Уважаемые читатели! Известно о «двойных открытиях» – открытиях или изобретениях, сделанных почти одновременно разными учёными или изобретателями. В истории науки известны и другие случаи – неожиданные открытия или изобретения, которые опередили тогдашнее состояние науки. О некоторых из них мы расскажем ниже.

Творчество – одно из самых непостижимых проявлений человеческого сознания. Творчество – порождающее нечто качественно новое, отличающееся неповторимостью, оригинальностью и общественно-исторической уникальностью. Оно специфично для человека, поскольку всегда предполагает наличие творца – субъекта творческой деятельности; в природе же происходит процесс развития, а не творчества.

Понятию творчества нет исчерпывающего объяснения, слово не имеет синонима. Творчество близко к созиданию, работе, изобретению, но не тождественно ни одному из этих понятий.

Творчество присутствует в каждом виде человеческой деятельности и, в конечном счёте, определяет её успех, её выгоду, её новаторский неповторимый характер. Есть целый ряд так называемых «творческих профессий» – актёр, художник, поэт, учёный...

Но каждому ясно – бывает «творчество без творчества», бывает такая работа представителя творческой профессии, которая мало чем отличается от ремесленничества.

Бывает и наоборот. Присутствие творчества придаёт неповторимый окрас самой прозаической деятельности. Благодаря особому дару человека, благодаря творческому отношению работа приобретает поэзию и красоту настоящего творчества.

Творчество состоит из самоотверженной работы и удачи, из глубокого знания и фантазии, из абсолютного владения своим мастерством и способности подняться над этим умением или просто отойти, посмотреть на него со стороны. Творчество – это иногда отклонение от нормы при полном владении нормой, это раскованность, высвобождение своего внутреннего «я» от догматических представлений о том, что кажется раз и навсегда установленным.

Одним словом, творчество – это сложно. Широко известно крылатое выражение Карла Маркса: «В науке нет широкой столбовой дороги, и только тот может достичь её сияющих вершин, кто, не страшась усталости, карабкается её каменистыми тропами». Но зато ничто в мире не даёт человеку такого высокого наслаждения, как творчество.

Творчество делает суровую необходимость труда радостью, поднимает человека в собственных глазах, помогает человечеству двигаться вперёд – не случайно говорят, что большим умам свойственно страстно относиться к своей идее. И разум, не зажжённый чувством, – это бесплодный ум.

Люди давно пытались проникнуть в тайны творчества, найти ключ к загадочному миру удачных решений и находок, и многое уже узнали, многому научились.

Процесс научного творчества содержит мечту, фантазию, гипотезы, поиски, эксперименты, фундаментальные факты и счастливые находки, вдохновение учёного и его направленность.

Опыт, факт – центральный мотив рассуждения учёного, поскольку только опыт даёт другой результат, как говорил Паскаль и как утверждал другой выдающийся мастер опыта Павлов, факты для учёного являются его воздухом.

В науке, естественно, царит необходимость, бескомпромиссная потребность следует из поставленных жизнью задач, часто задач внутренней логики научного поиска, но и интуиция и случай – также важные компоненты познания, открытия.

Творческий процесс – непрерывная работа, непрерывные неудачные попытки, отвергнутые гипотезы, которые поглощают 99 процентов всех творческих усилий и лишь изредка прерываются кратковременным успехом. Этот успех, как крупинки золота после тонн промытого песка.

Искра научного творчества вспыхивает только тогда, когда интерес к данному вопросу, пусть даже очень специальному и далёкому от жизненной повседневности, достигает того предельного уровня, при котором не заниматься этим вопросом человек уже не может, когда сам вопрос и стремление решить его овладевают человеком полностью.

Есть такая древняя сказка о трёх принцах Серендипа. Путешествуя по миру, они случайно или благодаря своему уму находили даже то, что не искали. Ссылаясь на эту сказку, было создано слово «серендипность» (инстинктивная, интуитивная), что означает «дар находить ценные или приятные вещи, которые не ищешь»

Истории науки известны яркие примеры серендипности: многие выдающиеся открытия были сделаны случайно. Подъём воды в ванне дал Архимеду ключ к открытию закона плавания тел, на принципе которого основана конструкция всех кораблей. Падающее яблоко привело Исаака Ньютона к установлению закона всемирного тяготения – одного из величайших открытий всех времён, позволившее ему сформулировать законы движения, управляющие вращением планет и всех небесных тел в мировом пространстве.

За Архимедом сохранится репутация одного из самых удивительных гениев,
когда-либо посвящавших себя математике.

Д'Аламбер

Было бы правильно сказать, что Ньютон не только свёл к порядку всю
совокупность известных в то время данных, но и приписать его гению удивительную
способность предусмотреть следующие открытия и дальнейшее развитие науки.

Н. Бор

Наличие взаимодействия между движущимся зарядом и магнитом случайно открыл в 1820 году учитель физики датчанин Ханс Кристиан Эрстед. Нашим некоторым предкам наряду с электростатическими явлениями были известны и некоторые магнитные явления.

Иногда железные руды, встречающиеся в природе, являются намагниченными и притягивают к себе образцы, сделанные из других ферромагнетиков. Древние греки считали, что магнитные и электрические силы имеют общую природу.

В XVI веке учёные уже научились выводить законы природы, главным образом, в результате своих исследований. Однако, поскольку никому не удавалось обнаружить какого-либо взаимодействия заряженного тела с магнитом, они сделали вывод, что магниты и электрические явления не связаны между собой.

И тут случилось неожиданное: в 1820 году учитель физики Х. Кристиан Эрстед, заканчивая лекцию, хотел продемонстрировать своим ученикам отсутствие связи между электричеством и магнетизмом, для чего включил электрический ток вблизи намагниченной стрелки.

По словам одного из его учеников «он был буквально ошеломлён, увидев, как стрелка начала делать большие колебания». Таким образом, случайно были возрождены к жизни представления древних учёных о связи магнетизма и электричества.

Никогда со времён Галилея мир не видел столько достойных удивления и разносторонних открытий, вышедших из одной головы, и вряд ли скоро увидит другого Фарадея.

А.Г. Столетов

В 1821 году английский физик Майкл Фарадей впервые осуществил вращение магнита вокруг проводника с током и проводника с током вокруг магнита, создав лабораторную модель электродвигателя. В этом опыте наглядно проявилась связь между электрическими и магнитными явлениями.

29 августа 1831 года Фарадей открыл явление электромагнитной индукции. Когда Фарадей заметил, что электрический ток индуцируется в проводнике, который перемещается поперёк силовых линий магнитного поля, он пришёл к чудесному выводу о возможности преобразования механической энергии непосредственно в электрическую – фундаментальное открытие, которое в наше время сделало возможным получение дешёвой электроэнергии. Он первым в 30-х годах ХІХ века в работах по электромагнетизму ввёл понятие поля.

По мнению Эйнштейна, идея поля является самой оригинальной идеей Фарадея, самым важным открытием со времён Ньютона. У Ньютона и других учёных пространство выступало как пассивное вместилище тел и электрических зарядов.

У Фарадея пространство принимает участие в явлениях. «Надо иметь мощный дар научного предвидения, – писал А. Эйнштейн, – чтобы распознать, что в описании электрических явлений не заряды и не частицы описывают суть явлений, а, скорее, пространство между зарядами и частицами».

Жизнь Фарадея была полностью отдана науке и прервалась 25 августа 1867 г. Его большой последователь Дж. Дж. Максвелл так оценил значение Фарадея в развитии физики: «Фарадей есть и навсегда останется создателем того общего учения об электромагнетизме, которое рассматривает с единой точки зрения все явления, изучаемые ранее отдельно, не говоря уже о тех явлениях, которые открыл сам Фарадей, убеждённый в единстве всей науки».

И до сих пор вызывает удивление та точность, с которой были подтверждены
теоретические предсказания Менделеева.

В. Паули

История открытия периодического закона химических элементов является одним из ярких примеров, когда преподавание может стать стимулом для научного творчества. Работая над фундаментальным курсом лекций «Основы химии», учёный стремился построить такую систему элементов, чтобы студенты могли легче запомнить названия химических элементов и усвоить их свойства. Раскладывая пасьянс из карточек, на каждой из которых был записан символ химического элемента, Менделеев однажды заметил периодичность свойств элементов с ростом атомного веса. Это было ключом к разгадке великой закономерности.

Известна точно дата открытия – 17 февраля 1869 г. В этот день учёный составил таблицу из известных тогда 63 химических элементов. Учёный сразу понял важность своего открытия для дальнейшего развития химии.

Периодическая система элементов позволяла предсказать ещё не открытые элементы, с большой точностью описывать их основные физико-химические свойства. Ещё при жизни Менделеева были открыты предусмотренные им галлий, скандий и германий.

До сего времени созданная Менделеевым система даёт возможность выявлять и искусственно получать всё новые элементы, число которых непрерывно растёт и на сегодня достигает цифры 118.

Только в ХХ веке стала ясной роль периодического закона в развитии атомной и ядерной физики. В 1913 году голландский физик Ван ден Брук, исходя из модели атома Резерфорда, предположил, что номер элемента в таблице Менделеева совпадает с зарядом ядра элемента, который он назвал атомным номером.

Таким образом, периодический закон Менделеева был уточнён: атомный вес был заменён зарядом – основной характеристикой химического элемента. Теперь периодический закон Менделеева звучит так: существует периодическая зависимость физических и химических свойств элементов от заряда ядра элемента, то есть от атомного номера элемента.

Менделеев не был кабинетным учёным. Он интересовался развитием техники и производства, вносил ценные практические рекомендации. Технология производства бездымного пороха, идея подземной газификации угля, разработка добычи и переработка нефти, металлургия, земледелие, воздухоплавание, демографические проблемы России – вот неполный перечень кипучей деятельности учёного-патриота.

Поддержав студентов в их выступлениях против царизма, Менделеев в 1890 году в знак протеста действиям царя подал в отставку из Петербургского университета. К концу жизни (2.02.1907) он возглавлял палату мер и весов, затем преобразованную в институт метрологии. В честь Менделеева 101-й элемент периодической системы был назван менделевием.

Рентген был большим и цельным человеком в науке и в жизни.
Вся его личность, его деятельность и научная методология принадлежат прошлому.
Но только на фундаменте, созданном физиками ХІХ века,
в частности, Рентгеном могла появиться современная физика.

А.Ф. Иоффе

Поздним вечером 8 ноября 1895 года ректор Вюрцбургского университета Вильгельм Конрад Рентген, работая по обычаю один в своей лаборатории, сделал неожиданное открытие, положившее начало развитию целой эпохи в развитии физической науки.

Исследуя катодные лучи в газоразрядной трубке, он заметил непонятные вспышки света, которые появлялись на бумажной ширме, покрытой платиносинеродистым барием (люмифор) и на флюоресцирующих кристаллах, которые лежали на лабораторном столе вблизи трубки. Укутав трубки чёрной бумагой, непрозрачной для обычного света и ультрафиолетовых лучей, Рентген убедился, что вспышки не погасли.

Рентген понял, что от вакуумной трубки при разрядах идёт ещё никем не замеченное излучение неизвестной природы, которое он сначала назвал Х-лучами. В течение семи недель Рентген один, тайком от своих ассистентов, учеников и даже жены, которая помогала ему в работе, исследовал свойства удивительного излучения. Размещая на пути Х-лучей различные предметы из дерева, металла и других веществ, он измерил проникающую способностью нового излучения, открыл его фотографическое действие, получил первые снимки человеческого тела. Лишь 28 декабря 1895 года Рентген сделал первое сообщение на заседании Вюрцбургского физико-медицинского общества.

Открытие Рентгена оказало глубокое влияние на технику физических и химических исследований, на многие прикладные отрасли.

Но наиболее важное применение рентгеновские лучи получили в биологии и практической медицине. Человечество всегда будет благодарно первооткрывателю рентгеновских лучей за новые методы выявления и лечения многих болезней – рентгенодиагностику и рентгенотерапию. Вместе с тем уже в первые годы применения рентгеновских лучей десятки людей стали жертвами бесконтрольного облучения ими. Впервые люди получили предостережение о последствиях неосторожного и бездумного использования новейших физических открытий.

За открытие Х-лучей Рентген первым среди физиков в 1901 году был удостоен Нобелевской премии.

Де Бройль был первым, кто узнал о тесной физической и формальной
взаимосвязи между квантовыми состояниями материи и явлениями резонанса
ещё в те времена, когда волновая природа материи не была открыта экспериментально.

А. Эйнштейн

Остановившись ещё на одном случайном открытии в 1924 году в диссертации на получение учёной степени доктора философии, французский физик Луи де Бройль предположил, что всем частицам должны быть присущи волновые свойства, подобные волновым свойствам света.

Физическая интерпретация корпускулярно-волнового дуализма заключается в том, что интенсивность сопоставляемой частице волны в любой заданной точке пространства оказывается пропорциональной вероятности найти частицу в этой точке. Это и есть то, что мы называем корпускулярно-волновым дуализмом. Содержание термина дуализм заключается в том, что между корпускулярными и волновыми характеристиками частицы (или волны) существует определенная связь: λ=h/p, где h – постоянная Планка, p – импульс частицы, λ – длина волны, сопоставляемой с частицей. Приведенная формула однозначно связывает волновую характеристику в левой части уравнения с корпускулярной характеристикой в правой части. «Де Бройль был первым, кто осознал тесную физическую и формальную взаимосвязь между квантовым состоянием материи и явлениями резонанса ещё в те времена, когда волновая природа материи не была открыта экспериментально» (А. Эйнштейн).

Подтверждением гипотезы де-Бройля мог быть опыт, в котором элементарные частицы проявили бы свойства, характерные для волн, например, интерференцию или дифракцию. Многие физики, в том числе и Эйнштейн, пытались придумать такой опыт, но все попытки заканчивались неудачно.

Дэвисон К. Дж. – американский физик, профессор Виргинского университета. Вместе со своим сотрудником Л. Джермером открыл в 1927 г. явление дифракции электронов на кристалле никеля, что было экспериментальным подтверждением теории де Бройля (Нобелевская премия, 1937 г.).

Джермер Л.Х. – американский физик, член Американской академии искусств и наук. В 1927 г. открыл дифракцию электронов.

Впервые гипотеза де Бройля была подтверждена на опыте двумя американскими физиками Дэвисоном и Джермером, наблюдавшими в 1927 году дифракцию электронов. Интересно, что в этом опыте, как и в других, имевших исключительное значение для физики, великое открытие произошло случайно.

Дэвисон и Джермер не интересовались дифракцией электронов, даже не имели представления об этом явлении. В 1926 году Джермер повёз в Англию, где проходила международная конференция, некоторые полученные им предварительные результаты по рассеянию электронов. Европейские учёные обратили его внимание на то, что полученные им результаты скорее можно объяснить как дифракцию электронов.

Если экспериментатор, пусть даже случайно, обнаружил непонятный ему эффект, его долг – скрупулезно заняться этим эффектом, пока не будет достигнута полная ясность.

Понятно, что в настоящее время волновые свойства электронов, нейтронов, протонов, атомов и т.д. изучены очень мало. Волновая природа вещества сейчас твёрдо установлена, причём никаких отклонений от теории обнаружить не удалось.

Хотя пути, приведшие к этим и многим другим открытиям, были найдены случайно, нужно было вдохновение гения, чтобы эти случайные находки превратились в большие открытия.

Само собой разумеется, что случай может помочь только хорошо подготовленному уму.

Макс Планк иллюстрирует это положение историей открытия И. Ньютоном закона притяжения: «Классический пример молниеносного зарождения большой научной идеи... видим в рассказе об Исааке Ньютоне: сидя под яблоней, он увидел яблоко, упавшее на землю и вспомнил о движении Луны вокруг Земли; таким образом, он установил связь между ускорением яблока и ускорением Луны.

Тот факт, что оба эти ускорения соотносятся между собой как квадраты радиусов орбиты Луны и земного радиуса, навёл его на мысль, что эти два радиуса имеют общую причину; так он дошёл до основы своей теории тяготения».

Значит, случай имеет свои причины: не каждому, кто сидит под яблоней, удаётся открыть фундаментальный закон, надо ещё быть И. Ньютоном, надо ещё много знать и много думать. Российский публицист Дмитрий Иванович Писарев писал: «Открытие является встречей между вечным явлением и вечным разумом человечества». Эта встреча неизбежна и порой от случая зависит, как быстро эта встреча состоится.

Мы рассказали только о некоторых случайных открытиях в физике. Конечно, такое случалось и в химии, и в биологии, и в других науках. Возможно, кто-то из наших читателей откликнется и дополнит рассказ.

Д.Ю. Сигаловский, радиофизический факультет Киевского национального университета имени Тараса Шевченко