Вместо этого ученые стали внимательнее присматриваться к периодической системе и пытаться сплавлять воедино сравнительно легкие элементы. На поверхностном уровне эти проекты сводились к чистой арифметике. Так, для получения элемента № 102 можно было теоретически бомбардировать магнием (12) торий (90) или ванадием (23) золото (79). Но на практике «сплавлялись» лишь немногие пары изотопов, поэтому ученым требовалась масса времени на вычисления, чтобы определять перспективные пары элементов, на работу с которыми стоило тратить силы и деньги. Флеров и его коллеги без устали занимались исследованиями и научились копировать методы, разработанные в Беркли. Именно благодаря Флерову к концу 50-х Советский Союз перестал быть задворками физической науки. Сиборг, Гиорсо и другие члены команды из Беркли смогли раньше русских синтезировать элементы № 101, 102 и 103. Но в 1964 году, через семь лет после запуска первого искусственного спутника Земли, группа из Дубны заявила, что впервые смогла синтезировать элемент № 104.
В калифорнийской лаборатории новость вызвала шок, вскоре сменившийся гневом. Была уязвлена гордость физиков, команда проверила результаты советских ученых и, неудивительно, отвергла их как преждевременные и фрагментарные. Ученые из Беркли приступили к работе по созданию сто четвертого элемента – команда под руководством Гиорсо, пользуясь консультациями Сиборга, получила этот элемент в 1969 году. Но к тому времени в Дубне уже был синтезирован сто пятый элемент. Опять же, в Беркли этот результат не признали, настойчиво утверждая, что советские физики неверно интерпретируют собственные данные. Оскорбления рвались как коктейль Молотова. В 1974 году обеим группам удалось получить элемент № 106 с разницей всего в несколько месяцев. К тому моменту от международного научного единства, в знак которого был назван менделевий, не осталось и следа.
Чтобы подтвердить свои претензии, обе группы стали называть «свои» элементы. Углубляться в подробности я не буду, но интересно отметить, что ученые из Дубны назвали один из элементов дубний – по аналогии с берклием. В свою очередь, физики из Беркли назвали сто пятый элемент в честь Отто Гана, а потом, по настоянию Гиорсо, окрестили сто шестой элемент сиборгием в честь Гленна Сиборга. На тот момент Сиборг еще здравствовал, а называть элементы в честь живых современников было не принято. Многие сочли этот поступок бестактностью в наглом американском стиле. По всему миру дуэль с именованием элементов проникла в научные журналы, а типографии, печатавшие новые периодические таблицы, были совершенно сбиты с толку.
Интересно отметить, что такие прения продолжались вплоть до 1990-х, когда в спор вмешались ученые из ФРГ, вклинившиеся в американо-советские научные стычки и заявившие о собственном приоритете в открытии некоторых элементов. В конце концов, ситуацию пришлось разрешать в ИЮПАК (Международном союзе теоретической и прикладной химии). Эта организация выступила в качестве третейского судьи.
ИЮПАК направил девять ученых во все три лаборатории на несколько недель. Эти специалисты должны были отбросить все накопившиеся обвинения и обратиться к исходным данным. По истечении этих недель все девять собрались на своеобразный «суд присяжных». В конце концов они объявили, что соперникам по холодной войне пришло время обменяться рукопожатиями и поделить славу открытия всех элементов. Такое соломоново решение никого не устроило: каждый элемент может иметь лишь одно название, и реальная награда за открытие – это закрепление химического символа в таблице Менделеева.
В 1995 году девять мудрецов объявили предварительные официальные названия для элементов с № 104 по 109. Компромисс устроил ученых из Дубны и Дармштадта (именно там находится немецкий центр ядерных исследований). Но когда группа из Беркли обнаружила, что сиборгий исключен из списка, калифорнийцы пришли в ярость. Была созвана пресс-конференция, на которой физики из Беркли заявили: «Идите к черту – в Соединенных Штатах Америки этот элемент будет называться сиборгием». Лабораторию в Беркли поддержала влиятельная американская химическая организация, публикующая престижные журналы, в которых желают напечататься выдающиеся химики со всего мира. Это изменило расстановку сил, и специалисты ИЮПАК пошли на уступки. В 1996 году вышел окончательный официальный список, который наверняка кого-то не устраивает. Он включал названия элементов, фигурирующие в периодической таблице и сегодня: резерфордий (104), дубний (105), сиборгий (106), борий (107), хассий (108) и мейтнерий (109). Ученые из Беркли вышли из этих споров победителями (подумать только, а когда-то газета New Yorker писала, что они неприспособленны к связям с общественностью). В Беркли был сделан
снимок, на котором изображен престарелый Сиборг, стоящий рядом с огромной таблицей Менделеева. Ученый указывает грубым искривленным пальцем на элемент, названный его именем. Лучезарная улыбка Сиборга ничуть не напоминает о тех научных баталиях, первые залпы которых раздались тридцатью двумя годами ранее и ожесточенность которых может сравниться лишь с непримиримостью холодной войны. Сиборг умер через три года.
После долгих десятилетий соперничества с советскими и немецкими учеными дряхлый, но довольный Гленн Сиборг указывает на элемент, названный в его честь. Это сиборгий, № 106, единственный элемент, получивший название в честь живого человека (фотография любезно предоставлена Национальной лабораторией Беркли им. Лоуренса)
Но подобная история не могла закончиться тихо и незаметно. К 1990-м годам химическая школа Беркли ослабла, уступив ведущие позиции российским и особенно немецким институтам. Удивительно быстро, за период с 1994 по 1996 год, немцы синтезировали элемент № 110, сейчас носящий название дармштадтий (химический символ Ds) – в честь города Дармштадта, где он был открыт; элемент № 111 рентгений (Rg) – в честь великого немецкого физика Вильгельма Рентгена. Здесь же был синтезирован элемент № 112 – последний в таблице Менделеева по состоянию на июнь 2009 года – получивший название коперниций[67]. Успехи немцев, несомненно, являются основной причиной, по которой Беркли так рьяно отстаивал свою былую славу: несложно было догадаться, что будущее уже не за калифорнийцами. Тем не менее Беркли не собирался сдаваться. В 1996 году была сделана попытка переломить ситуацию – на работу в Беркли пригласили молодого болгарина по имени Виктор Нинов. Нинов участвовал в открытии элементов № 110 и 112, но перебрался из Германии в США, чтобы вдохнуть новые силы в обветшавшие исследовательские программы Беркли. Нинов даже вытащил Гиорсо из добровольного полузабвения (Гиорсо любил приговаривать, что «Нинов так же хорош, как молодой Эл Гиорсо»), и лаборатория вновь наполнилась оптимизмом.
Чтобы громко заявить о возврате в большую науку, в 1999 году группа Нинова поставила противоречивый эксперимент. В основе его лежали расчеты польского физика-теоретика, предположившего, что при бомбардировке ядер свинца (82) криптоном (36) могут образоваться атомы сто восемнадцатого элемента. Многие отвергли эти расчеты как чепуху. Но Нинов решил покорить Америку, как уже покорил Германию, и взялся за этот эксперимент. Синтез элементов к тому времени превратился в многолетние проекты стоимостью в миллионы долларов – такими экспериментами нельзя заниматься наудачу, – но опыт с криптоном чудесным образом удался! «Вероятно, Виктор проконсультировался с Богом», – шутили коллеги. Но самое интересное заключалось в том, что элемент № 118 практически мгновенно распадался, теряя альфа-частицу, и превращался в элемент № 116, который на тот момент тоже еще не был получен. Одним ударом в Беркли удалось открыть сразу два новых элемента! По кампусу Беркли потекли слухи о том, что команда отметит заслуги престарелого Альберта Гиорсо и назовет в его честь сто восемнадцатый элемент «гиорсием».
Но вот незадача… когда русские и немцы попытались воспроизвести результаты американцев, они не обнаружили сто восемнадцатого элемента, только свинец и криптон. Вероятно, этот нулевой результат досадил американцам, поэтому несколько ученых из Беркли попробовали сами воспроизвести эксперимент. Они тоже ничего не обнаружили, даже после месяцев долгих проверок. Проблемой заинтересовалась озадаченная администрация университета. Попытки проверить исходные данные по элементу № 118 открыли ужасающую истину: этих данных не существовало. Не было никаких подтверждений того, что элемент № 118 когда-либо существовал, нашлись только сделанные постфактум обобщения, где хаотические наборы нулей и единиц выдавались за обнаруженные атомы. Судя по всему, Виктор Нинов, контролировавший критически важные детекторы излучения и обслуживавшие их компьютерные программы, просто подделал данные и выдал их за реальные. Никто не подозревал, что тот невероятно сложный научный аппарат, который используется при расширении периодической системы, может таить в себе такую опасность: когда элементы фиксируются только компьютером, единственный человек может вмешаться в работу машины и одурачить весь мир.
Униженные американцы отозвали заявление об открытии элемента № 118. Нинов был уволен, а сама лаборатория пережила радикальное сокращение финансирования, из-за чего потеряла каждого десятого сотрудника. До сих пор Нинов отрицает, что подделал данные. Но, в довершение всего, когда немецкие ученые решили перепроверить информацию об исследованиях Нинова, выполненных в Германии, они также признали недействительными некоторые (но не все) его открытия. Хуже того, американским ученым пришлось отправиться в Дубну и присоединиться к проводившимся там исследованиям тяжелых элементов. В 2006 году международная группа, работавшая в Дубне, объявила, что в результате бомбардировки мишени из жидкого калифорния десятью миллиардами миллиардов атомов кальция удалось получить три атома элемента № 118. Неудивительно, что это заявление оспаривается, но если оно подтвердится – а пока нет причин в этом сомневаться, – исчезнут всякие шансы на появление «гиорсия» в периодической системе. Поскольку открытие было совершено в российской лаборатории, русские – хозяева положения. Уже известно, что элемент предполагается назвать флёром[68].
Часть III. Периодическая путаница рождение: сложности
8. От химии к биологии
Гленн Сиборг и Эл Гиорсо перевели охоту за неизвестными элементами на качественно новый уровень мастерства, но они, конечно, были не единственными учеными, сыгравшими ключевую роль в заполнении пробелов в периодической таблице. На самом деле, когда в 1960 году журнал Time назвал пятнадцать ученых в рубрике «Люди года», среди лауреатов оказались не Сиборг и Гиорсо, а величайший первооткрыватель элементов из более ранней эпохи, тот человек, который нашел самый неуловимый и эфемерный элемент во всей таблице. И случилось это в годы, когда Сиборг еще учился в университете. Этим человеком был Эмилио Сегре.
Редакторы Time попытались оформить обложку этого выпуска в футуристическом стиле. В центре картинки изображено крошечное пульсирующее красное ядро. Окружают его не электроны, а пятнадцать снимков крупным планом. Все изображенные на них люди – со сдержанным и напыщенным выражением лица, знакомым всякому, кто когда-либо потешался над портретами учителей на развороте выпускного альбома. Вы найдете здесь лица генетиков, астрономов, пионеров лазерной техники и борцов с раком. Не обошлось и без угрюмой физиономии Уильяма Шокли, завистливого исследователя транзисторов и будущего евгеника. Даже в этом номере Шокли не удержался и пространно высказался о своих расовых теориях. Несмотря на «школьность» обложки, на фотографии собралась блистательная компания, и журнал Time подобрал лауреатов так, чтобы громогласно заявить о сложившемся в мире неожиданно сильном доминировании американской науки. За первые сорок лет вручения Нобелевских премий, вплоть до 1940 года, американские ученые были отмечены ими пятнадцать раз. За следующие двадцать лет в Америку отправились уже сорок две премии[69].
Сегре был одновременно и иммигрантом, и евреем. Его пример красноречиво свидетельствует, какую важную роль в обеспечении внезапного американского научного доминирования сыграли беженцы, вынужденные покинуть Европу из-за Второй мировой войны. Среди пятнадцати ученых с обложки Сегре являлся одним из самых старших, ему было уже пятьдесят пять. Его портрет находится в верхней левой четверти рисунка, выше и левее снимка еще более пожилого человека – Лайнуса Полинга. Полингу было уже пятьдесят девять, он изображен чуть ниже и ближе к середине. Эти два человека помогли полностью преобразовать химию периодической системы и, не будучи близкими друзьями, активно полемизировали и обменивались письмами по взаимно интересующим их темам.
Однажды Сегре в письме попросил у Полинга консультацию об экспериментах с радиоактивным бериллием. Позже Полинг поинтересовался у Сегре, как планируется назвать элемент № 87 (франций). Сегре участвовал в его открытии, а Полинг собирался упомянуть об этом элементе в статье о периодической системе, которую как раз готовил для Британской энциклопедии.
Более того, они вполне могли оказаться – и даже должны были оказаться – коллегами по факультету. В 1922 году Полинг прибыл в Калифорнию. В том же году он закончил химический факультет Орегонского университета, после чего написал письмо Гилберту Льюису (как мы помним, это был знаменитый химик, которому так и не удалось получить Нобелевскую премию) в Калифорнийский университет города Беркли, в котором интересовался о возможности поступления в аспирантуру. Льюис так и не ответил на этот запрос, поэтому Полинг поступил в Калифорнийский технологический институт. Там он и пробыл до самого 1981 года, сначала студентом, а потом преподавателем. Далеко не сразу в Беркли осознали, что письмо Полинга просто затерялось. Если бы Льюис в свое время его прочел, то, вероятно, с готовностью принял бы Полинга. Учитывая, что Льюис старался обязательно трудоустраивать успешных аспирантов на факультете, Полинг наверняка провел бы в Беркли всю оставшуюся жизнь.
Позже Сегре присоединился бы к Полингу в этом университете. В 1938 году Сегре был одним из многих еврейских беженцев из Европы. Именно в том году Бенито Муссолини подчинился требованию Гитлера и сместил с должностей всех еврейских профессоров, работавших в Италии. Как ни незавидна была его участь в Европе, обстоятельства приема Сегре на работу в Беркли оказались не менее унизительными. На момент увольнения с итальянской кафедры Сегре находился в творческом отпуске, который проводил в знаменитой Радиационной лаборатории Беркли, не менее прославленной, чем химический факультет Калифорнийского университета. Внезапно превратившись в перепуганного изгоя, Сегре стал умолять директора Радиационной лаборатории взять его на работу. Директор легко согласился, но предложил беженцу очень низкую зарплату. Несложно было понять, что Сегре в такой ситуации согласится на любые условия, поэтому директор не постеснялся предложить ему жалованье на 60 процентов меньше среднего – вместо значительной суммы в 300 долларов Сегре мог рассчитывать всего на 116. Сегре был вынужден принять такие условия, а потом забрал из Италии свою семью, раздумывая, на что же будет ее содержать.
Сегре смог стерпеть это унижение, и в течение следующих нескольких десятилетий он и Полинг (в особенности Полинг) стали легендарными фигурами в своих научных областях. Они и сегодня остаются одними из самых великих ученых, о которых не знает почти никто из неспециалистов. Но между Сегре и Полингом была еще одна, практически забытая сегодня общая черта – Time о ней ожидаемо умолчал. Дело в том, что Полинг и Сегре навсегда оказались объединены дурной славой как ученые, совершившие две крупнейшие ошибки в истории науки.
Начнем с того, что научные ошибки далеко не всегда приводят к плачевным результатам. Вулканизированный каучук, тефлон и пенициллин – вот самые известные последствия таких ошибок. Камилло Гольджи открыл окрашивание осмием – метод, позволяющий рассмотреть фрагменты нейронов, – случайно пролив раствор на мозговую ткань. Даже откровенно ложные мнения – например, заявление естествоиспытателя и алхимика XVI века Парацельса о том, что ртуть, сера и соль относятся к первоэлементам мироздания, – помогли алхимикам отвлечься от безумной погони за искусственным золотом и углубиться в реальный химический анализ. Благословенные промахи и грубые ошибки двигали развитие науки на протяжении всей истории.
Но Полинг и Сегре совершили ошибки другого рода. Оба они отличились неприятнейшими провалами, после которых стыдно смотреть людям в глаза и хочется лишь одного – чтобы об этом не узнал ректор. В защиту этих ученых можно, конечно, добавить, что оба они работали над исключительно сложными проектами. Эти исследования были основаны на химии отдельных атомов, но выходили далеко за пределы химической науки и были призваны объяснить общие принципы работы атомных систем. К тому же оба могли избежать ошибок, если бы более тщательно изучали ту самую периодическую систему, устройство которой они пытались прояснить.
Если уж говорить об ошибках, начнем с того, что ни один элемент не обнаруживался «впервые» чаще, чем сорок третий. Это было настоящее лохнесское чудовище таблицы Менделеева.
В 1828 году немецкий химик объявил об открытии двух новых элементов – «полиния» и «плурания», один из которых, предположительно, и должен был занять сорок третью клетку периодической системы. Оба этих «элемента» оказались загрязненным иридием. В 1846 году другой немецкий химик открыл «ильмений», оказавшийся на самом деле ниобием. Уже в следующем году кто-то еще открыл «пелопий», также представлявший собой образец ниобия. Наконец в 1869 году искатели сорок третьего элемента получили долгожданную подсказку: Менделеев создал свою таблицу и оставил заманчивый пропуск между сорок вторым и сорок четвертым элементом. Тем не менее работа Менделеева, которая сама по себе была превосходным научным достижением, спровоцировала множество научных ошибок, так как стимулировала ученых разыскивать элементы, которые они уже мысленно себе нарисовали. Через восемь лет после создания таблицы один русский ученый достаточно уверенно записал в сорок третью клетку «открытый» им элемент «дэвий», хотя этот «металл» и весил на пятьдесят процентов больше, чем должен был весить. Позже удалось определить, что за «дэвий» была принята смесь из трех элементов. Наконец, в 1896 году был «открыт» «люций». Уже на заре XX века «отменили» и этот элемент, оказавшийся иттрием.