Уолтер Гратцер - Эврики и эйфории. Об ученых и их открытиях
Большую часть жизни Гершеля его незамужняя сестра Каролина вела его хозяйство и помогала ему в наблюдениях, так что со временем и сама сделалась опытным астрономом. Король даже назначил ее астрономом-ассистентом с жалованьем в 50 фунтов в год. За ряд открытий, но прежде всего за редактирование и расширение знаменитого каталога небесных тел Джона Флемстеда в 1772 году ей присудили золотую медаль Королевского астрономического общества. (Тут можно добавить, что, когда в 1712 году великий труд Флемстеда, названный им “Небесной историей”, только появился на свет, разразился страшный скандал. Флемстед с маниакальным упрямством перепроверял все данные и ничему не позволял просочиться наружу из Гринвичской обсерватории, пока сам он не обдумает все как следует, — а это занимало годы. Однажды Исааку Ньютону срочно понадобились данные, которые он никак не мог получить из Гринвича. Тогда Ньютон обвинил Флемстеда в том, что тот удерживает информацию, тогда как государственная должность обязывает его выдавать ученым данные по первому требованию. В конце концов Ньютон разными ухищрениями получил то, что ему требовалось, и более того — добился опубликования всех данных Флемстеда. Раздосадованный Флемстед в запале назвал Ньютона вором и сжег 300 из 400 вышедших экземпляров.)
11 сентября 1800 года Уильям Гершель совершил самое замечательное из своих открытий, причем благодаря чистой случайности. Он задался вопросом, порождает ли свет теплоту и как на этом сказывается цвет. Луч солнечного света, проходящий сквозь узкое окно в затененной комнате, он пропустил сквозь призму, и “радуга” проецировалась на специальный экран. Перед каждой из полос определенного цвета Гершель установил термометр и стал ждать, когда тот покажет прирост температуры. Не дождавшись эффекта, он отправился обедать, а когда вернулся, то обнаружил, что Солнце с тех пор сместилось, так что термометр оказался уже за красной полосой на самом конце спектра. Однако, к его изумлению, температура все же поднялась. Гершель сразу понял, что источник тепла — излучение, которого он не видит. Так он открыл инфракрасное излучение — с его помощью тела передают тепло на расстояние.
В 1816 году Уильяма Гершеля произвели в рыцари, а в 1821-м, за год до смерти, избрали президентом Королевского астрономического общества. Его сын Джон, также впоследствии произведенный в рыцари, пошел по стопам отца — младший Гершель прославился прежде всего своими фотометрическими исследованиями, измерением количества света, приходящего от звезд.
См. биографию, написанную внучкой Гершеля: Lubbock С.A., The Hershel Chronicle: The Life Story of William Hershel and his Sister Caroline Hershel (Cambridge University press, Cambridge, 1933).
Высокая наука и чашка чая
Рональд Эймлер Фишер — один из создателей прикладной статистики. Он разработал методы, применяемые и сейчас для анализа биологических данных и планирования клинических испытаний.
Фишер родился в Лондоне в 1890 году. В 1910 году он устроился на работу на Ротемстед-скую экспериментальную станцию под Лондоном — и тогда и теперь это главный в стране центр аграрных исследований — а четырьмя годами раньше на станции появилась первая женщина специалист по водорослям, Мюриель Бристол. С ее приходом в Ротемстеде установилась традиция непременных послеполуденных чаепитий.
И вот как-то во время одного из таких чаепитий Фишер любезно протянул миссис Бристол чашку чая. Та неожиданно отказалась, заявив, что предпочитает, чтобы не молоко добавляли к чаю, а чай — к молоку. (Долгое время считалось, что такая манера выдает в человеке аристократа.) Фишер был изумлен: как она, будучи ученым, не понимает, что вкус от этого не меняется? Однако доктор Бристол настаивала, что уверенно отличает одно от другого. Фишер решил провести слепой тест. Вместе с Уильямом Роучем, химиком из той же лаборатории, он поставил проверочный эксперимент. Вопрос разрешился в пользу доктора Бристол: та действительно чувствовала разницу (хотя, насколько статистически достоверным был результат, не сообщается). Этот эпизод заставил Фишера задуматься о принципах статистических выводов, что в конце концов побудило его опубликовать в 1925 году блестящую работу, озаглавленную “Статистические методы для научных работников”.
Впоследствии Фишер вызвал всеобщее осуждение, отрицая причинно-следственную связь между курением и раком легких: он утверждал, что пристрастие к курению и предрасположенность к раку объясняются на генном уровне. Как выяснилось позже, выступления Фишера щедро оплачивала некая табачная компания.
Эпизод с чаем и молоком описан в статье: Mann George V., Chance Encounters, Perspectives in Biology and Medicine, 25, 316 (1982).
Медяк — другой
Рудольф Шёнхеймер (1898–1941) — немецкий биохимик, чьи заслуги перед наукой исключительны. Будучи евреем, он лишился работы в Германии перед началом Второй мировой войны и нашел убежище, как и многие другие ученые с похожей судьбой, в Америке, в Медицинской школе Колумбийского университета в Нью-Йорке. Глава биохимического факультета, Ганс Тэтчер Кларк, собрал у себя целую когорту блестящих ученых — хитроумных и владеющих множеством языков европейцев.
В первые послевоенные годы в химии физиологических процессов было сделано несколько важнейших открытий, и случилось это во многом благодаря открытию радиоизотопов; можно было сделать радиоактивными (и тем самым пометить) вещества, участвующие в метаболизме, и следить за их химическими превращениями в отдельной клетке или во всем организме. Однако тогда радиоизотопы были еще редкостью и стоили больших денег. Шёнхеймер намеревался ставить опыты с меченной изотопами мочевиной — конечным продуктом обмена веществ, который выделяют и животные, и человек. Главным авторитетом в деле разделения радиоизотопов был Гарольд Ури: он и согласился выдать Шёнхеймеру скромное количество нитрата аммония, обогащенного азотом-15 — изотопом, который составляет ничтожную долю в природном азоте (где преобладает азот-14). Препарат с изотопом Ури приготовил из обычного нитрата аммония — вещества, легко взрывающегося от детонации, — который незаконно провез в Нью-Йорк с завода в Нью-Джерси через Голландский туннель, забросив мешок на откидное сиденье своего спортивного автомобиля. Стеклянная ампула, которую он отдал Шёнхеймеру, содержала существенную часть мировых запасов очищенного изотопа 15N.
Превратить нитрат аммония в мочевину было задачей Девитта Штетгена, юного ассистента Шён-хеймера. Прежде всего Шёнхеймеру и Штеттену предстояло выбрать один из множества способов синтеза мочевины: та была первой органической молекулой, полученной в лаборатории из неорганического вещества (изоцианата аммония). Как водится, они начали с изучения библии химиков-синтетиков, справочника Бельштейна, и остановились на довольно простом, как могло показаться, методе: аммиак, выделенный из раствора нитрата аммония, пропускается сквозь расплавленный дифенилкарбонат. Реакция дает мочевину со юо-процентным выходом: в этом случае, решили они, ни единый микрограмм драгоценного 15N не пропадет даром. Штеттен приступил к эксперименту, но для начала проверил действенность метода на обычном нитрате аммония. Вот что из этого вышло:
К моей великой досаде, я увидел, что никакой реакции не идет вообще. Аммиак, пропускаемый сквозь расплав, выделялся в химически неизменном виде. Я перепробовал, как казалось, все правдоподобные поправки к методике, но безуспешно — и окончательно утвердился во мнении, что немецкий автор, описавший этот синтез, попросту лгал. Расстроившись, я рассказал обо всем Руди. “А когда, — спросил он, — был описан твой синтез?” — “В 1880 году”, — отвечал я. Тут в нем заговорил шовинист.
“В 1880 году, — парировал Руди, — немецким химикам не было нужды лгать”. Затем мы вместе дотошно изучили описание, и он заметил, что если я работаю с ничтожными количествами дифенилкарбоната, то в оригинале речь идет про килограммы реагентов. Внезапно он осклабился: “Вот когда я был аспирантом в лаборатории Томаса в Лейпциге, по стенам были развешаны покрытые пылью огромные медные реторты и прочие реакционные сосуды. Стекло в те дни не было таким прочным, как теперь. Реакции проводили с килограммами веществ, а когда требовался разогрев, эти килограммы закладывали в медные сосуды. Может быть, медь катализирует реакцию?” Ставя новый синтез, я это учел и добавил к дифенилкарбонату чуть-чуть меди. На химическом складе нашлось немного мелкодисперсного медного порошка, который, вероятно, предназначался для добавления в краску, когда требовалось придать ей металлический блеск. Щепотки металлической меди оказалось достаточно. Теперь аммиак и в самом деле поглощался без остатка дифенилкарбонатом и превращался в мочевину.
Синтез меченой мочевины был первым примером использования изотопа 15N. Этот эксперимент открыл новую главу в биохимии.
