Александр Китайгородский - Физика – моя профессия
Представители лженауки в химии, как и в других областях, претендуют обычно на роль революционеров, прибегают к политическим спекуляциям, для того чтобы заранее уничтожить возможные возражения. К сожалению, еще приходится сталкиваться с такими деятелями и читать их «труды».
Есть ученые мужи от химии и другой категории. Представитель ее может быть вполне грамотным, с негодованием относиться к лженауке, оставляющей в забвении общепризнанные законы природы, пользоваться в своих исследованиях научными методами, и, несмотря на все это, работа его будет пустышкой, если он без внимания отнесется к основным заповедям физического мышления. А одна из заповедей, которая, к сожалению, нарушается теоретиками-химиками очень часто, – это не увлекаться бесполезными расчетами. Бесполезными в том смысле, о каком уже говорилось, – сложный и занимающий массу времени расчет приводит к результатам, которые не ведут к установлению правил, позволяющих предсказывать новые факты, а служат исключительно интерпретации уже установленных экспериментом подробностей.
Популярность таких расчетов психологически понятна. Химику-синтетику всегда интересно узнать, почему найденная им реакция идет так, а не иначе. И он всегда глубоко признателен теоретику, появляющемуся в его лаборатории с килограммом бумаги, испещренной трехэтажными формулами и семизначными цифрами, и твердым голосом вещающему:
– Реакция шла так, а не иначе по очень простой причине – легко отрывающийся атом слабо связан с остальной частью молекулы.
Химик-практик в восторге, горячо жмет руку теоретику, открывшему истину трудами своих бессонных ночей, горячо благодарит и приступает к дальнейшей работе; ведь надо ставить сотни опытов, чтобы выяснить поведение в реакции других веществ.
Я как-то присутствовал на матче боксеров. Парни изрядно колотили друг друга, раздавался гонг, судья поднимал руку одного из них и объявлял его победителем. Потом на ринг поднималась следующая пара. Я пытался заранее определить, кто будет победителем матча, но ошибался так же часто, как и угадывал.
Поняв безнадежность этой попытки, я стал рассматривать публику. Наверное, многие посетители были завсегдатаями, и они без труда отличали нокдаун от нокаута. Но были и случайные посетители, вроде меня. Один из них сидел рядом и по окончании каждого боя спрашивал у меня:
– Как вы думаете, почему он победил?
Придя к заключению, что предсказание безнадежно, я начал отвечать моему соседу уверенным тоном:
– Дело ясное, у выигравшего руки длиннее.
Затем по поводу следующей пары:
– Ну, как же вы не понимаете! Победитель более высокого роста.
В третьей паре у победителя были короткие руки, да и роста он был маленького. Мой сосед робким голосом отметил, что это несколько противоречит… ведь я, кажется, говорил…
Я перебил его уверенным тоном:
– Чего вы здесь не понимаете? Он хотя и маленький, но вес его больше.
Я чувствовал подъем духа и нисколько не сомневался, что дам безупречные объяснения исходам всех поединков… конечно, после окончания боя. Оглянувшись в зрительный зал, я увидел дух моего доброго знакомого химика-теоретика, плавающего над головами болельщиков, на лице духа было полное удовлетворение.
Что делать, в семье не без урода. Но, разумеется, не уроды делают погоду в науке. Подведение крепкого и доброкачественного фундамента под химию продолжается.
Биология
Глава 11
…где рассказывается о том, что биологи без физиков жить не могут. Попутно автор выражает свое сожаление, что он не занялся своевременно такой исключительно интересной проблемой, как передача наследственности.
На наших глазах физика начинает занимать и в биологии ведущее положение. Не надо понимать дело так, будто физика завоевывает биологию, а биологов отодвигает на второй план. Ничего подобного не происходит. Просто та наука, которую мы раньше называли биологией, становится физикой, и это подтверждает мысль, что естествознание продолжает перестраиваться и становится на общий фундамент.
Разумеется, перестройка эта подготавливалась постепенно. Уже достаточно давно существовала такая промежуточная область знания, как биологическая физика. Но она была порождена лишь соприкосновением физики и биологии бок о бок. В ней физические приборы и физические методы исследования применялись для исследования биологических явлений на том уровне, который был характерен для биологии.
Положение дел начало резко меняться лишь за последнее двадцатилетие, когда выяснилась возможность обсуждать биологические явления на молекулярном уровне, когда оказалось возможным распространить законы физики, управляющие поведением атомов и молекул, на живое вещество.
С биологами физики стали общаться уже давно. Можно привести пример организованного в начале тридцатых годов Всесоюзного института экспериментальной медицины (ВИЭМ). В состав института входили такие отделы, как биофизика, светобиология, биологическая физическая химия. В этих отделах работало много физиков, но роль их была вспомогательная. Биологи часто беседовали с физиками о возможности применения физических методов для своих целей. Но не более того. Словом, взаимоотношения были дружеские, однако биологи и физики жили скорее как соседи по квартире, а не как члены одной семьи.
После войны биологическая физика начала новую жизнь в стенах Академии наук, и перечень вопросоз, с которыми биологи обращались к физикам, переменился.
Исследователи-«структурщики» стали подбираться к сложным объектам. Методы рентгеноструктурного анализа с успехом решали вопросы взаимного расположения атомов в молекулах, принимающих участие в биологических процессах. Объектом исследования стали и молекулы белков, своего рода «атомы» жизни. Сначала физики научились примерно оценивать их размеры, затем форму, а потом взялись и за выяснение их внутренней структуры.
Электронная микроскопия прогрессировала гигантскими шагами. С каждым годом граница невидимого отодвигалась все дальше; за увеличениями в тысячи раз пошли десятки тысяч, затем и сотни тысяч. На подложку – вроде предметного стекла обычного микроскопа – удавалось поместить не только клетки, но и отдельные их части. Раскрыли свою тайну вирусные частицы, стали непосредственно видны крупные молекулы, из которых они построены.
Разумеется, биологи не могли проходить мимо этих наблюдений. Не все им было понятно: результаты получали физики, а с языком их биологи только начинали знакомиться. Тут-то и возникала нужда в помощи физиков. По старой дружбе часто за объяснениями обращались ко мне, приходилось даже делать доклады по предмету, в общем от меня далекому.
Шло время, и вот несколько лет назад директор Института биофизики Глеб Михайлович Франк пригласил меня на доклад английского исследователя Перутца. Не помню, было это до или после присуждения Нобелевской премии этому ученому за его замечательный титанический труд, продолжавшийся примерно четверть века: им впервые была определена во всех атомных деталях структура молекулы одного из белков.
Я следил за работами Перутца по журналам, но тем не менее было интересно послушать его итоговый доклад. Как я и ожидал, доклад этого скромного, небольшого роста брюнета, по-деловому изложившего свою работу, произвел на слушателей огромное впечатление. Речь шла о том, чтобы найти последовательность в структурных элементах белка; показать, с каким изгибом один элемент следует за другим. А этих элементов в молекуле, которую изучал Перутц, ни больше, ни меньше, как 574. С чем бы сравнить эту задачу так, чтобы почувствовать сложность этого беспримерного труда? Представьте себе запутаннейший лабиринт внутри известной пирамиды Хеопса. Лабиринт состоит из 574 колен, изогнутых и переплетенных самым причудливым способом. И перед вами ставится задача – подробно описать лабиринт, не взламывая пирамиды. Можете простукивать, прослушивать, просвечивать рентгеновыми лучами, словом, исследовать по косвенным признакам.
Мой интерес к работе Перутца был тем более велик,что вся работа производилась теми самыми методами, которые были развиты для таких неживых объектов, как каменная соль, кальцит или нафталин.
Но более замечательным оказалось вот что. В результате работы Перутца, да и вообще всех работ, посвященных изучению структуры биологических объектов, выяснилось, что законы построения биологических веществ ни в чем не отличаются от правил построения объектов неживой природы. Те же расстояния между химически связанными атомами, те же законы припасовки молекул друг к другу. Молекулы соприкасаются на тех же расстояниях и с соблюдением тех же правил упаковки, которые были найдены ранее для простых кристаллов, не связанных с биологией.
Все это еще раз подтверждало непрерывность научного фронта, в которой убедились уже многие ученые. Исследования в, казалось бы, далекой кристаллографии совершенно неожиданно оказались нужным элементом в исследовании структуры белковых молекул. А эта работа, в свою очередь, явилась звеном в цепи проблем, открывающих тайны процессов, протекающих в живом организме.
