Ивановский был не врачом, а ботаником. Он всю жизнь возился с растениями и, кроме них, ничем не занимался.
Элементарные тельца в клетке.
Поэтому воздействовать на вредные вирусы, уничтожить их гораздо сложнее, чем обычных микробов.
Фарфоровые фильтры, которые задерживают разведенных в воде обычных микробов, пропускают через свои мельчайшие поры открытые Ивановским вирусы. Так малы эти созданные природой ничтожные организмы!
Ученые — микробиологи не сразу поверили в это открытие. Но целой серией блестящих опытов Ивановский подтвердил свою гениальную догадку. Он сделал поистине великое дело: открыл невидимых в оптический микроскоп мельчайших из самых мелких микробов и создал новую науку — вирусологию. Недаром Ивановского называют отцом вирусологии.
В ПОГОНЕ ЗА НЕВИДИМКАМИ
С этого дня началась погоня за вирусами.
Ученые открывали один вирус за другим. Их оказалось немало. В настоящее время открыто около двухсот вирусов, вызывающих различные заболевания человека, животных и растений.
Отвратительная болезнь, оставляющая на лице человека следы на всю жизнь, — оспа, бешенство, от которого люди раньше умирали в. девяноста случаях из ста, вызываются вирусами. Они же являются причиной различных видов энцефалита — воспаления головного мозга, от которого редко излечивались люди, гриппа, свинки, кори, чумы собак, свиней и рогатого скота, ящура и многих других заболеваний.
Трудно даже представить себе, как ничтожно малы эти маленькие зверьки — вирусы.
Эти мельчайшие живые существа, попав в организм человека, через короткое время валят его с ног и убивают.
Ивановскому так и не удалось увидеть открытые им вирусы. В 90-х годах прошлого столетия, когда он жил и трудился, не было еще электронных микроскопов, которые бы подтвердили правильность его открытия. А самые лучшие оптические микроскопы были бессильны показать исследователям таинственных невидимок.
Эти загадочные возбудители опасных болезней ускользали от глаз ученых и продолжали творить свое черное дело.
Словно боясь, что их поймают и уничтожат, вирусы прятались от взоров человека где-то в темных и таинственных глубинах невидимого мира. Прятаться им помогали чрезвычайно малые их размеры.
Много усилий было потрачено на то, чтобы определить хотя бы приблизительную величину таинственных невидимок. Это была очень трудная задача. Подумать только: определить размеры микробов, невидимых даже в микроскопы!
И все-таки ученые определили приблизительные размеры этих ничтожных существ.
Раствор, в котором, как предполагалось, были вирусы, процеживали через пористые фильтры. Размер пор фильтров точнейшим образом измеряли всеми доступными способами. Если профильтрованный раствор вызывал заболевание, значит вирус проходил через фильтр и его величина была меньше, чем размеры пор фильтра.
Таким косвенным путем были измерены вирусы. Оказалось, что они имеют величину от нескольких миллионных до двух десятитысячных долей миллиметра.
Только самые крупные вирусы, размером около 0,0002 миллиметра, можно было кое-как рассмотреть в оптические микроскопы. Таких «крупных» вирусов оказалось немного. Остальные были недоступны для наблюдения.
Вирусы меньше чем в 0,0002 миллиметра в оптический микроскоп увидеть нельзя.
СЕКРЕТ ОПТИЧЕСКОГО МИКРОСКОПА
Почему же через оптический микроскоп нельзя увидеть частицы, меньшие 0,0002 миллиметра?
Казалось бы, что чем больше линз в микроскопе, тем все большие и большие увеличения рассматриваемых предметов можно от него получить.
Если несколько штук линз дают увеличение до 2000–3600 раз, то, может быть, можно поставить их вдвое больше? Тогда мы сможем увидеть предметы и меньшие по размерам чем 0,0002 миллиметра?
Но это не так. У оптического микроскопа оказался предел, «потолок» его возможностей, выше которого «прыгнуть» было нельзя.
Больше чем в 2000–3600 раз оптический микроскоп не может увеличивать изображения предметов. Тут не поможет никакая даже самая точная полировка увеличительных стекол. Не поможет ни удвоенное, ни утроенное количество линз. Можно громоздить одну линзу на другую, придумывать всяческие ухищрения, но есть граница, переступить которую оптический микроскоп не в силах. И дело тут совсем не в линзах.
В оптический микроскоп нельзя видеть предметы, размеры которых меньше 0,0002 миллиметра. И как ни странно, в этом виноват свет. Тот самый свет, который позволяет нам видеть окружающий нас мир! В чем же тут дело?
Почему свет ставит предел видимости оптического микроскопа? Почему же свет мешает видеть?
Сам этот вопрос как-то странно звучит. Все мы знаем, что видеть предметы нам мешает темнота, а вовсе не свет.
Это верно, конечно, если мы говорим о видимости больших предметов. Это верно и тогда, когда разговор идет о частицах размером более чем 0,0002 миллиметра.
Крупные предметы мы отлично видим невооруженным глазом, а мелкие — через лупу или в микроскоп.
Но частицы более мелкие чем 0,0002 миллиметра невидимы и в самый лучший оптический микроскоп.
Мы уже сказали, что в этом виноват свет. В чем же его вина? В чем же заключается эта странная загадка световых лучей?
Для того чтобы разгадать это на первый взгляд непонятное явление, надо разобраться в том, что такое световые лучи, что такое световые волны.
ВОЛНЫ-ГИГАНТЫ ВОЛНЫ-КАРЛИКИ
Бросьте небольшой камешек в зеркальную гладь тихого озера. От места падения камня кругами разойдутся волны. Расстояние между верхушками (гребнями) этих кругов называют длиной волны.
Волны бывают разной длины. Вот перед вами берег моря. Грозные валы серо-зеленой воды, пенясь и рыча, обрушиваются на берег. С шумом ударяются волны о камни, разбиваются и бурлят. Расстояние между гребнями этих бушующих волн два-три метра.
Во время бури морские волны еще длиннее. Расстояние между двумя соседними гребнями волн доходит до 200 метров. Высота их от гребня до впадины достигает высоты трехэтажного дома, и двигаются они со скоростью пассажирского поезда.
Водяные волны — это колебания частиц воды, звуковые — воздуха.
Кроме водяных и воздушных, в природе существует много других волн.
Включите радиоприемник. Вы услышите голос: «Внимание, внимание! Говорит Москва на волне 1744 метра».
О каких волнах говорит диктор? Очевидно, о радиоволнах.
Радиоволны мы не видим и не слышим, но они существуют так же реально, как волны в воде или в воздухе. Радиоволн очень много вокруг нас, но без радиоприемника мы их обнаружить не можем.
Тепловые волны нельзя видеть, нельзя слышать, но их можно ощущать.
Световые лучи — это тоже волны, но только очень- очень маленькие. Длина волн света меньше, чем длина радиоволн и тепловых лучей.
Длина волны красных лучей — около 0,0008 миллиметра, или, коротко говоря, 0,8 микрона (микрон — 0,001 миллиметра). Волны желтых, зеленых и синих лучей еще короче. Волны фиолетовых лучей самые короткие — длина их 0,4 микрона. Наш глаз еще воспринимает эти крохотные волны.
Но более короткие волны (ультрафиолетовые лучи) человеческий глаз не видит.
Так уж он устроен.
И все-таки эти невидимые глазом волны существуют. Они вызывают на теле человека красивый коричневый загар.
Еще более короткие волны, известные нам, — это рентгеновские лучи, затем гамма-лучи радия и космические.
В оптическом микроскопе используются видимые лучи света.
Видимые световые лучи (белый свет) — это смесь волн длиной от 0,8 до 0,4 микрона.
Какая же материя колеблется, создавая световые волны?
Световые волны особые. Это колебания электрических и магнитных сил. Поэтому и сами световые волны называются электромагнитными.
Они одной природы с радиоволнами, только гораздо короче их. Радиоволны измеряются километрами и метрами, а световые — десятитысячными долями миллиметра — долями микрона.
Световые волны — это «волны-карлики».
Когда мы пользуемся микроскопом, то посылаем пучок световых лучей (волн) на рассматриваемый предмет.
Световые волны отражаются от предмета и через несколько линз попадают в наш глаз. Глаза видят в увеличенном виде освещенный световыми волнами предмет.
Так обстоит дело, когда предмет, рассматриваемый в микроскоп, имеет размер не меньше 0,0002 миллиметра.
От предмета меньших размеров световые волны не отражаются. Они проходят мимо предмета, как бы не желая его замечать.
Это странное поведение световых волн объясняется тем, что длина их больше размеров предмета. Вместо того чтобы упасть на предмет и отразиться, световая волна, как говорят, огибает его [2].
Впрочем, так же ведут себя и волны-гиганты. Представьте себе волнующееся море или озеро. По поверхности воды ровными валами бегут волны. Волны с силой бьют о берег и откатываются назад.
Но вот вы видите на пути волны большой подводный камень, возвышающийся над поверхностью воды.
Волны, не достигнув берега, ударяются об этот камень и отскакивают назад, отражаются от него.
Они будут всегда отражаться от камня, если его размеры больше расстояния между гребнями двух соседних волн.
Волны с шумом ударяются о камень, разбиваются и бурлят. А позади камня поверхность воды спокойна и невозмутима. Большой камень как бы отбрасывает позади себя тень.
А вот недалеко от большого камня лежит камешек поменьше. Размеры этого камешка небольшие. Они во много раз меньше длины волны.
Маленький камень не мешает распространению волн и не отбрасывает позади себя тени.
Волны, как бы не «заметив» маленького камешка, пройдут мимо него и выплеснутся на берег.
Они продолжают бежать, словно на их пути ничего нет.
Так же ведут себя и световые волны.
Световая волна отражается от всех предметов, размер которых больше, чем ее длина.
Маленькие же предметы, размер которых равен или меньше чем половина длины световой волны, отражения не дают. Как и волны воды, световые волны огибают предмет, проходя мимо него.
Значит, мы эти предметы и не увидим в обычный оптический микроскоп, как бы точно ни шлифовали линзы и ни увеличивали их число.
Никакая новая линза здесь не поможет.
Предмет защищен от взора человека непроницаемой защитой — своим размером.
Чтобы проникнуть в тайны невидимого мира и построить микроскоп, который мог бы «видеть» частицы размером меньше 0,0002 миллиметра, нужны какие-то другие волны.
Эти волны должны быть намного короче световых волн. Их длина должна быть гораздо меньше, чем размер частиц, которые мы хотим рассматривать. Например, чтобы рассмотреть молекулы или загадочные вирусы, нужны волны, в сотни раз более короткие, чем волны видимого света.
Где же взять такие крохотные волны?
Не помогут ли нам рентгеновские лучи? Длина их волн в сотни и тысячи раз короче длины волн видимого света. Хотя рентгеновские лучи и невидимы, но зато они отлично действуют на фотопластинки. С их помощью можно было бы сфотографировать предметы, в сотни и тысячи раз меньшие, чем при помощи видимого света.
Но оказывается, что с рентгеновскими лучами ничего не получится. Пока еще неизвестны материалы, из которых можно было бы сделать линзы для рентгеновских лучей. Длина их волн так мала, что они проходят любое вещество, не преломляясь.
Что же делать? Как будто бы нет никакого выхода. Как будто мы никогда не сможем увидеть мельчайшие частицы и познать тайны невидимого мира.
Но физики решили этот, казалось бы, неразрешимый вопрос. Они искусственно создали волны, в тысячи и сотни раз более короткие, чем волны света.
ЭЛЕКТРОННЫЕ ВОЛНЫ
Все мы слышали слово «электрон». Электроны — это мельчайшие частицы материи. Меньших частиц материи мы пока не знаем.
Электроны замечательны еще и тем, что они несут с собой заряды отрицательного электричества.
Электроны распространяются по проводам и накаливают тоненькую проволочку в электрической лампочке. Они же нагревают спираль электроплитки. Электроны работают в усилительных лампах наших радиоприемников.
Электроны всюду. Они могут быть и неподвижными и двигаться с огромной скоростью в любых направлениях. Но что самое интересное, так это способность электронов распространяться волнами. Это очень важное свойство электронов.
Длина электронных волн зависит от скорости движения электронов. Чем больше скорость электронов, тем короче электронные волны. При очень большой скорости электронов длина их волн будет настолько коротка, что волны «отзовутся» на самое ничтожное препятствие, на самый мельчайший предмет, стоящий на их пути.
По сравнению с крохотными электронными волнами вирусы, эти пигмеи из царства невидимых живых существ, огромны. И если на пути электронной волны окажутся вирусы или любые другие частицы столь же ничтожных размеров, электроны не смогут миновать их, не изменив направления своего полета.