Способность удивляться — свойство, редко присущее взрослому человеку, занятому повседневными проблемами. Но из этой способности, из желания узнать, как и из чего всё «сделано», как всё устроено, могут родиться важные открытия.
В лаборатории американского химика (венгра по происхождению) Джорджа Олы отмечали наступающее Рождество. В конце вечера стажёр из Германии Иоахим Лукас из озорства бросил огарок парафиновой свечки в смесь кислот, с которой работал.
И вдруг все увидели, что свечка растворилась! «Да ведь это магическая кислота!
» — воскликнул Лукас. Ола был очень удивлён: по всем канонам химии парафин, который состоит из углеводородов, — очень инертное вещество и в кислотах не растворяется.
Тщательное исследование получившегося раствора показало, что кислота не просто растворила парафин, а буквально разрезала его мельчайшие частички — молекулы на кусочки. Более того, оказалось, что эти «кусочки молекул» положительно заряжены, то есть являются катионами; раньше считалось, что катионы органических молекул вообще не могут существовать!
Работы в этом направлении были продолжены, они привели к дальнейшим открытиям. Химики стали лучше понимать, какие реакции происходят при переработке нефти, как получить бензин лучшего качества.
В результате Дж. Ола в 1994 году был удостоен высшей для учёного награды — Нобелевской премии. А «чудесная» кислота с тех пор во всех справочниках и учебниках так и называется — магическая, без всяких кавычек.
А вот ещё один пример, тоже из области химии.
Алан Макдиармид родился в Новой Зеландии, в бедной семье. Уже в семь лет он должен был подрабатывать, чтобы помочь семье свести концы с концами.
В то же время он очень тянулся к знаниям.
Ему также нравились яркие цвета, и свою первую книжку по химии для детей он выбрал в библиотеке за ярко-синий цвет обложки.
В колледже, на занятиях химией, Алан весьма удивился, узнав, что простые по составу кристаллы, состоящие из неметаллов серы и азота, блестят и окрашены в красно-оранжевый цвет.
Ещё неожиданнее было, что эти кристаллы проводят электрический ток. Ведь электропроводность — отличительное свойство именно металлов.
Недаром провода делают из меди или алюминия. Через много лет, когда Макдиармид уже был профессором американского университета, его пригласили для чтения лекций в Японию, и там он всем показывал свои блестящие красно-оранжевые кристаллы, проводящие электричество.
После одной лекции к нему подошёл японский химик Хидеки Сиракава и показал свои блестящие кристаллы — серебристого цвета.
Они состояли из углерода и тоже проводили ток. Макдиармид пригласил Сиракаву в США, и там вдвоём они продолжили исследования необычных кристаллов.
Чтобы увеличить электропроводность, вещества старались получить как можно более чистыми. Но чем чище они становились, тем хуже проводили ток. Это тоже было непонятно и удивительно.
В конце концов выяснилось, что для повышения электропроводности следует не очищать вещество, а, наоборот, вводить примеси.
Так, «загрязнив» кристаллы ещё одним неметаллом — йодом или бромом, можно увеличить их электропроводность в миллионы раз! Это было поразительно: неметалл, «загрязнённый» другим неметаллом, становится хорошим проводником электричества. Как рассказал один из авторов открытия, во время этого опыта у них сгорел дорогой прибор для измерения электропроводности — настолько неожиданным оказалось «короткое замыкание» из-за резкого снижения сопротивления образца.
Зато в результате удалось получить полимер, который проводит ток почти так же хорошо, как и металлы.
Из таких полимеров можно делать тонкие гибкие плёнки, светящиеся под действием электричества.
Их можно использовать при изготовлении дисплеев мобильных телефонов или плоских телевизионных экранов.
И наоборот — использовать свет для получения электричества: это будут пластиковые солнечные элементы, рулоны которых, если их раскатать на больших площадях, позволят получать электроэнергию, не загрязняя окружающую среду. Новые полимеры окажутся незаменимы, когда вместо двигателей внутреннего сгорания на автомобилях будут установлены экологически чистые электромоторы.
Неудивительно, что учёные, открывшие сверхпроводящие полимеры, в 2000 году за своё открытие получили Нобелевскую премию. Когда исследователи случайно открывают нечто, что может оказаться полезным, говорят о «серендипности».
Этот термин появился благодаря сказке о трех принцах Серендипа — так в старину называли Цейлон (ныне Шри-Ланка). Принцы обладали даром предвидения, который проявлялся у них на каждом шагу.
Некоторые современные химики также обладают таким даром — способностью увидеть нечто интересное в том, что другим кажется не заслуживающим внимания. «Наука начинается с удивления», — сказал более 2 тыс. лет назад древнегреческий философ Аристотель.
Однако приведённые примеры показывают, что в науке недостаточно просто удивиться.
Нужно ещё потратить массу времени, упорства и знаний, чтобы «удивительное явление» начало приносить людям пользу. На получение нового знания может уйти вся жизнь исследователя и даже жизнь нескольких поколений.
Многим людям что-то кажется очень удивительным, непонятным, — но на этом всё заканчивается! Никаких попыток проникнуть в суть явлений, заставить служить человеку.
Скажем, магнитные явления были известны задолго до новой эры. Но только в начале XIII века компас появился в Европе. И это было единственное полезное использование магнитных явлений.
А ведь магнит — вещь поразительная!
Он действует на железные предметы на расстоянии. Ещё интереснее (и непонятнее), что в нём нельзя разделить северный и южный полюс: сколько ни разрезай намагниченный стержень пополам, ничего, кроме множества маленьких магнитиков, мы не получим — и в каждом будет и северный, и южный полюс…