Уолтер Гратцер - Эврики и эйфории. Об ученых и их открытиях
Окна были закрыты деревянными ставнями, — начинает он, — а свечи перед тем отнесли в соседнюю комнату; оставшись же в темноте, мы смогли насладиться следующим феноменом. Сначала Крафт извлек на свет стеклянный шар, наполненный взвесью чего-то твердого в воде — вещества было не больше, чем две-три чайные ложки, — и, однако, оно осветило всю сферу, так что она выглядела пушечным ядром, которое, раскалив докрасна, извлекли из печи. Когда Крафт встряхнул свой шар, свечение еще увеличилось, и можно было разглядеть отдельные всполохи. Когда же встряхнули другой сосуд и нектар, заключенный в нем, возник дым, который почти целиком заполнил сосуд, и было ясно видно нечто вроде вспышки молнии, весьма разреженной, что приятно меня удивило. Но затем Крафт вынес твердый ком фосфора, который, как он заявил, светится уже два года без перерыва! Крафт взял самую малость твердой субстанции и разломил на части столь малые, что я насчитал их двадцать — тридцать, затем рассыпал их в беспорядке по ковру, и там, к нашему восхищению, они сверкали весьма ярко и, более того, мерцали как звезды, но, к счастью, не нанесли вреда недешевому турецкому ковру. Затем Крафт потер поверхность фосфора пальцем, нарисовал на листе бумаги светящиеся буквы, потом намазал фосфором свое лицо и руку Бойля, так что те зловеще мерцали в темноте. От бумаги же поднимался запах, который напомнил серу и огурцы одновременно.
Несколькими днями позднее Крафт вернулся и продемонстрировал, как фосфор воспламеняется: один небольшой кусок, извлеченный из бутыли с водой, будучи обернут бумагой, заставил ее возгореться, а другой без промедления поджег кучку пороха. Бойля с коллегами это глубоко впечатлило. Бойль пожелал немедленно произвести собственные опыты с загадочным веществом, однако на просьбу оставить образец Крафт ответил отказом, а на вопрос о происхождении фосфора сказал лишь, что тот изготовлен “из некой производной человеческого тела”.
Бойль решил, что фосфор, должно быть, получен из мочи: желтая жидкость всегда распаляла воображение алхимиков, допускавших, что в ней заключена первоматерия золота. Над задачей он бился два года, пока не достиг наконец успеха. Своему ассистенту Дэниелу Билджеру Бойль велел собрать и запасти невероятные объемы мочи — для этого требовалось поработать в туалетах особняка — и выпарить из нее воду. Все оказалось впустую — как известно, фосфор содержится в моче в форме фосфатов, а эти соли весьма устойчивы.
Бойль заподозрил, что он на ложном пути и что, вероятно, Крафт подразумевал вовсе не мочу. Тогда несчастного Билджера отправили расчищать выгребные ямы. В конце концов Бойль набрел на метод Крафта и Брандта; не исключено также, что про этот метод ему рассказал старший и более опытный ассистент, немец Амброз Годфри Хэнк-виц, который навещал Брандта в Гамбурге. Ключ к отгадке состоял в том, чтобы очень сильно нагреть твердый остаток от выпаривания мочи. Когда Хэнк-виц это и проделал, реторта лопнула, однако Бойль, придя взглянуть на осколки, обнаружил, что те слабо светились.
Едва представилась возможность приготовить достаточное количество чистого фосфора, Бойль проделал с ним множество любопытных экспериментов, но опубликовал только малую часть результатов. Работу про приготовление фосфора он передал в Королевское общество запечатанной, чтобы ту вскрыли и предали огласке только после его смерти. Причины такой таинственности неясны. В статье, вышедшей уже после смерти ученого, в 1694 году, приводятся все подробности процесса, а заканчивается она описанием увиденного Бойлем и ассистентами в конце нагрева:
Тем временем из реторты в приемный сосуд перетекли в изрядном количестве белые пары, подобные тем, какие образуются при дистилляции витриолева масла (серной кислоты); когда же пары осели и в приемном сосуде прояснилось, за ними вскоре последовали другие — которые, казалось, подсвечивают приемник слабым белым светом, как если погрузить фитиль в серу. И наконец, когда огонь уже неистовствовал, перетекло и другое вещество, увесистей всех прежних, как можно было заключить, поскольку оно, проходя сквозь воду, опускалось на дно приемного сосуда. Будучи оттуда извлечено (хотя часть его и осталась на дне), оно, судя по ряду эффектов и иных феноменов, оказалось именно тем веществом, которого мы желали и ожидали.
Хэнквиц впоследствии принялся поставлять фосфор — куда более чистый, чем у Крафта — в лаборатории Европы (этот бизнес оказался весьма успешным). Бойль считал, что найдется множество способов употребить новое вещество: в освещении домов, в фонарях для подводных исследований и даже в светящихся циферблатах. В числе первых вещей, изготовленных с применением фосфора, были спички, однако их производство выявило сильную токсичность фосфора: рабочих, одного за другим, поражала мучительная и обезображивающая болезнь — фосфорный некроз нижней челюсти.
Ирония судьбы: во время Второй мировой войны Гамбург разрушили зажигательные бомбы на основе фосфора — вещества, которое открыли именно в этом городе.
Madison R.E.W., The Life of Honorable Robert Boyle FRS (Taylor and Francis, London, 1969). История про Бойля и фосфор весьма занимательно изложена в книге: Emsley John, The Shocking History of Phosphorus: A Biography of the Devil’s Element (Macmillan, London, 2000).
Физик в роли коммивояжера
С появлением ускорителей, или коллайдеров, которые разгоняют частицы почти до скорости света и сталкивают их друг с другом, экспериментальная физика начала меняться. Цена этих устройств была весомой даже в масштабах государственных бюджетов, и нужно было быть человеком с безграничной, если не фанатической, самоуверенностью, чтобы возглавить такой проект и повести за собой команду из сотен людей. Руководитель возлагал на себя обязанности рекламщика и агента по продажам, а большая часть его работы проделывалась в пути, во время командировок. При такой фантастической загрузке интриги против лабораторий-конкурентов становились столь же важным делом, как и успех самого эксперимента. “Это поколение физиков высоких энергий, — с точки зрения Марти Перла, одного из ведущих ученых в физике элементарных частиц, — могло бы преуспеть и в розничной торговле одеждой” Одним из самых ярких представителей породы ученых-дельцов был итальянец Карло Руббиа, работавший в Чикаго и в CERN, общеевропейском научном центре в Женеве. Вот рассказ, свидетельствующий о том темпе, в котором эти люди обычно работают:
Одной сотруднице CERN пришлось пару недель подряд ждать, пока у Руббиа найдется для нее несколько свободных минут, чтобы обсудить некую невероятно важную физическую проблему. Руббиа тоже считал эту проблему важной, но в то время метался по всему миру, появлялся и исчезал, однако женщина не теряла надежды.
В конце концов однажды утром Руббиа ей позвонил. Она подняла трубку и услышала: “Теперь у меня есть ровно двадцать минут, чтобы поговорить о вашей работе”. Как славно, подумала она, бросила трубку и за десять секунд домчалась до кабинета Руббиа — только чтобы обнаружить, что дверь заперта. Тогда она повернулась к секретарю Руббиа и спросила: “Дверь у Карло закрыта?” — “Совершенно верно, — отвечал секретарь, — Карло звонил из аэропорта Цюриха”.
Тем временем Руббиа набрал секретаря снова: “Что, черт возьми, творится с этой дурой? Я звоню ей, хочу поговорить о ее работе, а она бросает трубку!”
Увлекательный рассказ о физике высоких энергий и обо всем, что с ней связано, имеется в замечательном репортаже из книги: Taube Gary, Nobel Dreams: Power, Deceit and the Ultimate Experiment (Random House, New York, 1986), откуда и позаимствован фрагмент.
Беспокойный месье Леблан
Софи Жермен (1776–1831) оставила яркий след в математике. Среди ее достижений — фундаментальное исследование по теории упругости. Она родилась в культурной буржуазной семье. Ее университетом стала библиотека отца, и именно там она прочитала историю про Архимеда и про его смерть от рук римского солдата. С этого дня древнегреческий ученый стал ее любимым героем, а математика — ее призванием. Довольно скоро родительская библиотека уже не могла удовлетворять ее любознательный ум, и тогда Жермен решила учиться дальше, переписываясь с лучшими математиками того времени. Самым верным из ее друзей стал француз Адриен Мари Лежандр: в многочисленных письмах они обсуждали самые разнообразные темы — от теории чисел до топологии. Другим ее корреспондентом был выдающийся немецкий математик Карл Фридрих Гаусс.
Слава Гаусса тогда гремела по всей Европе. Его отец, каменщик из Брауншвейга, хотел, чтобы сын пошел по его стопам, однако мальчик уже в три года мог указать ему на ошибки в расчетах, а к десятилетнему возрасту освоил такие фундаментальные алгебраические понятия, как биномиальная теорема и бесконечные ряды. Неудивительно, что проницательный школьный учитель сумел переубедить отца и более того — представил мальчика герцогу Брауншвейгскому, который и занялся его обучением. Еще задолго до окончания школы Collegium Carolinum он успел совершить первое из множества своих математических открытий.
