Текст книги "Краткая история науки"

Глава 3
Атомы и пустота

Около 454 года до нашей эры греческий историк Геродот (примерно 485–425 гг, до н. э.) посетил Египет. И точно так же, как мы, он был поражен пирамидами и гигантскими – 60 футов в высоту (около 20 метров) – статуями в Фивах, расположенных выше по Нилу. Он не мог поверить, насколько древним все это казалось, но слава Египта давно прошла, и страна была завоевана персами. Сам Геродот жил в намного более молодом и энергичном обществе, находившемся на подъеме, и веком позже греки под руководством Александра Македонского (356–323 до н. э.) сами захватили Египет.

Во времена Геродота люди, думавшие и писавшие на греческом, контролировали растущую область на востоке Средиземноморья. Они записали поэмы Гомера, слепого поэта, о том, как греки одержали победу над троянцами, построив гигантскую лошадь и спрятавшись внутри[3]3
  В поэмах Гомера взятие Трои не описано.


[Закрыть], и о фантастическом возвращении домой одного из военных вождей. Одиссея, бывшего одним из лидеров во время Троянской войны.

Греки были торговцами, кораблестроителями и мыслителями.

Одним из первых титанов мысли этого народа стал Фалес (625–545 до н. э.), купец, астроном и математик из города Милета, расположенного на берегах современной Турции. Ни одна из его научных работ не дошла до нас сама по себе, но более поздние авторы часто цитировали Фалеса, да еще и излагали истории по поводу того, каким он был человеком.

Одна байка упоминала, что Фалес оказался настолько погружен в созерцание неба, что забыл посмотреть под ноги и свалился в колодец. В другой, наоборот, он преуспел благодаря уму: заранее увидел, что в этом году будет хороший урожай оливок, и задолго до начала сбора урожая арендовал все до единого прессы для изготовления оливкового масла, и заработал на этом впоследствии неплохие деньги. Фалес, похоже, не был ни рассеянным профессором – мы еще встретим подобных персонажей, – ни дельцом, зарабатывающим деньги на науке, а чем-то средним.

Говорили, что он посетил Египет и привез оттуда в Грецию математические трактаты. Это может быть просто байкой, как и упоминание о том, что он точно предсказал полное затмение солнца (у Фалеса не имелось достаточных знаний астрономии, чтобы это сделать). Более вероятно все же, что он пытался объяснить многие природные процессы, такие как удобрение полей после разлива Нила или землетрясения – последствия того, что вода внутри земной коры перегревается. Для Фалеса вода являлась основным элементом мироздания, и он рисовал Землю в виде диска, плавающего на поверхности громадного океана.

Это звучит смешно для нас, но дело в том, что Фалес в самом деле хотел объяснить различные явления естественными, а не сверхъестественными причинами. Египтяне, например, полагали, что Нил разливается исключительно по воле богов.

В отличие от Фалеса, другой уроженец Милета Анаксимандр (611–547 гг, до н. э.) верил, что огонь был важнейшей базовой субстанцией Вселенной. Эмпедокл (500–430 гг, до н. э.) с Сицилии пришел к идее, что существуют четыре элемента: воздух, земля, огонь и вода. Эта концепция знакома нам, поскольку она сделалась общепринятой почти на две тысячи лет, до завершения Средних веков.

Принятие ее в качестве стандарта вовсе не означало, что абсолютно все беспрекословно уверовали в схему из четырех элементов. В той же Греции и позже в Риме группа философов, известных как атомисты, считали, что мир на самом деле состоит из крохотных частичек, именуемых «атомами».

Самым известным из ранних атомистов был Демокрит, живший около 420 г, до н. э. Все, что мы знаем о его идеях, пришло из нескольких цитат, встречающихся в работах других авторов. Демокрит полагал: во Вселенной существует огромное количество атомов, они существовали всегда, атом не может быть разделен на составляющие или уничтожен. Хотя они слишком малы, чтобы мы могли их видеть, он верил, что атомы разных размеров и отличаются по форме, и это объясняет тот факт, что более крупные предметы, сделанные из атомов, имеют разный вкус, цвет и строение. Подобные предметы и существуют исключительно потому, что мы, люди, можем ощущать вкус, видеть их и воспринимать на ощупь, а на самом деле нет ничего, кроме «атомов» и «пустоты», то есть того, что мы называем материей и пространством.

Атомизм не был особенно популярен, как и идеи Демокрита и его последователей о том, что живые существа «эволюционировали» посредством проб и ошибок. Если верить одной забавной теории, то некогда было огромное количество различных частей растений и животных и они могли в принципе соединяться в комбинации любого рода. Хобот слона мог присоединиться к телу рыбы, лепесток розы к картофелине, и так далее. Так и происходило до тех пор, пока они все не скомбинировались так, как мы видим сейчас.

Идея в том, что если собачья нога случайно присоединится к кошке, то такое животное не выживет, так что не может быть кошек с собачьими ногами. Следовательно, через какой-то промежуток времени все собачьи ноги останутся только на собачьих туловищах и – слава богу – все человеческие ноги на человеческих же телах.

Другая версия древнегреческой эволюции выглядит более реалистичной, хотя чуточку неэстетичной: все живые существа постепенно возникли из древнего ила.

Поскольку атомизм не видел финальной цели или великого замысла в существовании Вселенной и вещи в его теориях просто случались вследствие удачи или необходимости, он мало кому нравился. Это довольно бесцветное зрелище, а греческие философы большей частью искали в теориях цель, истину и красоту.

Греки, жившие во времена Демокрита и прочих атомистов, могли слышать их доказательства вживую, мы же знаем о них исключительно из цитат и упоминаний в трудах философов более позднего времени. Один из атомистов, живший в римское время. Лукреций (100-55 гг, до н. э.) сочинил прекрасную научную поэму «De rerum natura» («О природе вещей»), где описал небеса, землю и все существующие на ней предметы и явления, включая эволюцию человеческого общества, в терминах атомизма.

Мы знаем имена и научные заслуги многих дюжин ученых и математиков Древней Греции за период почти в тысячу лет. Аристотель был одним из величайших, его взгляд на природу оказался настолько ярким, что доминировал долгое время и после его смерти (рассмотрим подробнее в главе 5). Но три человека, живших после Аристотеля, внесли особенно большой вклад в продолжающийся до сих пор процесс накопления знаний.

Эвклид (около 330–260 гг. до н. э.) был не первым, кто обратил внимание на геометрию (например, вавилоняне достигли в ней больших успехов), но именно он собрал вместе, создав нечто вроде учебника, базовые предположения, правила и процедуры этой науки. Геометрия – очень практичная часть математики, она имеет дело с пространством: точки, линии, поверхности, объемы. Эвклид зафиксировал геометрические постулаты вроде того, что параллельные прямые никогда не пересекаются, и что сумма углов треугольника всегда 180 градусов. Его великая книга «Начала», стала объектом изучения и восхищения для всей Европы.

Вы наверняка будете изучать геометрию Эвклида, и я надеюсь, что вас приведет в восторг ее ясная и скромная красота.

Второй из Большой тройки. Эратосфен (244–192 гг. до н. э.) определил размеры Земли очень простым, но хорошо продуманным образом, используя ту же геометрию. Он знал, что в летнее солнцестояние, самый длинный день в году, солнце в полдень стоит прямо над головой в городе Сиена. Так что он измерил угол подъема солнца в этот же день в Александрии (где он возглавлял знаменитейшую библиотеку античного мира), находившейся на расстоянии в 5000 стадиев к северу от Сиены (стадий – греческая мера длины, от 170 до 190 метров). Используя полученные данные и правила геометрии. Эратосфен вычислил, что Земля имеет в окружности 250 тысяч стадиев.

Насколько же близко он подошел к истине?

Предсказание Эратосфена насчет 25 тысяч миль не так далеко от реальных 24 901,55 миль (по экватору) – именно эту цифру называют современные ученые. Заметьте, что Эратосфен считал Землю круглой, так что идея о том, что Земля плоская и что с края ее можно свалиться, если доплыть туда на корабле, не всеми принималась на веру, хотя подобными байками пугали еще Колумба перед его отплытием в Атлантику.

Последний представитель Большой тройки тоже работал в Александрии, городе в Северном Египте, основал который Александр Македонский. Клавдий Птолемей (примерно 100–178 н. э.), подобно многим ученым древности, имел очень широкие интересы, он писал трактаты по музыке, геометрии, о природе и поведении света.

Но в трактате, принесшем ему славу, «Альмагесте» (название, данное арабами), собраны вместе и дополнены наблюдения множества греческих астрономов, представлены карты расположения звезд, расчеты движения планет, луны, солнца и попытки описания структуры Вселенной. Он считал, подобно многим современникам, что Земля находится в центре мира и что Солнце. Луна и прочие небесные тела вращаются вокруг нее. Птолемей был хорошим математиком, и он обнаружил, что с помощью нескольких поправок, внесенных в уравнения, он может рассчитать движения планет.

Достаточно трудно объяснить, что солнце вращается вокруг Земли, когда на самом деле все происходит наоборот. Книга Птолемея стала базовой для астрономов в исламских странах и для средневековой Европы. Это один из первых трактатов, переведенных на арабский, а затем снова – на латынь, чтобы могли читать и пользоваться все ученые.

Птолемея многие ценили наравне с Гиппократом. Аристотелем и Галеном, но последние три заслужили в нашей книге по отдельной главе.

Глава 4
«Отец медицины» Гиппократ

В следующий раз, когда вы встретитесь с доктором, спросите, приносил ли он или она клятву Гиппократа во время вручения диплома. Не все современные медицинские школы требуют, чтобы студенты повторяли ее, но многие настаивают на этом, и клятва, записанная более двух тысяч лет назад, до сих пор имеет значение.

Какое именно, мы и расскажем ниже.

Несмотря на то что имя Гиппократа прилагается к знаменитой клятве, вряд ли он был ее автором. В самом деле, он написал лишь несколько из порядка шестидесяти трактатов (коротких книг на определенную тему), на которых стоит его имя. О Гиппократе же как человеке мы знаем совсем немного: он родился около 460 г, до н. э. на острове Кос, не так далеко от нынешней Турции, практиковал как врач, учил медицине (ради денег), и вероятно, у него было двое сыновей и зять, и все они тоже стали врачами.

Отсюда началась долгая история медицины как семейной традиции.

Корпус Гиппократа (корпус значит «собрание сочинений») на самом деле состоит из работ разных авторов, появившихся за долгий период времени, не менее двух с половиной веков. Отдельные трактаты в Корпусе отстаивают различные точки зрения и относятся к самым разным областям, они учат, как ставить диагноз и лечить всяческие заболевания как поступать со сломанными костями и поврежденными суставами, как сохранять здоровье, описывают, что такое эпидемии, и как окружающая среда может повлиять на наше самочувствие. Трактаты также помогают врачу понять, как вести себя по отношению и к пациентам и к другим докторам.

Короче говоря, писания Гиппократа покрывают всю медицину, какой она была в те времена.

Знаменательна не только широта охвата, но и то, как давно были написаны эти трактаты. Гиппократ жил перед Сократом. Платоном и Аристотелем, причем на Косе, маленьком отдаленном острове. Удивительно, что нечто, сочиненное так давно в этом заброшенном уголке мира, дошло до нас, ведь тогда не было печатных машин, каждое слово нужно было трудолюбиво переписать от руки на пергаменте, папирусе, перенести на глину или иной материал, и затем передавать от человека к человеку.

Чернила выцветают, войны опустошают целые страны, насекомые и погода портят рукописи.

Понятно, что у нас есть только копии первоначальных записей, сделанные поколения спустя теми, кто интересовался медициной. И чем больше копий сделано, тем больше шансов, что часть из них сохранится, а раз что-то дошло до двадцать первого века, то копий было много.

Трактаты Гиппократа заложили основу западной медицины, и он занимает в истории науки особое место. Три базовых принципа направляли врачебную практику веками, и первый все еще поддерживает здание современной медицины и медицинской науки – неизменная вера в то, что люди заболевают по естественным причинам, имеющим рациональное объяснение. До Гиппократа в Греции и в соседних странах хвори часто воспринимали как нечто сверхъестественное, как последствие того, что люди оскорбили богов, или того, что некто, обладающий неземным могуществом, наложил вредоносное заклинание.

Но если ведьмы, маги или боги являются причиной недугов, то лучше всего предоставить разбираться с ними жрецам или другим магам – они выяснят, что послужило причиной и как избавиться от проблемы. Многие люди даже сейчас используют магические снадобья, и знахари, излечивающие молитвами и пассами, никуда не исчезли.

Последователи Гиппократа не были жрецами-целителями, они были врачами и верили, что болезнь – природное, обычное явление. Один из трактатов, «О Священной болезни», показывает это со всей очевидностью. В этом небольшом труде речь идет об эпилепсии, обычном нарушении здоровья и в наши дни: есть подозрение, что и Александр Македонский, и Юлий Цезарь страдали ею.

Люди, болеющие эпилепсией, подвержены припадкам, во время которых они теряют сознание и испытывают судороги, сокращения мускулов, от которых сотрясается все тело, и иногда происходит непроизвольное мочеиспускание. Постепенно припадок проходит, и человек возвращается в сознание, вновь обретает контроль над собой.

Те, кто болеет эпилепсией сейчас, смотрят на нее как на «нормальное», пусть не самое удобное, жизненное обстоятельство. Но со стороны эпилептик, охваченный припадком, может выглядеть неприятно и странно, и настолько драматичными и таинственными были эти приступы для древних греков, что они приписали их воле небожителей и назвали «Священной болезнью».

Автор гиппократического трактата, посвященного эпилепсии, не утверждает подобного, уже в предисловии он откровенно заявляет: «Я не верю, что в „Священной болезни“ имеется больше священного или божественного, чем в любой другой, напротив, у нее есть определенные характеристики и причина. Тем не менее, поскольку она выглядит отличной от других болезней, она рассматривалась как божественное посещение теми, кто, будучи только людьми, смотрел на нее с невежеством и ошеломлением». Теория автора состояла в том, что эпилепсия возникает по причине блокады флегмы в мозгу. Подобно большей части гипотез в медицине и других науках, ее со временем заменили другие, более удачные. Но прямое заявление о том, что нельзя говорить о сверхъестественной причине болезни лишь потому, что она необычная, таинственная или выглядит необъяснимой, стало руководящим принципом науки на многие тысячелетия. Мы можем не понимать некое явление сейчас, но рано или поздно, при наличии терпения и готовности работать, мы во всем разберемся.

Этот аргумент – одна из самых долгоживущих истин, доставшихся нам от последователей Гиппократа.

Второй принцип заключался в том, что и здоровье и болезни производятся содержащимися в теле «телесными жидкостями». Эта идея наиболее явственно изложена в трактате «О природе человека», который мог быть записан непосредственно зятем Гиппократа. Несколько других работ Корпуса упоминают две телесные жидкости – флегму и желтую желчь – как причины заболеваний, но «О природе человека» добавляет еще две: кровь и черную желчь. Автор доказывает, что эти четыре жидкости играют важнейшую роль в состоянии нашего здоровья, и если они выходят из равновесия (когда слишком много или мало одной или другой) – случаются болезни.

Вы наверняка видели собственные телесные жидкости во время болезни: когда поднимается температура, выступает пот; если мы простужаемся или заполучаем инфекцию, из носа течет и мы откашливаем мокроту; когда расстраивается пищеварение, то нас тошнит и случается неприятная вещь под названием «понос»; порез или царапина приводят к тому, что течет кровь. Куда менее распространена в наши дни желтуха, когда кожа становится желтой; такой эффект возникает при многих болезнях, влияющих на телесные жидкости, например, при малярии, очень распространенной в античной Греции.

Последователи Гиппократа ассоциировали каждую из телесных жидкостей с тем или иным органом: кровь с сердцем, желтую желчь с печенью, черную желчь с селезенкой и флегму с мозгом. Автор «О Священной болезни» думал, что эпилепсия вызывается застоем флегмы в головном мозге. Другие недуги, не только такие как простуда или понос, когда изменения в телесных жидкостях очевидны, тоже связывались с их дисбалансом.

Каждая из телесных жидкостей имела свои характеристики: кровь горячая и влажная, флегма холодная и влажная, желтая желчь горячая и сухая, и черная желчь холодная и сухая. Определенный набор симптомов можно видеть у того, кто болен: когда рана воспалена и сочится кровью, то она горячая, а когда у нас течет из носа, то мы чувствуем озноб и нам холодно. Гален, развивавший идеи Гиппократа шестью столетиями позже, тоже давал характеристики тепла-холода и сухости-влажности продуктам, которые мы едим, и лекарствам, которыми можем лечиться.

Главный принцип лечения всех болезней – восстановить баланс телесных жидкостей в теле конкретного пациента. Это означало, что на практике гиппократическая медицина являлась чем-то большим, чем просто набором универсальных инструкций – как вернуть каждую из жидкостей к «натуральному» состоянию. Каждый индивидуальный пациент имел свойственный только ему или ей баланс телесных жидкостей, так что врачу требовалось знать все о человеке, которого он собрался лечить – где тот жил, что ел, как зарабатывал себе на жизнь.

Только узнав хорошенько больного, доктор мог сказать пациенту, что по всей вероятности произошло, и дать прогноз заболевания. Когда мы заболеваем, мы больше всего хотим знать, чего ожидать, и как сделать так, чтобы стало лучше. Гиппократические врачи придавали большое значение возможности предсказать, как пойдет дело дальше.

Умение делать это улучшало их репутацию и привлекало новых пациентов.

Медицина, которой они обучались сами, а потом наставляли уже собственных учеников (часто сыновей или зятьев), базировалась на тщательном наблюдении за болезнями и за тем, какое течение они принимают. Они записывали свой опыт, часто в форме сжатых формулировок, именуемых «афоризмами», «Афоризмы» в более позднее время стали одним из наиболее широко используемых медицинских трактатов.

Третий принцип, с которым ученики Гиппократа подходили к здоровью и болезням, сформулирован в латинской фразе vis medicatrix naturae, что значит «целительная сила природы». Врачи этой школы интерпретировали движение телесных жидкостей во время болезни как признак того, что тело пытается исцелить себя. Так что пот, отхаркивание мокроты, тошнота и гной из нарывов рассматривались как телесное исторжение или «варение» (кухонные метафоры они использовали с охотой) телесных жидкостей.

Организм делает все это, чтобы избавиться от излишков, или для того, чтобы изменить, очистить тот сорт телесной жидкости, что оказался испорчен болезнью. Следовательно, работа врача состоит в том, чтобы помочь природе осуществить естественный процесс исцеления. Он – слуга природы, а вовсе не ее повелитель, и тот или иной недуг можно изучить, только тщательно наблюдая за тем, что во время него происходит.

Изрядно позже один из медиков предложил термин «самокупирующаяся болезнь», чтобы описать эту тенденцию, и сейчас мы знаем, что многие хвори со временем проходят. Врачи иногда шутят между собой, что если недуг лечить, то он будет побежден за неделю, а если не лечить – за семь дней. Гиппократ с этим наверняка согласился бы.

Помимо большого количества трактатов по медицине и хирургии, гигиене и эпидемиологии, его последователи оставили нам клятву Гиппократа, и она до сих пор является источником вдохновения для врачей. Часть этого короткого документа относится к отношению между студентом и наставником, а также между коллегами-докторами, но большая часть касается того, как подобает себя вести, когда имеешь дело с пациентом. Никогда не злоупотреблять своим положением, рассказывая другим о том, что узнал от больного, никогда не давать ему яд.

Все эти положения являются частью врачебной этики и в наши дни, но одно из изречений Гиппократа, содержащихся в клятве, выглядит так, что будет актуально всегда: «Я направляю режим больных к их выгоде сообразно с моими силами и моим разумением, воздерживаясь от причинения всякого вреда и несправедливости»[4]4
  Пер. В. И. Руднева.


[Закрыть].

«Не навреди» должно быть целью любого доктора.