Ибо две суть вещи: наука и мнение; из них первая рождает знание, второе - невежество.
Неизвестные герои: 6 забытых учёных, совершивших переворот в науке
Если попросить кого-то назвать самых выдающихся учёных в истории, наверняка среди них окажутся Эйнштейн, Ньютон, Кюри, Лейбниц, Дарвин, Мендель. Однако многие гении, которые кардинально изменили мир или запустили в науке коренные метаморфозы, иногда остаются в тени, а их открытия ассоциируют с другими влиятельными современниками. Кому-то помешал получить заслуженную славу сам ход истории, чьи-то идеи были чересчур прогрессивными и опередили своё время, а кому-то просто не хватило настойчивости.
Игнац Филипп Земмельвейс
Тринадцатого августа 1865 года в психиатрической клинике в Вене умер человек, открывший элементарный, но невероятно эффективный способ борьбы с материнской смертностью. Игнац Филипп Земмельвейс, врач-акушер, профессор Будапештского университета, возглавлял больницу Святого Роха. Она была разделена на два корпуса, и процент женщин, умиравших при родах, в них разительно отличался. В первом отделении в 1840 - 1845 годах этот показатель составлял 31%, то есть практически каждая третья женщина была обречена. В то же время второй корпус демонстрировал совсем другой результат - 2,7%.
Объяснения были самими нелепыми и курьёзными - от злого духа, обитавшего в первом отделении, и колокольчика католического священника, который нервировал женщин, до социального расслоения и простого совпадения. Земмельвейс был человеком науки, поэтому начал исследовать причины послеродовой горячки и вскоре предположил, что инфекцию роженицам заносят врачи патолого-анатомического отделения, которое располагалось в первом корпусе. Эту мысль подтвердила и трагическая смерть профессора судебной медицины, хорошего друга Земмельвейса, который во время вскрытия случайно поранил палец и вскоре умер от сепсиса. В больнице же медиков экстренно вызывали из прозекторской, и зачастую они даже не успевали как следует помыть руки.
Земмельвейс решил проверить свою теорию и обязал весь персонал не просто тщательно мыть руки, а обеззараживать их в растворе хлорной извести. Только после этого врачей допускали к беременным и роженицам. Казалось бы, элементарная процедура, но именно она дала фантастические результаты: смертность среди женщин и новорожденных в обоих корпусах упала до рекордных 1,2%.
Это мог бы быть грандиозный триумф науки и мысли, если бы не одно но: идеи Земмельвейса не нашли никакой поддержки. Коллеги и большая часть медицинского сообщества не просто высмеяли его, но и вовсе начали травлю. Статистику смертности ему опубликовать не дали, практически лишили права оперировать - предложили довольствоваться лишь демонстрациями на муляже. Его открытие показалось нелепостью и чудачеством, отнимающим у врача драгоценное время, а предлагаемые нововведения якобы позорили больницу.
От горя, переживаний, осознания собственного бессилия и понимания, что сотни женщин и детей продолжат погибать, из-за того что его доводы были недостаточно убедительны, Земмельвейс тяжело заболел душевным расстройством. Его обманом привезли в психиатрическую клинику, где профессор провёл последние две недели своей жизни. По некоторым свидетельствам, причиной его смерти стало сомнительное лечение и не менее сомнительное отношение персонала клиники.
Через 20 лет научное сообщество с большим энтузиазмом примет идеи английского хирурга Джозефа Листера, который решил использовать карболовую кислоту в своих операциях для обеззараживания рук и инструментов. Именно Листера назовут отцом-основателем хирургической антисептики, он займет должность председателя Королевского медицинского общества и мирно скончается в славе и почёте, в отличие от отвергнутого, осмеянного и никем не понятого Земмельвейса, чей пример доказывает, как тяжело быть первопроходцем в любой области.
Вернер Форсман
Ещё один самоотверженный врач, пусть и не забытый, но ради науки поставивший под угрозу свою собственную жизнь, - Вернер Форсман, немецкий хирург и уролог, профессор Университета им. Гутенберга. Несколько лет он изучал потенциальную возможность разработать способ катетеризации сердца - революционную для тех времён методику.
Почти все коллеги Форсмана были убеждены, что любой инородный предмет в сердце нарушит его работу, вызовет шок и, как следствие, остановку. Однако Форсман решил рискнуть и опробовать свой собственный метод, к которому он пришёл в 1928 году. Действовать ему пришлось в одиночку, поскольку ассистент отказался участвовать в опасном эксперименте. Поэтому Форсман самостоятельно надрезал вену у локтя и ввёл в неё узкую трубку, через которую провёл зонд себе в правое предсердие. Включив рентгеновский аппарат, он убедился, что операция прошла успешно - катетеризация сердца оказалась возможной, а значит, десятки тысяч пациентов во всём мире получили шанс на спасение.
В 1931 году Форсман применил этот способ для ангиокардиографии. В 1956-м за разработанную методику совместно с американскими врачами А. Курнаном и Д. Ричардсом Форсман получил Нобелевскую премию в области физиологии и медицины.
Альфред Рассел Уоллес
В популярной трактовке теории естественного отбора нередко допускаются две неточности. Во-первых, употребляется формулировка «выживает сильнейший» вместо «выживает наиболее приспособленный», а во-вторых, эта концепция эволюции традиционно называется теорией Дарвина, хотя это не совсем так.
Когда Чарльз Дарвин работал над своим революционным трудом «Происхождение видов», он получил статью от никому не известного Альфреда Уоллеса, который в то время восстанавливался после перенесенной в Малайзии малярии. Уоллес обращался к Дарвину как к уважаемому учёному и просил ознакомиться с текстом, в котором он изложил свои взгляды на эволюционные процессы. Поразительное сходство идей и направления мысли изумило Дарвина: оказалось, что два человека в разных концах света одновременно пришли к абсолютно идентичным выводам.
В ответном письме Дарвин пообещал, что использует материалы Уоллеса для своей будущей книги, а 1 июля 1858 года он впервые представил выдержки из этих трудов на чтениях в Линнеевском обществе. К чести Дарвина, он не только не скрыл исследования одному ему известного Уоллеса, но ещё и намеренно зачитал его статью первой, перед своей. Впрочем, в тот момент славы хватило им обоим - их общие идеи были очень тепло восприняты научным сообществом. Неизвестно до конца, почему имя Дарвина настолько затмило Уоллеса, хотя их вклад в формирование концепции естественного отбора равнозначен. Вероятно, дело в публикации «Происхождения видов», которое последовало практически сразу после выступления в Линнеевском обществе, или в том, что Уоллес увлёкся другими сомнительными феноменами - френологией и гипнозом. Как бы то ни было, сегодня в мире сотни памятников Дарвину и не так уж и много статуй Уоллеса.
Говард Флори и Эрнст Чейн
Одно из самых важных открытий человечества, полностью перевернувшее мир, - антибиотики. Первым эффективным лекарством против множества тяжелейших заболеваний стал пенициллин. Его открытие неразрывно связано с именем Александра Флеминга, хотя по справедливости эта слава должна быть поделена на троих.
История открытия пенициллина знакома всем: в лаборатории Флеминга царил беспорядок, и в одной из чашек Петри, в которой находился агар (искусственная субстанция для выращивания культур бактерий), завелась плесень. Флеминг заметил, что в тех местах, куда проникла плесень, колонии бактерий стали прозрачными - их клетки разрушились. Так, в 1928 году Флемингу удалось выделить активное вещество, оказывающее губительное воздействие на бактерии, - пенициллин.
Однако это был ещё не антибиотик. Флеминг не смог получить его в чистом виде, поскольку это было невероятно сложно. А вот Говарду Флори и Эрнсту Чейну это удалось - в 1940 году после долгих исследований они наконец разработали метод очистки пенициллина.
Накануне Второй мировой войны было налажено массовое производство антибиотика, которое спасло миллионы жизней. За это троих учёных в 1945 году наградили Нобелевской премией в области физиологии и медицины. Однако когда речь заходит про первый антибиотик, то вспоминают только Александра Флеминга, и именно он в 1999 году вошёл в список ста величайших людей XX века, составленный журналом «Тайм».
Лиза Мейтнер
В галерее величайших учёных прошлого женские портреты встречаются гораздо реже, чем мужские, и история Лизы Мейтнер позволяет проследить причины этого феномена. Её называли матерью атомной бомбы, хотя все предложения присоединиться к проектам по разработке этого оружия она отвергала. Физик и радиохимик Лиза Мейтнер родилась в 1878 году в Австрии. В 1901-м она поступила в Венский университет, тогда впервые открывший свои двери девушкам, а в 1906-м защитила работу на тему «Теплопроводность неоднородных тел».
В 1907 году сам Макс Планк в качестве исключения позволил Мейтнер, единственной девушке, посещать свои лекции в Берлинском университете. В Берлине же Лиза познакомилась с химиком Отто Ганом, и очень скоро они приступили к совместным исследованиям радиоактивности.
Мейтнер было непросто работать в Химическом институте Берлинского университета: его глава Эмиль Фишер относился к женщинам-учёным с предубеждением и едва терпел девушку. Ей было запрещено подниматься из подвала, где находилась их с Ганом лаборатория, а о зарплате речь вообще не шла - Мейтнер кое-как выживала благодаря скромной финансовой поддержке отца. Но это всё было неважно для Мейтнер, которая видела в науке своё предназначение. Постепенно ей удалось переломить ситуацию, получить оплачиваемую должность, добиться расположения и уважения коллег и даже стать профессором университета и выступать в нём с лекциями.
В 1920-х годах Мейтнер предложила теорию строения ядер, согласно которой в их состав входят альфа-частицы, протоны и электроны. Помимо этого, она открыла безызлучательный переход - тот самый, который сегодня известен как эффект Оже (в честь французского учёного Пьера Оже, открывшего его на два года позже). В 1933 году она стала полноправным членом Седьмого Сольвеевского конгресса по физике «Строение и свойства атомного ядра» и даже запечатлена на фотографии участников - Мейтнер стоит в первом ряду вместе с Ленцем, Франком, Бором, Ганом, Гейгером, Герцем.
В 1938 году с усилением в стране националистических настроений и усугубления фашистской пропаганды ей приходится покинуть Германию. Впрочем, даже в эмиграции Мейтнер не оставляет своих научных интересов: она продолжает исследования, переписывается с коллегами и тайно встречается с Ганом в Копенгагене. В этом же году Ган и Штрассман публикуют заметку о своих экспериментах, в ходе которых им удалось обнаружить получение щелочноземельных металлов при облучении урана нейтронами. Но вот сделать из этого открытия правильные выводы они не смогли: Ган был уверен, что по общепринятым концепциям физики распад атома урана просто невероятен. Ган даже предположил, что они допустили ошибку или была погрешность в расчётах.
Верную интерпретацию этому явлению дала Лиза Мейтнер, которой Ган рассказал о своих удивительных экспериментах. Мейтнер первая поняла, что ядро урана - это нестабильная структура, готовая распасться на части под действием нейтронов, при этом образуются новые элементы и выделяется колоссальное количество энергии. Именно Мейтнер обнаружила, что процесс ядерного деления способен запустить цепную реакцию, которая, в свою очередь, приводит к большим выбросам энергии. За это позднее американская пресса окрестила её «матерью атомной бомбы», и это было единственное общественное признание учёной на тот момент. Ган и Штрассман, опубликовав в 1939 году заметку о распаде ядра на две части, не включили в состав авторов Мейтнер. Возможно, они боялись, что имя женщины-учёного, к тому же еврейского происхождения, дискредитирует открытие. Более того, когда встал вопрос о вручении Нобелевской премии за этот научный вклад, Ган настоял на том, что его должен получить только химик (неизвестно, сыграли ли роль испорченные личные отношения - Мейтнер в открытую критиковала Гана за сотрудничество с нацистами). Так и вышло: Отто Ган удостоился Нобелевской награды в области химии в 1944 году, а в честь Лизы Мейтнер назван один из элементов таблицы Менделеева - мейтнерий.
Вне конкурса: Никола Тесла
Несмотря на то что имя Николы Теслы хотя бы раз в жизни слышали практически все, его личность и вклад в науку до сих пор вызывают масштабные дискуссии. Кто-то считает его обычным мистификатором и шоуменом, кто-то безумцем, кто-то подражателем Эдисону, который за всю жизнь якобы не сделал ничего существенного.
На самом деле Тесла - и его разработки - помогли изобрести весь XX век. Запатентованный им генератор переменного тока сегодня обеспечивает работу как подавляющего большинства бытовых приборов и устройств, так и огромных электростанций. Всего за свою жизнь Тесла получил более 300 патентов, и это только известные его разработки. Ученый постоянно вдохновлялся новыми идеями, брался за проект и бросал его, когда появлялось что-то более интересное. Он щедро делился своими открытиями и никогда не вступал в споры из-за авторства. Тесла был невероятно увлечен идеей осветить всю планету - подарить всем людям бесплатную энергию.
Приписывают Тесле и сотрудничество со спецслужбами - якобы в преддверии Второй мировой войны власти ведущих мировых держав пытались завербовать учёного и заставить его разрабатывать секретное оружие. Это с большой вероятностью всё же домыслы, поскольку не сохранилось ни одного достоверного подтверждения сотрудничества Теслы и специальных правительственных структур. Но точно известно, что в 1930-х годах сам физик заявлял, будто ему удалось сконструировать излучатель пучка заряженных частиц. Этот проект Тесла назвал Teleforce и сообщил, что он способен сбивать любые объекты (корабли и самолёты) и уничтожать целые армии с расстояния до 320 километров. В прессе это оружие мгновенно окрестили «лучом смерти», хотя сам Тесла настаивал, что Teleforce - это луч мира, гарант спокойствия и безопасности, поскольку ни одно государство не отважится теперь развязать войну.
Впрочем, никто не видел даже чертежей этого излучателя - после смерти Теслы многие его материалы и эскизы исчезли. Пролить свет на, вероятно, самое смертоносное оружие в истории человечества берётся команда проекта Discovery Channel «Тесла: рассекреченные архивы», героям которой предстоит проделать долгий путь от первой к последней лаборатории учёного, побеседовать с его ближайшими родственниками и попытаться отыскать чертежи Теслы, чтобы воссоздать прототип фантастического «луча смерти».
О нет, собьетесь со стези!
Наука эта - лес дремучий.
Не видно ничего вблизи.
Исход единственный и лучший:
Профессору смотрите в рот
И повторяйте, что он врет.
---
Возможно, возвышение глупости человека называется политикой…
Медицина: Полезно до смерти!
Ртуть
не то серебро…
Препаратами ртути люди лечились издавна. В Древнем Китае считали, что приём ртутных снадобий внутрь продлевает жизнь и прибавляет сил, а женщины использовали такие средства как контрацептив. Средневековый врач Авиценна рекомендовал применять ртуть только наружно: арабские доктора лечили ею заболевания кожи. В Европе «жидкое серебро», как называли ртуть в древности, считали верным средством от венерических заболеваний. С конца XV века в Старом Свете начал быстро распространяться сифилис, и от него тоже лечили ртутью: иных методов в те времена не знали. Учёные считают, что немалая часть пациентов умирала в итоге не от этого заболевания, а от токсического поражения печени и почек. Химики и врачи доказали, что ртуть - ядовитый элемент, уже в 1810 - 1823 годах, но лекарства на основе её соединений использовались как диуретики, дерматологические средства и антисептики ещё сто лет, до 1920-х.
Табак
здоровью вредить…
Моряки Христофора Колумба открыли для европейцев не только Новый Свет, но и табак. В XVI веке появились трактаты о пользе заморского растения. Предлагалось курить и жевать его в терапевтических целях, прикладывать к больным местам размятые листья, делать примочки с табачным соком. В XVI-XVIII столетиях табаком советовали лечить зубную боль, выпадение ногтей, паразитоз, воспаления, раковые заболевания, токсикоз от укусов ядовитых змей, сифилис, а вдуванием дыма - боль в ушах. В 1665 году лондонским школьникам, чтобы уберечься от эпидемии чумы, рекомендовали курить в классах.
Уже в XVI веке ботаники отметили токсичность табака, а в XVII их поддержали врачи. Однако в 1920-е годы ещё продавалась «мазь-антисептик» из ланолина и жжёных листьев табака. Фирма R. J. Reynolds Tobacco рекламировала сигареты как расслабляющее средство, к которому прибегают и медики: «Врачи курят Camel». В 1954 году вышла публикация «Смертность среди курящих докторов», и началась кампания против сигарет. В сентябре 1955-го в США запретили упоминать врачей в рекламе табачных изделий. Многочисленные исследования подтвердили, что курение повышает риск развития рака лёгкого и других заболеваний.
Стерильность
соринка в чужом глазу…
Большую часть своей истории человечество жило в грязи. Ещё в начале XIX столетия поддерживать чистоту не считали обязательным даже в больницах. Там на нагноение ран смотрели как на естественный процесс, грязными были и одежда хирургов, и их рабочие места. Нередко даже после успешно проведённой операции пациенты умирали от сепсиса. Опытным путем медики выяснили, что чистота имеет значение. В середине века американский хирург Оливер Холмс советовал акушерам мыть руки хлорной водой, а венгерский врач Игнац Земмельвейс - обрабатывать раствором хлорной извести. Химик Луи Пастер выяснил, что микробы вызывают гниение. Хирург Джозеф Листер предложил дезинфицировать руки и инструменты карболовой кислотой.
С тех пор стерильность спасла миллионы жизней. Но операционная чистота оказалась не уместной в квартирах. Аллергия, астма, экзема, многие аутоиммунные заболевания нередко связаны с излишней стерильностью. Контакт с микроорганизмами и потенциальными аллергенами обучает иммунную систему и защищаться от патогенов, и не реагировать слишком бурно на безопасные стимулы. Копаться в огороде, обниматься с собакой, как оказалось, полезнее, чем расти в стерильных условиях.
Переливание крови
не все люди - братья…
В первой половине XVII столетия врач Уильям Гарвей описал систему кровообращения животных и человека. К 1660-м годам относятся первые сведения об опытах переливания крови: сначала от животного животному, затем от животного человеку в терапевтических целях. Результаты были непредсказуемы, большинство пациентов умирали. Проблема не решилась и в начале XIX века, когда Джеймс Бланделл разработал специальные инструменты для забора и переливания крови и впервые перекачал её от человека человеку. В 1901 году австрийский медик Карл Ландштейнер опубликовал статью, в которой описал выделенные им три группы крови. В 1902-м сотрудники Ландштейнера описали четвёртую. В 1914 - 1915 годах были разработаны стандартные сыворотки для определения группы крови, и её переливание стало эффективной процедурой с прогнозируемым исходом. В 1930-м Ландштейнеру за это присудили Нобелевскую премию по физиологии и медицине.
Наркотики
опиум для народа…
В XIX веке опиум стал популярным обезболивающим и антидепрессантом. В виде пилюль и настойки он продавался в каждой аптеке. Дамы с расстроенными нервами, малыши, у которых режутся зубки, - универсальное средство помогало всем. Врачи видели, что препараты опия вызывают зависимость, но лечебный эффект казался важнее. Выбора не было: обезболивающих и антидепрессантов без данного побочного эффекта не существовало. Морфий применялся сначала в больницах, а потом и не только там. В 1860-е годы начали продавать кокаин. Считалось, будто он снимает боль, помогает при несварении желудка и меланхолии, укрепляет тело и разум. Такого мнения придерживались среди прочих Зигмунд Фрейд и королева Виктория. Хирурги использовали кокаин для местной анестезии. Им же предлагали лечить «подсевших» на морфий, пока не стало очевидно, что одну зависимость в таком случае сменяет другая, столь же сильная.
В 1874 году получили диацетилморфин. В 1898-м этот препарат, искусственно синтезированный компанией Bayer, поступил в продажу как средство от кашля, пневмонии, туберкулёза, болей в груди и… от морфиновой зависимости. Новое лекарство называлось героин. Понадобилось больше десяти лет, чтобы его опасность признали официально. Амфетамины синтезировали в конце XIX века, продавать начали в 1920-х годах как средство для облегчения дыхания при астме, аллергии или обычной простуде. Их также стали использовать как антидепрессант и стимулятор, в том числе в армии (например, немецким солдатам на Второй мировой войне выдавали метамфетамин, прозванный «танковым шоколадом»). В конце 1940-х амфетамины продвигали как таблетки для похудения. И лишь через 10 лет врачи начали собирать данные о психозах, развивавшихся под влиянием этих препаратов.
Понадобились десятки лет, чтобы законодательно ограничить торговлю наркотиками. Сегодня даже медицинское применение наркотических препаратов находится под строжайшим контролем, однако оно все ещё необходимо при лечении тяжёлых заболеваний.
Рентген
видеть насквозь…
Вильгельм Рёнтген отказался патентовать открытое им в 1895 году излучение: учёный хотел, чтобы люди свободно пользовались его находкой в медицинских целях. Уже в 1896 году открылась первая в мире лаборатория зубной рентгенографии, но впоследствии один из её основателей умер из-за меланомы с метастазами, вызванной чрезмерным облучением. Сеансы могли продолжаться по полчаса и больше, и так несколько раз в день. Со временем аппараты усовершенствовали, длительность облучения сократили, и возобладало мнение, что низкие дозы радиации неопасны. В середине ХХ века британский эпидемиолог Элис Стюарт решила разобраться в причинах вспышки лимфолейкоза у детей. Причем выяснилось, что большинство заболевших из состоятельных семей. Она разослала матерям опросник, собрала данные по 203 больницам. Выяснилось, что вероятность заболеть лейкемией в два раза выше у тех детей, чьи матери на ранних сроках беременности проходили обследование рентгеном. Стюарт сделала вывод, что облучение даже очень низкими дозами может быть смертельно опасно. Потребовалось много лет, чтобы убедить учёных и врачей, что уровень радиации, который они считают безвредным, не является таковым. Впрочем, польза рентгеновских снимков, компьютерной томографии и радиационной терапии при онкологических заболеваниях до сих пор перевешивает риск.
Лейкотомия
все проблемы в голове…
В 1930-е годы появился новый метод лечения пациентов с тяжёлыми психическими заболеваниями - лейкотомия (также известная как лоботомия). Португальский невролог Антониу Эгаш Мониш предложил рассекать связи между лобными долями и остальным мозгом. Он полагал, что за психические заболевания отвечают лобные доли. Врач считал, что пациент, страдающий шизофренией или тяжёлой депрессией, неизлечим неоперационными методами, но больной перестанет представлять опасность для окружающих и для самого себя и может исцелиться, если удалить части мозга, ответственные за агрессивное поведение, или отделить их. В 1940-х лейкотомию регулярно проводили пациентам психиатрических клиник, поскольку критерием успеха считались снижение агрессии и управляемость больного. Судороги, деградация личности и другие тяжёлые побочные эффекты не останавливали хирургов. Их аргументы сводились к тому, что более мягкие методы (в том числе инсулиновая кома и электрошок) эффекта не дали, а других средств нет - ещё не были разработаны химические препараты, которые могли бы сильно воздействовать на мозг. Многие врачи сразу начали выступать против лейкотомии, однако сторонники операции не сдавались. В 1949-м Эгаш Мониш получил Нобелевскую премию за «открытие терапевтической ценности» этой операции.
В СССР лейкотомию запретили в 1950 году благодаря профессору Василию Гиляровскому. Научные аргументы о сомнительности метода он подкрепил тем, что заклеймил лейкотомию как буржуазное заимствование, противоречащее учению Павлова. В 1950-е годы лейкотомия была законодательно запрещена во многих странах. В США последнюю операцию провели в 1967-м.
Основной инстинкт
Побочный эффект
Виагра задумывалась как лекарство от angina pectoris - стенокардии, заболевания, поражающего сосуды, по которым кровь поступает в сердце. Испытания показали, что для лечения стенокардии средство неэффективно, но подопытные сообщили о занятном побочном эффекте. Виагру дорабатывали как препарат от эректильной дисфункции. А при стенокардии использовать его как раз не рекомендуется - возможен летальный исход.
Закрыто пространство прошедших столетий
и точки стоят вместо трёх междометий…
По склону Галактики следует Свет,
которому равного в Вечности нет.
Душа слышит отзвуки Синей планеты,
меняет история в строчках сюжеты…
Пером пишет Истина младость эпох,
а мир прозябает, и как бы не сдох.
Влекомые чувствами люди немогут
тропинки найти и спускаются в омут…
У судеб тропинки пьянят ароматом
и даже зимою манят за закатом.
Пространство откроется ровно в обед,
страхи покинут людей, божий свет…
Если не каждый в миру сам себе,
а именно вместе, в неравной борьбе.
В слоях литосферы научные всходы,
а истина счастия в гранях свободы…
Теория дрейфа отвергнута актом,
а сила вулканов доказана фактом.
По дну расползаются тихо акулы,
остатки людей их советы, баулы…
Зачем же тогда мы не знаем ответ,
по чём ныне хлеб и ещё интеллект?
Странное время гуляет по свету,
копит деньжище на супер - ракету…
В ад мы успеем! Успеть бы пожить
да новые песни про благо сложить.
Кемерово - Кузбасс
«Наука расставания».
мы уже рассмотрели хромосомы в клетках как огромные компактные хранилища генной информации, тщательно копируемой и воспроизводимой. Законы передачи информации доказывают нам, что такая система не могла возникнуть случайно, сама собою, без воздействия всемогущего Разума.
Однако вспомним, что говорится в школьном учебнике о происхождении жизни из неживой материи. Приводится гипотеза академика А.И. Опарина о случайном синтезе сложных молекул и их собирании в первобытном океане в сгустки - коацерватные капли, которые послужили основой возникновения некой праклетки, начавшей поглощать другие сложные молекулы из раствора и воспроизводить саму себя.
Приводится и дата возникновения этой гипотезы - 1924 год, заставляющая задуматься. Возможно ли было объективное научное исследование в такие времена в России? Что стало бы с ученым, если бы он заявил, что жизнь не может возникнуть сама собою, а может быть только создана Творцом? Кроме того, что знали ученые о клетке в те годы, когда не было еще электронного микроскопа, когда никто не знал толком, что такое генная информация и как она конкретно передается? Как развивалась молекулярная биология в продолжение 70 лет после возникновения этой «гениальной» идеи и неужели наука до сих пор все еще принимает ее всерьез?
Интересный, хотя косвенный, ответ дает нам пособие для учителей по проведению уроков биологии. Приведем несколько пространную цитату, школьники ныне вправе узнать один профессиональный секрет своих педагогов:
«Принятое распределение материала по годам обучения педагогически обосновано. Ознакомление учащихся с эволюционным учением в 9-м (ныне - 10-м) классе… помогает установлению и развитию исторического подхода к изучению проблем, составляющих содержание курса 10 (11) класса. К изучению его сложнейших вопросов десятиклассники подходят вооруженные знаниями общей теории развития живой природы. Без такой мировоззренческой подготовки клетка с ее тончайшими структурами, саморегулированием, самовоспроизведением, биологическим синтезом белка и передачей наследственной информации показалась бы чудом и могла вызвать мистические представления. Изучение дарвинизма в 9-м классе обеспечивает понимание клетки со всей ее слаженностью и согласованностью систем, как результата естественного отбора».
Не дай Бог, еще в Бога уверуют! - так можно точнее и проще выразить эту яркую мысль.
Давление идеологической установки на преподавание естественных наук, особенно биологии, заметно впрочем не только у нас в стране, но и на Западе. Фактор Божественного чуда из науки усиленно изгоняется. Спрашивается: зачем? Если клетка действительно есть результат естественного отбора, то изучи ее получше - и сам легко придешь к выводам Дарвина и Опарина. Не нужна будет предварительная материалистическая обработка сознания. Но в том-то и дело, что из современных ученых никто не возьмет на себя смелость высказать принародно такую теорию, которая хорошо смотрелась 70 или 150 лет назад на фоне общего незнания тех фактов биологии, которые мы знаем сейчас.
Ошибки гипотезы Опарина.
Самопроизвольное возникновение сложной органической молекулы противоречит законам термодинамики. Всякая система стремится к минимуму своей потенциальной энергии и к наибольшему беспорядку в себе. Иногда минимум потенциальной энергии требует установки некоего порядка: так образуется красивая шестилучевая снежинка или монокристалл алмаза. При этом порядке расположение молекул или атомов в решетке наиболее энергетически выгодно. Чтобы растопить снежинку или кристалл, надо затратить энергию. Но снежинка и кристалл несут в себе очень мало информации. По ним можно разгадать лишь пространственную структуру молекулы воды или кристаллической решетки. Кстати, при абсолютном нуле упорядоченность всех атомов максимальна, никакого хаоса нет - в этом состоит третье начало термодинамики, которое не проходят в школе. Но порядок этот таков, что в нем практически нет информации, и ее невозможно передать. Это казарменный порядок, внутри которого не может быть разнообразия идей.
Совсем не так обстоит дело с любыми сложными органическими молекулами. Все они высокоэнергичны. Сжигая в топке дрова или уголь, мы легко в этом убеждаемся. На синтез любых органических веществ требуется энергия, - при их распаде она выделяется. А со снежинкой и с кристаллом все происходит наоборот: на растопку нужна энергия, при кристаллизации она выделяется.
Итак, если органическая молекула будет предоставлена сама себе, она устремится к минимуму энергии - то есть к распаду. К распаду она устремится и потому, что это более беспорядочное состояние. Если снежинка устремится к минимуму энергии - возникает простенький порядок. Беспорядок и минимум энергии как бы борются между собой за структуру снежинки: чья возьмет, еще неизвестно, это зависит от подвода или отвода тепла.
Но с органической молекулой происходит не так. И стремление к беспорядку, и стремление к минимуму энергии здесь не борются, а дружными усилиями разваливают молекулу на возможно более мелкие части. Потому синтез сложной органической молекулы очень сложен: он требует и подвода энергии и своевременного вывода случайно образовавшейся молекулы из-под действия этой энергии, иначе она развалит синтезированное образование и при том с большей охотою, чем вынуждена была его строить.
Итак, главная ошибка Опарина состоит в том, что он не учел гораздо большую интенсивность реакций распада (обратных реакций) по сравнению с реакциями синтеза. Если есть какая-то вероятность, что молекула, положим, некой аминокислоты может возникнуть в условиях «первобытного бульона» из неорганических веществ, то гораздо больше вероятность того, что эта молекула в этих же условиях распадется. Синтезировать такую молекулу природа должна по принципу: получилось - унеси, спрячь и никому не показывай, а не то рассыплется.
Совершенной сказкой звучат рассуждения о том, как крупные молекулы собираются в коацерватные капли и начинают взаимодействовать друг с другом по образу будущего питания. Видал ли где-нибудь кто-нибудь в лаборатории что-то подобное? К тому же для синтеза молекул предполагались задействованными разряды электричества, молнии, а для коацервации требуются спокойные условия. Как выполнить эти требования одновременно?
Но предположим невероятное: необходимое количество биологических аминокислот собралось в одном месте и они не распадаются, каждую секунду вступая друг с другом по сто раз в реакцию. Какова вероятность того, что самопроизвольно в результате этих реакций составится простенький белок из 100 аминокислот, подобранных в строгой последовательности? Если вспомнить пример из первого урока и повторить расчет, то мы легко получим, что вероятность этого события равняется (1/20)100, поскольку в белках используется 20 видов аминокислот, и вероятность того, что именно нужная молекула встанет на каждое конкретное место, равна 1/20.
Для того, чтобы представить себе, как мала полученная вероятность, проведем следующие расчеты. Во всей видимой Вселенной приближенно насчитывают 1080 элементарных частиц. Представим себе, что это не элементарные частицы, а только биологические аминокислоты, которые вступают во взаимодействие миллиард раз в секунду на протяжении тридцати миллиардов лет (самый большой из предполагаемых возрастов Вселенной). Но и тогда произойдет только 10 107 реакций. В миллиарде миллиардов таких Вселенных не произойдет при таких условиях достаточного количества реакций, чтобы их хватило на перебор нужного количества комбинаций, и то при условии, что каждая неудачно построенная комбинация тотчас разбирается и возвращается в исходное положение. Что говорить тогда о капле в этом космосе - о земном океане. Сколько миллиардов миллиардов лет понадобилось бы ему, чтобы даже при таких фантастически удобных условиях собрать самую простейшую из биологических макромолекул? Между тем в самой примитивной клетке этих молекул сотни и тысячи!
На этом, кажется, вполне можно остановиться в подсчетах вероятности и под грудой сверхастрономических цифр навсегда похоронить гипотезу Опарина. Самые условия для расчета вероятностей выбраны нами благоприятными до невозможности. Тем не менее, даже имея возможность сделать указанный простенький расчет, очень солидные ученые тратили годы и десятилетия, чтобы доказать гипотезу Опарина экспериментально.
Опыты С. Миллера.
Школьный учебник упоминает об экспериментах Миллера по синтезу аминокислот и белков в условиях предполагаемой первичной атмосферы земли. К сожалению, ничего не говорится о реальных результатах этого очень сложного эксперимента, а они весьма показательны.
Миллер, пропустил разряды электричества в 60 киловольт через кипящую смесь воды, метана, водорода и аммиака. Как и следовало ожидать, продукты реакции тут же разлагались ее обратным ходом. Миллер использовал холодильный сепаратор, позволявший быстро удалить продукты из зоны реакции. (Где и какой слепой случай создал бы такой аппарат на первобытной земле? А без него у эксперимента не было бы вообще никакого результата.)
Из продукта реакции - клейкой дегтеобразной смеси - удалось выделить две простейших аминокислоты, содержащихся в белках - глицин и аланин. Прочих 18 видов аминокислот, содержащихся в белках, так и не удалось получить. Впрочем, были получены аминокислоты, вообще не содержащиеся в белках.
Были и другие подобные попытки, но не более удачные.
Следует отметить, что искусственный синтез хотя бы какого-то «фрагмента живого» из неорганических веществ свидетельствовал бы о высокой точности и грамотной постановке тончайшего и сложнейшего эксперимента, а вовсе не о неизбежности случайного возникновения жизни. В книгах по креационной науке часто встречается такой рисунок. Это свидетельство против самого себя!
Нет нужды говорить о том, как далеки результаты этих опытов от самого простейшего белка и как далек был бы сам этот белок от простейшей живой клетки.
Пространственная изомерия.
В курсе органической химии вы ознакомились с явлением изомерии, когда два вещества могут иметь одинаковый состав молекулы, то есть в точности равное количество атомов каждого элемента, но молекулы эти различаются пространственным расположением атомов. Это явление характерно и для биологических аминокислот. Как известно, общая формула аминокислоты такова: R - радикал, свой особый для каждой аминокислоты.
Эту формулу можно переписать иначе:
Оказывается, что это не одно и то же. Пространственное расположение аминной и карбоксильной групп влияет на свойства не только аминокислоты, но, главное, на свойства составленного из нее полимера. Если составить пространственную модель молекулы, то станет видно, что первая форма расположения является зеркальным отображением второй. Поэтому и принято различать так называемые правые и левые формы изомеров.
Возникновение правой или левой формы в процессе миллеровского синтеза равновероятно, поэтому полученная им смесь аминокислот содержит равное соотношение правых и левых форм. Но интересно то, что в живых белках встречаются только левые формы аминокислот, которые только и могут придать белкам спирально закрученную форму. Какая молния или какие коацерваты сумели так тщательно разделить изомеры, химически почти неразделимые?
Подобная же изомерия наблюдается у сахарозы, входящей в состав нуклеиновых кислот, причем все биологические сахарозы - правые изомеры. Как они могли отделиться в воображаемом первобытном бульоне от своих левых изомеров - химики не могут себе даже представить, не то что воспроизвести экспериментально. Кроме того, сахарозы могли бы соединиться с азотистыми основаниями и фосфорной кислотой множеством различных способов, которые нигде в живой ДНК не встречаются. Все это полагает непреодолимую преграду самопроизвольному возникновению жизни.
Проблема кислорода.
Разработчики идеи самопроизвольного возникновения жизни вслед за Опариным считают, что в первобытной атмосфере не должно было содержаться свободного кислорода, иначе он окислил бы и разложил формирующиеся белки. Окисленное состояние одновременно и энергетически выгоднее, и беспорядочнее, чем состояние сложной молекулы.
Но геологи отвергли эту идею, поскольку самые древние, какие только существуют на земле, осадочные породы содержат окисленное трехвалентное железо и карбонаты, то есть вещества с высоким содержанием связанного кислорода, которые вряд ли могли возникнуть в бескислородной атмосфере.
Кроме того, если ранняя атмосфера не содержала кислорода, то она не могла иметь и защитного озонового экрана и свободно пропускала полный спектр смертоносных ультрафиолетовых лучей, к которым особенно чувствительны нуклеиновые кислоты. Это излучение должно было моментально уничтожить любые компоненты жизни при самом их зарождении. Печальный выбор стоял бы перед такими сложными молекулами - кто их уничтожит: если не кислород, то ультрафиолет, а если не ультрафиолет - значит, кислород.
Проблема последовательности возникновения.
Еще одно очень важное условие возникновения самой примитивной формы жизни - это одновременное появление на свет в одном месте и в связанном в виде и белков, и нуклеиновых кислот, кодирующих эти белки. Синтез нуклеиновых кислот производится с помощью белков-ферментов, а сами белки синтезируются по программе, записанной и переданной с помощью нуклеиновых кислот. Кроме того, в живой клетке всегда присутствуют исключающие друг друга белки. Если убрать некоторые препятствия, эти вещества тотчас взаимно уничтожат друг друга. Далее, клеточная мембрана обеспечивает условия внутри клетки, дающие возможность синтеза белка, но сама эта мембрана также состоит из белков.
Подобные примеры можно продолжить, но уже и так совершенно ясно одно: ни один из элементов живой клетки не мог возникнуть раньше других, ни один не мог улучшиться или развиться сам по себе, независимо от других. Все молекулы, составляющие клетку, должны «шагать» в ногу на всем пути своей воображаемой эволюции. Вероятность же такого развития еще более ничтожна, чем возникновение белковой молекулы.
Проще сказать, самопроизвольное возникновение жизни настолько невероятно, настолько противоречит законам природы и любым предполагаемым условиям на земле, что серьезные ученые давно уже в это не верят, предоставив, впрочем, педагогам забивать юные головы баснями про коацерватные капли. Но и признать сотворение жизни Единым Всесильным Творцом решаются немногие. Большинство же или вовсе не говорит на эту тему, как Дарвин в свое время, или сочиняют новые басни о наличии в космосе повсюду неких семян жизни, или о принесении жизни на землю какими-то пришельцами из космоса. Но как могли возникнуть эти семена где бы то ни было? - Все приведенные против этого возражения остаются в силе.
Мир любит притворяться таким, каким мы его воображаем.
Почему к вечеру человек становится ниже, чем был с утра? Проблемы давят…
Настоящий опыт не в голове, а в мозолях.
Сколько гениальных теорий можно создать, решительно отбросив всё, что им нахально противоречит!
Быть может, тревожное искание цели человеческой жизни и есть не что иное, как проявление смутного стремления к ощущению наступления естественной смерти. В нём должно быть нечто сходное с неопределёнными чувствами молодых девственниц, предшествующими настоящей любви.
Для научного развития необходимо признание полной свободы личности, личного духа, ибо только при этом условии может одно научное мировоззрение сменяться другим, создаваемым свободной, независимой работой личности.
Можно ли построить ракету, способную лететь с околосветовой скоростью? Наука говорит: в принципе, можно, если в качестве топлива использовать антивещество, дающее при взаимодействии с веществом мощное электромагнитное излучение. Отражаясь от вогнутого зеркала, это излучение и создаст тягу, необходимую для полета к звездам. Такие фотонные ракеты во всех подробностях описаны писателями-фантастами. Во всех подробностях, кроме одной: никто из них не говорит о том, из какого материала изготовлено зеркало. Ведь оно должно обладать способностью отражать образующееся при аннигиляции жесткое гамма-излучение, с легкостью пронизывающее все известные земные вещества. Кроме того, зеркало должно обладать феноменальной термостойкостью, так как мощный поток электромагнитной энергии, способный создать достаточную тягу, мгновенно испарит любой обычный материал.
Это лишь один пример того, как смелая фантазия разбивается о трезвый инженерный расчет, учитывающий реальные свойства реальных материалов: их прочность тоже ставит предел замыслам конструкторов. И хотя теоретическая прочность идеальных монокристаллов, в которых силы межатомного взаимодействия работают на все 100%, должна быть в сотни и тысячи раз больше обычной, даже такие материалы не смогут решить всех проблем техники далекого будущего.
Предельная теоретическая прочность и термостойкость определяется электромагнитными силами взаимодействия между атомами на расстояниях порядка 10−8 см. Казалось бы, этот предел невозможно превзойти никакими ухищрениями. И все же не будем торопиться с выводами. Все расчеты возможной прочности материалов основаны на естественном предположении, что речь идет о веществах, родившихся в земных условиях. Но вещество некоторых звезд имеет достаточно необычные свойства. Например, звезды, называемые белыми карликами, состоят из вещества, у атомов которого верхние электронные оболочки как бы сломаны давлением. Плотность такого вещества примерно в миллион раз больше плотности воды: наполненный им наперсток должен весить около тонны. Еще более поразительно вещество нейтронных звезд, имеющее плотность около 1015 г/см3 - наполненный этим веществом наперсток должен весить миллиард тонн.
Но какое отношение к проблеме сверхпрочных и сверхтермостойких материалов имеет звездное вещество? Кому нужны конструкции, весящие многие миллиарды тонн, в то время как первоочередная задача заключается в том, чтобы сделать их как можно легче?
Однако мы не задумываемся о том, что у звездного вещества одновременно с повышением плотности растет и прочность. Скажем, в звездах-карликах расстояния между атомами в сто раз меньше обычного и, значит, силы взаимодействия между ними должны быть больше по крайней мере в десять тысяч раз. А частицы, слагающие нейтронные звезды (то есть нуклоны), взаимодействуют друг с другом с силой, в 1012 раз превосходящей силы взаимодействия между атомами в любом земном веществе.
Значит, удельная прочность звездного вещества (то есть прочность на единицу веса) может оказаться вполне приемлемой, а термостойкость должна быть явно весьма высокой.
Вот что показала ориентировочная количественная оценка свойств вещества белых карликов и нейтронных звезд.
Разрушение вещества при высокой температуре происходит в результате возрастания тепловых колебаний составляющих его частиц; следовательно, термостойкость должна быть прямо пропорциональна энергии связи между этими частицами. Из этого следует, что в среднем термостойкость вещества нейтронной звезды должна в миллион раз превосходить термостойкость любого земного материала.
Термостойкость вещества белых карликов и нейтронных звезд намного превосходит температуру на их поверхности. Это наводит на мысль о том, что эти звезды покрыты твердой корой. В настоящее время принято считать, что у некоторых нейтронных звезд действительно есть твердая кора: об этом свидетельствуют скачкообразные изменения периодов их вращения, возникающие в результате своеобразных звездотрясений. Термостойкость звездного вещества столь высока, что из него можно сделать корпус ракеты, способной непосредственно исследовать недра Солнца.
А каковы свойства звездного вещества как конструкционного материала? Если обычный стальной трос сечением 1 мм² выдерживает нагрузку около 100 килограммов, то такой же трос из вещества нейтронной звезды мог бы выдержать нагрузку, равную 1024 килограммов, что составляет около одной шестой части «веса» нашей планеты. Если заменить притяжение между Землей и Луной стальным канатом, то его диаметр должен быть около 500 км; диаметр такого же каната из вещества белого карлика будет равен 50 м, а вещество нейтронной звезды столь прочно, что нить тоньше волоса (диаметром всего лишь 5 микрон) способна удерживать Луну на ее орбите…
Стальной километровый канат, способный выдержать вес груженого супертанкера водоизмещением в полмиллиона тонн, весил бы несколько десятков тысяч тонн, а вот канат из вещества нейтронной звезды той же длины и прочности весил бы всего несколько килограммов. Если стальной свободно подвешенный трос обрывается в поле земного тяготения под действием собственного веса уже при длине около 10 км, то трос из нейтронного вещества при длине в несколько десятков километров не оборвался бы даже в поле тяготения самого белого карлика - там, где стальной канат оборвался бы при длине всего в несколько миллиметров.
Феноменально должно работать нейтронное вещество и на изгиб. Чтобы монолитная балка километровой длины и прямоугольного сечения, опирающаяся лишь концами, не разрушилась бы под действием собственного веса в поле тяготения Земли, она должна быть толщиной около 100 м. А вот балка из нейтронного вещества той же длины и в тех же условиях выдержала бы собственный вес даже при толщине в один микрон; вес такой балки был бы равен примерно миллиону тонн (заметим, что стальная балка была бы в 80 раз тяжелее), но вот ажурная балка из нейтронного вещества километровой длины могла бы выдержать нагрузку в несколько миллионов тонн при собственном весе всего в несколько тонн.
Не менее поразительными свойствами обладала бы и пленка из нейтронного вещества. Один квадратный метр такой пленки, имеющей толщину всего в один нуклон (то есть 10−13 см), весил бы около полутора тонн; однако, чтобы проколоть такую пленку иглой, к ней надо было бы приложить усилие в три миллиона тонн. Пластина из вещества нейтронной звезды площадью в один квадратный метр, свободно опирающаяся краями, могла бы выдерживать давление в десять миллиардов атмосфер (такое давление царит в недрах Солнца) при толщине всего в несколько микрон. В природе нет взаимодействий сильнее тех, что ответственны за связь нуклонов в атомных ядрах. Значит, не может быть и вещества прочнее нейтронного: оно не сможет устоять лишь перед силами, царствующими в недрах «черных дыр» (если таковые действительно существуют). Но в земных условиях нейтронное вещество вообще не должно иметь себе равных и сможет служить материалом для создания удивительных конструкций и изобретений, не снившихся даже писателям-фантастам.
Не будем говорить о том, что только нейтронное вещество способно сопротивляться испепеляющему жару фотонного двигателя. Нейтронное вещество - это и гигантские воздушные мосты, перешагивающие через горы и моря, это башни высотой в сотни километров, это неизнашиваемые инструменты и детали машин…
Все это, конечно, открывает поразительные перспективы перед земной техникой. Остановка лишь за тем, чтобы научиться получать нейтронное вещество. Но разве может быть в природе что-нибудь такое, чего не мог бы сделать и человек?