Большая часть научных открытий рождается из упорной, целенаправленной и порой невероятно сложной работы, цель которой сводится к одной задаче — добиться прорыва в той или иной области. Однако история полна примеров, когда выдающиеся открытия совершались учёными именно тогда, когда взгляд их устремлялся в противоположном направлении.
Иногда действительно значимые открытия происходят полностью случайно. Возьмём, к примеру, создание средства для улучшения кровотока в миокарде и лечения стенокардии и ишемической болезни сердца. Для сердца этот препарат оказался практически бесполезным, но именно он породил силденафил, ныне известный как Виагра. Открытие сахарина — искусственного подсластителя — возникло из усталости, а возможно и из простой забывчивости российского профессора химии помыть руки перед едой.
В большинстве случаев исследователи, стоящие за подобными открытиями, не стали бы называть их по-настоящему «случайными», поскольку перед этим люди нередко проводили бессонные ночи и анализировали огромную гору научной информации — всё ради того, чтобы действительно совершить открытие, хотя и не то, что получилось в итоге.
Стремление понять, как работает тот или иной новый продукт, тоже нередко вносит свою лепту, как это было с изобретателем вещества, предназначенного для чистки стен от сажи. Всего лишь простое любопытство и желание сменить один ингредиент на другой воплотились в очень интересное и весьма прибыльное изобретение – пластилин.
Также следует понимать, что ни одно из изменивших этот мир «случайных» изобретений не было бы возможным без наличия того, кто смог бы своевременно разглядеть потенциал и ценность открытия. И всё же история показывает, что лучшие инновации могут приходить в этот мир в самый неожиданный момент.
Микроволновая печь
Инженер компании «Raytheon» Перси Спенсер, занимавшийся изготовлением оборудования для радаров, в 1945 году совершил одно из важнейших открытий в истории человечества. Он заметил, что СВЧ-излучение способно нагревать предметы. Легенд о том, как он это выяснил, существует несколько. По одной из версий, в кармане у него оказался шоколадный батончик, и во время работы с магнетроном он удивился тому, как расплавился шоколад. Чтобы разобраться в причинах, Спенсер провёл эксперименты с другими продуктами: яйцами и зернами кукурузы. Из увиденного он сделал вывод, что причиной является именно микроволновое излучение.
Как бы то ни было, в 1946 году Спенсер запатентовал первую микроволновую печь. Первая промышленная модель Radarange вышла в 1947 году той же компанией, в которой он работал. Но она предназначалась не для разогрева пищи, а для быстрой разморозки и применялась исключительно военными. Её высота достигала 168 сантиметров, масса — 340 кг, мощность — 3 кВт, что примерно вдвое превышало мощность современных бытовых СВЧ-печей. Стоила микроволновка для военных около 3000 долларов. В 1965 году появился её бытовой аналог за 500 долларов.
Хинин
Долгое время хинин был основным средством лечения малярии. Сегодня он продолжает использоваться как компонент некоторых лекарств против малярии и добавкой к различным тонизирующим напиткам.
Иезуитские миссионеры применяли хинин ещё с начала XVII века, обнаружив его в Южной Америке и привезя в Европу; однако, согласно одной из легенд, лечение болезней этим веществом практиковалось андскими цивилизациями задолго до европейцев, и открытие свойств хинина нередко связывают с удачей.
В одной из легенд рассказывается об андском жителе, потерявшемся в джунглях, страдающем малярийной лихорадкой. Истощённый от жажды он выпил воду из лужи у корня хинного дерева. Горький привкус сначала насторожил его, но лихорадка постепенно отступила, и человек нашёл дорогу домой, рассказав историю об удивительном дереве.
Эта легенда не так хорошо документирована, как история миссионера Бернабе Кобо, который привёз хинин в Европу и вылечил жену вице-короля Перу, однако мы не могли пропустить увлекательную легенду об удаче, изменившую мир.
Рентгеновское излучение
В 1895 году немецкий физик Вильгельм Рентген работал с катодно-лучевой трубкой. Хотя сама трубка была экранирована, он заметил, что картон, покрытый платиносилицидным барием и расположенный рядом в темноте, начинает светиться.
Пытаясь блокировать лучи, он обнаружил, что многие предметы просвечивают при их наличии. Когда он поставил перед трубкой свою руку, он увидел её изображение на экране. Это открытие он назвал «икс-лучами» (X-rays). Затем Рентген заменил трубку фотопластиной и получил первую рентгенограмму.
Вскоре технология была внедрена медицинскими учреждениями и исследовательскими лабораториями. Однако опасность длительного воздействия рентгеновских лучей учёным стала понятна лишь позже.
Радиоактивность
Радиоактивность была открыта в 1896 году французским физиком Анри Беккерелем. Он занимался исследованием связи люминесценции с недавно открытыми рентгеновскими лучами.
Беккерель решил проверить, не сопровождается ли любая люминесценция рентгеновскими лучами. Для проверки он взял несколько соединений, включая урановую соль, которая светилась желто-зелёным светом. Осветив её солнечным светом, он поместил соль в темный шкаф на фотопластинку, также завернутую в темноту. Через некоторое время проявив пластинку, он увидел изображение соли. Но люминесценное излучение не могло пройти через черную бумагу, и только рентгеновские лучи могли засветить пластинку.
Проведя ряд аналогичных опытов с урановыми солями, он осознал: появились новые лучи, которые проходят сквозь непрозрачные предметы, но не являются рентгеновскими.
Беккерель установил, что интенсивность излучения определяется количеством урана и не зависит от его химической формы. Следовательно, это свойство присуще именно химическому элементу — урану.
Застёжки-липучки
В 1941 году швейцарский инженер Жорж де Местраль гулял в Альпах с собакой. Вернувшись домой, он принялся чистить шерсть животного от головок репейника. Но на этот раз он увидел, как эти головки, словно крючки, цепляются за ткань и шерсть.
Не планируя создавать новую систему застежек, он всё же не устоял перед идеей. Спустя годы проб и ошибок он пришёл к выводу, что наиболее подходящим материалом для липучек станет нейлон.
Застёжки-липучки стали очень популярны вскоре после адаптации технологии NASA. Позже они нашли широкое применение в повседневной одежде и обуви.
Сахарин
Сахарин — искусственный подсластитель, примерно в 400 раз слаще сахара. Он был обнаружен в 1878 году немецким химиком российского происхождения Константином Фальбергом в Университете Джона Хопкинса. Фальберг и его руководитель американский профессор Айра Ремсен вели исследования производных битума.
После насыщенного дня в лаборатории Фальберг забыл помыть руки перед ужином. Взяв хлеб и откусивла кусочек, учёный отметил сладковатый привкус пищи, как и у остальных блюд, к которым он касался.
Он вернулся в лабораторию и стал экспериментировать с различными компонентами, пока не заметил, что при сочетании орто-сульфобензойной кислоты с хлористым фосфором и аммиаком образуется вещество с тем самым сладким привкусом (следует отметить, что практика пробовать химикаты на вкус — не характерно для учёных).
Фальберг запатентовал формулу сахарина в 1884 году (не включив в держатели патента Ремсена, хотя они вместе ранее опубликовали первую научную статью по этому открытию). Широкое распространение искусственный подсластитель получил во время Первой мировой войны, когда запасы сахара были ограничены.
Тесты показали, что вещество не усваивается организмом и не является калорийным. В 1907 году сахарин стал применяться диабетиками как подсластитель без сахара.
Имплантируемый кардиостимулятор
В 1956 году американский инженер и изобретатель Уилсон Грэйтбатч занимался разработкой устройства, которое регистрировало бы сердечный ритм. Открыв коробку для резистора, который должен был завершить схему, он увидел, что попался резистор большего размера.
Тем не менее, установив этот резистор, он заметил, что контур генерирует электрические импульсы, совпадающие с частотой пульса. Это пробудило у него идею создать компактный вживляемый кардиостимулятор. Осталось найти способ уменьшить размеры прибора, чтобы он функционировал.
Через два года он представил первый вживляемый кардиостимулятор, который был опробован на собаке. Эта запатентованная инновация положила начало массовому производству и развитию кардиостимуляторов.
ЛСД
ЛСД-25 был впервые синтезирован швейцарским химиком Альбертом Хофманом в 1938 году в рамках исследований лизергиновой кислоты, выделяемой спорыньёй — паразитирующим грибом. Планировалось использовать полученное в фармацевтике; многие его производные и по сей день применяются.
В 1943 году, ещё не зная его эффектов, Хофман случайно впитал некоторую долю вещества через пальцы, ощущив тревогу и головокружение, что он сообщил своему ассистенту.
Вернувшись домой, он сел на кровать и «погрузился в своеобразное состояние» — активная игра воображения сопровождалась тяжёлой тревогой и искажением восприятия. Через три дня Хофман принял вещество сознательно. Вот как он описывал свои ощущения:
«Я попросил моего лабораторного ассистента, зная об эксперименте, проводить меня домой. Мы ехали на велосипеде, так как автомобиля не было. По дороге мои ощущения приняли угрожающие формы: всё в поле зрения дрожало и искажалось, как в кривом зеркале. Я также ощущал, что не могу сдвинуться с места. Позже ассистент объяснил, что мы двигались довольно быстро. Мы добрались домой целыми и невредимыми, и я попросил его позвать нашего семейного врача и принести молока у соседей. Головокружение и чувство исчезновения сознания усиливались, и мне пришлось лечь на диван. Внешний мир принял ужасающий вид, вращался, предметы казались странно живыми. Женщина возле двери, которую я едва узнал, принесла молока — за вечер я выпил два литра. Это уже была не просто фрау Р., а злая и коварная ведьма в раскрашенной маске».
Ещё более тяжёлым для него был переход восприятия «Я» и своей личности. Любая воля и попытка остановить распад внешнего мира и растворение собственного «Я» казались тщетными. Какой‑то демон вселился в него и овладел телом, разумом и душой. Он вскочил, закричал, пытаясь выбраться, но затем растерял силы и лёг. Вещество поразило его. Это был демон, который презрительно торжествовал над его волей».
Пластилин
Вопрос о том, кто именно изобрёл пластилин, остаётся спорным. В Германии считают Франца Колба (патент 1880 года), в Великобритании — Уильяма Харбута (патент 1899 года). Существуют и другие версии, согласно которым пластилин придумал Ной Маквикер.
Липкий материал был создан Ноем Маквикером, тогда работавшим вместе с братом Клео в Kutol, производившей мыло. Изначально он был задуман не как игрушка, а как средство для очистки обоев.
Одной из задач держателей каминов, которые обогревали дома — убрать копоть с потолков. Лепкая глина казалась идеальным решением для чистки. Однако вскоре виниловые обои потребовали иной подход, и глина утратила актуальность.
Когда Маквикеры собирались выйти из бизнеса, воспитатель детсада Кей Зуфалл заметила, что материал легко принимает форму и хорошо подходит для лепки. Она передала идею Ною Маквикеру, который удалил из смеси моющую составляющую и добавил краситель. Так родилось название «пластилин» — заменившее первоначальное «Kutol’s Rainbow Modelling Compound».
Пенициллин
«Когда я проснулся на рассвете 28 сентября 1928 года, я, конечно, не намеревался произвести революцию в медицине своим открытием антибиотика или бактерий-убийц. Но, думаю, именно это и случилось».
В 1928 году сэр Александр Флеминг, профессор бактериологии, вернувшись в лабораторию после отпуска, обнаружил, что в одной из чашек Петри выросли плесневые грибки, которые уничтожили стафилококковые колонии, однако не повредили другую культуру.
Флеминг отнес плесень к роду пенициллов и спустя несколько месяцев назвал выделённое вещество пенициллином. Но так как он не был химиком, ему не удалось извлечь и очистить активное вещество.
О своём открытии он написал в 1929 году в журнале Экспериментальная патология, но статья получила мало внимания. До 1940 года Флеминг продолжал эксперименты по разработке метода быстрого выделения пенициллина для более широкого применения.
Впервые пенициллин применили для лечения человека британские учёные Говард Флори и Эрнст Чейн 2 февраля 1941 года, что ознаменовало приход эры антибиотиков.
Виагра
Виагра стала первым препаратом против эректильной дисфункции, однако её изначальная задача была иной. Её создала американская компания Pfizer, разработавшая силденафил, предполагавшийся для лечения сердечных проблем.
Однако во время клинических испытаний оказалось, что влияние на кровоток в сердце было минимальным, тогда как существенно влияло на кровоток в области органов малого таза, что сопровождалось более длительной и проникновенной эрекцией. Так появился побочный, но коммерчески успешный эффект.
Дополнительные испытания Pfizer с участием 4000 мужчин с эректильной дисфункцией дали аналогичные результаты по эффективности.
Инсулин
Открытие, которое позже привело к появлению инсулина, произошло почти случайно.
В 1889 году два врача из Страсбургского университета, Оскар Минковски и Джозеф фон Меринг, пытались понять, как поджелудочная железа влияет на пищеварение и удалили этот орган у здоровой собаки. Спустя несколько дней они заметили, что рядом с мочой животного собираются мухи, что оказалось неожиданностью.
Они проанализировали мочу и обнаружили сахар. Ученые пришли к выводу, что его наличие связано с удалением поджелудочной железы, и у собаки развился диабет. Однако они не выяснили, что гормоны поджелудочной железы регулируют уровень сахара в крови. Это открыли исследователи из Университета Торонто, которые в рамках экспериментов 1920–1922 годов смогли выделить гормон, получивший позднее название инсулин.
За это открытие учёные из Торонто стали лауреатами Нобелевской премии, а фармацевтическая компания Eli Lilly and Company, с одним из владельцев которой был знаком один из учёных, начала промышленное производство этого вещества.
Вулканизированная резина
Изобретателем процесса вулканизации считают американца Чарльза Гудьира, который с 1830 года пытался создать материал, сохраняющий эластичность и прочность при жаре и холоде.
Он обрабатывал каучуковую смолу кислотами, кипятил её в магнезии и добавлял различные вещества, но изделия все превращались в липкую массу в первый же жаркий день.
Открытие пришло случайно: в 1839 году, работая на Массачусетской резиновой фабрике, он уронил на раскалённую плиту комок резины, смешанный с серой. Вопреки ожиданиям, смесь обуглилась, как кожа. В первом патенте он предлагал обрабатывать каучук нитритом меди и царской водкой, а затем обнаружил, что добавление серы и свинца делает резину устойчивой к температурам.
После многочисленных испытаний Гудьир нашёл оптимальную схему вулканизации: он сочетал каучук, сера и свинцовый порошок и нагрел смесь до нужной температуры — готовая резина сохраняла свои свойства под воздействием солнца и холода.
Кукурузные хлопья
История кукурузных хлопьев восходит к XIX веку. Владельцы санатория Батл-Крик в штате Мичиган, доктор Келлог и его брат Вилл Кит Келлог, готовили блюдо из кукурузной муки, но им срочно пришлось уйти по неотложным делам.
Вернувшись, они обнаружили, что мука, строго учтённая, слегка испортилась. Они всё же решили приготовить тесто: оно свернулось и превратилось в хлопья и комки. Братья обжарили эти хлопья, и оказалось, что часть из них стала воздухистой, а часть — хрустящей.
Позже эти хлопья подали пациентам доктора Келлога как новое блюдо; их с молоком и зефиром они пользовались большой популярностью.
Добавив в хлопья сахар, Вилл Кит Келлог сделал их вкус более привлекательным для широкой аудитории.
В 1894 году оригинальные кукурузные хлопья были запатентованы американским врачом Джоном Харви Келлогом. В 1906 году Келлоги начали массовое производство и основали собственную компанию.
Тефлон
Изобретение тефлона обязано химику Рою Планкетту. В 1938 году он работал в лаборатории компании DuPont в Нью-Джерси, исследуя свойства фреонов.
Однажды под воздействием сильного давления он заморозил тетрафторэтилен и получил воскообразный белый порошок, который впоследствии показал весьма необычные свойства.
Любопытство Планкета привело к серии экспериментов, и он обнаружил, что порошок не только жаропрочен, но и обладает очень низким коэффициентом трения. Через два года началось серийное производство нового материала, которому дали имя «тефлон».
Суперклей
Когда в 1942 году американский химик Гарри Кувер создал вещество, которое позже назвали «суперклеем», он изначально экспериментировал с материалами для прицелов в боевом оружии. Однако вещество оказалось слишком клейким.
В 1951 году американские исследователи во время поиска термостойкого покрытия для кабин истребителей случайно обнаружили, что цианоакрилат прочно склеивает поверхности. В 1955 году разработку запатентовали, а в продажу она поступила в 1959 году.
Суперклей долгое время рекламировался в американских ток-шоу, где демонстрировались его впечатляющие свойства.
Цианоакрилат способен склеивать любые поверхности, даже если они не были достаточно очищены. Главная проблема клея — не остаться склеенными навсегда, а затем разъединить детали.
Ударопрочное стекло
Небьющиеся стекла применяются во многих отраслях — в автомобилестроении и строительстве. Сегодня их можно встретить повсеместно, но когда французский учёный Эдуард Бенедиктус в 1903 году случайно уронил пустую стеклянную колбу и она не разбилась, он удивился.
Около того времени в колбе содержался раствор коллодия, который испарился, но стенки сосуда остались покрыты его тонким слоем.
В то время во Франции развивалось автомобилестроение, и лобовые стекла делали из обычного стекла, что приводило к множеству травм. Бенедиктус увидел в своём изобретении котировку для спасения жизней на дорогах, но автопроизводители сочли его слишком дорогим. Сейчас же ударопрочное стекло применяется повсеместно.
Вазелин
Название «вазелин» закрепилось за торговой маркой в США в 1878 году. Этот косметический и лечебный продукт изобрёл и запатентовал эмигрировавший в Америку англичанин Роберт Чезбро. В разработке ему помогали нефтяники.
Когда в 1859 году начался бурный подъём нефтяной промышленности, Чезбро заинтересовался липким нефтепродуктом — парафинообразной массой, которая налипала к буровым установкам и забивала насосы. Он заметил, что рабочие использовали эту массу для лечения ожогов и порезов.
Учёный стал экспериментировать с массой, выделил из неё полезные ингредиенты и стал мазать ими свои раны. Эффект оказался необычным: раны заживали быстрее. В дальнейшем Чезбро продолжал доводить состав, тестируя результаты на себе.
