Призма и маятник. Десять самых красивых экспериментов в истории науки

Первым в ряду экспериментов, занявших второе место, стал гидростатический эксперимент, проведенный (совершенно случайно) Архимедом Сиракузским, широко известным древнегреческим математиком и изобретателем и, по стечению обстоятельств, современником Эратосфена. Нынешние историки науки считают вполне достоверным рассказ о том, как в III веке до нашей эры Гиерон, тиран города Сиракузы на Сицилии, попросил Архимеда измерить содержание золота и серебра в жертвенном венце, который тиран заказал своим жуликоватым ювелирам. Как сообщает античный источник, Архимед размышлял над данным ему поручением, сидя в ванне, и обратил внимание на то, что «чем глубже он погружается в нее своим телом, тем больше через край вытекает воды. И как только это указало ему способ разрешения его вопроса, он, не медля, вне себя от радости, выскочил из ванны и голый бросился к себе домой, громко крича, что нашел то, что искал»159.

Однако точно измерить объем по объему вытесненной воды очень сложно. Скорее всего, Архимед понял, что вода делает вес его тела меньше (это произошло бы и с венцом тирана), и если определить вес драгоценности на воздухе и в воде, а затем сравнить полученные величины, то можно точно установить плотность короны и затем сравнить ее с плотностью золота. Архимед вряд ли бегал нагишом по улицам города, крича от восторга, хотя история его открытия прекрасно передает настроение ликования, охватывающее исследователя в момент озарения. Кроме того, легенда служит яркой иллюстрацией того, как случайно сделанное открытие превращает обыденное событие в красивый эксперимент.

Среди наиболее перспективных претендентов на второе место в биологических науках – так называемый эксперимент Мезельсона – Сталя, основная тема книги историка науки Фредерика Холмса, которая называется «Мезельсон, Сталь и репликация ДНК. История самого красивого эксперимента в биологии»160. В ходе этого эксперимента, проведенного в 1957 году, было подтверждено, что ДНК реплицируется на основе незадолго до того открытой структуры двойной спирали. В подзаголовке Холмс процитировал мнение одного из авторов эксперимента, отметив при этом, что большинство биологов разделяют эту высокую оценку. Когда он попросил ученых объясниться, они в качестве критериев красоты назвали простоту, точность, чистоту и стратегическую значимость.

Претенденты из области психологии – два эксперимента, которые убедительно опровергли давно сложившиеся догматические представления о поведении животных. Первый из них, проведенный американским психологом Гарри Харлоу, опроверг представление о том, что потребность в еде является главным фактором в отношениях между детенышем приматов и его матерью. Харлоу изготовил набор суррогатных «обезьян-матерей»: проволочных, без мягкой поверхности или покрытых мягкой тканью. В серии экспериментов Харлоу обнаружил, что детеныши обезьян явно предпочитали суррогатных «матерей», покрытых мягкой тканью, даже несмотря на то, что из «соска» проволочной «матери» выделялось молоко161. Совершенно очевидно, что потребность в межличностной эмоциональной привязанности, в любви и нежности, которую символизировала мягкость и теплота ткани, значительно превалировала над потребностью в пище.

Еще одним красивым экспериментом в зоопсихологии стал эксперимент, проведенный Джоном Гарсией и Робертом Келлингом в 1966 году и поставивший под сомнение так называемый закон Берреса Фредерика Скиннера об эквипотенциальности обучающего поведения. Этот закон утверждает, что животное учится по принципу стимула и реакции и при этом любой стимул можно связать с любой реакцией. Крыс, к примеру, можно заставить избегать воды с определенным запахом, если при питье они будут получать удар электрическим током. Гарсия и Келлинг повторили этот опыт с одной группой крыс, но с другой группой изменили стимул и вызывали у них с помощью той же воды тошноту и рвоту. Данный стимул срабатывал гораздо быстрее и значительно более эффективно, нежели электрошок. Описываемый эксперимент убедительно доказал, что вызывание тошноты и страха по-разному воздействуют на процесс формирования условных рефлексов у животных и на то, как животные интерпретируют свое окружение. Этот вывод до такой степени противоречил преобладавшей в то время бихевиористской доктрине эквипотенциальности, что Американская психологическая ассоциация отвергала работы Гарсии еще на протяжении целых десяти лет162.

Технической демонстрацией, которую можно было бы назвать красивой благодаря ее значимости, экономности и определенности, был известный эксперимент Ричарда Фейнмана с опусканием кольца в стакан с ледяной водой в ходе расследования причин крушения космического шаттла «Челленджер». Таким способом исследователь убедительно продемонстрировал, что причиной трагедии стала утрата шаттлом эластичности163.