В історії науки відомі неочікувані відкриття чи винаходи, які випередили тогочасний стан науки. Про деякі з них ми розповімо нижче.

Творчість – одне з самих незбагнених проявів людської свідомості. Творчість породжує щось якісно нове, що відрізняється неповторністю, оригінальністю і суспільно-історичною унікальністю. Вона специфічна для людини, оскільки завжди припускає наявність творця – суб'єкта творчої діяльності; в природі ж відбувається процес розвитку, а не творчості. Поняттю творчості немає вичерпного пояснення. Творчість близька до створювання, роботи, винаходу, але не адекватна ні одному з цих понять.

Творчість присутня у кожному виді людської діяльності і, врешті-решт визначає її успіх, її вигоду, її новаторський неповторний характер. Є цілий ряд так званих «творчих професій» – актор, художник, маляр, поет, вчений… Але кожному ясно, – буває «творчість без творчості», буває така робота представника творчої професії, яка мало чим відрізняється від ремісництва. Буває і навпаки. Присутність творчості надає неповторного забарвлення самій прозаїчній діяльності. Завдяки особливому дару людини, завдяки творчому відношенню робота набуває поезії та краси дійсної творчості.

Творчість складається з самовідданої працездатності та вдачі, з глибокого знання і з фантазії, з абсолютного володіння своєю майстерністю і здатності піднятись над цим вмінням, чи просто відійти, подивитись на нього зі сторони. Творчість – це іноді відхилення від норми при повному володінні нормою, це розкутість, вивільнення свого внутрішнього «я» від догматичних уявлень про те, що здається раз і назавжди встановленим.

Одним словом, творчість – це складно. Широко відомий крилатий вислів Карла Маркса: «В науці немає широкої стовбової дороги, і тільки той може достигти її сяючих вершин, хто не лякаючись втомленості, дереться її кам'янистими стежками». Але зате ніхто й ніщо у світі не дає людині такої високої насолоди, як творчість. Вона робить сувору необхідність праці – радістю, піднімає людину у власних очах, допомагає людству рухатись вперед – не випадково кажуть, що великим розумам властиво пристрасно відноситись до своєї ідеї. І розум, не запалений почуттям – це безплідний розум.

Люди давно намагались проникнути у таємниці творчості, знайти ключ до загадкового світу вдалих рішень і знахідок і багато вже пізнали, багато чому навчились.

Процес наукової творчості містить мрію, фантазію, гіпотези, пошуки, досліди, експерименти, фундаментальні факти і щасливі знахідки, натхнення вченого і його спрямованість.

Дослід, факт – центральний мотив міркування вченого, оскільки тільки дослід дає інший результат: як говорив Паскаль, і як стверджував інший найвидатніший майстер досліду І.П.Павлов – факти для вченого є його повітрям.

У науці, природно, панує необхідність, безкомпромісна потреба, яка випливає з поставлених життям задач, часто задач внутрішньої логіки наукового пошуку, але і інтуїція і випадок також важливі компоненти пізнання, відкриття.

Творчий процес – неперервна робота, неперервні невдалі спроби, відкинуті гіпотези, які вбирають 99 відсотків всіх творчих зусиль, які лише зрідка перериваються короткочасним успіхом. Цей успіх, як крупинки золота після тонн промитого піску.

Іскра наукової творчості спалахує лише тоді, коли інтерес до даного питання, нехай навіть дуже спеціального і далекого від життєвого повсякдення досягає того граничного рівня, при якому не займатися цим питанням людина вже не може, коли саме питання і прагнення розв'язати його оволодівають людиною повністю.

За Архімедом збережеться репутація одного з самих дивних геніїв які коли-небудь присвячували себе математиці.

Д'Аламбер

Було б правильно сказати, що Ньютон не тільки звів до порядку всю сукупність відомих на той час даних, але і приписати його генію дивовижну здатність передбачити наступні відкриття та подальший розвиток науки.

Н.Бор

Є така давня казка про три принци Серендипа. Подорожуючи світом, вони випадково, чи завдяки своєму розуму знаходили навіть те, що не шукали.

Історії науки відомі яскраві приклади Серендипності: багато найвидатніших відкриттів були зроблені випадково. Підйом води у ванні дав Архімеду ключ до відкриття закону плавання тіл, на принципі якого засновано конструкція всіх кораблів. Падаюче яблуко привело Ісаака Ньютона до встановлення закону всесвітнього тяжіння – одного з найвидатніших відкриттів всіх часів, яке дозволило йому сформулювати закони руху, що керують обертанням планет і всіх небесних тіл у світовому просторі.

Наявність взаємодії між рухомим зарядом та магнітом випадково відкрив у 1820 році вчитель фізики датчанин Ханс Крістіан Ерстед. Нашим деяким предкам поряд з електростатичними явищами були відомі і деякі магнітні явища. Іноді залізні руди, які зустрічаються у природі, є намагніченими і притягують до себе зразки, зроблені з інших феромагнетиків. Стародавні греки вважали, що магнітні й електричні сили мають спільну природу.

У XVI столітті вчені вже навчилися виводити закони природи, головним чином, в результаті своїх досліджень. Однак, оскільки нікому не вдавалось виявити будь-якої взаємодії зарядженого тіла з магнітом, вони зробили висновок, що магніти та електричні явища не зв'язані між собою. І тут сталося неочікуване: у 1820 році вчитель фізики Х.Крістіан Ерстед, закінчуючи лекцію, хотів продемонструвати своїм учням відсутність зв'язку між електрикою і магнетизмом, для чого ввімкнув електричний струм поблизу від намагніченої стрілки. За словами одного з його учнів «він був буквально приголомшеним, побачивши як стрілка почала робити великі коливання». Таким чином випадково було відроджено до життя уявлення стародавніх учених про зв'язок магнетизму і електрики. (Ерстед Ханс Кристіан (1777 -1851 ) – датський фізик, блискучий лектор і популяризатор, почесний член багатьох академій наук.)

Ніколи з часів Галелея світ не бачив стільки гідних подиву і різносторонніх відкриттів, які вийшли з однієї голови і навряд чи скоро побачить іншого Фарадея.

О.Г.Столєтов

У 1821 році англійській фізик Майкл Фарадей вперше здійснив обертання магніту навколо провідника зі струмом і провідника зі струмом навколо магніту, створивши лабораторну модель електродвигуна. У цьому досліді наглядно виявився зв'язок між електричними і магнітними явищами.

29 серпня 1831 року Фарадей відкрив явище електромагнітної індукції. Коли Фарадей помітив, що електричний струм індукується в провіднику, який переміщується поперек силових ліній магнітного поля, він дійшов до чудесного висновку про можливість перетворення механічної енергії безпосередньо в електричну – фундаментальне відкриття, яке зробило можливим отримання дешевої електроенергії. Він першим у 30-х роках ХІХ сторіччя у роботах з електромагнетизму ввів поняття поля.

За думкою Ейнштейна ідея поля була самою оригінальною ідеєю Фарадея, самим важливим відкриттям з часів Ньютона. У Ньютона та інших вчених простір виступав як пасивне вмістилище тіл та електричних зарядів. У Фарадея простір приймає участь в явищах. «Треба мати могутній дар наукового передбачення – писав А.Ейнштейн – щоб розпізнати, що в описанні електричних явищ не заряди і не частинки описують суть явищ, а скоріше, простір між зарядами і частинками».

Життя Фарадея було повністю віддане науці і перервалось 25 серпня 1867 р. Його великий послідовник Дж.Дж. Максвел так оцінив значення Фарадея у розвитку фізики: «Фарадей є і назавжди залишиться творцем того загального вчення про електромагнетизм, яке розглядає з єдиної точки зору всі явища, котрі вивчались раніше окремо, не кажучи вже про ті явища, які відкрив сам Фарадей, переконаний у єдності всієї науки».

І дотепер викликає подив та точність, з якою були підтверджені теоретичні передбачення Менделєєва.

В.Паулі

Історія відкриття періодичного закону хімічних елементів є одним з яскравих прикладів, коли викладання може стати стимулом для наукової творчості. Працюючи над фундаментальним курсом лекцій «Основи хімії» вчений домагався побудувати таку систему елементів, щоб студенти могли легше запам'ятати назви хімічних елементів та засвоїти їх можливості. Розкладаючи пасьянс з карток, на кожній з яких був записаний символ хімічного елементу, Менделєєв одного разу помітив періодичність властивостей елементів із зростанням атомної ваги. Це було ключем до розгадки великої закономірності.

Відома точно дата відкриття – 17 лютого 1869 г. У цей день вчений склав таблицю з відомих тоді 63 хімічних елементів. Вчений зразу зрозумів важливість свого відкриття для подальшого розвитку хімії. Періодична система елементів дозволяла передбачити ще не відкриті елементи, з великою точністю описувати їх основні фізико-хімічні властивості. Ще при житті Менделєєва були відкриті передбачені ним галій, скандій та германій.

До цього часу створена Менделєєвим система дає можливість виявляти і штучно отримувати все нові елементи, число яких неперервно зростає і досягає тепер цифри 107. Тільки у ХХ сторіччі стала ясною роль періодичного закону у розвитку атомної та ядерної фізики. У 1913 році голландській фізик Ван ден Брук, виходячи з моделі атома Резерфорда, припустив, що номер елемента в таблиці Менделєєва співпадає з зарядом ядра елемента, названий ним атомним номером.

Таким чином періодичний закон Менделєєва був уточнений: атомна вага була замінена зарядом – основною характеристикою хімічного елемента. Тепер періодичний закон Менделєєва звучить так: існує періодична залежність фізичних і хімічних властивостей елементів від заряду ядра елементів, тобто від атомного номера елемента.

Менделєєв не був кабінетним ученим. Він цікавився розвитком техніки і виробництва, вносив цінні практичні рекомендації. Технологія виробництва бездимного пороху, ідея підземної газифікації вугілля, розробка добичі і переробка нафти, металургія, землеробство, повітроплавання, демографічні проблеми Росії – ось неповний перелік кипучої діяльності вченого-патріота.

Підтримавши студентів у їх виступах проти царизму, Менделєєв у 1890 році в знак протесту діям царя подав у відставку з Петербурзького університету. До кінця життя (2.02.1907) він очолював палату мір і ваг, потім перетворену на інститут метрології. На честь Менделєєва 101 елемент періодичної системи був названий Менделєєвим.

Рентген був великою і цільною людиною в науці і в житті. Вся його особистість, його діяльність і наукова методологія належать минулому. Але тільки на фундаменті, створеному фізиками ХІХ сторіччя, зокрема, Рентгеном могла з'явитися сучасна фізика.

А.Ф.Іофе

Пізнього вечора 8 листопада 1895 року ректор Вюрубурського університету Вільгельм Конрад Рентген, працюючи за звичаєм один в своїй лабораторії, зробив непередбачене відкриття, яке поклало розвиток цілої епохи в розвитку фізичної науки. Досліджуючи катодні промені в газорозрядній трубці, він помітив незрозумілі спалахи світла, які з'являлись на паперовій ширмі, вкритій платиносинеродістим барієм (люміфор) та на флюресцюючих кристалах, які лежали на лабораторному столі поблизу трубки. Обгорнувши трубки чорним папером, непрозорим для звичайного світла та ультрафіолетових променів, Рентген переконався, що спалахи не вщухли.

Рентген зрозумів, що від вакуумної трубки при розрядах випромінюється ще ніким не помічене випромінювання невідомої природи, яке він спочатку назвав Х-променями. Протягом семи тижнів Рентген один, тайком від своїх асистентів, учнів та навіть жінки, яка допомагала йому в роботі, досліджував властивості дивного випромінювання. Розміщуючи на шляху Х-променів різні предмети з дерева, металу та інших речовин, він виміряв проникну здатність нового випромінювання, відкрив його фотографічну дію, отримав перші знімки людського тіла. Лише 28 грудня 1895 року Рентген зробив перше повідомлення на засіданні Вюрубурського фізико-медичного товариства.

Відкриття Рентгена спричинило глибокий вплив на техніку фізичних та хімічних досліджень, на багато прикладних галузей.

Але найбільш важливе застосування рентгенівські промені отримали в біології і практичній медицині. Людство завжди буде вдячне першовідкривачу рентгенівських променів за нові ефективні методи виявлення і лікування багатьох хвороб – рентгенодіагностику і рентгенотерапію. Разом з тим вже в перші роки застосування рентгенівських променів десятки людей стали жертвами безконтрольного опромінення ними. Вперше люди отримали застереження про наслідки необережного і бездумного використання новітніх фізичних відкриттів.

За відкриття Х-променів Рентген першим серед фізиків у 1901 році був вшанований Нобелівською премією.

Де Бройль був першим, хто пізнав тісний фізичний і формальний взаємозв'язок між квантовими станами матерії та явними??... ще в ті часи, коли хвильова природа матерії не була відкрита експериментально.

А.Ейнштейн

Зупинившись ще на одному випадковому відкритті. У 1924 році в дисертації на отримання вченого ступеню доктора філософії французький фізик Луї де Бройль припустив, що всім частинкам повинні бути притаманні хвильові властивості, подібними хвильовим властивостям світла.

Фізична інтерпретація корпускулярно-хвильового дуалізма полягає в тому, що інтенсивність зіставляємої частинці хвилі в будь-якій заданій точці виявляється пропорційною ймовірності знайти частинку в цій точці. Це і є те що ми називаємо корпускулярно-хвильовим дуалізмом. Зміст терміну дуалізм полягає в тому, що між корпускулярними і хвильовими характеристиками частинки (чи хвилі) існує певний зв'язок   p = hν , де h - стала Планка,  p – імпульс частинки, λ - довжина хвилі зіставляємої з частинкою. Наведена формула однозначно зв'язує хвильову характеристику в лівій частині з корпускулярною характеристикою в правій частині. А.Ейнштейн сказав: «Де Бройль був першим, хто усвідомив тісний фізичний і формальний взаємозв'язок між квантовим станом матерії та явищами резонансу в ті часи, коли хвильова природа матерії не була відкрита експериментально».

Підтвердженням гіпотези де Бройля міг бути дослід, в якому елементарні частинки проявили б властивості, характерні для хвиль, наприклад, інтерференцію чи дифракцію. Багато фізиків, зокрема, й Ейнштейн, намагались придумати такий дослід, але всі спроби закінчувались невдало.

У 1927 р. К. Дж. Девісон – американський фізик, професор Віргінського університету разом зі своїм співробітником Л.Джермером відкрив явище дифракції електронів на кристалі нікелю, що було експериментальним підтвердженням теорії Де Бройля.

У цьому ж році інший американський фізик Л.Х. Джермер - член Американської академії мистецтв та наук відкрив явище дифракції електронів.

Вперше гіпотеза де Бройля була підтверджена на досліді двома американськими фізиками, які спостерігали дифракцію електронів. Цікаво, що в цьому досліді, як і в інших, що мали виключне значення для фізики, велике відкриття сталося випадково. Девісон і Джермер не цікавились дифракцією електронів, навіть не мали уявлення про це явище. У 1926 році Джермер повіз в Англію, де відбувалась міжнародна конференція, деякі отримані ним попередні результати по розсіянню електронів. Європейські вчені звернули його увагу на те, що отримані ним результати скоріше можна пояснити як дифракцію електронів.

Якщо експериментатор, нехай навіть випадково, виявив незрозумілий йому ефект, його обов'язок – доскіпливо зайнятися цим ефектом, поки не буде досягнута повна ясність.

Зрозуміло що на даний час хвильові властивості електронів, нейтронів, протонів, атомів і т.д. вивчені дуже мало. Хвильова природа речовини зараз твердо встановлена, причому ніяких відхилень від теорії виявити не вдалося.

Хоча шляхи, які привели до цих і багатьох інших відкриттів, були знайдені випадково, потрібно було натхнення генія, щоб ці випадкові знахідки перетворились на великі відкриття.

Само собою зрозуміло, що випадок може допомогти тільки добре підготовленому розуму. Макс Планк ілюструє це положення історією відкриття І.Ньютоном закону тяжіння: «Класичний приклад блискавкоподібного зародження великої наукової ідеї… маємо в розповіді про Ісаака Ньютона: сидячи під яблунею, він побачив яблуко, яке упало на Землю і згадав про рух Місяця навколо Землі; таким чином він встановив зв'язок між прискоренням яблука і прискоренням Місяця. Той факт, що обидва ці прискорення відносяться між собою як квадрати радіусів орбіти місяця і земного радіуса, навів його на думку, що ці два радіуси мають спільну причину; так він дійшов до основи своєї теорії тяжіння».

Значить, випадок має свої причини: не кожному, хто сидить під яблунею, вдається відкрити фундаментальний закон, треба ще бути І.Ньютоном, треба ще багато знати і багато думати. Російській публіцист Д.І.Писарєв писав: «Відкриття є зустріччю між вічним явищем і вічним розумом людства». Ця зустріч неминуча і порою від випадку залежить, як швидко ця зустріч відбудеться.

Ми розповіли тільки про деякі випадкові відкриття з фізики. Звичайно, таке траплялось і в хімії, біології та інших науках. Можливо, хтось із наших читачів відгукнеться і доповнить цю розповідь.

Д.Ю. Сигаловський, радіофізичний факультет Київського національного університету імені Тараса Шевченка