Глава 3. Как делаются открытия
Вы, американцы, всегда стараетесь выяснить, как можно что-то использовать. Это отличный способ делать открытия!
Йеле [2].
Я сделал открытие. Я сделал открытие для себя. Я его не публикую, не кричу о нем на каждом углу и не могу его реализовать. Это открытие - эффект, которого я раньше не знал. Сделал я его случайно, это открытие не лежит в области моих интересов. Если лечь на спину, закрыть глаза, а затем резко сдвинуть зрачки влево, то на какую-то долю секунды вы увидите яркие дуги (рис.3). Их обычно 2-3. Иногда удается повторить эффект, не открывая глаза. Если эффект свечения не получается, можно открыть глаза, а затем все повторить. Удивительно, но этот эффект проявляется только в левом глазу, в правом его нет, причем наиболее ярко он проявляется в темноте и обязательно лежа. Объяснить его я не могу.
Рис. 3. Яркие синие дуги, видимые при сдвиге зрачков глаз влево.
Я попросил несколько человек проверить, видят ли они аналогичную картину. Утверждают, что нет. Недавно, правда, обнаружилось, что это просто результат болезни левого глаза (отслоение сетчатки). Однако этим примером мне хочется подчеркнуть, что каждый человек, который готов к восприятию нового, может сделать открытие для себя, а затем либо его самому опровергнуть, либо довести до уровня научного обсуждения. Важно быть готовым к восприятию.
Много лет тому назад я сделал другое открытие для себя, но прошел мимо, не стал его объяснять. Причин для этого было много, но главная - мы делали очень интересную работу и отвлекаться было нельзя. Однако этот эффект был новым для меня, но не для ученых. Многие его знали, видели и как-то сами себе объясняли, но не исследовали.
Опишу этот эффект. По-видимому, с момента изобретения счетчика Гейгера-Мюллера авторы обнаружили этот эффект, но...
Счетчик представляет собой тонкостенный цилиндр с вырезанным окошком. Внутренняя поверхность цилиндра полируется. Материалом для счетчика является медь. На обоих концах цилиндра размещаются пробки с отверстиями, между которыми натягивается нить из вольфрамовой проволоки. Нижний конец проволоки закрепляется в пробке, а верхний служит для ее натяжения и как электрический контакт. Пробки изготавливаются из хороших диэлектриков, например, плексигласа. На окошко наклеивают тонкую пленку. Счетчик заполняется рабочей смесью - парами метана, спирта и т.п. Перед размещением нити ее тщательно зачищают, например, обычной шкуркой. Итак, счетчик готов к работе, его подключают к питанию и механическому счетчику, который регистрирует число импульсов, полученных в счетчике Гейгера.
И вот здесь начинается самое интересное. Вместо того, чтобы при выходе счетчика в рабочую область он стал считать, фиксировать фон, который составляет 5-10 частиц в минуту, он считает тысячи каких-то частиц, или создает ложные разряды. Когда я спросил, что же делать, мне ответили: “подожди несколько дней, и он войдет в норму. Пусть «состарится». Действительно, через три дня счетчик стал вести себя нормально.
Можно ли было начать изучение этого эффекта самопроизвольного счета? Очевидно. Но я не был им заинтересован. Я не был готов к восприятию нового для меня. Более того, я очень верил старшим, которые этот эффект как-то не жаловали, а считали, что это досадная помеха в нашей работе.
Прошло много лет, и я снова столкнулся с этим эффектом. Немецкий физик Крамер провел тщательное исследование наблюдаемого нами эффекта. Он начал измерять зависимость числа импульсов от времени в течение всего срока “старения” счетчика и обнаружил, что кривая выглядит, как показано на рис.4. Крамер выдвинул гипотезу: с внутренней поверхности счетчика происходит эмиссия электронов, которые он назвал экзоэлектронами, а сам процесс эмиссии - экзоэлектронной эмиссией. Несколько статей Крамера вызвали живейший интерес у ученых в нашей стране. Начались конференции, симпозиумы, появилось много работ, гипотез и т.д. Одна из первых книг, посвященная этой проблеме, была написана Кобозевым [11]. Однако, по моему мнению, истинной картины “старения” ни один из авторов не дал. Ниже мы вернемся к этой проблеме.
Рис. 4. Зависимость числа импульсов от времени в период старения счетчика.
Обратимся еще к двум открытиям и попытаемся сделать из них выводы рекомендательного характера.
В 1897 году английский физик Рассел проводил изучение радиоактивных веществ. Для этой цели он использовал цинковую кассету с углублениями, куда насыпал порошок, а сверху размещал фотопластинку. Перед каждым экспериментом Рассел зачищал поверхность кассеты. Однажды он, проводя эксперимент, обнаружил, что забыл насыпать радиоактивный порошок. Сняв фотопластинку с кассеты, он тем не менее не выбросил ее в корзину, а решил посмотреть, что будет без порошка. И был чрезвычайно удивлен! На фотопластинке оказалась область почернения в отсутствие порошка!
Он проверил ряд металлов и показал, что фотопластинка, находясь в контакте со свежеобработанной поверхностью металла, чернеет, то есть в ней образуется скрытое изображение, которое после стандартной обработки (проявление, фиксирование) становится видимым. Все свои результаты Рассел опубликовал [12].
В последующие годы этот эффект открывали еще несколько раз и было выдвинуто порядка 9 гипотез, причем некоторые из них авторы статей подтверждали экспериментально.
Итак, открытие совершилось, но объяснения нет.
Главное, Рассел не прошел мимо открытия, опубликовал описание экспериментов и не выбросил фотопластинку, которую многие из нас выбросили бы без сожаления.
При работе с тонкими пластинками кремния толщиной 100 мкм и диаметром 40 мм нами было обнаружено, что они самопроизвольно ломаются. Конечно, история обнаружения этого эффекта более сложная, но суть, главное в том, что если пластинка обработана различно - одна сторона полированная, а другая шлифованная, то пластинка изогнута шлифованной стороной вверх (рис. 5).
Рис. 5. Эффект Тваймана. (Стрела прогиба зависит от диаметра и толщины пластинки и может составлять сотни ангстрем.)
Нас было трое, и мы посчитали, что сделали открытие. Подняв литературу по обработке стекол, мы узнали, что этот эффект открыл в 20-х годах американский физик Твайман. Однако, он открыл этот эффект на стекле, а мы на монокристаллах германия и кремния. Так как этот эффект нам мешал, то мы быстро решили эту задачу: стали одинаково обрабатывать обе поверхности, и пластинки больше не ломались. Ниже мы рассмотрим этот эффект более подробно, а сейчас приведем еще фотографию (рис. 6), на которой показано отражение симметричных концентрических кругов от кремниевой пластины, представляющей собой кривое зеркало.
Ю. Чушло в статье [13] показывает, что через четыре года планету Земля ждут глобальные и разрушительные потрясения - так считают многие ученые. Оказывается, что за нашим Солнцем на расстоянии порядка 20 триллионов километров находится нейтронная звезда Немезида. Как она влияет на Солнце и на Землю - вот вопрос, который требует решения.
А вот как пишет Н. Максимов [14] об открытии генной терапии:
“Генная терапия человека родилась 14 сентября 1990 года, когда четырехлетней американской девочке были введены ее собственные белые кровяные тельца, “снабженные” перед этим геном, которого ей недоставало. Это была простая, не содержащая внешне ничего драматического процедура. Но она открыла новую эру. Кровяные тельца были извлечены из крови девочки и снабжены копиями гена, кодирующего необходимый фермент. Ее собственные Т-лимфоциты (белые кровяные тельца, играющие критическую роль в иммунной системе) размножались с недостаточной скоростью, и их содержание было слишком низким. Это делало девочку беззащитной против инфекции. Даже неопасные возбудители, которых нормальный человек и не заметил бы, могли оборвать ее жизнь”.
Рис. 6. Отраженное изображение концентрических кругов, нарисованных на картоне и расположенных сверху от полированной поверхности пластинки кремния. (Толщина пластинки 0.04 мм. Обратная сторона шлифована КЗМ 14.)
Понятно, сколько надо сделать открытий в генной терапии для того, чтобы устранить те болезни, которые издревле преследуют человечество и которые появляются вновь.
Даже такой короткий перечень открытий, приведенный мной, позволяет заключить, что открытия могут быть сделаны в любой области науки и техники. Вопрос только в том - можно ли хотя бы чуть-чуть делать их быстрее, выдвигая более правдоподобные гипотезы, чтобы превратить метод проб и ошибок в метод проб и удач.
Вывод: надо не только обнаружить новый эффект или явление, желательно его объяснить. На основе открытия можно сделать изобретение, а также вписать результат открытия в общее представление о природе.