Джозеф Мазур - Игра случая. Математика и мифология совпадения

В 1869 г. Дмитрий Менделеев увидел сон, в котором расположил элементы в таблице согласно их атомным весам {154}. Проснувшись на следующее утро, он записал таблицу. Это было время, когда национальные метеорологические агентства начинали собирать данные о температуре, осадках и других достойных доверия климатических параметрах. В те годы умы химиков занимали уже не атомы. Научные основы химии были заложены почти за 100 лет до создания таблицы, когда Антуан Лавуазье открыл значение кислорода для горения и сформулировал закон сохранения массы. Однако в 1869 г., когда Менделеев впервые опубликовал свою периодическую таблицу, химики в своих экспериментах все еще работали вслепую, ничего не зная о внутреннем устройстве атома. Это были простые времена; железные дороги связали между собой города по всей Западной Европе и в России, хотя добраться из одной страны в другую все же было непросто. Санкт-Петербург, город белых ночей, где жил и преподавал Менделеев, был городом высокой моды, состоятельных аристократов и захватывающих развлечений; городом перенаселенным, нездоровым, со скверной водой, многие жители недоедали; плохи были дела с санитарией, быстро распространялись и подолгу не унимались болезни {155}. В том же году швейцарский медик Фридрих Мишер выделил ДНК из гноя, взятого с использованных бинтов. Мишер, также работая вслепую, так и не узнал, что это была молекула наследственности, кодирующая генетические инструкции, тем не менее его открытие привело к осознанию того, что ДНК – носитель наследственности.

Примерно в это же время многие физики экспериментировали с трубками Крукса – стеклянными трубками под вакуумом с электродами на каждом из концов. Целью экспериментов было понять причину свечения внутри трубок. Сейчас мы знаем, что происходит, когда на трубку Крукса, содержащую разреженные газы, подается высокое напряжение: небольшое число заряженных молекул газа (положительные ионы) в поисках электронов возбуждаются и сталкиваются с другими молекулами газа, выбивая некоторое число электронов, что создает еще больше положительных ионов. Положительные ионы устремляются к отрицательному электроду. Когда они сталкиваются с поверхностью металла электрода, они выбивают большое число электронов. Привлеченные положительным электродом, они движутся по трубке, создавая светящийся пучок электронов – катодный луч . Более чем за 30 лет опытов ученые экспериментировали с различными газами, без какого-то глубокого понимания того, что же на самом деле происходит. Они ничего не знали об отрицательно заряженных частицах, тех самых электронах в атомах газа. Как ничего не знали и о причине свечения. Новую информацию получали в результате случайностей или совпадений, которых не понимали. Одно стекло давало красное свечение, другое – зеленое. Фундаментального понимания причин этого практически не было. Например, они не знали, что в вакууме множество электронов, обладающих очень малой массой, движутся к положительному электроду благодаря электрическому полю. Чем ближе оказываются эти электроны к положительному электроду, тем сильнее становится притяжение. Сейчас нам известно, что эти электроны, направляющиеся к положительному электроду, набирают скорость, относительно близкую к скорости света. Некоторые из них пролетают мимо электрода и сталкиваются с атомами стекла трубки, на мгновение выбивая из них электроны на более высокие энергетические уровни, после чего те снова возвращаются на исходные уровни. При этом излучаются элементарные световые частицы (фотоны), поэтому стекло и светится зеленовато-желтым светом.

Рентгенолюминесценция, т. е. излучение света под воздействием электромагнитного излучения, немного сложнее. Вильгельм Конрад Рентген открыл рентгеновское излучение случайно, когда экспериментировал с электрическим током в стеклянном сосуде под вакуумом. Экран, покрытый цианоплатинитом бария (флуоресцентный материал), по воле случая оказался в его лаборатории и предназначался для другого эксперимента. Если бы этого экрана там не было, кто знает, сколько людей прожили бы значительно меньше, потому что рентгеновские лучи и способы их практического применения открыли бы позже. Рентген не смотрел на экран, который находился на некотором расстоянии от него. Не ожидая, что это будет иметь какое-либо отношение к эксперименту, он краем глаза что-то заметил на экране. Происходило нечто, не зависящее, по-видимому, от его эксперимента. Это была случайность, но случайность с множеством последствий.