[353], пока все не изменила одна пылинка.
Невысокого, худощавого и вежливого шотландского бактериолога с чарующим взглядом голубых глаз, седеющей шевелюрой и крупным носом можно было принять за волшебника. К магии Флеминг был равнодушен, но втайне любил поиграть. Иногда он делал для детей фигурки животных[354] из трубочек от пипеток. Бывало, что рисовал картинки в чашках Петри, используя бактерии в качестве пигментов[355]. Он был Пикассо бактерий, а среди коллег слыл неряхой[356]. В то время как остальные мыли и стерилизовали чашки Петри сразу после завершения эксперимента, Флеминг оставлял их на рабочем столе неделями.
После шестинедельного летнего отпуска за городом в сентябре 1928 г. Флеминг вернулся к завалам чашек Петри, которые принялся мыть, стерилизовать и складывать на места. Свежим взглядом после отпуска он кое-то заметил в одной из них. В одной из чашек бактерия стафилококка распространилась повсюду, кроме того места, где росла плесень. Бактерия избегала этого незваного гостя. Попадание постороннего организма, вроде пылинки или споры плесени, частая проблема в лаборатории. Но на этот раз Флеминг отнюдь не был раздосадован. Он долго смотрел в чашку, а потом сказал: «Забавно»[357].
Он достал образец плесени, вырастил его, рассмотрел под микроскопом и определил его как пеницилл (Penicillium), а затем устроил ему бой с вредоносными бактериями под стеклом. Он увидел, что пеницилл побеждает стрептококк, стафилококк[358], гонорею и менингит, но не может справиться с тифом и дизентерией. Флеминг выделил из плесени действующее вещество, пенициллин, которое выглядело мощным оружием. Но для того, чтобы поставить его на службу людям, предстояло пройти долгий путь, на что у Флеминга не было ни терпения, ни квалификации. Он описал свое открытие в научной статье в 1929 г., надеясь, что его работа, как письмо в бутылке, прибьется к нужному берегу. Почти десять лет спустя, в 1938 г., на эту статью обратил внимание исследователь из Оксфорда по имени Эрнст Чейн. Чейн, его начальник Говард Флори и коллега Норман Хитли превратили свою лабораторию в пенициллиновую фабрику, чтобы предложить миру огромные объемы этого целебного эликсира. Пенициллин спас миллионы людей. Но ничего не произошло бы, если бы случайно залетевшая в сосуд пылинка осталась незамеченной.
Стекло – древний материал с противоречивыми свойствами. Оно может быть прочным, как лобовое стекло автомобиля, или хрупким, как елочная игрушка. Ясно одно – это старый друг человеческой цивилизации. Египтяне использовали его для изготовления прекрасных сосудов и украшений, что требовало высочайшего уровня мастерства. В наши дни оптоволокно, сделанное из стекла, разносит информацию по Всемирной сети. Стекло, первоначально полученное из прибрежного песка, затронуло жизнь человека в большинстве ее проявлений. Им украшены наши церкви, из него делают лампы, им покрыты небоскребы, в нем мы даже видим свое отражение.
Стекло также сыграло важную роль в научных открытиях. Стекло используется для того, чтобы увидеть другие миры: больше нашего – в телескопах и меньше нашего – в микроскопах. «Увидеть – значит поверить» – вот суть науки, и стеклу принадлежит важная роль в этом научном методе.
Сегодня ни одна лаборатория не обходится без пробирок, химических стаканов, мензурок и колб, которые послушно ждут своего времени. С их помощью ученые и исследователи нашли причины возникновения сибирской язвы, туберкулеза, малярии и даже «мести Монтесумы»[359] и разработали лекарства. Несмотря на очевидную важность стекла для науки, мы смотрели сквозь него, но вряд ли на него. Само стекло редко оказывается под микроскопом. Но если навести на него фокус, то, как и в случае открытий, ставших возможными благодаря стеклу, можно узнать что-то новое.
Сквозь тусклое стекло
Отто Шотт мечтал делать открытия в аккуратной и чистой химической лаборатории. К несчастью, он родился в семье стеклодувов[360] в немецком Виттене в 1851 г., а их работа означала жар, пот и пыль мастерских. Из поколения в поколение его предки как со стороны матери, так и со стороны отца занимались этим тяжелым, скучным ремеслом, и само собой подразумевалось, что он присоединится к отцу на стекольной фабрике. Но у молодого Отто Шотта были другие планы. Начиная со старших классов в школе он посещал все занятия, какие только мог, чтобы подготовиться к получению ученой степени в органической химии. Шотт, невысокий и худощавый человек с длинными подкрученными усами, хотел оставить след в истории, занимаясь интеллектуальной работой по изучению материалов, а не тяжелым физическим трудом по их изготовлению. В 1870-х гг. химия в Германии проложила путь многим потрясающим нововведениям, особенно в производстве лекарств, удобрений и взрывчатки. Химики-органики были заворожены возможностью копировать природные вещества, такие, как ванилин, и искусственно воссоздавать их в лаборатории. Природа расставалась с секретами неохотно, но, когда их раскрывали, молекулы превращались в новые продукты, которые производили тоннами. Одной из таких побед, наверняка вызвавшей интерес у Шотта, стало создание в 1856 г. пурпурного красителя под названием «мовеин», когда Уильям Перкин превратил каменноугольную смолу в краситель ультрамодного цвета. Когда Шотт был ребенком, цветовая палитра тканей состояла из черного, красного или синего[361] и все краски делали из растений, минералов и животных. Но благодаря пурпуру лабораторного происхождения появилась возможность создавать самые разные, более яркие цвета, сочетая его с другими пигментами, к тому же для этого не требовалось убивать живых существ. Германия стала крупнейшим производителем такой краски, монополистом, который, на радость публике, в больших объемах изготавливал «Пурпур Перкина», как его называл Чарльз Диккенс. Мир был восхищен возможностями органической химии, и Отто Шотт тоже.
Мечтая о танцующих молекулах, Шотт подал заявление в магистратуру Лейпцигского университета, чтобы написать докторскую диссертацию по органической химии. Но для него не нашлось места. Разочарованный, но не сломленный, он попытался попасть в органическую химию через боковую дверь – магистратуру по сельскохозяйственной химии. Но вскоре он потерял интерес к этому предмету и бросил занятия. Его мечта не сбылась, и он вернулся к стеклу – на сей раз в рамках аспирантуры, которую окончил в 1875 г. в Йенском университете, популярном и процветающем заведении, где когда-то учился и Карл Маркс. Диссертация Шотта была озаглавлена так: «Вклад в теорию и практику изготовления стекла» – этот предмет он хорошо знал с детства. Закончив учебу, он поступил на работу на стекольной фабрике, публикуя статьи о плавлении[362], упрочнении и химических элементах в составе стекла. Шотт вернулся в родной Виттен в 1878 г., продолжая экспериментировать со стеклом в фабричном цеху. И хотя его работа не воспламенила интерес мировой общественности, с помощью огня и химических веществ он надеялся понять устройство этого старинного материала и переосмыслить его.
Примерно в 250 милях к западу от Шотта с его смутными желаниями в лаборатории университетского города Йена томился от собственного бессилия Эрнест Аббе. Заслуженный профессор физики и директор обсерватории с телескопом, Аббе перестал доверять стеклянным линзам в своих микроскопах и телескопах. Профессор с типичным обликом математика: грива волос, которую он причесывал пальцами, заросшее седеющей бородой лицо и очки на кончике носа – заметил в линзах своих приборов множество изъянов, из-за чего через них было сложно что-либо рассмотреть. Иногда в стекле попадались пузырьки, полосы или бороздки, напоминающие узкую часть кильватера корабля. Порой стекло было мутным, тусклым или со свилями – неоднородностями, похожими на прожилки в мраморе. А главное, качество самого стекла было низким, потому что цвета белого изображения – например, синий и красный – разделялись, как если бы мы смотрели на изображение через современные анаглифические 3D-очки. С такими ужасными материалами не приходилось рассчитывать на научные прорывы, ведь стекло было сердцем любого из оптических инструментов. Без хорошего стекла наука была слепа.
Чтобы дать выход своей досаде по поводу отсутствия исследований о производстве стекла, профессор Аббе сделал то, что на его месте сделал бы любой ученый. В 1876 г. он написал отчет, показывающий, что будущее точных приборов вроде телескопов и микроскопов, которыми пользуются ученые в твидовых костюмах, находится в грубых мозолистых руках стеклодувов. Изначально стекло делали путем нагревания и смешивания ингредиентов – карбоната натрия (то есть соды), известняка (мела) и диоксида кремния (песка), в результате чего получался кронглас, который шел на оконные стекла и бутылки. Замена мела на соединения свинца давала более красивый материал – флинтглас, который называли также свинцовым хрусталем. Много веков существовали только эти две разновидности стекла, и Аббе заявил, что проводится недостаточно исследований, направленных на поиск новых соединений для производства стекла с улучшенными оптическими свойствами.
В своем отчете Аббе обозначил новое направление исследований, утверждая, что «требуется развитие новых типов оптического стекла с однородными, измеримыми и предсказуемыми свойствами»[363]. Аббе хотел, чтобы при производстве этого материала учитывался характер его взаимодействия со светом. Как пекарь меняет количество муки, воды, дрожжей и пищевой соды, чтобы изменить текстуру и вкус хлеба, так и Аббе желал знать, как химические ингредиенты влияют на способность стекла разложить белый свет на цвета радуги или преломить световой луч (вспомним, как соломинка в стакане с напитком кажется надломленной). Профессор Аббе хотел, чтобы эти свойства можно было прибавлять или убавлять надежно и контролируемо, а регулятором служили химические составляющие стекла. Также он упомянул в своем отчете, как мало сделано для исследования стекла за последние десятилетия, и открыто заявил то, о чем многие и так знали, но замалчивали, проявляя чрезмерную вежливость, в частности что производство стекла основано на традиционных рецептах вместо технических ноу-хау. А без таких ноу-хау наука не может идти вперед.