1 New Concepts in Science*
«Не ошибается тот, кто ничего не делает», — увы, всем нам приходилось слышать эту энергичную и бойкую поговорку. Мало кто решается дать на нее честный ответ: «Ох, ну лучше бы и не делал». Это потому, что люди, строящие свою жизнь по этой максиме, обычно очень милы и проникнуты позитивом, при всей их никчемности и вредности. Обидеть таких просто язык не поворачивается. Пусть уж лепят как умеют, мы потом аккуратно все подправим.
Но в этой заметке нам все же необходимо их сразу их предостеречь: мы будем говорить о том, как ошибки умных и талантливых людей порой подталкивают прогресс. Ошибки людей никчемных и бездарных — как и прочие жизненные проявления этих людей — прогрессу не способствуют. Нет, вам не кажется: вся ваша жизнь — действительно одна сплошная ошибка. И нет, это не у всех так.
Теперь, когда мы с ними наконец-то поговорили откровенно, как давно мечтали, перейдем к самому рассказу.
Ошибка биолога
В 1859 году вышло «Происхождение видов» Чарльза Дарвина и тотчас наделало шороху. Подавляющему большинству оппонентов книга не понравилась тем, что после нее непонятно, с каким выражением лица ходить по воскресеньям в церковь с семьей. Но меньшинство оппонентов высказало возражение по существу: не может быть, чтобы накопление малых изменений превратило морского ежа в человека, не бывает так. А поскольку факт эволюции совершенно неоспорим, вероятно, что в ней — наряду с малыми изменениями — иногда происходят и крупные скачки.
Биолог Уильям Бейтсон не ограничился рассуждениями. Он решил, что раз крупные скачки иногда происходили в эволюции, то надо просто внимательно посмотреть вокруг: наверняка время от времени и сейчас должны рождаться поросята с крыльями или бабочки с зубами — ресурс эволюции, который она могла бы использовать, если бы захотела. И Бейтсон написал книжку Materials for the study of variation, где описал некоторых таких уродов. Там, в частности, были насекомые, у которых вместо антенн на голове росли ноги. Были лягушки с удлиненным позвоночником и многое другое. Их назвали «перспективными монстрами» (hopeful monsters) — мол, уроды просто ждут своего эволюционного часа, чтобы основать новый класс, тип, «план строения» и т. п. А сами такие мутации — когда нога вырастает на голове или глаз на заднице — Бейтсон назвал гомеозисными.
Бейтсон (равно как и все остальные критики Дарвина) жестоко заблуждался. Никакие жопоголовые уроды никогда никакой роли в эволюции не играли: последующие сто лет развития науки всех, кажется, в этом убедили. Но вот идея о том, что случайно выросшая не на том месте нога может таить в себе ключ к самым важным тайнам природы, укоренившаяся в науке благодаря Бейтсону, принесла со временем удивительные плоды. Изучение гомеозисных мутантов привело к открытию гомеозисных генов — небольшого кусочка хромосомы, управляющего развитием всех животных, от дрозофилы до червяка и от актинии до человека. На выходе человечество получило эволюционную биологию развития (evo-devo), лишний раз продемонстрировавшую, насколько гениально Дарвин все предвидел. А заодно обогатившую нас пониманием того, что все животные планеты — на самом деле крохотная веточка жизни, потомки одного древнего существа, уже обладавшего всеми задатками той сложной программы, по которой развиваются актинии, черви, бабочки, слоны и люди. Если бы не упрямый фантазер Бейтсон, мы бы, наверное, узнали об этом чуть позже.
Ошибка математика
Чем занимаются сегодня математики, объяснить невозможно, если и объясняющий, и его собеседник сами не математики. К концу XVIII века ситуация была не столь критичной. Математика находилась примерно там, где сейчас заканчиваются школьные учебники. Например, сегодняшним старшеклассникам на математической олимпиаде вполне могут предложить уравнение пятой степени, и бедным детям придется искать какие-то фокусы, чтобы свести его к уравнению попроще и как-то решить. Вот и тогдашние математики были озабочены вопросом: как отличить уравнение пятой степени, которое можно решить, от другого уравнения пятой степени, которое решить никак нельзя. Сейчас-то эта задача поражает своей практической бесполезностью: загрузил уравнение в компьютер, получил численные корни, и никому особо не интересно, можно ли эти корни записать «в радикалах» или нет (в конце концов, вычислять радикалы вы все равно будете на том же компьютере). Но в начале XIX века ситуация еще виделась по-другому: тогда казалось, что это что-то важное.
Задачку принял близко к сердцу французский юноша по имени Эварист Галуа. Он занялся этими самыми уравнениями. Подошел он к задаче так: у уравнения пятой степени может быть пять корней, и поскольку мы нумеруем их произвольно, все соотношения между этими корнями должны быть симметричны. Пять корней можно переставить 120-ю способами… Чтобы наш добрый читатель не утомился, скажем сразу, к чему пришел юный Галуа: он нашел такие свойства корней уравнения, которые позволяют сказать, разрешимо ли уравнение или нет. И представил свою работу во французскую Академию.
Можете себе представить раздражение коллег-математиков. Вы спрашиваете, как по виду уравнения сказать, удастся ли выписать его корни в виде красивых формул. А вам отвечают, что удастся в том случае, если корни соответствуют таким-то условиям. Но корней-то вы заранее не знаете! Читал кто-то из великих математиков работу Галуа или ее сразу выкинули в корзину, история умалчивает, но на наш вкус правильнее было бы выкинуть: ответ на вопрос получен не был. Самого Галуа очень скоро после этого закололи на дуэли; в этот момент ему было 20 лет.
А то, что в результате возникла целая область математики — теория групп, на которой базируются современные представления о симметриях природы, — так это стало ясно гораздо позже. Насколько позже? Лет через сорок-пятьдесят. В принципе Галуа вполне мог бы и дожить до работ Софуса Ли (да даже и до Эйнштейна, если бы вел здоровый образ жизни). Возможно, его бы слегка разочаровал тот факт, что решать уравнения пятой степени за это время никто так толком и не научился. А не очень-то и надо было.
Ошибка генетика
В 1953 году Уотсон и Крик открыли двойную спираль ДНК и стали думать о том, как эта волшебная молекула могла бы кодировать все на свете. Френсис Крик задался вот каким вопросом: букв в алфавите ДНК всего 4, а аминокислот 20. Как четырьмя буквами закодировать двадцать слов? Причем желательно с тем же изысканным изяществом, которое природа, по мнению Крика, уже проявила в открытой им структуре двойной спирали.
Если брать комбинации из двух букв, рассуждал Крик, получится всего 16 комбинаций, маловато будет. Если из трех — получается 64, большой избыток, как-то некрасиво и неаккуратно. Но — эврика! Смотрите: если, например, АГТ кодирует аминокислоту Х, то АГТАГТАГТ… — это ХХХ… Но этот же текст можно прочитать, начиная с другой буквы: ГТАГТАГТА. Это уже какое-то YYY. Значит, чтобы текст читался однозначно, все комбинации букв, получающиеся циклической перестановкой друг из друга, должны быть под запретом. Выкинем такие из списка. Сколько комбинаций останется? Ровно 20! Вот насколько мудра и симметрична природа, подумал в тот момент Френсис Крик.
И конечно, попал впросак. Оказалось, что генетический код вовсе не красив и не симметричен, и в нем действительно 64 слова-кодона используются для кодирования 20 аминокислот без всякого склада и лада. Это так разочаровало Крика, что он проникся идеей панспермии: якобы семена жизни разносятся космическими ветрами по всей Вселенной, а потому в рамках отдельной планеты вопрос о том, почему жизнь такая, а не другая, совершенно бессмыслен*.
И тем не менее генетический код, как и предсказал Крик, оказался триплетным. А конкретные соответствия между кодонами и аминокислотами определяются не математическими закономерностями, а, видимо, основами древней биохимии жизни. Структура кодона, как выяснилось, соответствует тому, каким биохимическим путем синтезируется та или иная аминокислота. Крик, физик по образованию, об этом знать не мог, да и если бы узнал, его бы это вряд ли заинтересовало. Та красота, которой он ожидал от устройства живого, оказалась выдумкой, а до понимания настоящей красоты ему дожить не привелось. Пока, впрочем, не привелось и нам. А потому будем смиренны и открыты к новым знаниям.
* Примечание: на самом деле Крик склонился к идее «застывшей случайности»: код таков, потому что таким случайно возник, а менять его было крайне неудобно. Гипотеза панспермии прямо никак отсюда не следует, однако, по нашему мнению, все-таки выражает некоторое разочарование ученого в познаваемости живой природы.
Ошибка физика
Эйнштейн вывел уравнения общей теории относительности из очень простых предпосылок: нельзя, мол, никаким способом отличить ускоренное движение от гравитации (а равномерное движение в вакууме — от движения ускоренного под действием гравитации, как в падающем лифте). В результате получилось то, что до широкой публики дошло в виде формулы Е = мс2. На самом деле ОТО описывается другой формулой, не намного более громоздкой. Эта формула — уравнение, решение которого, по мнению Эйнштейна, должно описывать всю Вселенную — величественную, вечную и прекрасную.
Представьте себе, что вы решаете задачку о том, как разделить яблоки между тремя пионерами: составляете уравнение, находите его корни. Среди корней оказывается вполне приличный набор: пионеры получают 2, 7 и 11 яблок. Другой набор решений — минус 3, восемь сотых и корень квадратный из минус единицы — вы с негодованием отбрасываете, ибо отрицательных и мнимых яблок не бывает. Вот ровно так же и Эйнштейн отбросил решение, которого не бывает: вселенную, которая вовсе не желает быть вечной и прекрасной, а сразу же взрывается и разлетается прочь. Чтобы угомонить вселенную, он ввел в свое уравнение произвольную константу «лямбда», космологическую постоянную, компенсирующую стремление Вселенной разлететься.
Десять лет спустя Эдвин Хаббл открыл расширение Вселенной, и Эйнштейн был готов убить себя за ошибку: если бы он не заморочился со своей константой, расширение вселенной прямо следовало бы из его теории. А потом космологи стали разбираться в деталях: как же именно эта самая вселенная расширяется. И вот тут оказалось, что константу надо бы вернуть обратно, без нее не сходится. Правда, ей приписали другой знак: вселенную теперь надо было не сдерживать, а подталкивать к расширению.
Тем временем другие физики занимались исследованием элементарных частиц, и у них получалось, что вакуум должен иметь какую-то энергию. Оставалось только соединить все части этого конструктора и закричать: энергия вакуума, то есть «темная энергия», и космологическая постоянная — это просто одно и то же. И это не какое-то досадное добавление к формулам, а важнейший параметр мироздания, из которого, если поднапрячься, можно, видимо, вывести множество ее наблюдаемых свойств, вроде того, какие частицы у нас тут могут водиться, а какие нет. Вот и думайте теперь, какая из ошибок Эйнштейна была ошибкой: введение постоянной или последующие сетования, что зря он ее ввел. Думать надо было головой, а не спешить с умозаключениями. Мы бы на месте Эйнштейна ни за что не ошиблись, а сразу все написали бы правильно.
Ошибка инженеров
В 1965 году Арно Пензиас и Роберт Вильсон настраивали в Нью-Джерси радиотелескоп. Наблюдениям мешал какой-то неприятный шум, от которого никак не удавалось избавиться. Наконец инженеров осенило: вокруг антенны летало множество голубей, и они, как полагается голубям, все время гадили. Голубиные какашки были теплыми, а любое тепло связано с инфракрасным излучением. Решение очевидно: вычистить антенну и поморить голубей ядом. Сказано — сделано.
Но шум не исчезал, сколько ни гоняли голубей наши инженеры. Так бы им и гонять голубей до пенсии, если бы об их проблемах не узнал физик Роберт Дикке. Дикке как раз занимался Большим взрывом и расширением Вселенной, которые так подвели Эйнштейна. Вместе физик и два инженера сообразили вот что: если вселенная расширяется и остывает, до какого-то момента в ней летает множество заряженных частиц, и потому она совершенно непроницаема для света. Но в один прекрасный день она остынет настолько, что все электроны найдут себе протон, и мир станет нейтральным. С этого момента свет будет лететь через космос без помех, долгие миллиарды лет. А поскольку вселенная расширяется, длины волн будут увеличиваться, то есть свет будет все холоднее и холоднее. Пока не превратится в то самое трехградусное излучение, которое и фиксировала антенна Вильсона и Пензиаса.
В 1978 году за открытие микроволнового «реликтового» излучения — главного свидетельства реальности Большого взрыва — дали Нобелевскую премию. Угадайте кому. Нет, не Дикке, который посвятил этой теме всю жизнь и первым обо всем догадался. А Пензиасу и Вильсону, так и не отчистившим свою антенну от голубиного дерьма.
Для пущей красоты композиции отметим тут, что микроволновое излучение создает во Вселенной выделенную систему отсчета: если двигаться в одну сторону, его температура в этом направлении окажется выше. Если бы об этом стало известно до того, как Эйнштейн создал свою теорию, ее основной постулат можно было бы поставить под сомнение. Между тем теория его верна, и расширение вселенной — ее важное следствие. Вот из скольких разных ошибок ученых складывается то, что сегодня считается научной истиной. И заметьте, в некоторых из них до сих пор еще не вполне разобрались.
Ошибка фармакологов
В сериале «Теория большого взрыва» — никак у нас не сойдет с языка этот взрыв! — одна из героинь, сотрудница фармацевтической компании, часто шутит на тему испытания новых препаратов. «Можно ли честно написать, что одно из побочных действий антидепрессанта — неконтролируемые рыдания?» За кадром слышен жизнерадостный смех. Примерно так же смешно было английским врачам в 1992 году, когда они испытывали новый ингибитор фосфодиэстеразы пятого типа.
По замыслу создателей, вещество должно было расслаблять гладкую мускулатуру, снижать давление и одновременно усиливать приток крови к сердечной мышце. Бедные сердечники и гипертоники, участвовавшие в испытаниях, надеялись, что лекарство поможет им мирно завершить земной путь, подарив пару десятков безмятежных лет жизни. И конечно, результат был больше похож на издевательство: ни малейшего эффекта на сердце и давление препарат не оказывал. Зато вызывал, извините за натурализм, мощнейшую эрекцию. Которую в условиях клинических испытаний было не так уж легко употребить для пользы и удовольствия.
В результате была изобретена виагра, озолотившая компанию «Пфайзер» и давшая название женской поп-группе в снежной России. Что стало с теми сердечниками, на которых в 1992 году испытывался столь неэффективный препарат, истории не известно. Наверное, все умерли.
На этом примере мы видим, что ошибки ученых, при всей их перспективности для прогресса, все же могут омрачить судьбы отдельных граждан. А уж ошибки невежественных людей, подобных нам с вами, точно никому не приносят пользы, а один только вред. Поэтому вернемся к тому, с чего начали: лучше нам совсем ничего не делать, чтобы все не испортить. Тем более что оно и так уже не в шоколаде.