4 роки тому
Немає коментарів

Sorry, this entry is only available in
Російська
На жаль, цей запис доступний тільки на
Російська.
К сожалению, эта запись доступна только на
Російська.

Почему два великих поэта,

Проповедника вечной любви,

Не мигают, как два пистолета?

Рифмы дружат, а люди — увы.

Андрей ВОЗНЕСЕНСКИЙ. Соблазн

Живая система активно реагирует не на все про­цессы, идущие во внешней среде, а только на те, кото­рые оказываются для нее физиологически важными (например, сигналы об опасности, источниках пищи, о возможности размножения и т. д.). При этом величина воздействующей энергии и реакция организма не про­порциональны. Энергетически слабый, но физиологиче­ски важный раздражитель может вызвать бурную ре­акцию. На первый план выходят не энергетические, а информационные параметры сигналов.

В физике, как правило, пытаются исключить из рас­смотрения живую систему и стремятся построить объек­тивную модель физической среды. Биофизики, напро­тив, интересуются влиянием окружающей среды на жи­вой организм и стремятся включить его в рассматривае­мую систему. На основе различия исходных предпосылок часто возникали научные споры между учеными, ко­торые нередко приобретали конфликтную окраску. Раз­витие науки знает много таких случаев. Были и другие причины конфликтов (взаимное непонимание, непра­вильное определение предмета дискуссии, психологиче­ская несовместимость и т. д.). Рассмотрим три истори­ческих примера.

Исаак Ньютон и Иоганн Вольфганг Гёте. Создатель классической физики, с одной стороны, и поэт, «люби­тель и гость в науке», как он сам себя называл, с дру­гой. Какое отношение эти два человека имеют друг к другу? Какой след могли оставить в истории биофизи­ки их отношения? Какова основа конфликта между ни­ми?

В данном случае нас будут интересовать работы Ньютона в области оптики. Многочисленные биографы Ньютона единодушны в том, что интерес к оптике воз­ник у Ньютона, когда ему было не многим более двад­цати лет. В 1665 году он приобрел призму, «чтобы про­извести опыты со знаменитым явлением цветов». Науч­ный мир узнал об открытии Ньютона о природе цве­тов из доклада, опубликованного в 1672 году и вызвав­шего критические замечания ряда ученых, в частности, крупнейшего английского ученого XVII века Роберта Гука. За ним последовала долгая полемика, сильно огорчившая Ньютона, человека весьма чувствительного к критике. Дело кончилось тем, что Ньютон заперся в своей лаборатории, чтобы там в тишине завершить свою работу по оптике, которую опубликовал в Лондоне в 1704 году (годом раньше умер его главный оппонент Гук).

Опыты с призмой позволили Ньютону сделать фун­даментальный вывод: «Лучи, отличающиеся по цвету, отличаются и по степени преломления». Серия опытов с двумя скрещенными призмами, разлагающими солнеч­ный луч, убедила Ньютона в том, что цвета присутст­вуют в солнечном свете, а призма лишь разделяет их. Эти опыты сегодня известны всем. Однако он не обра­тил внимания на наличие черных полос в солнечном спектре. Это обстоятельство следует считать счастли­вой случайностью, так как необходимость объяснения их появления вызвала бы серьезные осложнения для построения его теории.

В другой серии опытов Ньютон разложил свет с помощью призмы и пропустил его через узкую щель в эк­ране на вторую призму, которая его отклоняла, но не разлагала. Эти опыты имели фундаментальное значе­ние для последующего развития спектроскопии и привели Ньютона к понятию однородного света или, как мы теперь называем, монохроматического света. Он писал-«Всякий однородный свет имеет собственную окраску, отвечающую степени его преломления, и такая окраска не может изменяться при отражениях и преломлениях»-Тем самым было экспериментально подтверждено пред видение Декарта о природе цветов: тела, на которые падает свет, не производят цветов, и лучи не окраши­ваются сами по себе; лучам свойственна определенная способность возбуждать в нас ощущение того или ино­го цвета.

После анализа цветов Ньютон перешел к синтезу цветов. Некоторые из этих опытов стали классическими и приводятся во многих практикумах. Сюда относится, например, опыт с быстро движущейся по спектру гребенкой. В этом случае за счет инерционности зрения мы не видим отдельных цветов, а видим белый свет. Все эти открытия позволили Ньютону объяснить цвета тел как результат избирательного поглощения падающего на них света.

Однако еще при жизни Ньютона были показаны опы­ты, в которых цвета предметов, поглощающих свет, отличались от цветов, предсказываемых его теорией. Тем не менее Ньютон на них не реагировал и считал воз­можным применять к цветам спектра правила смеше­ния цветных красок и утверждал, например, что зеле­ный цвет спектра получается смешением желтого и синего.

Иоганн Вольфганг Гёте (1749—1832) родился через 22 года после смерти Ньютона. Как известно, Гёте был не только поэтом, но и крупным естествоиспытателем, работавшим во многих областях науки: морфологии животных и растений, геологии, метеорологии. Юрист по образованию, Гёте был в значительной мере «само­учкой» в области физики. Он до конца жизни не при­надлежал к сословию ученых и не имел научных званий.

Исходя из понятия колорита в живописи, которой Гёте увлекался с детства, он в возрасте свыше 40 лет занялся проблемой восприятия цвета — хроматикой. Гёте работал над этой проблемой почти 20 лет, затра­тив много труда, времени и средств. В 1810 году вышла в свет в двух томах его книга «Учение о цвете» (свыше 1400 страниц) с атласом таблиц, иллюстрирующим про­деланные опыты. Гёте пришел к убеждению в ошибоч­ности опытов Ньютона. Он отвергал его теорию, считая, что пришло время создать новое учение о цвете. Новиз­на концепции Гёте в том, что цвета, как таковые, не приходят в глаз извне в виде «лучей», а создаются на­шим глазом. Белый свет казался Гёте первичным, про­стым и неразложимым, ибо глаз ощущал цвета часто без внешних раздражений, что Гёте установил самона­блюдением. Разумеется, физики восстали против уче­ния Гёте.

Гёте, не любивший тяжб, упрямо продолжал иссле­дования, лишь изредка отвечая своим противникам ед­кими эпиграммами. Из известных физиков один Томас Зеебек поддерживал научную связь с Гёте и написал для его книги две статьи. Сочувствовали Гёте его дру­зья и высокопоставленные покровители, мало понимав­шие в науке. Следует помнить, что в начале 80-х годов Гёте был министром Веймарского княжества. Любо­пытно, что Гегель с уважением отнесся к учению Гёте. В своих изысканиях Гёте долгое время был одинок. Споры вокруг его учения о цвете продолжались до се­редины XX века. Еще при жизни Гёте некоторым уче­ным стало ясно, что он заложил основы учения о «фи­зиологических цветах». Иначе говоря, он создал новую ветвь биофизической науки. В 20-е годы прошлого ве­ка два крупных физиолога — Ян Пуркинье и Иоганнес Мюллер продолжили дело Гёте, объявив себя его уче­никами и последователями. Мюллер в «Руководстве» указал, в чем прав Гёте, и назвал его вражду к ньютоновой теории недоразумением.

В Веймаре в доме-музее Гёте мне довелось видеть нарисованную им картину, изображающую синие тени деревьев на розовом фоне. Такую псевдоокраску в лучах заходящего солнца мы часто можем наблюдать в ре­альной жизни. Гёте заметил и талантливо систематизи­ровал эти явления, но не мог дать правильного им объ­яснения, оно было дано его последователями.

Для создания любого цвета достаточно смешать в разных пропорциях три основных цвета — красный, зе­леный и синий. В начале XIX века была выдвинута ги­потеза о существовании в сетчатке глаза трех родов чувствительных приемников, реагирующих на три ос­новных цвета, т. е. на свет различных длин волн. В 1855 году с помощью трех фильтров получили первую цвет­ную фотографию, своеобразную заявку на цветное ки­но и телевидение.

Позднее, уже в XX веке, выяснилось, что каждый приемник воспринимает с максимальной чувствитель­ность лишь один из основных цветов, хотя и способен реагировать на более широкую область спектра. Иссле­дования показали, что цветную картину мира, подоб­ную той, которую видим мы, «созерцают» далеко не все живые организмы. Это зависит от числа и спектральной характеристики приемников — колбочек. Например, у лягушки и черепахи по два приемника. У лягушки мак­симум чувствительности обоих приемников расположен ближе к красной области спектра, так что она смотрит на мир как бы сквозь розовые очки, а черепаха — сквозь зеленые. Светочувствительные клетки морской свинки обладают одним приемником. Перед морской свинкой окружающий мир должен предстать в виде черно-белой фотографии. Зрительное восприятие дожде­вого червя ограничивается лишь определением направ­ления на светящееся тело. Не только цветного, но и черно-белого изображения для червя не существует. У человека клетки сумеречного зрения — палочки — име­ют также один приемник, поэтому в сумерках все пред­меты серые.

Гёте установил, что, если белый экран осветить си­ними лучами, а затем синее освещение убрать и осве­тить экран белым светом, то зрителям он будет пред­ставляться окрашенным в розовый цвет. Иными слова­ми, белые предметы всегда окрашены в цвет, дополни­тельный к тому, который перед этим на них падал. Те­перь это явление носит название цветовой адаптации и объясняется так: раздражение колбочек светом опреде­ленной длины волны приводит к уменьшению чувстви­тельности (утомлению) соответствующего приемника (который имеет максимум чувствительности на этой длине волны), в то время как чувствительность двух других приемников остается без изменения. Так появляется субъективная окраска, сдвигающая область цвето­ощущения человека либо в сторону красного, либо в сторону синего цвета. Подобное явление наблюдается при замене белого фона цветным.

Уменьшение чувствительности одного из приемников заставляет видеть на подкрашенном фоне такой цвет, который на белом фоне был бы совсем другим. Вспом­ните голубые тени в розоватых лучах заходящего солн­ца. Можно довольно точно рассчитать, цветом какой интенсивности следует подкрасить фон, чтобы умень­шить чувствительность одного из приемников. Тогда вся гамма красок получается уже не естественной, а как бы покрашенной одним из основных цветов.

Гёте и Ньютон работали в разных планах проблемы цветности: Гёте исследовал психофизиологию цветово­го зрения, Ньютон и его школа — физику внешних оп­тических раздражителей, вызывающих ощущение цве­та. Оба взаимно дополняют друг друга, а не исключают один другого, как думал Гёте. Возможно, что вражда Гёте к Ньютону объясняется тем, что он хотел отвое­вать научную территорию для своего учения о цвете, полагая, что ньютоновское учение о цвете исключает всякое иное. Образно Гёте это высказал в предисловии к своей книге, сравнивая учение Ньютона со старым замком, утратившим всякое военное значение, в кото­ром караул несут инвалиды, мнящие себя во всеоружии. Он требовал срыть до основания «это старое гнездо крыс и сов» и на освободившемся месте построить но­вую крепость.

Таким образом, в области понимания цветоощуще­ния, несмотря на открытую вражду с учением Ньютона, столь повредившую Гёте, сам он оказался новатором в науке, и продуктивность его последователей оправдала в историческом аспекте верность его биофизической точ­ки зрения. Гёте ставил свое учение о цвете выше всего им созданного. В старости он сказал своему секрета­рю: «У меня нет иллюзий по поводу того, что я создал как поэт. При мне жили отличные поэты, еще лучшие жили до меня и такие же будут жить после меня. А то, что я в моем столетии являюсь единственным знающим правду в трудном учении о цвете, этим я могу немного гордиться, и я имею, поэтому, чувство превосходства над многими». Его секретарь в своих воспоминаниях го­ворит, что Гёте любил свое учение как мать, которая любит дитя тем сильнее, чем менее доброжелательны к нему соседи.

В 1959 году в американской печати появилось сенса­ционное сообщение: «Теория цветного зрения рухнула! Эксперименты Эдвина Г. Лэнда доказали, что глаз че­ловека совсем не нуждается в красных световых вол­нах, чтобы видеть красный цвет, в оранжевых — оран­жевый, в желтых — желтый. Комбинируя всего-навсего два светофильтра при фотографировании и последующем проецировании полученного черно-белого снимка на экран, Лэнд воспроизводит всю естественную гамму кра­сок, присущую объекту».

Можно с уверенностью сказать, что в этих сообще­ниях было по крайней мере две неточности: во-первых, фотографии Лэнда не отражают естественную гамму красок; во-вторых, эффекты, полученные Лэндом, легко объясняются с позиции трехцветной теории зрения. Опы­ты Лэнда сводились к подкраске фона, что приводило к изменению чувствительности одного из приемников в нашем глазу, а соответственно к псевдоокраске.

Эти сообщения были запоздавшим на столетие эхом, пришедшим к нам из дискуссии между последователя­ми Ньютона и Гёте.

Луиджи Гальвани и Алессандро Вольта. Два совре­менника: профессор анатомии и молодой физик, оба жили и работали в Италии, их научный спор породил одно из крупнейших открытий XVIII века.

Луиджи Гальвани (1737—1798) начал свои анато­мические исследования мышечных движений лягушек в 1773 году в Болонском университете, а в 1780 году про­вел первые электрофизиологические опыты. Спустя 11 лет он опубликовал книгу «Трактат о силах электриче­ства при мышечном движении». Гальвани так описыва­ет начало работы: «Я разрезал и препарировал лягуш­ку… Когда один из моих помощников острием скальпе­ля случайно очень легко коснулся внутренних бедрен­ных нервов этой лягушки, то немедленно все мышцы конечностей начали так сокращаться, что казались впав­шими в сильнейшие тонические судороги. Другой же из них, который помогал нам в опытах по электричеству, заметил, как ему казалось, что это удается тогда, когда из кондуктора машины извлекается искра… Я зажегся страстным желанием исследовать это явление и вынести на свет то, что было в нем сокрыто».

Гальвани исследовал различных животных и обна­ружил, что сокращения вызываются не только искрами из электрической машины, но и атмосферным электри­чеством, искрами, извлекаемыми из лейденской банки и даже при соединении металлическим проводом мышц и нервов. Последнееон считал особенно важным. Гальвани писал: «Животным присуще электричество, кото­рое мы позволили себе обозначить вместе с Бертолонием и другими некоторым общим названием «животно­го». В 1795 году Гальвани изложил гипотезу о живот­ном электричестве. Он считал, что электричество накап­ливается в неразрывном состоянии в мышечных тканях; через нерв, соприкасающийся с мышцей, оно переходит в металлический провод, а через него вновь возвраща­ется в мышцу.

Алессандро Вольта (1745—1827) был на 8 лет мо­ложе Гальвани и принадлежал к той группе физиков, которые с недоверием относились к «животному элек­тричеству». Он считал, что такого электричества вооб­ще не существует, за исключением случаев «электриче­ских рыб». Ознакомившись с работой Гальвани, Вольта решил повторить эти опыты. В результате, как пишет сам Вольта, от «недоверия он перешел к фанатизму». Это было 5 мая 1794 года. Тем не менее его полностью не покинуло чувство сомнения. Он выдвигает против «животного электричества» ряд аргументов: лягушка (ее мышцы и нервы) — это просто измерительный при­бор — электрометр, но очень чувствительный; если мыш­цы и нервы представляют собой обкладки конденсато­ра, то нервы — отрицательную обкладку, а мышцы—по­ложительную (т. е. обратно тому, что утверждает Галь­вани) ; сокращение мышц, включенных в круговую цепь с нервами, возникает лишь в том случае, когда прово­да дуги, замыкающей цепь, изготовлены из разных ме­таллов.

Через 9 дней после публичного выражения согласия с теорией Гальвани Вольта вновь перешел в наступле­ние. Эта вторая его лекция была 14 мая 1794 года. Воль­та нашел, что наш язык представляет собой чувстви­тельный индикатор электричества. «Кисловатый» при­вкус при одновременном приложении к кончику языка оловянной или свинцовой пластинки, а к его середине серебряной или золотой монеты, замкнутой в цепь с первой, совпадал с «привкусом» наэлектризованного про водника, когда его подносили к кончику языка на та­кое расстояние, что искра еще не проскакивала. Вольта обнаружил: если поменять на языке местами металли­ческие предметы, то кисловатый вкус переходит в «ще­лочной», т. е. отдающий горечью. На основании этого он сделал вывод, что генераторами электричества явля­ются металлы, а не биологический объект.

Началась борьба. Гальвани и его сторонники пыта­лись из эксперимента исключить металлические провод­ники, а Вольта — биологический объект. Оба они до­стигли своей цели.

Вольта в результате длительной серии опытов распо­ложил металлы в ряд, построенный так, что больший эффект соответствовал металлам или их сплавам, уда­ленным друг от друга в этом ряду (цинк, олово, сви­нец, железо, латунь, бронза, медь, платина, золото, се­ребро, ртуть).

Гальвани в одном из опытов особым образом препа­рировал лягушку, к ее телу остались присоединенными лишь бедренные нервы, а обе половинки лягушки затем были изогнуты так, что нервы касались голых бедрен­ных мышц; каждое касание вызывало вздрагивание те­ла лягушки.

Вольта ответил на это обобщением собственной тео­рии. Он утверждал, что нарушение электрического рав­новесия наступает не только при контакте проводников первого класса, т. е. металлов, но и при контакте про­водников второго класса. Короче говоря, нарушение равновесия наступает при контакте любых двух различ­ных веществ, а следовательно, и при соприкосновении двух различных частей лягушки. Использовав результа­ты опыта Гальвани, Вольта расширил закон контакт­ных напряжений на обратное утверждение: если раз­нородность соприкасающихся частей ни в чем ином не проявляется, то сам факт нарушения электрического равновесия должен свидетельствовать об этом.

«Чаша весов» склонялась в пользу Вольта. Он про­должал свои опыты с вполне определенной целью — найти способ увеличения эффекта, который слишком слабо выражен при контакте только двух металлов. Три с половиной месяца спустя после смерти Гальвани Вольта пишет Джозефу Бэнксу — президенту Королев­ского общества о создании им нового прибора — «искус­ственного электрического органа» по аналогии с естественным электрическим органом у электрического ска­та. Позже этот аппарат стали называть «вольтовой ко­лонной» или «вольтовым столбом».

Хотя Вольта выглядел победителем, но Гальвани не был побежденным, так как исключил из своих опытов все физические факторы и на биологических объектах получил искомый феномен. Поэтому спор между сто­ронниками Гальвани и Вольта продолжался. Особенно он ожесточился в XIXстолетии. Трудами ряда ученых этот спор был решен в пользу обоих талантливых уче­ных. Карло Маттеуччи подвел итог этой дискуссии и показал существование «животного электричества», об­ладающего теми же свойствами, что и обычное электри­чество, а не отличного от него по своей природе. Так кончилась полемика, началась эпоха электротехники и родился один из разделов биофизики — электрофизио­логия.

Климент Аркадьевич Тимирязев и Петр Петрович Ла­зарев. Два наших соотечественника: основоположник исследований в области фотосинтеза, крупный ботаник, химик, физиолог, с одной стороны, и крупный биофи­зик, фотохимик и геофизик — с другой, имена их во­шли в историю нашей науки.

К. А. Тимирязев (1843—1920) — ученый с мировым именем, его взгляды формировались в 60-х годах прош­лого века. Эти годы отличались подъемом революцион­но-демократического движения. Еще студентом К. А. Тимирязев отказался подписать обязательство не уча­ствовать в сходках и был исключен из университета. С тех пор он всегда был верен революционным традициям передовой интеллигенции. Незадолго до смерти «дворя­нин» К. А. Тимирязев был избран членом Московского Совета рабочих, крестьянских и красноармейских депу­татов и очень гордился этим званием. К. А. Тимирязев умер в возрасте 77 лет, не успев дописать предисловие к своей знаменитой книге «Солнце, жизнь и хлорофилл». В этом незаконченном труде имеются едкие замечания в адрес тогда молодого академика П. П. Лазарева.

П. П. Лазарев (1878—1942) — ученик великого рус­ского физика П. Н. Лебедева (1866—1912). С именем П. П. Лазарева связана первая крупная научная экспе­диция, организованная молодой Советской республикой в 20-е годы, по исследованию Курской магнитной ано­малии и создание отечественной отрасли промышленно­сти по производству рентгеновского медицинского обо­рудования.

К. А. Тимирязев писал о П. П. Лазареве: «Но еще ранее необходимо было составить себе ясное научное представление вообще о химическом действии света, та есть о том, что до сих пор носит не совсем удачное или, вернее, совсем неудачное название фотохимии. Может быть, ни одно слово так не тормозило и не направляло в совершенно ложном направлении понимание изучае­мых явлений, как это слово «фотос» — свет. Раз какое-нибудь явление признается за действие света, тем са­мым признается, что оно зависит от светосильности ис­точника, от его яркости. Так, по-видимому, думает и вы­дающий себя за специалиста П. П. Лазарев в первом своем академическом труде».

Далее К. А. Тимирязев дает следующую сноску: «В том не дают отчета даже наши фотохимики, считающие себя авторитетами в этой области, — стоит прочесть первую страницу недавно вышедшего произведения ака­демика П. П. Лазарева».

Через шесть страниц в этом же предисловии читаемг «В фотохимии существовал закон, что физическое дей­ствие зависит в цветных телах от лучей цветности, ком­плементарной цвету изменяющегося вещества, или, вы­ражаясь проще, что действие зависит от лучей, погло­щаемых данным телом. Открытие этого закона обыкно­венно приписывали Гершелю (в 1842 году). Я первый в 1892 году обратил внимание на оставшиеся незаме­ченными фотохимиками и теоретиками фотографии ис­следования Гротгуса (в 1818 году в Митаве), в первый раз установившие этот закон». Далее снова имеется сноска: «В первый раз я указал на Гротгуса в 1892 го­ду, а в 1895 году даже показывал на публичной лекции в проекции на экран его опыт. Отмечаю это потому, что господин Лазарев и его сотрудники считают этот закон и его демонстрацию на экране основным фактом в фо­тохимии и приписывают его Лазареву; теперь и Лаза­рев сам себе его приписывает».

Прежде чем рассмотреть научную сторону конфлик­та проанализируем его психологическую основу.

Оба действующих лица — это творческие личности. Их объединяет желание и вкус к рассмотрению нового, необычного, склонность к работе с запутанными проб­лемами, живость ума, высокий уровень образованности, напористость и склонность к самоутверждению. Разъе­диняет их время, разница в возрасте — 35 лет. Хотя на временной шкале жизненные пути К. А. Тимирязева и П. П. Лазарева перехлестнулись, однако, если учесть ускоряющийся темп развития науки, то эти два ученых относятся к разным научным эпохам. Этим объясняет­ся односторонний характер конфликта. Резкая критика со стороны К. А. Тимирязева и весьма сдержанная ре­акция со стороны П. П. Лазарева.

К. А. Тимирязев и П. П. Лазарев в течение несколь­ких лет встречались на знаменитых коллоквиумах (се­минарах), проводимых Н. П. Лебедевым в помещении Столетовской библиотеки в Московском университете. П. П. Лазарев посещал их еще будучи студентом меди­цинского факультета. Т. П. Кравец, вспоминая коллок­виумы Н. П. Лебедева, писал: «И вот в первые дни су­ществования коллоквиума, на его собраниях, с разре­шения председателя, стал появляться не принадлежа­щий к сотрудникам Н. П. Лебедева молодой человек (П. П. Лазарев), не принимавший участия в прениях, вообще всегда весьма оживленных, но жадно прислу­шивавшийся ко всем выступлениям. При попытках во­влечь его в частные разговоры он охотно шел навстре­чу и поражал своей феноменальной памятью, огромной уже тогда эрудицией, скромностью, доходившей до за­стенчивости, и горячей верой в каждое напечатанное слово».

К. А. Тимирязев к этому времени был уже профес­сор Московского университета. В 1903 году он был при­глашен в Лондон прочесть крунианскую лекцию — честь, которой редко удостаиваются иностранные уче­ные. Среди студентов и профессуры он был известен своими левыми взглядами. В 1892 году его уволили из Петровской академии за пропаганду дарвинизма. У офи­циальных властей он слыл человеком «неблагонадеж­ным, дурного либерального толка». Князь Мещерский о нем сказал: «Профессор Петровской академии Тими­рязев на казенный счет изгоняет бога из природы».

В научных статьях и дискуссиях К. А. Тимирязев от­личался горячностью, непримиримостью, не искал дипломатических выражений. Вот пример полемических высказываний Тимирязева этих лет, в 1883 году он пи­сал: «В последнее время некоторые немецкие ботаники (Сакс, Ганзен, Детмер, Визнер и др.) пытаются совер­шенно несправедливо заслонить заслуги Сенебье и в ущерб ему выдвинуть вперед Ингенгуза. Трудно себе представить, чем они при этом руководятся. Разве толь­ко, предвкушая близкое поглощение Голландии «обще­германским отечеством», задним числом уже считают Ингенгуза немцем?»

Как известно, в 1782 году женевский пастор Жан Се­небье, хотя не очень четко, но первым показал, что при солнечном свете зеленый лист растений перерабатыва­ет углекислый газ, растворенный в воде, в кислород. «Не произнося слова «углерод», Сенебье открыл самый факт его круговорота». Взгляды Сенебье опередили время и противоречили существовавшим тогда воззрениям, по­этому остались незамеченными. В 1797 году голландский ученый Ингенгуз опубликовал свою работу (без ссылки на Сенебье, о работе которого он, по-видимому, не знал), в которой показал, что «улучшение» воздуха ра­стениями происходит только на свету, а в отсутствие света они, напротив, «ухудшают» воздух подобно жи­вотным, выделяя углекислый газ. Об этом факте и пи­шет К. А. Тимирязев.

К. А. Тимирязев — человек большой эрудиции, ве­ликолепно знавший историю науки, очень резко реаги­ровал на любую историческую ошибку в трактовке на­учного приоритета. Когда читаешь труды К. А. Тимиря­зева, то обращаешь внимание на их особый полемиче­ский характер.

В начале 1911 года полицейские репрессии, связан­ные со студенческими волнениями, вызвали протест в Московском университете. В результате по приказу ми­нистра народного просвещения ректор университета и его помощники были уволены. Тогда 124 профессора и доцента Московского университета ушли из него. Среди них были профессора К. А. Тимирязев, П. Н. Лебедев и 33-летний магистр физики приват-доцент университе­та П. П. Лазарев.

Дружба Тимирязева с Лебедевым имеет принципи­альное значение для понимания деталей конфликта. Ле­бедев был наиболее талантливым русским физиком-экспериментатором конца XIX и начала XX века. Ему принадлежали классические работы, доказавшие суще­ствование светового давления, Тимирязев же вводил фи­зический метод в исследование физиологии растений. «Стремление стать физиком», по словам Тимирязева, было его мечтой. Он с большим уважением относился к Лебедеву и хотел, чтобы кто-то из близких их после­дователей продолжил развитие симбиоза физики и фи­зиологии растений. По инициативе Тимирязева Общест­во содействия опытным наукам им. Леденцова выдало субсидию Лебедеву для продолжения научных работ в •области физики. Уход из Московского университета, ухудшение условий работы сильно повлияли на больное сердце Лебедева. В марте 1912 года П. Н. Лебедева не •стало. Лабораторию возглавил П. П. Лазарев.

Лазарев пришел в лабораторию Лебедева в 1905 го­ду с определенными интересами в области биофизики. П. Н. Лебедев, великолепно зная физику, хуже ориен­тировался в химии. Лазарев же, окончив медицинский факультет, где читали большой курс химии, был для Ле­бедева хорошим помощником в тех проблемах, которые лежали на границе физики и химии. В отличие от Ти­мирязева, который хотел «проследить судьбу солнечно­го луча в растении до его уничтожения, то есть до его .превращения в химическую работу», Лазарев хотел про­следить за судьбой солнечного луча в живом глазу, т. е. «наблюдать разложение зрительного пурпура». Об этом намерении он рассказал Лебедеву в 1907 году. Лебе­дев не только одобрил эту работу, но и сам принял в ней активное участие. Таким образом, в дальнейшем в лаборатории, которой руководил Лебедев, а затем Ла­зарев, существенное место стали уделять вопросам фо­тохимии зрения и физиологической оптике и не привил­ся интерес к исследованию проблем фотосинтеза и фи­зиологии растений.

В 1917 году за научные заслуги П. П. Лазерев был избран действительным членом (ординарным академи­ком) Академии наук. Показательно, что в связи с раз­носторонней деятельностью Лазарева его рекомендова­ли в академики физиолог И. П. Павлов, математик и механик А. Н. Крылов, математик В. В. Стеклов, минеролог и геохимик В. И. Вернадский и химик Н. С. Курнаков.

Опальный же «красный профессор» К. А. Тимирязев был членом Королевского общества Великобритании, почетным профессором Кэмбриджского университета, университетов в Глазго и Женеве, членом Эдинбургско­го и Манчестерского ботанических обществ, но так и не был избран академиком в России. Октябрьская ре­волюция, которую предсказывал и ждал Тимирязев,, совершилась, когда ему было уже 74 года. Оценивая замечания К. А. Тимирязева в адрес молодого академи­ка П. П. Лазарева, необходимо учитывать описанный выше исторический, социальный и психологический фон.

Теперь рассмотрим научную сторону этих замеча­ний.

Свою блестящую лекцию в Лондонском Королевском обществе 30 апреля 1903 года К. А. Тимирязев начал словами: «Когда Гулливер в первый раз осматривал академию в Лагадо, ему прежде всего бросился в гла­за человек сухопарого вида, сидевший уставив глаза на огурец, запаянный в стеклянном сосуде. На вопрос Гул­ливера диковинный человек пояснил ему, что вот уже восемь лет, как он погружен в созерцание этого пред­мета в надежде разрешить задачу улавливания солнеч­ных лучей и их дальнейшего применения. Для первого знакомства я должен откровенно признаться, что перед вами именно такой чудак. Более тридцати пяти лет про­вел я, уставившись если не на зеленый огурец, закупо­ренный в стеклянную посудину, то на нечто вполне равнозначащее — на зеленый лист в стеклянной труб­ке, ломая себе голову над разрешением вопроса о за­пасании впрок солнечных лучей…»

В 1868 году Тимирязев поставил перед собой зада­чу «определить какие составные части солнечного луча участвуют посредственно или непосредственно в этом процессе… определить соотношение между действующей силой и произведенной работой».

В 30—40-х годах прошлого века англичанин Добэни и американец Дрэпер «экспериментально» показали, что разложение углекислоты зеленым листом идет под дей­ствием наиболее яркой части видимого спектра солнеч­ных лучей, т. е. желтых лучей (центральная часть ви­димого спектра). Тимирязев усомнился в правильности этих выводов. Много лет он потратил на доказательст­во того, что в экспериментах Дрэпера была допущена методическая ошибка, и, наконец, с помощью ряда ухищрений снял спектральную кривую поглощения све­та хлорофиллом. Снятие этой кривой — не самоцель, а путь к раскрытию механизмов фотосинтеза. Вот как об этом пишет сам автор: «Нужно было привлечь к объяс­нению явления какой-нибудь новый физический прин­цип… Принцип, к которому обратились, был так назы­ваемый закон сэра Джона Гершеля, гласивший, что фо­тохимическое действие может быть вызвано только лу­чами, поглощаемыми изменяющимся телом…»

П. П. Лазарев в работе «О кинетике фотохимических реакций», которую он доложил на заседании Отделе­ния физико-математических наук Академии наук 5 фев­раля 1919 года, говорил: «Экспериментальные исследо­вания показали, что скорость элементарной фотохими­ческой реакции пропорциональна количеству поглощен­ной светочувствительным веществом энергии и не зави­сит от длины волны луча в предположении, что полоса поглощения простая и не содержит вторичных максиму­мов. Этот закон был выставлен мною в 1908 году как основной закон фотохимии и на его основе был сделан ряд общих приложений в биологии».

Кто же прав в этом случае? Зависит ли результат фотохимических реакций от яркости источника света или не зависит?

Дальнейшее развитие науки показало, что в утверж­дающей своей части правы оба ученых. Критика была основана на недоразумении, нечеткости существовавших определений и недостаточности экспериментальных дан­ных. Тимирязев считал, что «яркость» — это физиоло­гическое понятие, связанное с субъективным восприя­тием видимого глазом света. Для нашего глаза в силу определенной спектральной чувствительности колбочек наиболее ярким кажется желтый цвет. Лазарев же в работе «О кинетике фотохимических реакций» исполь­зовал понятие «яркость» в физическом, (фотометриче­ском), а не физиологическом смысле. В физике было принято следующее определение: яркость протяженно­го источника света определяется отношением силы света в данном направлении к поверхности источника, види­мой по этому направлению. В этом определении нет ни слова о длине волны (или о цвете) излучаемого источ­ником света. Таким образом, критика Тимирязева в ад­рес Лазарева была основана на недоразумении, так как .за 60 лет развития физики понятие «яркость» наполни­лось другим содержанием.

Тимирязев правильно считал, что энергия света пре жде всего зависит от длины волны, но при этом, как и многие в то время, заблуждался, приписывая наиболь­шую энергию теплой (красной) области видимого спект­ра. Он писал: «Максимум энергии лежит, как извест­но, в инфракрасной части призматического спектра…»

Однако в 1888 году Генрих Герц заметил, что проскакивание искры между цинковыми шариками разряд­ника значительно облегчается, если один из них осве­тить ультрафиолетовым светом. Затем это явление было подробно изучено А. Г. Столетовым. Скорость фото­электронов, выбиваемых светом, росла с увеличением частоты падающего света, а число фотоэлектронов было пропорционально интенсивности падающего света.

В 1905 году А. Эйнштейн объяснил закономерности фотоэффекта исходя из корпускулярной теории света. Фотон, поглощаясь, отдает свою энергию hv (h — по­стоянная Планка, v — частота) электрону, и если эта энергия достаточна для того, чтобы освободить элек­трон от удерживающих его связей, то он выходит за пределы поверхности материала. Таким образом, прав Тимирязев — фотохимический эффект зависит от дли­ны волны (частоты) света.

Однако, так как вероятность одновременного погло­щения двух фотонов одним электроном ничтожно мала, то каждый освобожденный электрон заимствует свою энергию у одного фотона (обратное, вообще говоря, не происходит, т. е. не каждый поглощенный фотон осво­бождает электрон). Поэтому число освобождаемых фо­тоэлектронов должно быть пропорционально числу по­глощенных фотонов, т. е. пропорционально интенсивно­сти света (закон Столетова). Следовательно, Лазарев тоже прав, ибо он утверждал, что при данной длине волны, фотохимический эффект зависит от интенсивно­сти источника (его яркости), т. е. от числа фотонов.

Таким образом, если записать укрупненно уравне­ние фотосинтеза

6 СО2 + 6Н2О +nhv – С6Н1206 + 6 О2

и рассмотреть третье слагаемое в левой его части, то там п — число фотонов (яркость источника), о чем пи­сал Лазарев, и hv — энергия фотона, на чем настаивал Тимирязев.

Тридцать пять лет посвятил К. А. Тимирязев сня­тию спектра поглощения хлорофилла и рассмотрению проблем фотосинтеза. На современном спектрофотомет­ре лаборант снимает спектр за 2—3 минуты. Наши се­годняшние колоссальные успехи по расшифровке моле­кулярных процессов фотосинтеза в значительной степе­ни связаны с работой, которую выполнил К. А. Тими­рязев во второй половине XIX века.