Случайните открития, променили света завинаги
Свикнали сме да си представяме човека на науката, надвесен над микроскопи, епруветки и чертежи. Считаме, че именно на тези упорити скучни занимания се дължат повечето големи открития. Понякога обаче новите формули, лекарства или технологии се раждат напълно случайно. Достатъчно е да бъде припомнен Архимед, който, потъвайки в топлата вана, открива закона, носещ името му; или пък Нютон и прословутата ябълка, благодарение на която формулира принципите на гравитацията. Извън тези христоматийни примери броят на полезните за човечеството открития, дължащи се на щастливото стечение на обстоятелствата, продължава да е смайващ.
Йодът например нямало да бъде изнамерен, ако не е бил любимият котарак на откривателя му Бернар Куртоа. В енциклопедиите пише, че този химичен елемент е открит през 1811 г. в пепелта на морските водорасли и точка. Истинската случка обаче е далеч по-забавна. Химикът допуска в лабораторията си единствено компанията на домашния си любимец. Когато вечно заетият учен сяда да обядва набързо сред епруветките, лакомото животно се покатервало на рамото му в очакване на вкусна хапка. Веднъж, докато котакът споделя по този начин скромния обяд на стопанина си, някакъв звук го стряска и той скоча на пода, събаряйки при това няколко работни стъкленици, наредени около масата. В едната бутилка Куртоа е приготвил за поредния опит суспензия от пепел от морски водорасли в етанол (С2 Н5 ОН), а в другата имало концентрирана сярна киселина (H2 SO4 ). След като стъклениците се счупват, течностите се смесват и от пода към тавана започва да се кълби синьо-виолетова пара, която полепва по околните предмети във вид на много дребни черно-виолетови кристалчета с метален блясък и остър мирис. Това именно е новият химичен елемент йод.
Следващото фундаментално откритие, което човечеството дължи на щастливата случайност, е радиоактивността. Това се случва в един мрачен февруарски ден на 1896 г. Френският физик Анри Бекерел съхранява в затворен шкаф на тъмно фотоплаки, завити в черна хартия, а върху тях малки късчета уранова руда. Когато проверява годността на плаките, с учудване установява, че те са почернели напълно. Бекерел анализира случая и си дава правилен отговор: няма друга причина освен урановата руда. Тя излъчва невидимо лъчение с голяма проникваща способност, което е причинило унищожаването на фотоплаките. В изследването на явлението се включват активно съпрузите Мария и Пиер Кюри. През 1898 г. те преработват на ръка няколко тона уранова руда и успяват да отделят микроскопични количества от два нови химични елемента с много по-мощно излъчване от урана. Кюри дават на елементите имената радий (от латинската дума радиус – лъч) и полоний (в чест на родината на Мария Полша). Изследванията на новото явление, наречено от Мария Кюри радиоактивност (активно изпускане на лъчи), показват още, че радиоактивните лъчения преминават през веществото и йонизират въздуха.
Открития, променили медицината, която познаваме днес
Незаменимите днес в медицината рентгенови лъчи също са открити съвсем случайно. През 1895 г. роденият през 1845 г. в Прусия немски физик и ректор на Университета във Вюрцбург Вилхелм Конрад Рьонтген е почти неизвестен учен, който се захваща да изследва катодните лъчи и външните ефекти от различните видове вакуумни тръби, изработени от Хайнрих Херц, Йохан Хиторф, Уилям Крукс, Никола Тесла и Филип Ленард. Рьонтген пропуска през тръбите ток с високо напрежение и е удивен от факта, че дори да закрие входа на тръбичката с лист черен картон, то някои невидими лъчи въпреки това са в състояние да преминат през него и да въздействат на чувствителния екран, разположен на няколко метра от тях. Скоро физикът забелязва, че необичайните лъчи могат също така да бъдат запечатани на фотолента. Ученият повтаря експеримента с една от вакуумните тръби на Ленард, в която е добавен тънък прозорец от алуминий, за да е възможно катодните лъчи да излязат от тръбата. Върху прозорчето той поставя картонче, намазано с бариев платиноцианид, върху което се наблюдава флуоресциращ ефект. Хрумва му, че тръбата на Хиторф-Крукс, която е с много по-дебела стъклена стена, отколкото тръбата на Ленард, може също да причини този флуоресцентен ефект. В късния следобед на 8 ноември 1895 г. Рьонтген решава да тества идеята.
Той внимателно изработва капак от черен картон, подобно на този, който е използвал за тръбата на Ленард. Покрива тръбата на Хитроф-Крукс с картонения капак и свързва краищата на Румкорфовата бобина за генериране на електростатичен разряд. Преди да постави картончето с бариев платиноцианид, Рьонтген затъмнява стаята, за да провери непрозрачността на капака. След като пуска разряд през тръбата, той решава, че капакът е добре уплътнен, и се обръща, за да подготви следващата стъпка от експеримента. В този момент забелязва слабо блещукане върху работната маса на един метър от тръбата. За да е сигурен, повтаря опита няколко пъти и установява едно и също блещукане всеки път. Накрая се опитва да го прикрие с ръка и вижда… собствените си кости! Така ученият стига до заключението, че това явление се дължи на нов вид лъчи. Петък е, така че той се възползва от уикенда, за да повтори своите експерименти и да направи първите си бележки. В следващите седмици физикът яде и спи в лабораторията си, като изследва много от свойствата на новите лъчи. Рьонтген временно нарича новите лъчи X-лъчи, като използва математическото наименование за нещо неизвестно. Макар че новите лъчи в крайна сметка носят неговото име на много езици, той винаги предпочита термина X-лъчи. През 1901 г. откритието му донася първата в света Нобелова награда за физика.
Милиони човешки животи са спасени благодарение на друго щастливо откритие – пеницилина, първият масово произвеждан антибиотик. Човечеството може би е щяло още векове да измира от инфектирани рани и заразни бактериални заболявания, ако не е била пословичната разсеяност и немарливост на лекаря от шотландски произход Александър Флеминг. Лондонският учен все забравя да измие използваните лабораторни съдове. Работната му маса винаги е затрупана от десетки колби и мензури, в които по няколко дни, че и седмици стоят остатъците от различни експерименти. И ето, че през 1928 г. лекарят, заминавайки в напълно заслужена почивка, оставя лабораторията си в обичайния творчески хаос.
По време на отсъствието му променливото време в Лондон първо се захлажда, което спомага за развитието на плесените, а после рязко се стопля, което пък е добре дошло за размножаването на бактериите. След като се връща от почивка, Флеминг нетърпеливо се заравя отново в лабораторията, за да продължи изследванията си върху вируса на грипа. За беда забелязва, че една от пробите от бактериални култури е заразена с гъбичка, навярно проникнала от долния етаж, където се лекуват болните от бронхиална астма. Повечето учени на негово място просто биха изругали под нос и биха изхвърлили разваления материал, но Флеминг прави нещо друго. При по-внимателен поглед лекарят забелязва чист кръг около гъбичката, показващ нейното токсично действие по отношение на стафилококите, намиращи се в чашката. Флеминг внимателно изолира новоразвилите се бактерии и така открива плесента Penicillium. Лекарството, синтезирано на нейна основа, е наречено пеницилин. За откритието си разсеяният медик е удостоен с Нобелова награда за медицина през 1945 г.
Когато неизмитите ръце стават причина за откритие
Професорската „разсеяност” става причина да бъде открит и първият подсладител. Дължим тази ценна придобивка на обстоятелството, че Константин Фалберг не си измива ръцете след цял ден работа в лабораторията. Роденият в Русия химик до 11-годишна възраст учи в Тарту, Естония, получава основна техническа подготовка в Политехническия институт в Москва, а по-късно се премества в Техническия университет в Берлин.
През 1874 г. ученият емигрира в Ню Йорк, където отваря аналитична лаборатория, специализирана в изследване на захарта. Тъкмо тук птичето каца на рамото му. Годината е 1879-а и Фалберг изследва съставките на каменовъглената смола в лабораторията си. След като се прибира у дома и сяда да вечеря, се случва нещо интересно. Химикът установява, че хлебчетата, които яде (с неизмитите си ръце), имат особено сладък вкус. Жена му отрича да е слагала нещо различно в тестото – на нея вкусът й се струва нормален. Фалберг събира „две и две” и започва целенасочено да облизва пръстите си, докато накрая открива източника на сладкото – сладникавият вкус на анхидрорто-сулфаминебензоичната киселина (на кратко бензоична киселина), която той нарича захарин. Захаринът е от 300 до 500 пъти по-сладък от захарозата и днес влиза в състава на много храни, напитки, медикаменти, козметични продукти и др.
Откритията за бита, без които не можем
Безценната в промишлеността и в бита неръждаема стомана също има любопитна история. В продължение на векове ръждата е най-големият враг на всичко, направено от стомана – от масивни кораби до домакински прибори. И ето, че един 30-годишен работник от английска стоманолеярна случайно решава този проблем. Роден в бедност, Хари Бреарли започва работа в стоманодобивния завод в Шефилд, Англия, едва на 12 години. Той се издига до експерт по индустриална химия и водещ изследовател в лабораторията на своя работодател. Младият работник приема присърце възложената му задача да направи стомана за оръжия, която да не ръждясва.
През 1912 г. той разработва състава на легираната стомана – смес от желязо и други материали (например молибден, манган, хром, ванадий, силиций, бор и никел), която може да издържи триенето вътре в прегрятото дуло на пушката. Бреарли продължава с експериментите. Скоро забелязва, че една от сплавите си остава с блестяща повърхност, докато останалите потъмняват. Така започва да комбинира различни количества хром със стомана. През 1913 г. смесва 0,24% въглерод и 12,8% хром и така на бял свят се появява идеалната формула на неръждаемата стомана, устойчива дори на киселини. По-късно изобретателят осъзнава, че сплавта е идеална за направа на прибори за хранене, които тогава се изработват от сребро или въглеродна стомана, но не са устойчиви на ръжда. Тук можем да допуснем, че Хари Бреарли заслужено получава похвала от босовете на стоманолеярната и голяма премия. Нищо подобно! Вместо това неговият работодател отхвърля изобретението като колосална загуба на време.
Експертът моли шефовете си поне да започнат да произвеждат прибори за бита с помощта на чудотворната нова сплав, но те смятат идеята за нерентабилна. По-късно германска фирма изпреварва Бреарли с патента, но в крайна сметка той е признат за изобретател на най-важния метал на ХХ век.
Много от вещите, които всеки ден използваме в кухнята, без да се замисляме, също имат любопитна история, в която главна роля играе случайността. Именно тя подарява на човечеството кибрита. Този безценен продукт, който ни се струва вечен, всъщност е доста млад. Рождението му е в Англия през 1826 година в лабораторията на британския фармацевт Джон Уокър. Аптекарят сам приготвя лекарствата, смесвайки различни химикали с помощта на дървени клечки.
Веднъж след приключване на работата си той забелязва, че по някои от бъркалките е полепнало засъхнало вещество. И подобно на всеки пестелив британец той се опитва да го изчегърта, за да ползва пръчиците отново. Само че при рязкото триене една от бъркалките пламва. Уокър повтаря опита. Някои клечици горят, други – не. Фармацевтът съобразява, че горят онези сухи клечки, чийто край е натопен в бертолетова сол.
Аптекарят започва да подобрява изобретението си, като натрива „главичките” на клечките освен с това вещество още и с антимонов сулфид (по-късно заменен със сяра) и слепващо вещество – арабска гума. Тя се възпламенява, когато се трие по грапава повърхност, например шкурка. При горенето си кибритът на Уокър, на който той дава интригуващото название „триеща светлина”, отделя изключително дразнещия дихателната система и очите токсичен газ серен диоксид. Това не пречи на Уокър да продава изобретението си в собствената аптека, макар и със слаб успех. След него френският химик Шарл Сориа и шведският химик Йохан Лундстрьом усъвършенстват кибрита и той влиза във всеки дом. Въпреки съветите на близки и приятели Уокър така и не патентова изобретението си, считайки, че по този начин продуктът му ще бъде по-полезен на човечеството.
Друг безценен атрибут на всяка кухня – микровълновата печка, има по-къса, но не по-малко интригуваща история. Изобретяването й също се дължи на случайността. Уредът се появява в САЩ през 1940 г. като страничен продукт от военни разработки на САЩ през Втората световна война. За неин изобретател се счита Пърси Спенсър, специалист по електромагнитни излъчвания, който участва в разработката на магнетроните (мощни електронни лампи). Тази програма е втора по важност след проекта „Манхатън”, който довежда до създаването на атомната бомба. Веднъж, докато стои пред работещ радар, Спенсър силно огладнява. Бърка в джоба си за шоколадово десертче и установява, че то се е превърнало в топла каша.
Макар за този ефект учените да знаят още отпреди, Спенсър е първият, който решава да изследва явлението из основи. Заедно с колегите си той насочва излъчването върху различни видове храни – първо върху царевични зърна (от които се получават пуканки), след това върху кокоши яйца (да, и той, и всички ние сме установили, че яйцата са крайно неподходящи), после върху течности. В крайна сметка Спенсър успява да създаде миниатюрен електромагнитен генератор, затворен в изолирана кутия, и така да подари на следващите поколения домакини безценното удобство, наречено микровълнова фурна. Тя обаче не започва веднага да се продава по магазините, защото първите екземпляри са с височина 2 метра, а до появата на компактните микровълнови фурни трябва да минат още доста години. Първите домашни такива се появяват в американските магазини едва през 1967 година.
Открития насън
Една особена категория са учените, които правят своите най-големи открития… насън. Може би най-известният пример е случаят с откриването на Менделеевата таблица. Една вечер през 1869 г. след дълги часове, прекарани в размисъл над сложна научна задача, Дмитрий Менделеев решава да отложи работата си за сутринта и си ляга. По-късно през нощта руският учен вижда в съня си периодичната система на всички елементи на химичните вещества, поставени по местата им. Съвременникът му – немският химик Фридрих Август Кекуле, по аналогичен начин открива пръстенообразната структура на един от основните въглеводороди – бензен. Месеци наред ученият кърши ръце над проблема. Една нощ, изтощен от поредния ден, прекаран в безплодна работа, задрямва на бюрото си. Атомите продължават да плуват пред очите му. Изведнъж в съня си вижда змия, която е захапала опашката си, образувайки по този начин кръг. Това му помага да разгадае дълго търсената формула. Много години след откритието си той разкрива на официална вечеря, че идеята му е дошла именно по време на сън, и накрая възкликва: „Господа, трябва да се научим да сънуваме!”.
Германският физик и математик Карл Гаус също на сън формулира Закона за индукцията. До ден днешен гаус (G) е единицата за измерване на магнитна индукция, наречена на негово име. Повече от век по-късно датският му колега Нилс Бор получава Нобелова награда през 1922 г. за работата си върху структурата на атома. Ученият открито признава, че е измислил модела на атома на базата на сън, в който той седи върху Слънцето, а планетите свистят наоколо, закачени на тънки въженца. А Алберт Айнщайн сънува, че язди лъч светлина, преди да развие Теорията за относителността и да установи взаимовръзката между пространството и времето.
Друг нобелист – американският биолог Джеймс Уотсън, автор на идеята за двойно спираловидната форма на ДНК, също сънува откритието си. На генетика се присънват две змии, които се усукват една в друга. Той веднага се събужда и извиква: „Може би това е, което търся? Може би ДНК е двойна спирала, усукана около самата себе си?”. После проверява хипотезата си, разгадавайки по този начин тайната на генетичния код, което му носи световна слава.
За своето откритие през 1936 г. Нобелова награда за медицина получава и Ото Лоеви. През 1913 г. австрийският физиолог стига до идеята, че нервните импулси в тялото се предават по химически път, а не по електрически, както преди това се е смятало. За жалост обаче Ото не намира начин да докаже твърдението си. Седемнадесет години по-късно в нощта срещу Великден той се стряска и записва на хвърчащо листче някои мисли, хрумнали му в съня. В 6 часа сутринта окончателно се събужда с мисълта, че е открил нещо важно. Поглежда листчето, но не успява да го разчете. За негов късмет сънят се повтаря едно към едно през следващата нощ. Ото Лоеви скача в 3 часа сутринта и веднага отива в лабораторията, за да извърши сънувания експеримент. Резултатът по безспорен начин доказва тезата му.
Американецът Елиас Хоу пък иска да помогне на жените, които уморително шият на ръка, и си поставя за цел да конструира шевна машина. Конструкцията дълго време не му се удава. Основният проблем идва от това къде да бъде разположено ухото на иглата така, че конецът да промушва отсрещната страна на плата. Хоу упорито поставя ухото, както при ръчната игла – в дебелата й част, и… нищо не се получавало. Докато една сутрин през 1845 г. Хоу се събужда от ужасен кошмар. Присънват му се канибали, които са го обкръжили с насочени копия. Странното е, че остриетата на копията са продупчени. Изобретателят се плесва по челото и прилага в механизма си игла с отвор, но точно на върха.
Известно е, че дори самият Томас Едисон, откривателят на електрическата крушка, докато работи върху изобретенията си, използва комбинация от техники за медитация и релаксация, за да поддържа съзнанието си в т.нар. хипнагонно състояние на съня (това е състоянието точно преди заспиване, на границата между будуване и сън). Едисон има навика да си подремва през деня и често се събужда с идеи за нови открития. Дори един ден възкликва: „Никога нищо не съм измислял, моите сънища го правят”.
