеск нового закона (а мы можем теперь так считать: в 1965 году были опубликованы письма Ньютона, в одном из которых он прямо говорит об этом), то на ожидание "полного блестящего света" понадобилось довольно много времени - целых двадцать лет. Потому что опубликован закон всемирного тяготения был только в 1687 году. Причем интересно, что и эта публикация была сделана не по инициативе Ньютона, его буквально заставил изложить свои взгляды коллега по Королевскому обществу Эдмунд Галлей, один из самых молодых и одаренных "виртуозов" - так в то время называли людей, "изощрявшихся в науках". Под его давлением Ньютон и начал писать свои знаменитые "Математические начала натуральной философии". Сначала он отправил Галлею сравнительно небольшой трактат "О движении".
Галлей, мгновенно оценив всю значимость идей Ньютона, поехал к нему, чтобы убедить изложить их более подробно. При этом он брал на себя все денежные издержки и хлопоты по изданию. На этот раз ему не пришлось особенно уговаривать Ньютона: вероятно, наступил тот редкий момент, когда ученый почувствовал потребность изложить свои взгляды публично. И в течение полутора лет он написал все три книги своих "Начал", которые полностью вышли в свет летом 1687 года. И тогда уже весь мир, а не только члены Королевского общества мог узнать о том, что две частицы притягиваются друг к другу с силой, прямо пропорциональной произведению их масс и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними.
Вот, собственно, что было. Во всей цепи этих событий, как видите, для случайности остается не так уж много места, разве что эпидемия чумы. Если бы не она, Ньютон не уехал бы в Вулсторп, и, как знать, была ли бы в Кембридже у него возможность наблюдать падение яблока, причем в тот момент, когда воображение ученого ждет лишь толчка, чтобы направиться по совершенно новому, неведомому пути. Но если бы сам Ньютон расценивал историю с яблоком как счастливую случайность, нежданно-негаданно натолкнувшую его на выдающееся открытие, если бы он так к этому относился, разве стал бы он ждать двадцать лет, чтобы сообщить миру об этой находке?
Однако он не поспешил оповестить мир о случайном открытии. Лишь в 1673 году, через восемь лет, следовательно, он в весьма туманной форме высказал в одном из писем голландскому ученому Христиану Гюйгенсу намек на то, что ему известно нечто, что позволяет вычислить величину взаимного притяжения Земли с Луной и Солнцем. Но намек был столь загадочен, что остался непонятым. Быть может, и впрямь Ньютон имел намерение сказать поболее, но то ли из-за того, что в переписке между "виртуозами" полагалось быть загадочным, то ли просто подозрительность или скрытность сковали его благое намерение, но оно так и осталось неосуществленным. Хотя много лет спустя Ньютон уверял, что о его открытии давно можно было догадаться по письму к Гюйгенсу.
Вспомним далее, как появилась публикация - ее же буквально вытянули из Ньютона. Что это - леность? Желание остаться в тени?
20 июня 1886 года в письме к Галлею по поводу первой книги "Начал" Ньютон намекает - опять намек! - что лишь в прошлом году, то есть в 1865-м, ему удалось получить доказательства того, что закон обратных квадратов справедлив не только в космосе, но и у поверхности Земли. Понадобилось двадцать лет, чтобы первая мысль о тождественности силы притяжения, управляющей движением планет, с силой тяжести на Земле воплотилась в количественный закон. По-видимому, Ньютон не считал для себя удобным публиковать голую идею, не подкрепленную расчетами, а расчеты поначалу не получались. Была даже создана попутно еще одна легенда - о том, что вычисления не сходились из-за того, что Ньютон воспользовался неправильным значением радиуса Земли, а правильное значение было получено через много лет, вот и пришлось ему ждать.
Вообще-то говоря, если уж тщательно разбираться, когда мог быть открыт закон всемирного тяготения - в самом общем виде хотя бы, - то выясняется, что мог он быть открыт по крайней мере еще в III веке до новой эры, когда впервые было высказано предположение, что приливы и отливы на Земле происходят под влиянием Солнца и Луны. И уж во всяком случае этот закон должен был появиться - если только падающего яблока ему не хватало - в 1596 году, когда Иоганн Кеплер издал труд "Тайна Вселенной", где смело утверждал, что Луна движется вследствие земного притяжения.
Но тем не менее закон в его строгом математическом выражении так и не появился, хотя ученые в то время уже имели представление о законе обратных квадратов.