Текст книги "Двойная спираль. Забытые герои сражения за ДНК"

Глава 8
Магические кристаллы

Что общего у драгоценного опала с самым молодым за всю историю лауреатом Нобелевской премии? Ответ: оба обязаны своей славой физическому явлению дифракции – рассеиванию волн при столкновении с препятствием. Волны могут быть мокрыми или сухими, оглушительными или неслышными, ослепительно очевидными или совершенно невидимыми. Дифракция действует в отношении волн самой разной длины; благодаря ей рябь огибает палочку в пруду, верхняя ля хориста заполняет все уголки собора, а крылья бабочки морфо[214]214
  Kinoshita S, Yoshioka S et al. Mechanisms of structural colour in the Morpho butterfly: cooperation of regularity and irregularity in an iridescent scale. Proc Biol Soc 2002;269:1417–1421.


[Закрыть] видны с расстояния полукилометра.

Интересные вещи можно наблюдать, если цепочка волн натыкается на серию препятствий, которые регулярно расположены с интервалами, близкими к промежуткам между волнами. Волны отталкиваются от препятствий и накладываются на другие волны; в зависимости от конфигурации они могут взаимно усиливаться и создавать большую волну или погасить друг друга. Вот где в дело вступает опал – как пример на уроке физике и как красивый предмет. Посмотрите на опал на свету, и он покажется тускло-желтым, но, если вы взглянете на него, когда яркий солнечный свет падает сбоку, вы будете поражены игрой зеленого, синего и огненно-красного. Эти цвета не какой-то тонкий пигмент, а результат субмикроскопической структуры опала – крошечные шарики кварца плотно уложены слоями, словно поставленные друг на друга поддоны с апельсинами. Эти слои играют роль дифракционной решетки. Луч света, падающий на опал под углом, отталкивается от последующих слоев, и, если этот угол находится в верном соотношении с расстоянием между слоями, отраженные лучи объединятся, образуя новую волну, которая создает эти цветовые пятна. Если драгоценный опал вам не по карману, вы можете любоваться дифракцией, поворачивая на свету компакт-диск; микроскопические бороздки дорожек данных также выступают в качестве дифракционной решетки.

Дифракция затрагивает рентгеновские лучи, длина волны которых составляет одну пятитысячную и менее от длины волны видимого света. Такая длина волны сопоставима с размерами отдельных атомов и расстояниями между ними, что означает, что дифракцию рентгеновских лучей можно использовать для исследования структуры молекул – далеко вне досягаемости оптических и даже электронных микроскопов. Первыми веществами, проанализированными с помощью рентгеновских лучей, были простые соли, образующие кристаллы правильной формы, – так возникло альтернативное название этого метода, «рентгеновская кристаллография».

В первую четверть XX века она с нуля стала одной из наиболее быстроразвивающихся областей и принесла несколько Нобелевских премий. И чтобы понять историю ДНК, нам надо кое-что знать о дифракции рентгеновских лучей, поскольку с помощью этого метода удалось выявить структуру двойной спирали.

Происхождение дифракции рентгеновских лучей было скромным. Идея зародилась весной 1912 года в виде каракулей, торопливо набросанных карандашом в кофейне в центре Мюнхена. Кафе «Луц»[215]215
  Ewald, p. 33–4.


[Закрыть] славилось своими кексами и столиками под открытым небом под каштанами в парке Хофгартен. Кроме того, именно туда сотрудники факультета физики из расположенного неподалеку университета приходили каждый день, чтобы обсудить текущую работу. Они набрасывали свои формулы, уравнения и графики не на бумаге, а – к негодованию официантки – на мраморных столешницах.

Конкретно эти каракули касались чего-то настолько отвлеченного, что профессор запретил заниматься этой идеей[216]216
  Там же, с. 293–4.


[Закрыть] подробнее, когда она была озвучена во время пасхальной лыжной прогулки факультета. Теперь за спиной профессора два младших научных сотрудника договорились о том, чтобы провести предварительный эксперимент. Набросанные на мраморном столике результаты не поддавались истолкованию, но выглядели так, будто старались сообщить что-то важное.

По дороге домой[217]217
  Там же, с. 294.


[Закрыть] из парка Хофгартен преподаватель физики, который убедил двух младших сотрудников пренебречь словами профессора, был охвачен порывом вдохновением. Это было настолько поразительно, что он точно помнил, где это произошло: на улице у дома 10 по Зигфридштрассе. Пока он об этом думал, в голове у него возникла серия уравнений, которые придавали смысл тем своеобразным результатам. В ближайшие несколько дней он провел дополнительные эксперименты, и, как казалось, все подтверждало его догадку. Его объяснение не было идеальным, но было достаточным, чтобы произвести впечатление на группу ученых мужей, которые собрались в Стокгольме всего три года спустя и присудили ему Нобелевскую премию по физике[218]218
  «Если можно оценивать сделанное человеком открытие по плодам, которые оно приносит, то немногие открытия сравнятся с тем, которое сделал Лауэ». Цитируется Г. Гранквист, член Нобелевского комитета. Nobel Lectures, Physics 1901–1921. Amsterdam: Elsevier, 1967.


[Закрыть].

Максу Лауэ, преподавателю физики, было всего 33 года, когда он проходил мимо дома 10 на Зигфридштрассе тем весенним днем. Даже до приезда в Мюнхен в 1909 году он явно делал успехи[219]219
  Ewald, p. 287–94; Макс фон Лауэ – биографическая справка. Nobel Lectures, Physics 1901–1921. Amsterdam: Elsevier, 1967. Рассказ Эвальда (Ewald) (в разделе «Памяти») озаглавлен «Мой творческий путь в физике» и представляет собой «автобиографию» Макса фон Лауэ, восстановленную Эвальдом. Фон Лауэ набросал свою работу под двумя рабочими названиями: «Мой творческий путь в физике» и «Ausklang» («Завершающий аккорд»). Он погиб в автокатастрофе в Берлине в 1960 году. Его «автобиография» является увлекательным чтением и включает в себя захватывающий и остроумный отчет о тюремном заключении в Англии после падения Германии.


[Закрыть]. Он писал диссертацию в Берлине, где его учителем был Макс Планк, немецкий титан в области физики, открывший квантовую теорию и называвший Лауэ своим «любимым учеником»[220]220
  Ewald, p. 34.


[Закрыть].

Этот новаторский эксперимент был вдохновлен разговором о кристаллах[221]221
  Ewald, p. 293. Этим студентом был Пауль Эвальд, ставший впоследствии выдающимся кристаллографом и редактором сборника «50 лет рентгеновской дифракции» (Fifty Years of X-Ray Diffraction).


[Закрыть] с одним студентом в начале 1912 года. После этого Лауэ задумался о том, как волны с очень малой длиной волны могут взаимодействовать с правильными решетками субмикроскопического размера. Рентгеновские лучи были очевидной средой, на которой можно было проверить эти идеи, особенно если учесть, что их открыватель, Вильгельм Рентген (которого Лауэ прозвал «Его величество»[222]222
  Ewald, p. 292.


[Закрыть]), прятался на физическом факультете в Мюнхене с 1900 года.

Первый эксперимент[223]223
  Там же, с. 294.


[Закрыть] был шедевром импровизации. Лист свинца был сложен в виде прямоугольного контейнера размером с большой спичечный коробок; в одной из сторон было проделано трехмиллиметровое отверстие, пропускавшее рентгеновские лучи; листок фотобумаги был прислонен к противоположной стенке изнутри. Рентгеновские лучи были направлены на ярко-синий кристалл сульфата меди, прикрепленный с помощью воска к металлическому стержню в середине свинцового коробка. Когда после нескольких часов «бомбардировки» получилась фотография, на ней были видны смутные пятна и полоски, рассеянные вокруг «выходного отверстия раны», куда рентгеновские лучи попадали прямо сквозь кристалл. Кристалл сульфида цинка, тщательно выровненный перпендикулярно рентгеновским лучом, давал более ясную картину при симметричном расположении пятен (Рис. 8.1).

Рис. 8.1. Рентгеновская кристаллография. Узкий пучок рентгеновских лучей, направленных параллельно за счет прохождения через коллиматор, падает на кристалл; «пенальти», забиваемые дифрагированными рентгеновскими лучами, запечатлены на фотопленке (вверху). Рентгеновские лучи отклоняются от правильных рядов молекул в кристалле (внизу).

Таковы были результаты, которые Лауэ расшифровал с помощью уравнений, возникших у него в уме после того, как он вышел из кафе «Луц». В порыве вдохновения он понял, что рисунок пятен[224]224
  Там же, с. 294. 96 On 8 June 1912: Там же, с. 295.


[Закрыть] на фотопленке может раскрыть нечто необычайное: расположение молекул сульфида цинка, образующих кристалл. Рентгеновские лучи могли не только заглянуть в кристаллы, но и различить отдельные молекулы.

Через несколько недель после своего появления на свет странное новое искусство рентгеновской кристаллографии превратилось в точную науку. 8 июня 1912 года Лауэ вновь довелось выступить в большом лекционном зале на физическом факультете в Берлине с докладом о своих экспериментах в том же самом месте, где в декабре 1900 года Макс Планк объявил о начале квантовой эры. А три года спустя, в ноябре 1915 года, Макс фон Лауэ[225]225
  В 1913 году его отец получил наследственный титул за службу императору; Лауэ также было разрешено ставить аристократическую частицу «фон» перед своей фамилией.


[Закрыть] получил радостные известия из Стокгольма.

К этому времени с грохотом захлопнулась крепостная решетка Первой мировой войны. Фон Лауэ был отправлен в Вюрцбург[226]226
  Макс фон Лауэ – биографическая справка. Nobel Lectures, Physics 1901–1921. Amsterdam: Elsevier, 1967


[Закрыть] разрабатывать вакуумные трубки для военных систем связи, а блестящие волнующие церемонии вручения Нобелевских премий были приостановлены, пока Европа находилась на осадном положении. Когда присужденные во время войны премии были наконец вручены на специальной торжественной церемонии[227]227
  Она состоялась 1–3 июня 1920 года. На церемонии присутствовали следующие лауреаты: Фриц Габер (химия, 1918 год), Чарльз Баркла (физика, 1917 год), Макс Планк (физика, 1918 год), Рихард Вильштеттер (химия, 1915 год), Йоханнес Штарк (физика, 1919 год) и Макс фон Лауэ (физика, 1914 год). Фотографии и киносъемку группы можно посмотреть на сайте: https://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1914/laue-docu.html.


[Закрыть] летом 1920 года, вышло довольно странно. Рентгеновская кристаллография развивалась настолько быстро, что о вручении второй Нобелевской премии за работу в этой отрасли было объявлено в том же месяце, что о премии фон Лауэ. Тем не менее только один лауреат в области кристаллографии отправился в Стокгольм – и он был бы потрясен, если бы какой-нибудь предсказатель рассказал ему, что произойдет с золотой Нобелевской медалью, которую он отвез домой.

Два сапога пара

Самая серьезная борьба Макса фон Лауэ была вдвойне тяжелой, поскольку у него было целых два противника – отец и сын. Чтобы совсем сбить с толку, в итоге имена обоих звучали как сэр Уильям X Брэгг, член Королевского общества и лауреат Нобелевской премии, где X = Генри для отца и Лоренс – для сына. Отец всегда был известен как Уильям; Брэгга-младшего дома называли «Вилли», а «Лоренсом» – все остальные. Лоренс будет предводителем в последнем бою за разгадку двойной спиральной структуры ДНК. К тому времени его отца более десяти лет не было в живых, но их истории так плотно переплетены, что будет верным начать с Брэгга-старшего.

Уильям Брэгг родился в Камбрии в 1862 году, когда Фридрих Мишер учился в школе и все еще мечтал стать врачом. Талантливый мальчик Уильям окончил школу и освоил математику в Кембридже, где был первым в своем выпуске и подавал столько надежд[228]228
  Andrade & Lonsdale, p. 278–85.


[Закрыть], что в 1885 году – в возрасте 23 лет – получил должность на кафедре математики и физики в Университете Южной Австралии в Аделаиде. Путь туда был долгим, но несколько недель путешествия по морю дали ему возможность подучить физику, которую он до тех пор избегал.

Исследования не были сильной стороной этого университета, не многим лучше дела обстояли с преподаванием. Брэгг воспользовался всеми возможностями, какими только мог, и вскоре вдохнул новую жизнь в преподавание, организовал серию публичных лекций, пользовавшихся необыкновенной популярностью, и начал собственное оригинальное исследование. Кроме того, он женился на Гвендолин, 19-летней дочери главного почтмейстера. У них родилось трое детей: Лоренс в 1890 году, за ним Роберт («Боб») двумя годами позднее и Гвендолин в 1907 году.

Брэгг поздно занялся серьезными исследованиями – в возрасте 42 лет – и, несмотря ни на что, стремительно добился успеха. Колеса научного поиска смазываются ежедневным контактом с единомышленниками и постоянным обменом с ними мыслями и идеями. Ничто из этого не было возможным, когда Брэгг приехал в Аделаиду, поэтому он вел переписку с выдающимися физиками в Великобритании и Северной Америке. Список возглавлял Эрнест Резерфорд, теория атомного распада которого принесла ему Нобелевскую премию по химии в 1908 году и на которого произвело очень большое впечатление все то, чего достиг Брэгг. Поначалу Брэгг творил чудеса при помощи примитивной рентгеновской трубки[229]229
  Там же, с. 312; Phillips, William Lawrence Bragg, p. 78.


[Закрыть] – первой, добравшейся до Австралии, – которая привлекла на его публичные лекции рекордные толпы народа, а также показала, что шестилетний Лоренс сломал локоть, упав с трехколесного велосипеда. При помощи экспериментов он убедился, что рентгеновские лучи состоят из частиц[230]230
  Там же, с. 82–3; Andrade & Lonsdale, p. 282–3.


[Закрыть]; из-за этого он вступил в открытое противостояние с Ч. Г. Барклой, профессором физики в Королевском колледже Лондонского университета, который был убежден, что рентгеновские лучи ведут себя как волны. Они обменивались ударами в разделе «Письма читателей» в журнале Nature, пока уставший от них редактор не положил конец дальнейшей корреспонденции. Эта оживленная переписка, вместе с целым потоком работ в период с 1905 по 1908 годы, сделала Брэгга членом Королевского общества в 1907 году и преподавателем на кафедре физики в Лидском университете двумя годами позднее.

Он был «необыкновенно счастлив» в Аделаиде[231]231
  Там же, с. 282; Tomlin S.G. Bragg, Sir WH. Australian Dictionary of Biography 1979, vol 7. http://adb.anu.edu.au/biography/bragg-sir-william-henry-5336/text9021, доступ осуществлен 27 августа 2017 года.


[Закрыть], но теперь перебрался в Лидс и начал обустраивать свой новый факультет. Все шло хорошо, пока в конце июня 1912 года Брэгг, который был на отдыхе вместе с семьей, не получил письмо. Оно содержало плохие новости, которые произвели эффект разорвавшейся бомбы, а также кое-какие сведения, вынудившие Брэгга изменить свои планы. Кроме того, письмо втянуло в сюжет и его сына.

Яблочко от яблони

Как и его отец, Лоренс Брэгг с самого начала демонстрировал отличные успехи в учебе, чему, несомненно, способствовала «вдохновляющая научная атмосфера»[232]232
  Phillips, p. 78–83.


[Закрыть] дома. В школе его считали «странным чудаком», безнадежным на физкультуре, но живо интересовавшимся морской природой (новая каракатица, Sepia braggi, стала его первым научным открытием). В возрасте 15 лет он поступил в Аделаидский университет, который окончил первым в выпуске по математике в 1908 году, как раз когда его отец готовился к переезду в Лидс. Лоренс отправился вслед за ним в Англию, получив право на стипендию в Тринити-колледже в Кембриджском университете, который он снова окончил первым в выпуске. В 1911 году он устроился во всемирно известную Кавендишскую лабораторию в качестве аспиранта у Дж. Дж. Томсона, нобелевского лауреата, открывшего электрон. Это должно было стать захватывающим приключением, но оказалось «сырым исследованием»[233]233
  Там же, с. 83–4.


[Закрыть] скучного предмета.

В июне 1912 года он собирался присоединиться к родителям на отдыхе, но пришедшее письмо[234]234
  Там же, с. 88; Hall, p. 33.


[Закрыть] изменило его жизненный путь так же, как и его отца. Письмо было от Ларса Вегарда, норвежского физика, учившегося у Уильяма Брэгга в Лидсе, а в то время находившегося в Вюрцбургском университете в Германии. Вегард рассказывал о недавнем утверждении некого Макса Лауэ, согласно которому кристаллы могут дифрагировать рентгеновские лучи, и очень кстати подробно описал постановку эксперимента. Вывод из этого был шокирующе ясен: способные к дифракции рентгеновские лучи должны были быть волнами, а не частицами. Уильям был удручен тем, что потерпел поражение в бою с Барклой, но Лоренс видел больше возможностей, чем угроз, и убедил отца, что они должны вместе заняться этим новым явлением – дифракцией рентгеновских лучей.

По возвращении в Кембридж на Лоренса снизошло неожиданное вдохновение[235]235
  Phillips, p. 75.


[Закрыть]. Он понял, что каждое пятнышко на снимке Лауэ было нарисовано «карандашом» рентгеновских лучей, которые отталкивались от идентичных структур в последовательных слоях кристаллической решетки (Рис. 8.1). Положение каждого пятнышка можно было предсказать по углу, под которым первоначальный пучок рентгеновских лучей падал на атом мишени, и расстоянию между слоями решетки. Математическая формула, описывавшее происходящее и позднее получившая название «закон Брэггов»[236]236
  Phillips, p. 88–9.


[Закрыть], была гораздо проще сложной серии уравнений Лауэ. Действительно, теперь стало очевидным, что объяснение Лауэ было «неудовлетворительным».

Ключевое значение имело то, что с помощью уравнения Брэгга можно было превратить узор из пятнышек в карту, указывавшую точное расположение отдельных атомов в молекуле вещества, из которого состоял кристалл.

На севере, в Лидсе, Уильям Брэгг разработал и сконструировал инструмент для выявления невидимых «карандашей» дифрагированных рентгеновских лучей, которые расходились от задней стороны кристалла мишени. Это был рентгеновский спектрометр[237]237
  Andrade & Lonsdale, p. 283; Phillips, p. 90–1.


[Закрыть], в котором две практически невесомые полоски сусального золота, висящие внутри латунной трубки, отталкивались друг от друга за счет электрических разрядов, когда окружавший их воздух ионизировался проходившими через трубку рентгеновскими лучами. Спектрометр был необыкновенно точным, но трудоемким в использовании.

Тем временем Лоренс забросил свой сырой исследовательский проект у Дж. Дж. Томсона и опробовал свой новый закон на сделанных по методу Лауэ снимках кристаллов – кубиков галита (каменной соли) и плоских стеклоподобных кусочков слюды. Эти эксперименты подтвердили, что он пришел к чему-то большему и лучшему, чем интерпретация Лауэ. Результаты экспериментов со слюдой[238]238
  Там же, с. 89–90.


[Закрыть] были особенно волнующими. С некоторым беспокойством дрожащий от возбуждения Лоренс принес все еще влажный снимок Томсону, который тот несколько секунд серьезно изучал, прежде чем его лицо расплылось в довольной улыбке. Лоренс тут же накатал письмо Уильяму[239]239
  Там же, с. 90.


[Закрыть], начинавшееся словами «Дорогой отец» и заканчивавшееся «С любовью, У. Л. Брэгг». Радостное возбуждение было заразительным, и Брэгг-старший сразу взял в руки перо, чтобы похвастаться другу: «Мой мальчик теперь получает красивые рентгеновские отражения листов слюды так же просто, как отражение света в зеркале»[240]240
  Письмо У. Г. Брэгга Эрнесту Резерфорду, 5 декабря 1912 года. Кембриджская университетская библиотека, RC B392.


[Закрыть].

Лоренс впервые поведал миру о своем открытии в докладе на тему «Дифракция коротких электромагнитных волн в кристалле»[241]241
  Bragg W. L. The diffraction of short electromagnetic waves by a crystal. Proc Camb Phil Soc 1912; 17:43–57.


[Закрыть] в Кембриджском философском обществе 11 ноября 1912 года. Прошло лишь пять месяцев после того, как Лауэ сделал свое громкое заявление в Берлине. Статья Брэггса о слюде[242]242
  Bragg W. L. The specular reflection of X-rays. Nature 1912; 90:219. The paper on halite: Bragg W. L. X-rays and crystals. Sci Progr 1913; 7:372–89. См. также Phillips, p. 90–1.


[Закрыть] была опубликована в журнале Nature всего через месяц, а вскоре подоспела и вторая статья о галитах.

На Рождество Лоренс поехал в Лидс, и сочетание отца, сына, рентгеновского спектрометра и закона Брэгга вскоре оставило Лауэ и других конкурентов далеко позади. Как выразился Лоренс, «рождается новая кристаллография»[243]243
  Phillips, p. 91.


[Закрыть]. Во время «эпохального» всплеска энергии они получили атомную структуру нескольких солей, железного колчедана, флюорита и даже алмаза[244]244
  Некоторые из исследуемых материалов представляли собой экспонаты, стянутые из Музея кафедры минералогии в Кембридже.


[Закрыть]. Впоследствии Лоренс с любовью вспоминал постоянное возбуждение, озарявшее их лабораторию, пока остальной Лидс пробивался сквозь зимнюю тьму. «Мы восхитительно проводили время вместе, засиживаясь допоздна каждую ночь, когда новые миры раскрывались перед нами в тишине лаборатории. Это было похоже на открытие золотой россыпи, где слитки можно собирать прямо с земли, а каждая неделя приносила захватывающие новые результаты».

Их рабочие отношения не всегда были гармоничными. До того как Лоренс опубликовал свою первую статью о законе Брэгга, его отец упомянул в двух письмах[245]245
  Bragg W. H. X-rays and crystals. Nature 1912; 90:219; Bragg W.H. X-rays and crystals. Nature 1912; 90:360.


[Закрыть] в журнале Nature, что «мой сын» [имя не указано] придумал теорию, которая объясняет все пятнышки на снимках Лауэ. Лоренсу не нравилась такая бесцеремонность[246]246
  Phillips, p. 92.


[Закрыть], особенно если учесть, что, по мнению многих, Брэггом в законе Брэгга, вероятно, был отец. Брэгг-старший загладил свою вину[247]247
  Там же, с. 92.


[Закрыть] тем, что отдал должное вкладу своего сына, когда он был приглашен на престижную Сольвеевскую конференцию в Брюсселе в октябре 1913 года. В результате Лоренс получил открытку из Брюсселя с поздравлениями от Эйнштейна, Резерфорда и Мари Кюри.

Успех Брэггов не остался незамеченным. В 1915 году они вслед за Резерфордом и Рентгеном были награждены – совместно – золотой медалью Барнарда Национальной академии наук США. Вскоре после этого была опубликована и заслужила всеобщее признание их книга «Рентгеновские лучи и строение кристаллов»[248]248
  Bragg W.H., Bragg W.L. X-Rays and Crystal Structure. London: G Bell & Sons Ltd, 1915.


[Закрыть]. Во вступлении Уильям приложил все усилия, чтобы «прояснить одну деталь. Идея “отражения”, которая сделала возможной работу по анализу строения кристаллов, принадлежит моему сыну».

Но за тем вмешались «форс-мажорные обстоятельства», и их время больше им не принадлежало.

Грохот войны

Срок ультиматума с требованием оставить Бельгию, направленного немецкой армии, истекал в 23:00 по британскому летнему времени – полночь в Германии 4 августа 1914 года. Уинстон Черчилль, в то время Первый лорд Адмиралтейства, вспоминал, как с первым ударом Биг-Бена по комнате пронеся шелест движения. Телеграмма о начале войны – «начать военные действия против Германии» – была уже отправлена к тому времени, как Черчилль прошел через плацпарад Конной гвардии в Комнату правительства и доложил премьер-министру, что «дело сделано».

Из-за объявления войны распалась группа рентгеновской кристаллографии Брэггов. Уильям был привлечен Резерфордом[249]249
  Andrade & Lonsdale, p. 284–5.


[Закрыть] к участию в совершенно секретной исследовательской программе по обнаружению немецких подводных лодок. Лоренс и его младший брат Боб поступили на военную службу, чуть только начались боевые действия. Боб пошел в Британские экспедиционные войска, которые прошли через Францию и неумолимо двигались в сторону Восточного Средиземноморья. Лоренс провел несколько бесцельных месяцев[250]250
  Phillips, p. 93.


[Закрыть] с бывшими охотниками в Конной артиллерии, пока в июле 1915 года не пришло спасение: вызов в Военное министерство[251]251
  Phillips, p. 93–4; Van der Kloot W. Lawrence Bragg’s role in the development of sound-ranging in World War I. Notes Rec Roy Soc 2005; 59:273–84.


[Закрыть] в Лондоне, из-за которого он был «на седьмом небе». Он был направлен в «штаб-квартиру картографической службы» во Фландрию, чтобы работать над «звукометрической» станцией для определения местоположения орудий противника. Был опробован ряд микрофонов, но далекие разрывы тонули в ультразвуковом свисте летящего снаряда, который был слышен раньше. Брэгг на собственном опыте испытал эту помеху при пользовании уборной, когда неподалеку стреляли британские орудия. Уборная представляла собой закрытую будку, которую сточная труба соединяла с внешним миром; прежде, чем он слышал каждый взрыв, ударная волна от проносившегося над головой снаряда поднимала его зад над сиденьем уборной. Брэггу удалось решить поставленную задачу с помощью капрала, работавшего физиком в Имперском колледже Лондона. Их усовершенствованная звукометрическая система могла точно определять положение немецких орудий на расстоянии до 11 миль и сыграла ключевую роль в победах союзников в битвах при Камбре и Амьене.

Во время пребывания во Фландрии Уильям получил два знаменательных известия. Первое, полученное в начале сентября 1915 года, сообщало о том, что Брэгг Роберт Чарльз, служивший в Королевской полевой артиллерии, умер от ран[252]252
  Phillips, p. 94; Van der Kloot, p. 275.


[Закрыть] в Галлиполи. Домой в Лидс отец сухо сообщил, что «Боб ушел» и, казалось, справлялся с горем, все глубже погружаясь в работу; мать была опустошена и так до конца и не оправилась после известия о гибели Боба.

Второе известие помогло немного рассеять тоску. В середине ноября Лоренс писал домой[253]253
  Phillips, p. 94, Van de Kloot, p. 276.


[Закрыть], благодаря отца за «радостное письмо». В нем сообщалось о том, что им обоим присуждена Нобелевская премия по физике. Чтобы отметить это событие[254]254
  Phillips, p. 94.


[Закрыть], священник, в чьем доме размещался Лоренс со своей командой, извлек из погреба свою личную премию – бутылку вина Lachrymae Christi[255]255
  С лат. «Слезы Христа». – Прим. пер.


[Закрыть]. Место было очень подходящим, чтобы там проливались слезы Христа. В нескольких километрах к северу располагался некогда красивый и процветающий фламандский город, который был известен немногим в остальном мире до июля 1917 года. Этот город назывался Ипр.

Брэгги были лишь двумя из множества ученых, с отличием служивших своей стране во время войны. Слава богу, Лоренс был на безопасном расстоянии от Ипра в апреле 1916 года, когда зловещее серо-зеленое облако проплыло над землей в сторону французских позиций. Облако состояло из газообразного хлора, выбранного благодаря своей способности ослеплять, лишать трудоспособности и убивать. Так началась операция «Дезинфекция»[256]256
  Dunikowska M., Turko L. Fritz Haber, The damned scientist. Angewandte Chemie 2011;50:10050–10062. Doi 10.1002/anie.201105425. Справедливости ради следует отметить, что ядовитый газ фосген (даже более страшный, чем хлор) был внедрен в 1915 году французским лауреатом Нобелевской премии – химиком Виктором Гриньяром.


[Закрыть], проводившая под личным контролем Фрица Габера, прославленного химика и директора Института физической химии и электрохимии кайзера Вильгельма в квартале Далем в Берлине.

Габер построил свою карьеру вокруг безвредных газов, азота и кислорода, из сочетания которых он получил аммиак. Это открытие было поистине революционным: аммиак, синтезируемый при помощи «процесса Габера», станет основой для дешевых удобрений и, в конечном счете, накормит половину населения земли. Габер никогда не пытался извиниться[257]257
  Dunikowskw & Turko, см. выше.


[Закрыть] за свою работу по убийству людей ядовитым газом: «В мирное время ученый принадлежит миру, но в военное он принадлежит своей стране». Вскоре после удачного эксперимента под Ипром (22 000 пострадавших, 6000 погибших), он отбыл на восточный фронт, где хлор использовался еще успешнее против русской армии. Время для отъезда было выбрано неудачно – всего через несколько дней после отъезда Габера жена Клара застрелилась из его револьвера и была обнаружена умирающей их 12-летним сыном.

Философия Габера стала бы поперек горла Альбрехту Косселю, чья жизнь окрасилась в мрачные тона[258]258
  Jones M. E. 1953, p. 93–4.


[Закрыть]. В 1913 году его горячо любимая жена Луиза заболела острым панкреатитом, который «неизменно приводил к летальному исходу» и смерть при котором была мучительной. Коссель погрузился в «глубокую меланхолию», прерываемую резкими перепадами настроения. Война также «легла тяжелым грузом» на разум Косселя; его величайший страх состоял в том, что немецкие подводные лодки попадут в американские корабли и втянут в конфликт Соединенные Штаты – страну, которую он уважал и вспоминал с теплом.

Так что Коссель с головой ушел в работу, теперь сосредоточиваясь на гистоновых белках, а не на нуклеиновых кислотах. Он также не желал иметь ничего общего с военными действиями. Когда немецкие чиновники[259]259
  Там же, с. 88.


[Закрыть] попросили его заверить общество, что продовольствия хватает, он отказался; ученый видел, что Германию ожидает голод и не мог «выдавать ложь за правду». За это против него была развернута клеветническая кампания, в ходе которой его обвиняли в неверности Отечеству.

В октябре 1914 года он оказался в еще более сложной ситуации. 93 интеллектуала[260]260
  Это открытое письмо получило известность как «Манифест девяноста трех» (см. ниже).


[Закрыть] – включая заслуживших международное признание писателей, композиторов, художников, богословов, врачей и ученых – подписали открытое письмо с выражением душевной боли в связи с отношением остального мира к Германии. Эти «вестники мира», для которых «завещание Гёте, Бетховена, Канта так же свято, как свой очаг и свой надел», обращались к «культурному миру» с просьбой «Верьте нам!».

Альбрехт Коссель, лауреат Нобелевской премии, отказался от подписания. И отсутствие его подписи под «Манифестом девяноста трех» было столь же оглушительным, как если бы он кричал о своем «предательстве» на всех перекрестках.

Положить конец всем войнам

Как и предсказывал Коссель, Америка вступила в войну в начале 1917 года, когда немецкие подводные лодки атаковали американские корабли, везшие продовольствие и другие товары в Англию. 6 апреля 1917 года Конгресс США проголосовал «за войну, которая положит конец всем войнам и сделает мир безопасным для демократии».

Рокфеллеровский институт и больница в Нью-Йорке превратились во «Вспомогательную лабораторию США № 1» и «Вспомогательную больницу США № 1»[261]261
  Corner, p. 138–40.


[Закрыть]. Как и подполковник Саймон Флекснер, большая часть сотрудников поступили офицерами в Армию США и приняли участие в работе для нужд фронта. Микробиологи разработали иммунную сыворотку для лечения таких заболеваний военного времени, как газовая гангрена и дизентерия. Физиологи разрабатывали методы хранения крови для переливания. А исследование Феба Левена было посвящено обезболивающим, успокаивающим средствам и противоядиям от горчичного газа.

На другом конце города в Колумбийском университете команда Томаса Ханта Моргана в «Мушиной комнате» продолжала свою кропотливую ловлю хромосом дрозофил в более-менее обычном режиме. К моменту вступления Америки в войну они насчитали около тысячи мутаций.

Военные действия сильнее затронули человека, который первым убедительно связал наследственность с хромосомами. Уолтер Саттон стал доцентом кафедры хирургии Канзасского университета, специализирующимся на рискованных операциях головы и шеи[262]262
  McKusick V. A. Walter S. Sutton and the physical basis of Mendelism. Bull Hist Med 1960; 34: 494–6; Crow E. W., Crow J. F. 100 years ago: Walter Sutton and the chromosome theory of heredity. Genetics 2002; 160:3–4.


[Закрыть]. В 1915 году он провел три насыщенных месяца в Американском полевом госпитале к северо-востоку от Парижа и вернулся в Канзас с материалом, достаточным для написания книги по военно-полевой хирургии. Утром 7 ноября 1916 года Саттон оперировал трех пациентов с перфоративным аппендицитом – когда у него наблюдались те же симптомы. Все его пациенты выжили, а ему самому повезло меньше, когда тем же вечером пришла его очередь оказаться на операционном столе.

На момент смерти Уолтеру Саттону было всего 39 лет. Он был холост и не имел детей, которые оплакали бы его уход, но хромосомная теория наследственности Саттона – Бовери как раз отметила свой 14-й день рождения.

Возвращение к работе в обычном режиме

По окончании войны Лоренс Брэгг вернулся в Кембридж, в конце 1918 года, с необычным набором наград – Орден Британской империи, Военный крест и Нобелевская премия, – в то время как его отец обосновался на кафедре физики в Университетском колледже Лондона. Оба сразу же возобновили занятия с рентгеновской дифракцией с того места, где они остановились.

Война окончилась хорошо и для первооткрывателей квантовой теории и метода «синтеза аммиака из составляющих его элементов»; Макс Планк и Фриц Габер получили Нобелевские премии 1918 года по физике и химии. Оба присутствовали на послевоенной церемонии вручения Нобелевской премии в Стокгольме 2 июня 1920 года. В биографической справке о Габере[263]263
  https://www.nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/1918/haber-bio.html.


[Закрыть] упоминалось, что он был «назначен консультантом в Военное министерство Германии и организовывал газовые атаки», но объяснялось, как он исполнил наказ Альфреда Нобеля присуждать премии тем, кто «принес наибольшую пользу человечеству»: «Габер жил для науки, как ради нее самой, так и ради влияния, которое она оказывает на формирование человеческой жизни, человеческой культуры и цивилизации».

Оба Брэгга были приглашены на ту же церемонию, но отказались приехать. Лишь в 1922 году Лоренс прибыл в Стокгольм забрать их медаль и прочесть Нобелевскую лекцию[264]264
  Брэгг У. Л. «Дифракция рентгеновских лучей кристаллами». Нобелевские лекции, 6 сентбря 1922 года. В книге: Nobel Lectures in Physics, 1901–1921. Amsterdam: Elsevier, p. 370–82.


[Закрыть] на тему «Дифракция рентгеновских лучей кристаллами». Он извинился за то, что «несчастные обстоятельства» не позволили ему присутствовать в 1920 году, но не пояснил, что это были за обстоятельства или почему не явился второй лауреат премии. Однако его отец объяснил причину[265]265
  Письмо У. Г. Брэгга Эрнесту Резерфорду, 12 мая 1920 года. Архив Королевского института, MS WHB 11A/24.


[Закрыть] двумя годами ранее в письме другу, написанном вскоре после получения первого приглашения. «Мы не поедем, – писал он, – потому что там, скорее всего, будут немцы».

Когда окончилась война, Альбрехту Косселю оставалось пять лет до пенсии и наконец-то «его жизнь протекала тихо»[266]266
  Jones M. E. 1953, p. 93.


[Закрыть]. Последний год его пребывания в должности (1923 год) был оживлен поездками в Париж на Конференцию в честь столетия Луи Пастера и в Эдинбург, чтобы получить почетную докторскую степень и представить статью на 11-м Международном физиологическом конгрессе. Оба раза он был удивлен тем, что его встречали тепло и воспринимали как научное светило.

Физиологический конгресс[267]267
  Там же, с. 94. Программа Конгресса: Труды XI Международного физиологического конгресса, Эдинбург, 22–24 июля 1923 года. Q J Exp Physiol 1923; 13 (suppl):1–243.


[Закрыть] в Эдинбурге начался с лекции Дж. Дж. Р. Маклауда (Торонто) об инсулине, который вскоре принес ему Нобелевскую премию, и закончился выступлением еще одного нобелевского лауреата, Ивана Павлова (Санкт-Петербург). Тем не менее все внимание досталось меланхоличному непритязательному человеку, чья жизнь протекала так мирно. Когда Коссель вышел на сцену, чтобы прочитать лекцию, все 500 делегатов вскочили со своих мест и несколько минут аплодировали ему стоя.

Все поднялись со своих мест не только из-за блестящих научных достижений Косселя или счастливых воспоминаний о конгрессе, организованном в Гейдельберге им самим. Двумя годами ранее газета New York Times опубликовала едкую статью[268]268
  Anon. Letter from German intellectuals to the Civilised World. New York Times, выпуск от 2 марта 1922 года.


[Закрыть] о документе, который вызывал возмущение, когда был впервые опубликован в 1914 году, сразу после немецкого «Изнасилования Бельгии». «Манифест девяноста трех»[269]269
  Приведен полностью в книге: Профессора Германии. «К культурному миру». North Amer Rev 1919; 210:284–7.


[Закрыть] был написан, чтобы оправдать немецкую агрессию. 93 интеллектуала настаивали на том, что Германия не хотела войны; из-за неподвластных им сил «было бы самоуничтожением» не пойти в Бельгию. Да, граждане Бельгии были убиты, но только если это «диктовалось самой крайней необходимостью» и немецкие войска «с тяжелым сердцем были вынуждены в возмездие применить обстрел части Лувена» за коварство его обитателей.