Текст книги "Растут ли волосы у покойника? Мифы современной науки"

Вернемся к науке и исправим ошибку, которая заключается в том, что Эйнштейн получил свою Нобелевскую премию за создание теории относительности. Награду он получил за первую работу, опубликованную в 1905 году, вошедшем в историю под названием «год чудес». Эйнштейну тогда было 26 лет. Он жил в Берне и, работая служащим патентного ведомства, располагал достаточным временем для того, чтобы опубликовать пять работ, каждая из которых была сенсацией и заслуживала Нобелевской премии. В период между 17 марта и 30 июня Эйнштейн закончил работу над четырьмя рукописями, затрагивающими самые разные темы. Две из них были посвящены молекулам и их диффузии (известной как броуновское движение), две другие – свету, его природе и распространению. В сентябре Эйнштейн добавил к этой четверке, этому блестящему квартету, еще и своего рода коду – ответ на довольно скучно звучащий вопрос «Зависит ли инерция тела от внутренней энергии?».

Ответ Эйнштейна важен меньше, чем форма, которую он ему придал. Инерция тела зависит от его массы (m), и Эйнштейн открыл, что ей соответствует энергия (E). Он вывел между обеими величинами, пожалуй, самую знаменитую в мире формулу: E = mc². Буква с обозначает скорость, с которой может распространяться свет в пустом пространстве.

В первой работе «года чудес» речь идет о роли квантовых скачков, и за нее Эйнштейн получил Нобелевскую премию. Его размышления посвящены «созданию и преобразованию света»: Эйнштейн пытался объяснить, почему энергия, передаваемая светом электронам, зависит от частоты света, а не от его интенсивности, вопреки всем ожиданиям. Идея Эйнштейна заключалась в следующем: уже устоявшиеся в науке представления о волновой природе света необходимо дополнить предположением о том, что энергия света состоит из «локализованных в пространстве квантов энергии, которые движутся, не делясь на части, и которые могут поглощаться и испускаться только как целое».

Эта теория Эйнштейна получила название «самого революционного» закона из всех, открытых физиками XX века. Квант в 1900 году ввел в физику Макс Планк, но лишь как вспомогательную математическую величину, которую он в конце жизни хотел исключить из законов природы. Эйнштейн придал концепции Планка физическое значение. Он установил, что кванты существуют не только в теории, но и в действительности, и это понимание далось ему нелегко. «Словно земля уходила из-под ног, и казалось, нигде нет твердой почвы, на которую можно было бы опереться», – признался однажды Эйнштейн. Он понимал, что его теория о квантах света означает конец классической физики. Прошли десятилетия, прежде чем ее заменила квантовая физика, с которой ученый так и смог примириться.

В истории физики различают квантовую теорию и квантовую механику. Под квантовой теорией подразумевают усилия по расширению созданной во времена Ньютона классической физики, чтобы освободить место для квантовых скачков Планка и Эйнштейна. Как и ее классическая предшественница, квантовая теория хотела оперировать измеримыми величинами (импульс, энергия), а ее уравнения должны были определять естественные процессы. Однако в середине 1920-х годов эта программа провалилась, и в умах некоторых физиков родилась совершенно новая теория – квантовая механика. Она оперировала странными математическими величинами, которые невозможно измерить, а ее законы носили не детерминистический, а статистический характер. Как выяснилось в последующие годы, квантовая механика с максимальной точностью объясняла все атомные процессы. Но именно она-то и не была нужна Эйнштейну.

Он не оспаривал достоинства квантовой механики, но предполагал и надеялся, что когда-нибудь появится еще более общая теория, которая оперировала бы доселе скрытыми параметрами и показала – то, что в настоящее время доступно пониманию лишь статистическим путем и подвержено случайностям, все же может быть определено на основе причинных связей. Свое отрицание квантовой механики Эйнштейн отразил в известном изречении «Бог не играет в кости», используемом им прежде всего в спорах с датским физиком Нильсом Бором, о которых последний писал в сочинении «Дискуссии с Эйнштейном о проблемах теории познания в области атомной физики».

Дебаты, длившиеся более двух десятилетий, касались, в числе прочего, странной роли, которую играли наблюдатели в новой физике. В квантовой механике электрон приобретает свои свойства только в результате измерения. С его помощью определяется то, что раньше определить было невозможно. В то время как Бор, рассуждая об этой неопределенности физической реальности, поместил ее в некую философскую структуру (под названием «дополнительность»), для Эйнштейна мысль о том, что природу невозможно определить, была невыносима. Он придумывал один мысленный эксперимент за другим, дабы показать, что неопределенность приводит к ошибкам, но Бору удавалось разоблачить все его попытки как несостоятельные.

Упорство, с которым Эйнштейн занимался этой проблемой, наводит на мысль, что в ходе дебатов двух великих ученых речь шла не просто о понимании действительности – их темой был Бог в контексте новой физики, знавшей огромную Вселенную так же хорошо, как и мельчайшие атомы. Фактически упорное утверждение Эйнштейна «Бог не играет в кости» является последним словом в диалоге, на которое Бор дал еще и ответ. Во-первых, как он считал, никто, даже сам Эйнштейн, не может давать Богу указания, как обращаться с миром. Во-вторых, точно так же никто не знает, что значит выражение «играть в кости», если его употребить в связи с Богом.

К общепринятым в обществе заблуждениям, касающимся науки, относится убежденность в том, что она непонятна, особенно если содержит оригинальные мысли. Однако Эйнштейн и здесь позаботился о сюрпризе. В 1926 году, когда квантовая механика приобрела современную форму, он думал совсем об ином, а именно о «причине образования извилин в руслах рек», что и было отражено в томе «Мое мировоззрение» перед статьей «О научной истине».

Если для школьных уроков понадобится текст, призванный пробудить у школьниц и школьников любопытство как к наблюдению за явлениями дома и в природе, так и к их простому объяснению, то это именно то, что нужно. Свое исследование Эйнштейн начинает с двух известных фактов: водные потоки стремятся «приобретать извилистую форму, вместо того чтобы следовать линии максимального уклона местности», а реки Северного полушария стараются размывать берег «преимущественно с правой стороны».

Он констатирует, что прежние объяснения специалистов слишком поверхностны, и рекомендует взяться за решение этой непростой задачи, проведя маленький эксперимент, повторить который может каждый. «Представим себе, – говорит Эйнштейн, – чашку с плоским дном, полную чая. На дне – несколько чаинок», с которыми сейчас произойдет следующее: «Если размешивать жидкость ложкой круговыми движениями, то вскоре в центре дна чашки соберутся чаинки». При этом говорят о «феномене чайной чашки». Эйнштейн разъясняет причину такого явления, чтобы затем объяснить причину образования извилин реки.

Его формулировки точны, выразительны и понятны. Так он открыл путь, придерживаясь которого общество может прийти к науке. Но наивный Эйнштейн не понимал, что человечество совсем не жаждало идти по этому пути, и считал, что «должно быть стыдно» всем тем, «кто бездумно пользуется чудесами науки и техники, разбираясь в них не более, чем корова в растениях, которые она с удовольствием поедает».

Александр Флеминг открыл пенициллин

При проведении викторин все еще любят задавать вопрос о том, кто открыл пенициллин: ну, конечно же, Александр Флеминг (1881–1955), шотландский бактериолог, который работал в Лондоне в 1920-х годах и там действительно получил заказ найти «волшебные пули», как тогда говорили. При помощи этих гипотетических «волшебных пуль» ученые, врачи надеялись уничтожить очаги инфекций в организме человека. Мысли о таких лекарствах, которые мы сегодня называем антибиотиками, возникли в начале XX века, и Флеминг попытал счастья традиционным способом, сначала выращивая болезнетворные бактерии (стафилококки) в чашках Петри (глубокие блюдца, заполненные соответствующими питательными веществами), а затем нанося на них по каплям различные вещества, надеясь обнаружить их бактерицидное воздействие. Слово «удача» имело для Флеминга особое значение. Фортуна помогла ему как минимум дважды. В январе 1919 году он простудился, а когда рассматривал свои чашки, посеял на колонию бактерий слизь из собственного носа, и – к величайшему изумлению исследователя – эта мутная жидкость уничтожила все, чего она коснулась. По-видимому, как справедливо рассуждал Флеминг, в слизистом секрете (мокроте) из его носа было нечто, способное уничтожать бактерии, т. е. оказывающее антибактериальное воздействие, которое можно использовать в качестве лекарства. Активное вещество, присутствовавшее в выделениях из носа Флеминга (которое содержится и в слезах), называется лизоцимом. Этот эпизод приводится здесь в качестве подготовки к истории о пенициллине, когда, вероятно, фортуна второй раз вмешалась в работу Флеминга. Впоследствии он распространил следующую легенду. В сентябре 1928 года Флеминг вернулся из краткосрочного отпуска и решил навести порядок в своей лаборатории, т. е. выбросить старые чашки, в которых за время его отсутствия поселилась всякая всячина. В таких случаях бактериологи говорят о контаминациях (заражениях), обусловленных самыми разнообразными микроорганизмами, которые содержатся в воздухе и могут оккупировать среды, содержащие достаточное количество питательных веществ.

В одной из чашек Флеминг заметил плесневый грибок, образовавший тонкую сеть нитий – мицелий. При более внимательном рассмотрении выяснилось, что по краям этой сетки бактерий не было! Вероятно, гриб уничтожил находившиеся там экземпляры Staphylococus aureus, с которыми Флеминг экспериментировал, поскольку они могли вызывать воспаление легких у человека. Внимательный бактериолог сразу же сделал вывод: в грибке содержится эффективный антибиотик. Сегодня мы знаем, что именно так оно и есть, и называем его пенициллином. Коллеги Флеминга научились получать это активное вещество в достаточных количествах, причем сделали это очень вовремя: у огромного числа раненых на полях Второй мировой войны солдат уже в начале 1940-х годов появились шансы выжить. С пенициллина началась эра антибиотиков. Благодарное человечество чествовало их первооткрывателя Флеминга: в 1945 году он получил Нобелевскую премию в области медицины, имел множество почетных званий, и даже папа римский неоднократно приглашал его на аудиенцию.

Из вышеизложенного ясно, что Флемингу явно в жизни везло, причем не один раз. Но все остальное сомнительно или является вымыслом.

В его открытии пенициллина не последнюю роль сыграл тот факт, что в его чашку Петри с бактериями попала разновидность грибка Penicillinum notatum, так как именно этот штамм обладает антибиотическим свойством в большей степени, чем все остальные. Без P.notatum Флеминг вообще ничего бы не заметил, но тут его везение и закончилось, потому что этот вид плесени проявлял себя как бактерицидный агент настолько редко, что Флеминг вскоре утратил к нему интерес. Он забросил свое «открытие века», так как – и здесь он действовал, по крайней мере, не совсем правильно с точки зрения научно-методологического подхода – не мог повторить уникальный опыт. Сегодня мы точно знаем, в чем была причина – в последовательности. Флеминг рассказывал, что сначала он посеял бактерии, затем ночью через открытое окно в лабораторию залетели поры грибка, обосновались в чашках и продемонстрировали свое антибактериальное действие. Флеминг всячески пытался воспроизвести этот эксперимент, но каждый раз терпел неудачу. Дело в том, что плесень работает только на определенном этапе развития бактерий: антибиотик блокирует деление клеток и препятствует образованию веществ, необходимых бактериям для сооружения стенок своих клеток. Как только бактерии образуют колонии, действие пенициллина прекращается.

Факты такого рода, впрочем, в то время были очень хорошо известны. Бактериологи знали достаточно много примеров того, как тот или иной микроорганизм может помешать или воспрепятствовать жизни другого микроорганизма. Это значит, что Флеминг не придал никакого значения обнаруженному им факту. Он не знал, с чем имеет дело, и уж подавно не интересовался всерьез вопросом о том, возможно ли и каким образом воспроизвести активное вещество из грибка, изолировать и идентифицировать его, не планировал ни опыты на животных, ни какие-либо клинические исследования. Хотя Флеминг и дал пенициллину свое имя, но уже в конце 1920-х годов положил его под сукно, а сам занялся бактерицидными химическими соединениями, содержащими ртуть. До Второй мировой войны он вообще не вспоминал о пенициллине. Флемингу, по всей видимости, и в голову не приходило, что он стоял на пороге великого открытия.

В конце 1930-х годов весь мир жил в ожидании войны. Человечеству было необходимо найти новые лекарства против микробных инфекций. И тогда австралийский патологоанатом Хоуард У. Флори и британский ботаник Эрнст Б. Чейн серьезно и систематически занялись поиском веществ, способных убивать бактерии и подавлять инфекции в организме человека. В процессе работы они тоже вышли на плесневый грибок P.notatum и во все более усложняющихся условиях начали экстрагировать и изучать на животных активное вещество – до этого времени лишь гипотетический пенициллин. Осторожно и медленно они подошли к критическому моменту в истории любого лекарства, а именно к первому его применению на человеке, которое было намечено на 1941 год.

Если сегодня пенициллин легкодоступен в любых количествах, то в то время приходилось сражаться буквально за каждый миллиграмм. Массовое производство антибиотика, к которому приступили Эндрю Мойер и Норман Хитли, началось лишь после 1945 года. Вначале Флори и Чейн вынуждены были экономить так, что даже получали пенициллин из мочи пациентов, которых лечили новым препаратом. В этой критической ситуации они обратились за помощью к нескольким фармацевтическим фирмам, которые, однако, не спешили поддержать ученых и начать экстрагировать плесневый грибок в промышленных масштабах – они опасались, что в один прекрасный день какой-нибудь биохимик сможет синтезировать его в пробирке, и тогда им придется распрощаться со своей прибылью. Тогда Флори и Чейн обратились к Флемингу, пытаясь привлечь его на свою сторону, но крестный отец пенициллина поначалу отказался и был весьма пассивен. Его интерес проснулся лишь после того, как один из друзей его семьи заболел и воспользовался антибиотиком, к тому времени уже доказавшем свою эффективность при лечении раневых инфекций, в которых во время войны недостатка не было.

И тогда Флеминг активизировал свою деятельность. Он обратился в специализированное издательство British Medical Journal («Британский медицинский журнал»), опубликовавшее несколько интервью с ним, из которых следовало, что именно его пенициллин спасал жизнь солдат на поле боя, и общественность ему поверила. В середине 1940-х годов Флеминг приобрел всемирную известность. Если бы мир был справедливым, его имя в связи с пенициллином упоминалось бы лишь пару раз…

Нобелевская премия всегда присуждается заслуженно

Нобелевская премия относится к самым престижным наградам в мире, и Альфред Нобель, завещавший создать на основе его имущества фонд, проценты от которого «передаются в качестве премии тем, кто за истекший год принес наибольшую пользу человечеству», заслуживает восхищения. Фонд Нобеля был создан через четыре года после его смерти; вся сумма была разделена на пять равных частей для премий в области физики, химии, физиологии или медицины, литературы и за борьбу за мир. Нобелевские премии в области естественных наук вручаются с 1901 года, т. е. уже более 100 лет, а это означает, что лауреатами стали несколько сотен человек. Не допустить ошибок, принимая так много решений, практически невозможно, даже если процедура отбора организована таким образом, чтобы исключить ошибки, обусловленные человеческим фактором.

Несомненно, Нобелевская премия заслужила высокого мирового признания. Она обязана своей репутацией также и тому, что решения, принимаемые членами нобелевского комитета, в подавляющем большинстве случаев выдержали проверку временем и получили одобрение историков. Тем не менее имели место и некоторые ошибочные решения. На ошибках, как известно, учатся, а публика интересуется такими мелочами весьма оживленно. В связи с открытием пенициллина, о котором как раз и шла речь, заветное приглашение прибыть в Стокгольм получили трое, а именно шотландец, австралиец и британец. Это были Александр Флеминг, Хоуард Флори и Эрнст Чейн. Мы уже выявили причину, по которой вопрос о Флеминге представляется неуместным, и было бы правильным, если бы вместо него в Стокгольм пригласили Нормана Хитли, работавшего в 1938 году вместе с Флори и Чейном над исследованием и получением активных веществ – антибиотиков. По всей вероятности, шведские эксперты не имели ни малейшего представления о работах Хитли, который занимался чревычайно важным делом– выращивал плесень и выделял из нее активные химические вещества.

Точно так же в конце Второй мировой войны Нобелевская премия была присуждена Отто Гану за «открытие расщепления ядра тяжелых атомов». Не подлежит сомнению, что Отто Ган внес большой вклад в развитие химии. Но кажется, что этой Нобелевской премии заслуживал не он один, а, по крайней мере, еще и Лиза Мейтнер. Иногда говорят о том, что Отто Ган получил Нобелевскую премию Мейтнер, подразумевая, что именно она подготовила эксперименты, которые Отто Ган продолжил, начиная с 1938 года, после того как Лиза Мейтнер, еврейка из Вены, была вынуждена покинуть Германию и оказаться в изгнании. Лиза Мейтнер сразу же, причем лучше, чем Ган, оценила результат экспериментов зимы 1938/1939 годов и даже смогла дать соответствующее теоретическое объяснение. Вот здесь-то и кроется досадная несправедливость, потому что члены комитета, ответственного за присуждение Нобелевской премии в области химии, обратились за советом к ученому, который хотя и был сведущ в практических делах, но был лишен здравого смысла. Просмотрев документы, он установил, что Лиза Мейтнер в последнее время не проводила никаких экспериментов (при этом его абсолютно не волновало, что она не могла этого делать, находясь в изгнании и не имея соответствующего оборудования) и принял решение в пользу Гана.

Если углубиться в детали, то ситуация значительно усложнится, так как кроме Лизы Майтнер и Отто Гана есть еще химик Фриц Штрассман и физик Отто Роберт Фриш, которые, работая в конце 1930-х годов в разных местах, способствовали развитию ядерной физики. Все четверо могли бы заслуженно стать лауреатами Нобелевской премии, но наградить всех было невозможно, поскольку это противоречило правилам фонда Нобеля. Одна премия может быть разделена максимум на троих лауреатов и то по веской причине, так как в противном случае легко можно было бы утратить желаемую эксклюзивность. Это строжайшим образом соблюдаемое «правило троих» уже приводило к тому, что, например, во время проведения Олимпийских игр на пьедестал победителей тоже вступают трое спортсменов. Кстати, Олимпийские игры не случайно были реанимированы в то же самое время – под знаком борьбы народов за мир, – когда Альфред Нобель составил свое завещание.

Во всяком случае ясно одно: если в работе, достойной Нобелевской премии, возможно, даже важной для спасения человеческих жизней, участвуют четыре человека, то компетентный комитет приходит в замешательство, разве что ему придется прибегнуть к уловке и присудить премию за достижения в области химии физику или химику – за достижения в области физики. Но оставим и эти случаи в покое и обратимся к более или менее неудачному присуждению премии, когда действительно необходимо было принять во внимание участие четверых кандидатов, однако решение было принято слишком быстро, а премия присуждена слишком рано. Речь идет об открытии крайне необходимого для диабетиков инсулина, за которое Нобелевскую премию в области медицины в 1923 году получили канадец Фредерик Г. Бантинг и шотландец Джон Дж. Р. Маклеод. В то время как один из них получил премию не совсем заслуженно, имя, пожалуй, важнейшего исследователя инсулина и по сей день не упоминается ни в соответствующих исторических хрониках, ни в учебниках. Это Джеймс Коллип. Кто-нибудь слышал о нем?

История, завершившаяся Нобелевской премией, началась в 1921 году, когда в результате проведенных опытов на собаке в университете Торонто было доказано, что экстракт поджелудочной железы способен держать диабет под контролем. Вскоре некоторые ученые рискнули испытать пока еще очень плохо очищенное вещество на человеке, а когда это действительно сработало и спасло жизнь пациента, за эту работу в 1923 году была присуждена Нобелевская премия в области медицины. Действительно, согласно первоначальному намерению учредителя, награда должна быть присуждена за открытия того года, в котором они были сделаны. Однако исполнители его завещания действовали более осмотрительно и считали, что для выбора лауреатов должно быть несколько больше времени – возможно, так и должно было случиться в 1923 году. Но инсулин явно способен был победить смерть от диабета, и люди отреагировали на это слишком восторженно, чтобы ждать награждения еще год или даже больше.