Текст книги "Наука в курьезах. Истории о необычных открытиях"

Жизнь замечательных бактерий

Они повсюду. Они наступают. Они несут смертельную опасность, и они всегда голодны. Нет, они не зомби. Они – бактерии.

По сравнению с тем, что готовы скушать эти невидимые глазу малявки, наше трёхразовое питание выглядит жалким и однообразным. Разве стали бы мы грызть металл, древесину, жевать книги и запивать всё это концентрированной серной кислотой?

И всё-таки между нами и ними есть кое-что общее. Среди бактерий тоже встречаются любители экстрима! Их так и называют – экстремофилы. Но если острые ощущения для человека что-то вроде хобби, то для некоторых микробов это каждодневная рутина, быт, повседневность.

Разные виды бактерий предпочитают и разные виды экстрима. Одни обитают в емкостях с отходами ядерных реакторов, уплетая эти отходы. Другие найдены в кипящих грязевых котлах, третьи – внутри горных пород, четвёртые – на дне океана… Есть такие, которые способны переносить давление в тысячу атмосфер на огромной глубине и чувствовать себя при этом нормально. Есть любители понежиться на берегу горячего источника, словно на пляже, но при температуре, которая всегда считалась губительной для всего живого. А ещё они летают в космос: колонию стрептококков извлекли загерметизированного объектива фотоаппарата, два года находившегося на Луне, и бактерии выжили!

Как же им всё это удаётся – таким крохотным, беззащитным? Но они не перестают удивлять нас ещё с тех времён, как впервые удивился им голландец Антони ван Левенгук.

Левенгук не учился в университетах, не писал диссертаций. Он просто был любознательным юношей, который устроился на работу в галантерейную лавку и увидел там чрезвычайно интересную вещицу – увеличительное стекло. С той поры он буквально не выпускал лупу из рук; он научился делать такие же стёкла и даже ещё более совершенные. Тогдашние лупы не могли увеличивать предмет больше чем в двадцать раз, а лупы Левенгука увеличивали в двести.

Сколько интересного открывали они глазу! Нога шмеля или крыло мухи превращались в сложнейшие конструкции, и восторгу Левенгука не было предела. Он проводил перед своими стёклышками всё свободное время, а однажды придумал закрепить их на штативе и получился первый микроскоп.

И вот под стеклышком «микроскопа» капля обыкновенной дождевой воды. Но что это? В воде плавают… нет, кишат какие-то существа! Они похожи на червячков и они живые! Нет, эти «маленькие животные», как окрестил их Левенгук, казались слишком крошечными, чтобы быть настоящими. Не веря собственным глазам, исследователь не отрывался от стекла, пока слёзы не потекли.

Если бы «маленькие животные» выглядели одинаково, это было бы ещё ничего. Но среди них явно различались несколько «пород». Палочки, кружочки, загогулины… А эти вообще с ножками. «Они останавливаются, остаются на момент неподвижными, потом начинают быстро вращаться наподобие волчка, и их окружность не больше окружности мельчайшей песчинки. Самое мелкое из этих крошечных животных в тысячу раз меньше глаза взрослой вши», – записывал Левенгук. Он, можно сказать, помешался на этой живности.

Самым забавным оказалось то, что и сам первооткрыватель, и все остальные приняли «маленьких животных» именно за животных. Левенгук нашёл этих странных обитателей повсюду, научился различать их и даже разводить. Но так и не понял, с кем имеет дело.

Левенгук долго не спешил предъявить своих зверьков научному сообществу. Он сам не наигрался с ними, такими необычайно удивительными. Исследовав всё вокруг, он решил проверить и самого себя. Имея привычку каждое утро начищать зубы с помощью соли, гусиных перьев и носовых платков, он оказался поражён, обнаружив в собственном рту целый зоопарк. А как-то раз ему встретился старик, который признался, что никогда в жизни не чистил зубов – ну как же было не заманить такой любопытный экземпляр в лабораторию? Среди огромного множества зверьков во рту этого господина обнаружились совершенно новые, похожие на вертлявых змеек… Да, работы по изучению мелюзги было хоть отбавляй.

И вот наконец Королевское научное общество получает письмо. Страницы исписаны крупным красивым почерком, а на них – целая сага о жизни маленьких, невидимых глазу существ. Поверить в это было практически невозможно: абсолютно и безусловно мельчайшим из всех тварей был на то время признан сырный клещ. Но, посмеявшись, учёные снарядили представителей проверить сведения, присланные этим чудаком Левенгуком.

Волшебные зверьки оказались на своих местах. «Этот человек поистине великий исследователь!» – восклицали академики, когда Левенгук выступил перед ними с докладом, и чуть ли не толкали друг друга, чтобы заглянуть в микроскоп. Звёздный час голландца настал.

Микроскоп Левенгука и «маленькие животные»

В гости к Левенгуку смотреть зверюшек приедет даже Пётр Первый, потом Джонатан Свифт («Путешествие Гулливера» он сочинит как раз после этого).

Королевское общество сделает Левенгука своим членом, подарит роскошный диплом. «Я буду верно служить вам до конца своей жизни», – ответит любезный голландец и до конца жизни будет писать им письма крупным и красивым почерком.

Только одного Левенгук не позволит никому – забрать хотя бы один из своих микроскопов, которых он смонтировал десятки. Сейчас весьма известная фирма, производящая микроскопы, так и называется – «Левенгук».

Цветок печали

Это была история про очень маленьких животных. А сейчас будут о-о-очень большие!

В Филадельфии, штат Пенсильвания, есть Вистаровский институт. Это медицинский исследовательский центр, где занимаются генетикой, онкологией, иммунологией. Назван он в честь американского ботаника, анатома и физиолога Каспара Вистара.

Чем заслужил Вистар такую честь? Он много сделал для науки, но мог бы сделать ещё больше, если бы…

В 1787 году в местечке Вудбери в Нью-Джерси нашли гигантскую кость. Судя по всему, кость была когда-то чьим-то огромным бедром, а теперь торчала из земли на берегу ручья. Но трудно было даже предположить, какому из животных она могла принадлежать.

Вудбери славился своими легендами о тёмных силах и странных существах, но находку отправили не колдунам, а Каспару Вистару, ведущему анатому. Он повертел её, поизучал и даже рассказал о ней на заседании Американского философского общества как о кости «какого-то чудовища». Но этим всё и ограничилось. Слушатели не верили в чудеса и не придали значения ископаемой штуке.

Сейчас, по прошествии времени, учёные сопоставили все скудные сведения и сделали вывод, что кость принадлежала не ужасному монстру из баек, а утконосому динозавру – гадрозавру. Однако кто тогда мог предположить такое? Ни о каких динозаврах тогда ещё и не слыхивали.

Неинтересную кость спрятали в кладовку и через какое-то время она вообще куда-то подевалась. А Каспар Вистар упустил шанс сделаться «крёстным отцом» динозавров. Понадобилось ещё почти полвека, чтобы их официально обнаружили и признали.

Теперь-то сумели воссоздать и внешний облик этих гигантов, их нравы и подробности личной жизни. Одних только видов ящеров великое множество, не перечислить. Знакомьтесь: австрораптор, аллозавр, брахиозавр, гипсилофодон, джуравенатор, диплодок, ихтиозавр, кронозавр, орнитолест, протоцератопс, уранозавр и многие, многие другие! Они теперь герои фильмов и мультиков, книг и комиксов. Они – целый мир, который Вистар не сумел тогда распознать.

В 1824 году преподаватель из Оксфорда Уильям Баклэнд доложил перед Королевским геологическим обществом, что в юрских сланцах найдены несколько костей и фрагмент нижней челюсти, а его коллега Кювье определил, что они принадлежат гигантской хищной рептилии, подобной ящерице. Баклэнд называл эту существо мегалозавром – «огромным ящером». А профессор из Лондона Ричард Оуэн предложил всех этих странных гигантов называть динозаврами – «ужасно большими ящерами» (удивительно ёмко!).

За каждую косточку потом развернули настоящую борьбу два американских палеонтолога Марш и Коп: стараясь обскакать друг друга и не гнушаясь мелкими пакостями, они в этой гонке умудрились обнаружить 136 видов динозавров.

Вистару тоже достались и слава, и память потомков, но… немного необычные. Помимо того, что именем Вистара его внучатый племянник назвал институт, в институте вывели новую породу крыс-альбиносов. И как, вы думаете, она называется? Вистар!

А венчает славу Каспара Вистара красивейшее вьющееся растение вистерия. Эти нежно-сиреневые пахучие цветы многим известны как глициния, по более позднему названию. Вистерией нарёк её друг Каспара Вистара, биолог, хранитель университетского гербария, в знак признательности и уважения. Шикарный подарок!

Цветущая вистерия

Мы с Кирхгофом ходим парой

Вот, говорят, нет на свете настоящей дружбы. Особенно среди учёных – думаете, им бы только спорить да полемизировать? Нет, бывают и они не разлей вода, хоть и нечасто.

Когда Роберт Бунзен и Густав Кирхгоф совершали свои ежедневные совместные прогулки, им вслед удивлённо оборачивались. Высоченный широкоплечий Бунзен в высоченном же цилиндре и с сигарой во рту – и миниатюрный Кирхгоф, громко разговаривающий и с жаром жестикулирующий. Кирхгоф увлекался литературой, театром, умел декламировать перед публикой. Бунзена же было не вытащить из дома хоть на какое-нибудь представление, он признавал одну только науку. Но оба они были талантливы: Бунзен в химии, а Кирхгоф – в физике. И, как пошутил их общий знакомый, самым большим открытием Бунзена было «открытие» Кирхгофа.

В общем, они были неразлучны и постоянно обсуждали свои эксперименты. Обсуждали-обсуждали, и вдруг подумали: а не поработать ли им вместе над чем-нибудь общим? Бунзен своим единственным глазом (второй был потерян во время своих лабораторных опытов) увидел большую перспективу в таком сотрудничестве.

Тогда не только в лабораториях, но и в светских салонах увлекались разложением света на радужные полоски спектра с помощью стёклышек. Но Кирхгоф сконструировал целый спектроскоп – пожертвовал для этого подзорную трубу, распилив её пополам и воткнув половинки в деревянный ящик из-под сигар. А Бунзен внёс свой вклад в виде горелки (сейчас даже начинающий химик знает горелку Бунзена, которая даёт бесцветное пламя; теперь, правда, насчёт авторства Бунзена сильно сомневаются, но это не лишает горелку её «фамилии»).

Первый спектроскоп

Так дружки-приятели начали изучать спектры. Они помещали в пламя горелки всё подряд, от молока до сигарного пепла, и смотрели на цвет. Чтобы определить, какой цвет спектра у какого вещества, они многократно фильтровали, промывали, растворяли – работа была на редкость кропотливой, но разве им привыкать? Натрий давал линию ярчайшего жёлтого цвета, калий – фиолетового, кальций – кирпично-красного…

От разноцветных линий уже рябило в глазах. Но это было здорово! Получается, можно определить, из чего состоит всё вокруг! Так зародился спектральный анализ…

Из окна лаборатории открывался вид на долину Рейна и городок Мангейм. Как-то раз в Мангейме случился пожар, а Бунзен с Кирхгофом возьми да и погляди на огонь через спектроскоп. В пламени чётко виднелись линии бария и стронция.

Вскоре после этого бледный взволнованный Кирхгоф встретил своего напарника чуть ли не криком:

– На Солнце есть натрий! На Солнце натрий!

– Что ты хочешь этим сказать?

А сказать Кирхгоф хотел то, что по спектру можно изучать не только земные вещества, но и небесные светила.

Мысль казалась дерзкой. «Все скажут, что мы сошли с ума», – заявил Бунзен, но тут же кинулся к спектроскопу. Удивление его было велико: в спектре Солнца обнаружились точно такие же линии, как и у известных на Земле веществ.

– Бунзен, я уже сошёл с ума, – прошептал один.

– Я тоже, Кирхгоф, – ответил второй.

Далёкие звёзды приоткрыли свои тайны двум друзьям-учёным. Их метод потом позволил обнаружить новое вещество – гелий, которого на Солнце было сколько угодно.

А лично Бунзен открыл ещё два новых элемента, которым недолго думая дал названия по цветам их спектра: цезий – «небесно-голубой» и рубидий – «красный». Он просто исследовал Дюркгеймскую минеральную воду, которую ему прописали пить.

Спектральным анализом заинтересовались уже многие. Таллий, индий и галлий тоже обнаружили благодаря ему.

Но надо же, всего за пару лет до этих событий вопрос о составе Солнца считался для науки вовеки неразрешимым. Сейчас же не только Солнце, но и любой видимый космический объект можно изучить при помощи спектра. В лабораториях стоят точнейшие компьютерные спектрометры стоимостью не в одну сотню тысяч долларов… Это прапрапраправнуки сигарного ящика Бунзена и Кирхгофа.

Лёд и пламень

В телескоп без фильтра можно посмотреть на Солнце всего два раза: один раз левым глазом, другой – правым.

Астрономический анекдот

Солнце… Оно заставляет нас просыпаться по утрам и прятать с наступлением лета пальто в шкаф. Вокруг него вращаются планеты, кометы, астероиды, оно испаряет океаны и «зеленит» растения. От него и энергия, и еда, и положительные эмоции…

Неудивительно, что за этим чудом, дарующим жизнь, человек никогда не уставал наблюдать. Сначала с первобытным страхом, затем с восторгом перед его божественной сущностью. И когда греческий философ Анаксагор робко заикнулся о том, что Солнце – никакая не колесница Гелиоса, а раскалённый шар размерами больше, чем Пелопоннес, то угодил в тюрьму за вольнодумство. Пострадал и любопытный Исаак Ньютон. Однажды он удумал так долго смотреть на Солнце, сколько смогли выдержать глаза. Эксперимент, к счастью, не лишил его зрения, но вынудил просидеть несколько дней в полутёмной комнате. Однако жертва не была напрасной: он впоследствии сумел вычислить приблизительную массу и плотность светила.

Но за счёт чего оно всё-таки светится – это было выше людского понимания. Что это – огромная лампа или, может, факел?

Ломоносов подошёл к вопросу творчески. И он даже не знал, насколько оказался близок к истине, когда посвящал Солнцу пышные, по своему обыкновению, строки:

 
Там огненны валы стремятся
И не находят берегов;
Там вихри пламенны крутятся,
Борющись множество веков.
 

«Кипящая» звезда в действительности – газ. Но этот газ тяжелее Земли в триста тридцать тысяч раз и имеет в диаметре 1 392 000 километров. И это громадное создание называют жёлтым карликом!

Родилось Солнце из газопылевой туманности, просуществовало уже примерно половину своей предполагаемой жизни и дальнейшая его судьба, к сожалению, не очень радужна. Жёлтому карлику предстоит превратиться в красного гиганта, потом снова вернуться в стадию туманности. Жизнь на Земле таких перепадов солнечного настроения не перенесёт. Правда случится всё это не ранее чем через 4–5 миллиардов лет, так что нам, по крайней мере, можно не беспокоиться.

А что же насчёт свечения? Были разные версии. Предполагали, что солнечная энергия выделяется из-за медленного сжатия Солнца. Но получается, что оно рано или поздно должно сжаться до размера горошины?

Гораздо интереснее рассуждал некий Чарлз Пальмер. Обдумав свою гипотезу, он выпустил в свет труд с витиеватым названием: «Трактат о высокой науке гелиографии, убедительно демонстрирующий, что наше великое светило, Солнце, представляет собой не что иное, как тело изо льда! Переворачивающий все до сих пор известные и общепринятые системы строения Вселенной».

Пальмер надеялся произвести фурор, и причина тому была веская. Солнце, дарующее тепло, льющее жаркие лучи и согревающее каждую живую клеточку, по его мнению, представляло собой громадный ледяной шар. Шар выступал в качестве собирательной линзы и концентрировал на Земле сияние царствия небесного. А чтобы продемонстрировать всем свою правоту, Пальмер ждал… зимы. Дождавшись ясного морозного денька, он сделал шар изо льда и разжёг от сияния царствия небесного свою курительную трубку.

Сейчас известно, что энергия Солнца – результат термоядерных реакций. Водород, который в его составе преобладает, превращается в тяжелый изотоп дейтерий, потом в гелий…

Термоядерные реакции Солнца

А гелий открыл англичанин Джозеф Локьер, изучая солнечный спектр по способу Бунзена и Кирхгофа. Собственно, потому этот газ и носит своё красивое название (по-гречески солнечный). Локьер достоин самого глубокого уважения не только по этой причине: он к тому же основал журнал Nature, который теперь осаждают учёные всего мира, от молоденьких аспирантов до бородатых профессоров, в надежде опубликовать свои гениальные мысли.

Немногие знают, но была и у Локьера своя собственная, любимая гипотеза солнечного сияния. Все доводы против неё он с гневом отвергал. А заключалась гипотеза вот в чём: бедное солнышко непрерывно штурмуют всякие метеориты и кометы, падая и врезаясь в него. От этой бомбардировки и выделяется энергия!

Время собирать камни

Жизнь показывает: то, что сегодня считается научным, завтра легко может превратиться в антинаучное – и наоборот. Так однажды учёные отказали в праве на существование метеоритам.

Метеорит по-гречески значит «небесный». В древности, когда что-то падало с неба, вопросов вообще не возникало – святыня, и всё! У мусульман, например, есть чёрный камень аль-хаджар аль-асвад – по преданию, подаренный ангелом Джабраилом и бывший когда-то белым, и никому не важно, метеорит это или нет. Падающая звезда вообще объяснялась любопытством богов: когда им хочется поглядеть на нас, по земле ходящих, их сияющий взгляд пронзает небесный купол.

Метеорит

Но, в любом случае, то там, то тут на землю периодически что-то падало. В восемнадцатом веке европейская наука взялась за это дело всерьёз. И… решила, что такое никак невозможно. Мнения разделились: кто-то решил, что падают куски скальных вершин, которые откалываются во время грозы; кто предположил, что это «осколки» цивилизации каменного века или вообще окаменевшие морские ежи. Но чтобы посланцы небес… Да не могут такие тяжелые камни летать по небу! Это удел лёгких облачков и крылатых птиц.

Все разговоры о падающих с неба камнях («аэролитах») постановили пресекать на корню как антинаучные. Регистрировать и публиковать подобные сообщения отказывались. Свидетельства очевидцев высмеивали или в крайнем случае принимали за описание молний. «Небесные камни» изымали из музеев, где они только-только успевали обосноваться.

В 1768 году в Германии нашли такой горячий осколок, что к нему нельзя было притронуться. Опять же предположили, что в камень ударила молния. Но был один человек, Эрнст Хладни, немецкий физик со славянской фамилией, который заподозрил в этом неладное. В вопросах физики атмосферы он ориентировался достаточно, а изучая картину полёта болидов, сильно усомнился в их связи с грозой.

Хладни засел за документы с историческими свидетельствами. Факты говорили о том, что после взрыва «огненных шаров» на землю действительно выпадали твёрдые массы – каменные или железные. И молнии тут ни при чём: небесные камни всё-таки прилетают, и прилетают извне.

Как удалось ему убедить научное сообщество, неизвестно. Но в его лекциях появились упоминания о «метеорных камнях» (так Хладни называл их), которые он теперь коллекционировал. И отныне он отправлялся путешествовать только в карете с двойным дном: прятал туда свои камни от разбойников!

Тот, кто видел падающий огненный шар, часто пытается найти сам метеорит или его кусок. Но не находит. Кажущаяся близость падения обманчива. Если всё-таки удастся что-то обнаружить, то такой метеорит называют «упавшим», а если вы пошли по грибы и подобрали странный обломок – это «найденный» метеорит (ну, при условии, что это вообще метеорит).

Определить «небесность» того или иного камня самим практически невозможно. И вообще, официально образец становится метеоритом только тогда, когда пройдёт соответствующую регистрацию и получит справку, как в поликлинике.

А зачем вообще собирать метеориты? Да просто ходят такие легенды об огромной стоимости этих камешков, что исследовательские институты просто заваливают обломками кирпичей и галькой с просьбами провести экспертизу! Потом ещё и обвиняют учёных в обмане и присвоении этого неземного богатства себе. А ведь компетентному сотруднику достаточно лишь взглянуть на плакат «Классификация метеоритов» – и всё, дальнейшей экспертизы не требуется. Есть даже профессиональная байка: «Здравствуйте! Я нашел метеорит! Всё действительно так, как вы описываете, все признаки сходятся. И тяжёлый, и круглый. Только одного не могу понять, почему на нём написано «Один пуд»?

Впрочем, находятся желающие прикупить необычный небесный сувенир для частной коллекции. А не так давно вошли в моду украшения с метеоритами – странноватые на вид кулоны, бусы, кольца. Просто раздолье для «фальшивометеоритчиков»!