Кажется, чтобы сделать научное открытие, непременно необходимо провести пару десятков лет в лаборатории, смешивая в пробирках разные химикаты, или в библиотеке над горой пыльных творений великих умов. Но зачастую появление изобретений, изменивших мир, зависело исключительно от его величества Случая.
13 марта 1781 года талантливый музыкант-исполнитель и композитор днем, а по ночам – страстный любитель астрономии, Уильям Гершель (William Herschel) обратил внимание на необычную звезду в районе созвездия Тельца, которая вместо яркой точки имела вид небольшого диска. Наблюдатель предположил, что ему посчастливилось открыть новую комету, и направил письмо в Лондонское королевское общество по развитию знаний о природе (The Royal Society of London for the Improvement of Natural Knowledge). Спустя два месяца петербургский академик Андрей Лексель доказал, что Гершель несколько промахнулся в своих предположениях: им была открыта не комета, а третья по величине (!) планета Солнечной системы – Уран.
Да бог с ним, с Гершелем – тот, хоть и не смог сделать верных выводов из своих наблюдений, но по крайней мере понимал, куда смотрит... Порой же открытия делаются столь невежественными руками, что авторы не в состоянии не только оценить результат, но и объяснить последовательность своих действий!
В XVII веке гамбургский купец Хенниг Бранд (Hennig Brand), чей бизнес развивался довольно вяло, решил попытать счастья в алхимии. Тогда отыскать философский камень не пытался разве что ленивый. Бранд, исходя из тех соображений, что человек – венец природы, а следовательно, именно в нашем организме должен скрываться «ключ» к богатству, обратил внимание на «неслучайный» золотистый цвет… мочи. Алхимик попросил помощи у командира городского гарнизона, который за небольшое вознаграждение согласился обеспечить товарища необходимыми химикатами для опытов и расставил в солдатском нужнике сосуды для сбора «сырья». Бранд с воодушевлением принялся за дело: он выпаривал мочу почти досуха, добавлял в светло-желтый осадок уголь и песок, нагревал полученную смесь в реторте без доступа воздуха… В общем, предпринимал все возможное, дабы превратить урину в драгоценный металл. И наконец, в 1669 году получил удивительный результат – вещество, способное светиться в темноте и «делиться» своим необычным свойством с другими предметами. Несложно догадаться, что алхимиком был открыт фосфор, но для предприимчивого исследователя новый элемент еще не существующей периодической системы Менделеева стал настоящим «философским камнем», источником бесконечного богатства: он показывал его за немалые деньги и продавал дороже золота.
Ядовитый иприт был создан, чтобы лишать жизни, но подсказал путь к ее спасению
Впрочем, грешно пенять любителям на недостаток знаний и ненаучный подход, когда и с профессионалами случаются казусы. «Сделать хотел утюг, слон получился вдруг» – этой строчкой из бессмертного шлягера можно охарактеризовать целый ряд изобретений и открытий.
Взять хоть Джеймса Шлаттера (James Schlatter), который в 1965 году синтезировал аспартам с высокой целью производства лекарств от язвы. Как известно, лекарства из соединения не вышло. Ученый в ходе эксперимента лизнул собственный палец – тут-то и открылось свойство аспартама, определившее его судьбу и коммерческий успех на следующие 50 лет. Он в 160–200 раз слаще сахара.
Еще более благородную, но абсолютно невыполнимую, как заверят нас его современные коллеги, задачу поставил перед собой веком ранее английский химик Уильям Перкин (William Perkin). Он пытался получить хинин, окисляя нафталин. В XIX столетии единственным спасением от малярии был сухой остаток от выпаривания отвара коры хинного дерева. Незадача была в том, что хинное дерево – не самое распространенное растение в мире, да и сухого остатка после непростой процедуры оказывались считанные граммы – потому хинин в то время был на вес золота. В случае удачного завершения опытов Перкин совершил бы настоящий прорыв в медицине. Однако эксперименты по синтезированию хинина из нафталина, а позже и из других соединений, близких по химическому составу, завершились полнейшим фиаско.
Последней надеждой исследователя был анилин, но и он не оправдал ожиданий. Вместо прозрачного раствора в колбе упорно оседал невнятного оттенка осадок. Распрощавшись со своей мечтой, Перкин решил разобраться с «синицей», оказавшейся в его руках. Ученый плеснул в колбу спирт – и вместо непонятного осадка обнаружил в колбе чистый раствор насыщенного фиолетового цвета. Так был открыт первый краситель на основе анилина – мовеин. В скором времени палитра пополнилась красным (фуксином), черным, голубым, желтым и оранжевым красителями. Антисептические свойства одного из них, думаю, хотя бы раз в жизни оказывали услугу каждому из нас. Речь идет о бриллиантовом зеленом анилиновом красителе, более известном под псевдонимом «зеленка».
Иприт, синтезированный в Германии в 1859 году Альбертом Ниманом (Albert Niemann), а в 1860 году – независимо от него британским ученым Фредериком Гутри (Frederick Guthrie), наоборот, долгое время использовался в отнюдь не благородных целях. И уж точно никто бы не подумал, что коварный яд положит начало новому способу лечения заболеваний. В годы Первой мировой войны горчичный газ считался достаточно эффективным оружием: он вызывал воспаление кожи, слизистых оболочек, ушей и легких, часто приводившее к летальному исходу. Врачи, оказывавшие помощь пострадавшим от мин, обнаружили, что в крови раненых имелось низкое содержание белых кровяных телец. В ходе дальнейших исследований выяснилось, что иприт вызывает гипоплазию (недоразвитие) костного мозга и лимфоузлов. Позже именно это наблюдение легло в основу современной химиотерапии. Вещества, губительно воздействующие на раковые клетки, «вычисляют» их по бурной метаболической активности, то есть быстрому росту и размножению – таким же, как у клеток органов кроветворения. Этим, правда, объясняются и жесткие побочные эффекты «химии» – изменение состава крови, выпадение волос, повреждение ногтей.
«Остановка сердца! Мы его теряем! Готовьте дефибриллятор… Быстрее! Разряд!» – сцена-штамп в кинематографе от Голливуда до Японского архипелага. Прибор, спасший миллионы жизней и входящий в оснащение даже самого заштатного госпиталя, тоже был дарован миру случайным образом. В 1941 году военно-морской флот США поставил перед инженером Джоном Хоппсом (John Hopps) непростую задачу: найти эффективный способ быстро отогреть человека, долгое время пребывавшего на морозе или в холодной воде. Помочь разрешению проблемы могло использование электрического тока. В ходе экспериментов Хоппс обнаружил, что стимуляция электрическими импульсами заставляла вновь биться остановившееся сердце. В скором времени был создан дефибриллятор. Правда, первые аппараты были громоздкими (размером с телевизор тех времен) и небезопасными, их использование часто приводило к появлению ожогов на теле спасенного.
Хотя говорят, что бомба дважды в одну воронку не попадает, но перипетии судьбы не раз опровергали народную мудрость. В 1956 году Уилсон Грейтбатч (Wilson Greatbatch) достал из ящика стола не тот резистор и тем самым заложил основу для разработки вживляемого кардиостимулятора. Вообще-то, медик работал над созданием устройства, которое могло бы записывать сердечный ритм. Увлеченный своим исследованием, он включил в цепь резистор неправильного номинала – последовавшие колебания в сети показались Грейтбатчу схожими с ритмом человеческого сердца. Разумеется, он не оставил свое случайное наблюдение без внимания. Первый аппарат, имплантируемый в тело и «по требованию» заставляющий биться разладившиеся сердца, появился уже в 1960 году.
Первые дифибрилляторы часто оставляли ожоги на теле
Прогресс неумолим, и даже если бы плод раздора не ударил Ньютона по голове, закон всемирного тяготения все равно бы был разоблачен. Но многие изобретения могли появиться на свет совершенно в другое время и в другом месте, если бы не удачное стечение обстоятельств.
Более трех тысяч лет назад в афинском порту вспыхнул пожар на корабле, прибывшем с острова Родос. Событие, казалось бы, не столь значительное для человечества, но крайне неприятное для греческого художника Никия, который ожидал заказанные им свинцовые белила. Когда пожар потушили, Никий отправился забирать свое добро, точнее то, что от него осталось. Каково же было его удивление, когда под слоем угля и золы он обнаружил превосходную красную краску. Так ЧП в афинском порту подсказало способ изготовления новой краски – сурика. Впоследствии общество по достоинству оценило ее свойства. Вступая в реакцию с железом, сурик окисляет его до получения плотной пленки черного оксида железа (II), нерастворимой в воде и не пропускающей кислород из воздуха, что защищает стальные конструкции от ржавчины даже в морской воде.
Совершим очередной прыжок во времени, чтобы подсмотреть за злоключениями открывателя помасштабней. В XX веке на исторической сцене часто гремели выстрелы и пахло кровью. Вспоминая драматический сюжет прошедшего столетия, трудно вообразить, что реквизит для него был «состряпан» на кухне немецкого химика Кристиана Фридриха Шенбейна (Christian Friedrich Schönbein) в обстановке «ситкома». Летом 1845 года профессор Шенбейн, несмотря на строгий запрет жены, экспериментировал на кухне со смесью азота и серной кислоты. Как это часто бывает, в спешке ученый плеснул что-то на стол и, дабы скрыть улики, вытер поверхность первой попавшейся под руку тряпкой. Это оказался хлопчатобумажный фартук супруги. Раздосадованный «преступник» решил просушить его у печки, надеясь, что пятна после термической обработки будет сложнее идентифицировать. Спустя несколько минут раздался взрыв, уничтоживший и фартук, и надежду избежать семейного скандала...
В течение нескольких месяцев профессор подробно изучал обстоятельства трагической гибели фартука: выяснилось, что азотная кислота, прореагировав с целлюлозой из волокон, дала тринитрат целлюлозы – вещество с «взрывным» характером, известное более как пироксилин. Вскоре изобретением Шенбейна заинтересовались военные, изрядно измученные черным порохом: сажа пачкала орудия, завеса же дыма после первых залпов вынуждала сражаться практически вслепую. Говорят, ученый продал рецепт производства пироксилина правительствам сразу нескольких государств, а вырученные средства охотно тратил на новые наряды для супруги. Однако позже выяснилось, что создание взрывчатого вещества – занятие чересчур опасное: заводы то и дело взлетали на воздух. Потому уже к 60-м годам XIX века от производства пироксилина вовсе отказались. Пока в 1890 году Дмитрий Менделеев не отыскал безопасный способ получения тринитрата целлюлозы. Так родился бездымный или белый порох, «начинка» всех будущих орудий убийства: от винтовок Первой мировой до легендарного АК, от пуль которого и сейчас каждый год погибает четверть миллиона людей.
В мир практических исследований графен прибыл на выброшенном кусочке скотча
Завершим повествование на радостной ноте. Тем более что Госпожа Удача совсем недавно безупречно показала свой лучший фокус «нужный человек в нужное время в нужном месте». Вероятно, о вручении Нобелевской премии в 2010 году «уже не отечественным» физикам Константину Новоселову и Андрею Гейму из Университета Манчестера так или иначе слышали все. Интересно, что сами исследователи затем признавались: принесший им научную славу и навязчивое внимание российских чиновников графен они вытащили буквально из мусорной корзины. В 2004 году ученые обратили внимание на самый обычный скотч, с помощью которого готовятся образцы графита для работы на сканирующем туннельном микроскопе: лента приклеивается к графиту, а после отдирается вместе с поврежденными поверхностными слоями. Новоселов и Гейм решили исследовать «производственный» мусор, и им удалось перенести микроскопический слой графена – двумерной модификации углерода толщиной в один атом – со скотча на силиконовую пластину. Графен в 200 (!) раз прочнее стали и проводит электричество при комнатной температуре лучше, чем любой другой материал, известный человечеству. До этого физики во всем мире изучали графен более полувека… но лишь теоретически.
Как бы ни удивительны были повороты судьбы, направлявшие потенциал исследователей в нужное русло, ни о каких неожиданных победах не могло бы быть и речи, если бы не упорство и безграничная страсть ученых мужей к разрешению загадок природы.
Как известно, в суровое средневековье культура алкогольных напитков хоть и существовала, но не была чересчур утонченной – было чем заняться и помимо оценки удивительных букетов. Отсюда – количество неизменно одерживало верх над качеством. В целях сугубо практических вино перед отправкой, скажем, из Греции в Северную Европу проходило процедуру дистилляции. Действительно, зачем везти лишнюю воду, когда потребитель вполне способен и сам разбавить концентрат? К тому же спирт является хорошим консервантом, обеспечивающим сохранность продукта. Так бы и продолжалось дальше. Но однажды торговцы заметили, что выдержанный в бочке концентрат много вкуснее разбавленного вина. Наблюдательные купцы, сами того не подозревая, открыли новый вид алкоголя, получивший название «бренди» от голландского brendewijn – «горящее вино». Сегодня он стал столь популярен, что практически в каждом теплом местечке Европы есть свой традиционный рецепт изготовления напитка: французские коньяк и кальвадос, балканская сливовица, испанский шерри-бренди… Поэтому слово «бренди» скорее обозначает не сам продукт (слишком уж различаются его варианты), а способ производства.
Это новость от журнала ММ «Машины и механизмы». Не знаете такого? Приглашаем прямо сейчас познакомиться с этим удивительным журналом.