52 упрямые женщины: Ученые, которые изменили мир

Рэйчел Свейби

Лаборатория химических историй: От электрона до молекулярных машин

Михаил Левицкий

Легко ли плыть в сиропе? Откуда берутся странные научные открытия

Генрих Эрлих, Сергей Комаров

Физика повседневности: от мыльных пузырей до квантовых технологий

Андрей Варламов, Аттилио Ригамонти, Жак Виллен

Посвящается маме и бабушке

Все, к чему прикасаешься,

Ты меняешь.

Все, что ты меняешь,

Меняет тебя…

Октавия Батлер

Введение

Я мечтала о науке с четырех лет, что отличало меня от других маленьких девочек в наших краях, в Нью-Джерси. Я была любопытной малолеткой, желающей знать, почему небо голубое, почему листва меняет цвет и почему у снежинок шесть граней. В конце концов, из-за этого неуемного любопытства, насмотревшись телесериалов 70–80-х гг., я решила заняться наукой. В то время я любила телепрограммы вроде «Звездного пути» со Споком, «Бионической женщины» или «Человека на шесть миллионов долларов», но укрепилась в своем стремлении к науке благодаря сериалу «3‒2–1 контакт». В одном из повторяющихся сюжетов девушка-афроамериканка решает задачи, и когда я увидела, как работает ее мозг, то узнала в ней себя.

В детстве наука была для меня источником удовольствия и восторга. Впрочем, спустя годы, когда я сидела в студенческих аудиториях и на глаза наворачивались слезы, мои мечты о работе в науке почти сошли на нет. Лекции по естественным наукам не приносили ни удовольствия, ни восторга — напротив. В самом деле, знания преподносились формально, и учебный процесс был рассчитан на отсев студентов. Курс химии был похож на кулинарную книгу со строго прописанными рецептами; на занятиях по машиностроению мы изучали паровой двигатель; математические задания совершенно не вдохновляли. Я знала, что эти предметы интереснее, чем в учебной программе, и с трудом продиралась сквозь них с помощью наставников, преподавателей и долгих часов сидения в библиотеке. К счастью, я обнаружила одну дисциплину, которая вернула мне восторг, — материаловедение, малоизученную область, которая научила меня тому, что все в нашем мире — результат работы атомов.

Материаловедение немного напоминает мне родной штат Нью-Джерси тем, что оно тоже вклинивается между двумя более известными собратьями. В случае Нью-Джерси это города — Нью-Йорк и Филадельфия. А в случае материаловедения это физика и химия, и, подобно Нью-Джерси, оно так и не смогло заявить о себе и собственной ценности. Не будь «Города братской любви», или «Большого яблока», Нью-Джерси стал бы прекрасным, уважаемым штатом. Все было бы отлично, располагайся он западнее, например рядом с Айовой. Ведь у Нью-Джерси есть особая история, особая культура и уж точно — особый характер. Но «штат садов» затмевают его могучие соседи. Та же история и с материаловедением.

Я полюбила материаловедение независимо от пристрастия к недооцененным штатам и научным дисциплинам, отчасти благодаря поразившим меня словам преподавателя в Университете Брауна. «Причины, почему мы не проваливаемся сквозь землю, почему мой свитер голубого цвета, почему светят лампочки, лежат во взаимодействии атомов, — сказал профессор Ламберт Бен Френд, — и если сможешь разобраться в том, как оно происходит, сможешь и влиять на атомы так, чтобы они создавали нечто новое». Когда он это сказал, все вокруг меня преобразилось. Я разглядывала карандаш, способный писать благодаря атомам углерода, которые наслаиваются друг на друга. Я смотрела на очки, которые помогали моим никудышным глазам видеть, поскольку стекло преломляло свет и фокусировало его на моей сетчатке. Я опускала взгляд к резиновой подошве обуви, которая удобно пружинила под моими ногами благодаря свернутым в спирали и клубки молекулам. Все это делали атомы. Слова этого человека придали смысл всему окружающему миру. Мой восторг вернулся, но путь к нему занял значительную часть студенческих лет. Если бы из-за тех сложных вводных естественно-научных курсов я «отсеялась», то запросто могла упустить эту возможность. Закончив университет, я поклялась себе сделать все, что в моих силах, чтобы изучение естественных наук никому больше не приносило таких мучений. Эта книга — моя попытка исполнить мое давнее обещание.

Двумя десятилетиями позже, спустя долгие годы моей работы в науке, вдруг мне пришла в голову идея написать эту книгу. В те времена, будучи уже взрослой, я по-прежнему любила ощущать восторг, но предпочитала ту его разновидность, в которой сочетаются познание и азарт. Выдувание стекла подходило по этим параметрам, так что я записалась на несколько уроков.

На занятиях по стеклодувному делу меня переполняло изумление — например, когда я наблюдала, как, сделав несколько быстрых движений, мой учитель Рэй превращает прозрачный комок в галопирующую лошадь. В то же время я трепетала от страха: например, когда Рэй предупредил меня, что горячие капли стекла на полу способны прожечь дыру в подошве. Работая со стеклом, я прониклась к этому материалу более глубокими чувствами, чем во время изучения теории. Но вскоре мне пришлось столкнуться с неожиданностью.

Однажды в среду я пришла на вечернее занятие по выдуванию стекла в глубоком огорчении из-за проблем на работе. Обычно я относилась к расплавленному стеклу с должным почтением. На каждом уроке я окунала трубку в емкость, зачерпывала немного, выдувала небольшой пузырь размером с мячик для гольфа, а затем придавала ему форму вазочки. Но в тот раз я пренебрегла мерами предосторожности.

В тот зимний вечер я напрягла все свои силы и захватила трубкой в три раза больше стекла, чем обычно, капая при этом на пол. Мне было море по колено. Я выдула пузырь длиной в два бейсбольных мяча и принялась греть его, и формовать, и греть, и поворачивать, и греть, и формовать. Когда хандра меня стала отпускать, я заметила, что изделие получилось лучше, чем когда-либо. Приближаясь к финальным этапам, я держала трубку со своей вазой в печи и заговорила с одногруппником. Я отвлеклась от своего стеклянного изделия — а это строго запрещено.

За болтовней я не заметила, что передержала вазу в печи и она раскалилась до оранжевого цвета, изогнувшись на конце трубки. Моей гордости как не бывало. Я повернула стекло на 180 градусов. Но ваза в ответ изогнулась с той стороны, которая теперь была снизу. Я повернула снова. Она изогнулась. Я повернула снова. Она изогнулась. Я повернула снова. Она изогнулась снова. Капельки пота выступили у меня на верхней губе.

Я надеялась, что зимний воздух, сквозивший из окна, выручит меня, охладив вазу и ускорив процесс затвердения. Но из-за печей в студии была тропическая жара. Я оказалась в затруднительном положении, и стекло будто чувствовало это.

Наконец ваза решила взять дело в свои руки. Когда я снова повернула трубку, ваза спрыгнула на пол. Я проверила, нет ли у меня на коже частиц стекла, — все было в порядке. Но у вазы, трепыхавшейся на захламленном полу, дела обстояли хуже.

Своим криком я привлекла учителя, Рэя, и тот примчался в асбестовых перчатках. Он поднял вазу, присоединил ее обратно к моей трубке, поместил в печь, а потом принес к моему рабочему месту. Вращая трубку из стороны в сторону, Рэй приоткрыл запечатавшийся вход в вазу и влажным деревянным бруском вернул округлость сплющенной стороне. Изделие было спасено, но приняло новую форму.

Пока я и стекло остывали, у меня было время поразмыслить над произошедшим, и в голову пришла идея. Я формовала стекло, а стекло формировало меня. Я придала ему форму даже тем, что уронила его, а изготовление стеклянной вазы в тот вечер посередине недели не только отвлекало меня от неприятного дня, но и ковало во мне более глубокое понимание стекла и уважение к нему, да и к материалам в целом. Возможно, это были скорее философские рассуждения, но случившееся навело меня на мысль написать эту книгу. Идея, что материалы и люди формируют друг друга, вдохновила меня исследовать, как влияли на нас материалы на протяжении всей истории.

«Алхимия и жизнь» показывает, как материалы менялись по воле изобретателей, но также и то, как эти материалы меняли культуру. Названием каждой главы служит глагол, чтобы продемонстрировать, как менялось значение этого слова. В частности, эта книга показывает, как кварцевые часы, стальные рельсы, медные кабели связи, фотопленки с серебром, лампа накаливания с углеродной нитью, жесткие магнитные диски, стеклянная лабораторная посуда и кремниевые чипы радикально меняли то, как мы взаимодействуем, как осуществляем связь, передаем информацию, фиксируем изображения, видим, делимся впечатлениями, делаем открытия и думаем. «Алхимия и жизнь» заполняет бреши, которые оставляет большинство книг о технологиях, и рассказывает истории малоизвестных изобретателей либо предлагает новый взгляд на известные. Я намеренно рассматриваю именно лакуны, именно замалчивания в истории, потому что они тоже ярко характеризуют нашу культуру. Я привлекаю внимание к «другим», чтобы больше людей увидело в них свое отражение. Я использую повествовательный жанр в надежде передать как можно большему количеству людей свой восторг и удовольствие от науки.

Я бы хотела, чтобы у читателей возникло чувство признательности технологиям, но не успокоенности. Чтобы стать лучшей версией себя, нам нужно критически осмысливать окружающие нас инструменты. Цель этой книги — воспитание такого мировоззрения. На этих страницах вы почерпнете множество тем для обсуждения на вечеринках, но будут и поводы для размышлений.

В целом «Алхимия и жизнь» направлена на создание нового уровня единения с миром, с историей, с другими людьми. Спору нет — поиски связи между наукой и культурой могут показаться странной идеей, но социолог-эрудит XX в. по имени Мадонна пела именно об этом: мы живем в материальном мире. Она была абсолютно права. Все вокруг нас состоит из чего-то. Но мы не просто живем в мире, состоящем из материалов, — мы находимся в физическом взаимодействии с ними. Мы придаем им форму, а они, в свою очередь, формируют нас. Такой урок преподала мне в тот зимний вечер среды моя испорченная ваза. Давайте извлечем пользу из этого жертвоприношения и посмотрим, как все это происходит.

Айнисса Рамирес, доктор наук

г. Нью-Хейвен, штат Коннектикут