Провалы в науке: или познавательная история о том, как ученые НЕ совершили открытия
Статья написана Павлом Чайкой, главным редактором журнала «Познавайка». С 2013 года, с момента основания журнала Павел Чайка посвятил себя популяризации науки в Украине и мире. Основная цель, как журнала, так и этой статьи – объяснить сложные научные темы простым и доступным языком
Мало кому известно, что Колумб мог сделать не одно открытие, а два. И притом в один и тот же день. Мог, но не сделал. Даже не проявил никакого интереса к тому, что так внезапно предстало его глазам в сумраке ночи. И по правде говоря, мы никак не можем осудить его за это безразличие. Человек находился в стрессовой ситуации. Тут с Америкой все на волоске висит, вот-вот сорвется, а судьба будто в насмешку подсовывает какие-то биоритмы. Нет, нет, сеньоры, что-нибудь одно.
А ведь действительно все висит на волоске. Уже месяц, как исчезли на востоке Канарские острова. Матросам надоело бесконечное плавание. Среди них, как писали в старину, зрело глухое недовольство, они начали роптать, и адмирал еле-еле уломал их дать ему еще трое суток. Уговор был такой: если по истечении этого срока суша не покажется, корабли поворачивают назад, и открытие Америки откладывается до лучших времен.
И вот наступает ночь на 12 октября 1492 года. Последняя ночь: утром либо суша, либо обратный курс… “Суша должна быть. Она уже близко. Днем проплыли ветви с какими-то ягодами, бревно со следами ручной работы. Колумб стоит на мостике и воспаленными глазами всматривается во мрак. Что это светится там вдалеке? Таинственный свет мерцает, как огонек свечи. Может, это просто обман зрения, устали глаза? Адмирал зовет Педро Гутиереса, доверенного короля, и просит его вглядеться. Гутиерес говорит, что тоже видит свет.
Справедливости ради надо сказать, что первым в эту ночь увидел землю не Колумб и не Гутиерес, а Родригес де Триана, матрос с каравеллы «Пинта», которая была быстроходнее адмиральской «Санта Марии» и опередила ее. Колумбу, впрочем, и не приписывают возглас «Земля!» Но воскликнуть: «Свет!», как утверждает испанский историк и миссионер Бартоломе де Лас Касас, кроме Колумба, было некому. Не Гутиересу же.
К чему относился этот возглас, человечество узнало лишь в 1935 году, когда английский биолог Крошей опубликовал в журнале «Nature» результаты своих исследований. Крошей изучал обитающего у Багамских островов морского кольчатого червя из рода одонтосиллис. Ровно за час до восхода луны, в ночь накануне последней четверти лунного месяца, море вспыхивает там ярким светом. На водной глади появляются самки кольчатого червя и начинают метать яйца, сопровождая это потоками светящегося секрета. К потокам устремляются самцы, вспыхивающие как светлячки. Ровно десять минут сверкает на воде изумительный фейерверк, потом все погружается во мрак. Не этот ли фейерверк и увидел, приближаясь к Багамским островам, Колумб?
Заглянем в старые календари. Так и есть: ночь на 12 октября 1492 года была накануне последней четверти лунного месяца. Колумб увидел свет за час до восхода луны. Могло ли это быть случайным? Ясное дело, нет. А вот то, что сушей, явление которой возвестил Родригес де Триана, считается остров Сан-Сальвадор, это чистая случайность, скорее даже недоразумение. Сопоставление излюбленных нерестилищ червей с расстоянием до берега и глубиной океана в тех местах доказывает, что то был не Сан-Сальвадор, а остров Кэт, сообщает летописец биоритмологии Ричи Уорд. Удастся ли биоритмологам внести поправку в историю географических открытий, сказать трудно.
Однако несомненно: Колумб, поглощенный одним-единственным стремлением — достичь суши, не связал увиденный им свет с водой, и хотя он велел занести свое наблюдение в судовой журнал, с рассветом забыл о нем навсегда. Вест-Индия перед ним, он присоединяет эти земли к испанской короне, а все прочее не имеет значения. Конечно, знай Колумб, как обернется дело впоследствии, он, возможно, вычеркнул бы упоминание о загадочном фейерверке из судового журнала и позаботился бы о том, чтобы этот незначительный эпизод не сделался достоянием истории. Или, напротив, постарался бы разузнать у аборигенов, что там и по какому поводу светилось. Ибо история внесла сей эпизод в перечень «случайных неоткрытий», которые нередко обсуждаются на семинарах по истории науки и психологии творчества.
Всем известно, что икс-лучи открыл Рентген, а радиоактивность — Анри Беккерель. Но мало кто знает, что до Рентгена те же лучи наблюдал его коллега Ленард, а также английский физик Крукс (изобретатель той самой «трубки Крукса», которой Рентген и обязан своим открытием). Оба они решили, что перед ними не неведомое еще излучение, а каприз аппаратуры. Сходная мысль пришла в голову одному из творцов фотографии Ньепсу де Сен- Виктору, который почти за сорок лет до Беккереля столкнулся с таким же, что и тот, потемнением фотопластинок от солей урана, но вместо того, чтобы проделать с ними нехитрый опыт, выбросил их как мусор. В эту же компанию просится один французский бактериолог, заметивший за полгода до того, как Флеминг открыл пенициллин, действие плесени на бактерии, но не придавший этому значения.
Чаще всего человек, конечно, чувствует близость открытия. Иногда сразу, как Флеминг и Беккерель, иногда немного погодя, как Девиссон и Джермер, которые обнаружили дифракцию электронов в кристаллах, но поняли смысл своего открытия лишь после того, как познакомились с идеями Луи де Бройля. А бывает, человек проходит мимо открытия вовсе не потому, что недогадлив или оно не по его части. И не потому, что новое явление слишком неожиданно, как было в случае с Сен-Виктором (но не с Беккерелем, чьи фотопластинки потемнели спустя год после открытия Рентгена, когда не только физики, но и все общество только и говорило, что о таинственных лучах). Нет, причины кроются в особенностях психики, через которые не в состоянии переступить даже гений. Мог ли в самом деле Колумб сосредоточиться на загадочном свечении даже после открытия Америки? Да никогда в жизни! И это так же верно, как то, что не мог не позабыть о своем открытии Менделеев, находившийся в таком же приблизительно эмоциональном состоянии, что и Колумб.
В этот день, 17 февраля (1 марта) 1869 года, Менделееву пришла в голову гениальная мысль — сопоставить по атомному весу химически несходные элементы. В это время он писал учебник по химии и хотел, чтобы студенты, которые будут им пользоваться, воспринимали свойства элементов по определенной системе. Система же никак не придумывалась. И вдруг — эта мысль! Почувствовав, что за ней кроется нечто большее, чем методическое подспорье для студентов, Менделеев тут же откладывает поездку в Тверскую губернию, где по поручению Вольного экономического общества он собирался обследовать сыроварни, и садится комбинировать известные ему элементы (тогда их было 63). К концу дня все готово — явственно вырисовывается периодический закон.
Менделеев пишет сообщение об открытии для печати и вдруг замечает, что элементы можно сгруппировать в два столбца. В одном соберутся все, как тогда говорили, четноатомные, в другом — нечетноатомные. Но во втором столбце оказываются три пробела. Менделеев ставит там вопросительные знаки и пишет возможный атомный вес трех неведомых элементов. Он пытается определить их валентность, она получается равной нулю, и он оставляет это кажущееся ему бесплодным занятие. Между тем, три неведомых элемента были инертные газы — гелий, аргон и неон, занимающие сегодня в менделеевской таблице нулевую группу. Все выкладки, связанные с инертными газами, возникали у Менделеева в процессе напряженного поиска. Выкладки он записывал, но не запоминал. Разве запоминаем мы промежуточные результаты арифметических подсчетов?
Вот почему через 25 лет, когда были открыты аргон, неон, криптон и ксенон, Менделеев так и не вспомнил, что сам предсказал атомный вес двух из них, и поздравил английских коллег с неожиданным для него открытием.
Аналогия, разумеется, далека от совершенства. И не только потому, что цели, к которым стремились, и мотивы, которыми руководствовались Колумб и Менделеев, сопоставимы лишь формально, в рамках так называемой логики научного открытия, но и потому, что сопоставлять их «неоткрытия» можно лишь с большой натяжкой. Сходство лишь в эмоции: запишем — потом разберемся. До Менделеева об элементах с нулевой валентностью и не подозревали, а до Колумба свечение червей и подобные ему явления видели тысячи раз — и американские индейцы, и, возможно, предприимчивые финикийцы, ходившие, говорят, через океан на суденышках из папируса.
Но мало ли кто и что видел, могут нам возразить, важно понять, осмыслить увиденное. Оказывается, понимали и осмысливали. Еще Аристотель, как выясняется, связывал цикл, размножения морских ежей с полнолунием. Он так подробно описал эти живые колючки, что зоологи называли их жующий орган аристотелевым фонарем. А Плиний Старший писал в своей «Естественной истории», что число устриц под камнями меняется в зависимости от фаз луны. Но как же несправедлива судьба! Ученые мужи древности, отличавшиеся необыкновенной наблюдательностью и склонностью к размышлениям, подметили и описали тьму разнообразных явлений из жизни животных, людей и даже богов, но почти никогда не называем мы их авторами научных открытий.
Открывателем считается кто-нибудь из позднейшей эпохи, а для древних изобретен специальный оборот, начинающийся со словечка «еще»: «Еще Аристотель…» или «Еще Плиний…» Закончив фразу, начинающуюся с «еще», автор утверждает, будто все, что наблюдал Аристотель, потом две тысячи лет не вспоминалось, и лишь в ХVII веке, когда на сцене появились Галилей и Кеплер, люди вдруг снова это увидели. Повезло из древних лишь двум-трем: Архимеду, открывшему закон Архимеда, Евклиду, открывшему Евклидову геометрию, да Пифагору с его одноименными штанами. Все прочие описали, заметили, сообщили — что угодно, только не открыли. В лучшем случае кому-нибудь из них «приписывается честь». Фалесу — честь открытия статического электричества, Герону — честь изобретения садовой лейки. Но никто ведь из них не понимал, что именно открывал, изобретал или наблюдал. У одного не было подходящих приборов, другой томился в плену ложных представлений, третьему не хватало специальных знаний.
Аристарх Самосский открывает — другого слова и не подберешь! — что Земля вертится вокруг Солнца. И что же? Он для нас — «Коперник древности». А вот Коперник никак не «новый Аристарх». Почему? Традиция. Если ты родился в IV веке до нашей эры, тебе в лучшем случае отводится роль прозорливца и создателя хотя и верной, но все же «причудливой» системы, если же в XVII или XVIII веке нашей эры — выдается патент на открытие. В свете этой странной традиции у Колумба, пожалуй, было не так уж много шансов на патент. Ведь даже Америку пришлось ему проталкивать под видом Индии. И не успел он перейти в лучший мир, как все затараторили о всяких викингах и финикийцах. Дескать, что вы находите в этом Колумбе? Он же не первый доплыл до Америки. И фамилия у него, между прочим, не Колумб. Ну, и так далее.
Что касается строгой науки, в данном случае психологии творчества, то и случай с Менделеевым, и случай с Колумбом она относит к рубрике «поглощенность основной задачей». Там же мы обнаруживаем историю изобретения офтальмоскопа.
Немецкий физиолог Брюкке заинтересовался однажды тем, как сетчатка глаза отражает свет, и сконструировал прибор для ее освещения. А другой физиолог, Гельмгольц, подготавливая этот прибор для демонстрации студентам, сообразил, что лучи, отраженные сетчаткой, можно использовать для того, чтобы разглядеть ее. Он смонтировал несколько зеркал, управляющих ходом лучей, и добавил линзу, формирующую изображение. Почему сам Брюкке не додумался до этого? Гельмгольц пишет, что Брюкке не задавался вопросом, какое изображение образуют лучи, исходящие из глаза, освещенного пучком света. Для него это не представляло интереса. Но заинтересуйся он этим, он мог бы достичь такого же результата, как и он, Гельмгольц. Можно ли винить Брюкке в слепоте? Это все равно, что винить Менделеева в забывчивости. В мозгу не бывает сразу несколько доминант. Будь Гельмгольц на месте Брюкке, и он бы мог не додуматься до офтальмоскопа.
Всю жизнь Майкл Фарадей искал взаимосвязь между различными физическими явлениями. В поисках связи между светом и магнетизмом он открыл вращение плоскости поляризации света в намагниченных телах. Он пытался найти зависимость между тяготением и электричеством. Он писал, что различные формы, в которых проявляются силы материи, «могут как бы превращаться друг в друга». Оставалось дописать фразу. Но фразу он не дописал. Ее «дописали» Майер, Гельмгольц и другие, Фарадей же не принял закона сохранения энергии. «Как можно писать о сохранении силы, — возмущался он по поводу «фразы» Гельмгольца, — если она меняется в четыре раза, а расстояние всего в два?» Он не учел одной физической тонкости и просто ошибся. Просто, без всякой психологической подоплеки.
Подоплека была у Ампера, который упустил возможность открыть электромагнитную индукцию, хотя и стоял на пороге открытия. Разбирает его ошибку в работе «Покорение мира атомов» Луи де Бройль. Почти всегда в подобных случаях, говорит он, открытие не делается потому, что у того, кто мог бы его сделать, существует предвзятая идея, которая мешает ему видеть вещи в истинном свете. Ампер не открыл индукцию потому, что старался связать электрические явления с наличием магнитного поля, а надо было связывать их с изменениями магнитного поля. У Фарадея на этот счет предвзятых идей не было, и он опередил Ампера.
А почему не пришел к теории относительности математик Анри Пуанкаре? Ведь он прекрасно знал все, на что опирался Эйнштейн. Пуанкаре, по мнению де Бройля, скептически относился к физическим теориям, считая, что существует бесчисленное множество различных, но логически сходных точек зрения, и ученый выбирает одну из них лишь для удобства. Это помешало ему понять, что среди них есть и такие, которые близки к физической реальности. Иначе говоря, причина случайного неоткрытия может корениться в складе ума и особом характере восприятия мира. Косвенным образом это подтверждают сегодня те, кто все еще сражается с «еврейской физикой» и либо доказывает, что теория относительности неверна, либо утверждает, что открыл ее Пуанкаре. Читали ли они де Бройля? Вполне возможно. Если предвзятая идея родилась раньше тебя, начитанность не имеет никакого значения.
В своей книге о психологии изобретений в области математики Жак Адамар рассказывает, почему и он, «вслед за Пуанкаре», не создал теорию относительности, хотя тоже знал все факты. Целая глава посвящена у него разбору сделанных ошибок, промахов и упущений, в результате которых, познакомившись с преобразованиями Лоренца — основой теории относительности;— он вообразил, что те «лишены физического смысла». Он думает, что его ошибки произошли либо из-за чрезмерной поглощенности одной задачей, мешавшей ему видеть дальше собственного носа, либо, наоборот, из-за разбросанности, когда он без особых причин изменял выбранному направлению. Ученый, говорит Адамар, обязан всегда держаться золотой середины, распределяя свое внимание так, чтобы быть всегда готовым увидеть новое. Единственное, чем он может утешаться, это тем, что и гении совершают необъяснимые промахи.
Он имеет в виду Паскаля, который в трактате «Искусство убеждать» выдвинул два фундаментальных логических тезиса, но не догадался расположить их рядом. Догадайся он это сделать, считает Адамар, и революция в логике произошла бы на триста лет раньше, чем это случилось.
“Триста лет! Впрочем, это не единственный случай. Линзы для очков изобрели в 1280 — 1285 годах, а телескоп около 1590 года. Три столетия понадобилось для того, чтобы догадаться расположить линзы одну за другой. Телескоп так сильно запоздал потому, что математики и философы отнеслись к линзам весьма скептически. Они рассуждали так: раз с помощью линз можно увидеть предметы более близкими или более далекими, а иногда перевернутыми или даже деформированными, то лучше воздержаться от их употребления, дабы не вводить себя в заблуждение. Как это ни странно (опять предвзятая идея!), в те времена зрению доверяли лишь постольку, поскольку его показания подтверждались осязанием.
Отношение к зрению, а тем более к оптическим инструментам, стало меняться не так уж давно, в начале XVII века, и в этом огромная заслуга Галилея, открывшего с помощью телескопа спутники Юпитера. Странно сегодня читать некоторые письма Галилея. Отвечая своим противникам, которые объясняли открытие гор на Луне, пятен на Солнце и спутников Юпитера изъянами в подзорной трубе, Галилей укоряет их в чрезмерном недоверии к органам чувств и инструментам для наблюдения. Инструменты, доказывает он, могут и не искажать нашего восприятия. Чтобы согласиться с этим, понадобилась целая психологическая ломка среди «научной общественности», от которой Галилей претерпел не меньше, чем от святой инквизиции.
Кстати, об инструментах. Кто-то заметил, что если бы у Тихо де Браге, знаменитого датского астронома, были инструменты поточнее, то Кеплеру, Галилею и Ньютону нечего было бы делать. Это было бы ужасно. Психология творчества лишилась бы своего стержня — легенды о яблоке. А что было бы, если бы Колумб, забыв о трудовом конфликте, не устоял перед соблазном и решил сначала открывать биоритмы, а уж потом Америку? Последствия этой катастрофы невозможно себе представить. Нет, пусть уж лучше история наук изобилует «случайными неоткрытиями» и даже предвзятыми идеями. Пусть каждый открывает то, что ему предназначено, и все идет, как шло, своим чередом.
Автор: С. Иванов.