Огюст Форель: алкоголь, муравьи и нейроны

Огюст Анри Форель

1 сентября 2018 года отмечали 170 лет со дня рождения человека, сыгравшего очень важную роль не только в современных neurosciences, но и в здравоохранении, борьбе с пьянством и в науке о муравьях.

Огюст Анри Форель родился 1 сентября 1848 года на вилле своих бабушек и дедушек La Gracieuse, расположенной неподалеку от Моржа, предместья Лозанны.

Тогда этот день еще не был днем знаний, однако влияние мамы привило любовь к новому с самых ранних лет. Пишут, что юный Огюст был развит не по годам, и первой его страстью стали муравьи. Впрочем, когда пришло время и настала пора определяться с образованием, ему пришлось выбрать более «правильную» профессию – медика. Из франкоговорящей части Швейарии он перебрался в германоговорящую и поступил на медицинский факультет Университета Цюриха.

Здесь состоялась встреча, которая и определила дальнейшую судьбу нашего героя. В то время в Цюрихе преподавал Бернхард Алоиз фон Гудден, уже тогда ставший знаменитым за свои нейроанатомические исследования. Именно в то время он изящно сочетал занятия анатомией с клинической психиатрией. Таким стал и Форель – не забывая о муравьях. В скобках отметим, что финал жизни фон Гуддена был очень трагичен. Именно он стал главой комиссии, диагностировавшей безумие знаменитого короля Людвига II Баварского, и именно его тело было найдено рядом с телом короля на берегу Штарнбергского озера. Как погиб знаменитый психиатр, остается до конца неясным.

Бернхард Алоиз фон Гудден

Но вернемся к нашему герою. Учебные семестры он усердно трудился на ниве обучения медицине, а все летние каникулы проводил с муравьями. Он даже сумел опубликовать несколько мирмекологических статей (если вдруг непонятно, то мирмекология – это и есть наука о муравьях), и стать членом Швейцарского энтомологического общества.

Форель и его муравьи на купюре в 1000 швейцарских франков

Но настал год 1871-й. Возраст – 23. Университет окончен и пора сдавать кантональные медицинские экзамены (что-то вроде современной государственной аттестации на врача, каковую впервые сдавали выпускники российских медов, только без четырех тысяч вопросов тестов и компьютеров). Из-за хитросплетений местной медицинской политики Форель завалил экзамен и с радостью провел остаток года в поисках новых видов муравьёв и работая над своей огромной монографией по мирмекологии.

Молодой Огюст Форель

А затем уехал в Вену, где семь месяцев изучал нейроанатомию у Теодора Мейнерта, самой яркой звезды нейропсихиатрии того времени. У него учились такие гиганты, как Юлиус Вагнер-Яурегг, который придумал лечить гипертермией нейросифилис и получил за это Нобелевскую премию по физиологии или медицине, Зигмунд Фрейд, несостоявшийся нобелевский лауреат как по медицине, так и по литературе (да-да, на эту премию его номинировал сам Ромен Роллан), а также великие Карл Вернике и Сергей Корсаков.

Научные сказки - 19. Сказка о палеонтологе-любителе Мэри Эннинг, которая отыскала настоящих драконов

Мэри Эннинг и её верный друг собака Трой.

Портрет неизвестного художника. Музей естественной истории, Лондон.

Фото: Wikimedia Commons / PD

— Вы, конечно, не раз видели детей, собиравших на берегу моря диковинные раковины и камушки, да и сами их собирали, — напомнила принцесса Дзинтара Галатее и Андрею, готовым слушать очередную вечернюю сказку. — Именно этим однажды занималась двенадцатилетняя девочка Мэри на британском берегу пролива Ла-Манш, несмотря на ненастную погоду. Она увёртывалась от холодных брызг прибоя, прыгала с одного мокрого камня на другой, всматриваясь в очертания илистых булыжников. Вдруг девочка остановилась перед причудливой тёмной глыбой, которая чем-то неуловимым отличалась от других. Мэри сняла с пояса деревянный молоток, окованный железом, который всегда брала с собой на поиски прибрежных сокровищ, и принялась откалывать от камня кусочек за кусочком. Это была тяжёлая работа, но через несколько часов перед ней возник окаменевший хребет древнего чудовища.

— Мама, ты читаешь фэнтези? — поинтересовался Андрей.

— Конечно, это сказка про драконов! — воскликнула Галатея с горящими глазами.

— Нет, это не сказка, это реальная история про храбрую маленькую девочку и свирепых драконов. Не сказочных, а самых настоящих.

— Но драконов же не бывает! — воскликнула Галатея.

— Это сейчас мы знаем, что драконы — существа мифологические, фантастические и встречаются только в сказках и легендах. На самом деле 100–200 миллионов лет назад нашу планету населяли схожие с ними грозные ящеры. Динозаврами (от латинского Dinosauria или от древнегреческого δεινός — страшный, ужасный, опасный и σαυρος — ящер, ящерица) их назвал в 1842 году английский палеонтолог Ричард Оуэн. Динозавры жили в основном на суше, но встречались водные и летающие виды. Их было огромное многообразие — травоядные и хищники, на двух ногах и на четырёх, с крыльями и без, длиннохвостые и длинношеие и, наоборот, размерами с собаку и с кита.

Динозавры окончательно вымерли 66 миллионов лет назад — по одной из версий, после удара о Землю очень большого астероида, размером в несколько километров. В результате небывалой космической катастрофы произошло запыление атмосферы, солнечные лучи не могли пробиться к Земле, и это вызвало резкое похолодание. Шанс выжить получили небольшие теплокровные млекопитающие. Они продемонстрировали повышенную живучесть по сравнению с гигантскими, часто хладнокровными, динозаврами.

Мэри Эннинг, так звали девочку, жила в Англии, в прибрежном городке Лайм-Реджисе, как раз в одном из мест, где миллионы лет назад обитали древние животные. Дом Эннингов стоял близко к морю, и Мэри, выходя на берег, могла наблюдать, как бури, обрушивавшиеся на отвесные прибрежные скалы, подмывали их, обнажая скрытые в склонах ископаемые кости.

Типичные окаменелости:

аммонит (слева), аммонит в разрезе (в центре), зуб ископаемой акулы (справа).

 Из коллекции Ник. Горькавого

Каждый день девочка отправлялась к морю на поиски окаменелостей. Далеко не всегда ей сопутствовала удача. Самыми «урожайными» оказывались зимние штормовые месяцы — с декабря по февраль, когда мокрые склоны размывались дождями и сбегавшими в море ручьями, и они осыпались, раскрывая свои тайны.

— Бр-р... — зябко передёрнула плечами Галатея. — Зимний дождь — это ужасно!

— Заметив свежую осыпь, девочка старалась побыстрее осмотреть её, пока морской отлив и волны не унесли с собой открывшиеся кости. Один случай заставил Мэри поверить в то, что поиски прибрежных окаменелостей могут быть не просто развлечением, а работой. Как-то раз она возвращалась с берега, неся в корзинке найденную спиральную ракушку крупного окаменевшего аммонита (аммониты и белемниты — вымершие головоногие моллюски. — Прим. ред.). На улице к ней подошла дама и купила находку за полкроны. Девочка пришла в восторг от такой удачи, ведь денег в семье, где было десять детей, всегда не хватало.

Дождь, ветер, холод, грязные осклизлые камни, опасные осыпи и тяжёлый молоток сопровождали ежедневную работу Мэри Эннинг. Проделывая привычный путь по главной улице своего городка, где в стеклянных витринах магазинов красовалась модная одежда или вкусная еда, девочка мечтала: «Вот бы в такой витрине выставить окаменелости, которые я нахожу! Тогда их покупали бы намного чаще».

Первый в мире полный скелет ящера, найденный Мэри в двенадцатилетнем возрасте, оказался скелетом ихтиозавра (водного динозавра). Он был продан за 23 фунта стерлингов, что по тем временам считалось большими деньгами. Когда Мэри исполнилось 24 года, она нашла полный скелет другого ящера — плезиозавра.

Скелеты найденных Мэри Эннинг ихтиозавра (вверху) и плезиозавра

с фрагментами отдельных костей (внизу).

Иллюстрация из статьи У. Конибера 1824 года

— А чем отличаются ихтиозавры от плезиозавров? — поинтересовалась Галатея.

— Ихтиозавры напоминают крупных рыб или дельфинов, а плезиозавры — водоплавающие ящеры с длинной шеей. Среди находок Мэри были и окаменелые древние рыбы, и доисторические акулы, а однажды она обнаружила скелет птерозавра — летающего ящера. До неё кости таких крылатых рептилий находили только в Германии.

Мэри удачно продала несколько находок и собрала достаточно денег, чтобы купить дом со стеклянными витринами на первом этаже, где открыла «Магазин окаменелостей Эннинг». В него захаживали интересующиеся древними окаменелостями палеонтологи, натуралисты, коллекционеры. Бывал даже саксонский король Фредерик-Август II, который в 1844 году купил здесь почти двухметровый скелет ихтиозавра. Сопровождавший короля вельможа попросил Мэри написать её имя в его записную книжку. Возвращая книжку, Эннинг гордо сказала: «Меня хорошо знают во всей Европе».

Действительно, к этому времени её имя было уже широко известно. Несмотря на то что она закончила лишь воскресную школу, где научилась писать и читать, её знания в области палеонтологии были обширнее, чем у многих профессоров и членов академий. Найдя окаменелую кость, Мэри уверенно могла сказать, какому существу она принадлежала. Эннинг читала научные труды по палеонтологии и нередко переписывала их для себя, копируя рисунки с такой тщательностью, что иной раз невозможно было отличить копию от оригинала. Она даже выучила французский язык, чтобы изучать труды знаменитого палеонтолога Жоржа Кювье, с которым, кстати, у Мэри была связана одна драматическая история.

Полный скелет плезиозавра, который Эннинг нашла в 1823 году, привёл научный мир Британии в немалое волнение. Это было существо с четырьмя плавниками и очень длинной шеей. Статьи с описанием ископаемого животного дошли до континентальной Европы. Жорж Кювье изучил рисунок и описание почти трёхметрового скелета с маленьким черепом размером всего 10–12 см и неестественно длинной шеей и отнёсся к ним с недоверием. Обычно у млекопитающих насчитывается семь шейных позвонков, у современных рептилий немногим больше — это закон животного мира! Даже у лебедей всего 25 шейных позвонков. Согласно описанию находки Мэри Эннинг, у ископаемого плезиозавра шея держалась на 35 позвонках! Заполнить её воздухом, чтобы дышать, должно быть очень трудно, решил Кювье и сделал заключение, что описанный скелет — это подделка. По его мнению, видимо, кто-то взял позвонки морской змеи и приставил к позвонкам другого животного. Надо заметить, что случаев подделок окаменелостей встречалось немало, мошенники пытались продать их в музеи. Вывод Кювье заставил членов Геологического общества Лондона собрать в январе 1824 года специальное заседание по вопросу изучения найденного плезиозавра.

— А мог бы приехать и посмотреть сам, — сердито заметила Галатея.

— Мэри очень огорчилась, — продолжила Дзинтара. — Авторитет Кювье в мире науки был чрезвычайно высок, с его мнением, как правило, соглашались. Если скелет признают подделкой, то её репутации как собирателя и продавца окаменелостей будет нанесён непоправимый ущерб. Заседание Геологического общества проходило бурно...

— Неужели они не поверили выступлению Мэри Эннинг? — удивился Андрей.

— Мэри не выступала, её даже не было в зале, потому что женщинам не разрешалось присутствовать на заседаниях как Геологического, так и других научных обществ.

— Не присутствовала? — поразилась Галатея. — Учёные разбирали вопрос о подлинности скелета, не пригласив человека, который его нашёл?

— К счастью для Мэри, Географическое общество и в её отсутствие пришло к выводу, что скелет плезиозавра подлинный, а позже и Кювье признал, что сделал поспешный и ошибочный вывод.

В 1830 году Эннинг нашла второй полный скелет плезиозавра, который продала за 200 фунтов. Сейчас он выставлен в Национальном музее естественной истории в Париже. Увы, обнаруженные ею скелеты доисторических существ зачастую описывали другие учёные, даже не упоминая имя Мэри Эннинг в своих статьях.

Скелет плезиозавра, найденный Мэри Эннинг в 1830 году.

Национальный музей естественной истории,

 Париж. Фото: Wikimedia Commons / PD

— Видимо, эти учёные никогда не ходили по берегу моря под холодным дождём и на ледяном ветру, иначе они по-другому бы к ней относились, — сердито заметила Галатея.

— По тогдашним британским понятиям, Мэри Эннинг была простолюдинкой, поэтому её можно было даже не принимать в расчёт. Но так поступали не все. Многие известные учёные переписывались с Мэри, считая её профессионалом. Эннинг была хорошо знакома с шотландским профессором Родериком Мурчисоном и его женой Шарлоттой, с которой обменивалась письмами. Когда Мэри приезжала в Лондон, то останавливалась в их доме. В 1833 году она написала Шарлотте об обвале прибрежной скалы, которая убила её верного друга — собаку Троя: «Я была в одном мгновении от такой же судьбы».

Нобелевские лауреаты: Эрнст Чейн. Магический бета-лактам. Установление структуры пенициллина

Британский биохимик Эрнст Чейн

Nobel Foundation/Wikimedia Commons

Сэр Эрнст Борис Чейн

 Родился 19 июня 1906 года, Берлин, Германская империя

Умер 12 августа 1979 года, Малрени, Мейо, Ирландия

Нобелевская премия по физиологии и медицине 1945 года (совместно с Александром Флемингом и Говардом Флори). 

Формулировка Нобелевского комитета: «За открытие пенициллина и его лечебного эффекта при разнообразных инфекционных заболеваниях».

Нобелевскую премию 1945 года получили три британца, однако происхождение у всех было совершенно разным. Так, Говард Флори, хоть и был с рождения подданным Британской Империи, родился на другом конце света — в Австралии. С Эрнстом Чейном еще сложнее. Незадолго до его рождения отец Чейна переехал из одной империи в другую: с территории Российской империи, из белорусского Могилева, в Германскую, в Берлин. Именно в Германии Михаил Хаин повстречал Маргариту Эйснер, сестру Курта Эйснера, будущего руководителя баварской республики (в Германии его фамилия стала писаться как Chain, а в Британии начала произноситься как «Чейн». При этом фамилия другого выдающегося медика, Джона Чейна, первооткрывателя дыхания Чейна — Стокса, другая — Cheyne).

Его отец был химиком, владел достаточно прибыльным химическим производством. Прибыльным — до знаменитой германской гиперинфляции, когда почтовая марка стоила миллиарды марок. Тем не менее накоплений хватило, чтобы Эрнст Борис пошел по стопам отца и начал учебу в Университете Фридриха Вильгельма. Правда, какое-то время талантливый во всем Эрнст хотел стать пианистом, но все же понял, что химия — это его, и с 1930 года стал заниматься биохимией ферментов в госпитале Шарите.

Естественно, из-за национальности его карьера в Германии не могла быть долгой. После прихода Гитлера к власти, Чейн переехал в Британию. Увы, он не смог взять с собой мать и сестру (отец к тому времени уже умер). Это было трагической ошибкой: в 1942 году или позже мать его была уничтожена в концлагере, а что стало с сестрой, до сих пор неизвестно.

Сам же Чейн вытащил не просто счастливый билет — он начал работать в Кембридже у Фредерика Гоуленда Хопкинса. И именно Хопкинс фактически «передарил» Чейна Говарду Флори.

Флори передал Чейну изучение химии лизоцима, открытого Флемингом (тоже случайно), как Чейн, аккуратно изучая все под антимикробным препаратом, фактически заново переоткрыл в статье Флеминга богом забытый и никому не нужный пенициллин, как вместе с прекрасным химиком Эдвардом Абрахамом они начали очищать пенициллин и поняли, что это не фермент, а мелкая молекула, а также о том, как был вылечен и умер первый больной, принявший пенициллин.

Затем пути Флори и Чейна разошлись. Флори поехал в США, заниматься организацией производства пенициллина в промышленных масштабах (что спасло тысячи и тысячи жизней во Вторую мировую войну), а Чейн, к тому времени успевший поругаться с боссом, занимался установлением структуры антибиотика.

Нобелевские лауреаты: Вальтер Гесс. Промежуточный мозг: тренируемся на кошках

Вальтер Рудольф Гесс. Родился 17 марта 1881 г. в Фрауэнфельде, Швейцария. Умер 12 августа 1973 г. в Локарно, Швейцария. Лауреат Нобелевской премии по физиологии и медицине 1949 года (1/2 премии, совместно с Эгашем Монишем).

Герой нашей сегодняшней истории не так известен, а его фамилия оказалась «запачканной» известным нацистским преступником. От этого его работы не стали менее ценными, при этом их ценность двойная. Во-первых, они показали, какая область головного мозга отвечает за всякие проявления вегетативной нервной системы, а во-вторых, они сами по себе стали классикой биомедицинского эксперимента. Итак, знакомьтесь — Вальтер Рудольф Гесс.

Если говорить о нашем нынешнем герое, то во время поиска информации о нем неизбежно возникает путаница. Его называли то родственником третьего лица в Третьем рейхе, то человеком, ставившим опыты на узниках концлагеря… Дело в том, что в одно время жили Рудольф Гесс, заместитель фюрера по НСДАП, перелетевший в 1941 году в Англию для переговоров о сепаратном мире, Рудольф Франц Фердинанд Гесс, комендант Освенцима, и Вальтер Рудольф Гесс — нобелевский лауреат из Швейцарии. Наш рассказ — о последнем из них.

Рудольф Гесс (1894−1987). Обергруппенфюрер СС и СА, заместитель Гитлера в НСДАП. Отважный немецкий летчик во время Первой мировой, убежденный нацист, пожизненно преданный Гитлеру, он совершил странный поступок: втайне от руководителей Третьего рейха в 1941-м перелетел за штурвалом «мессершмитта» на территорию Великобритании с целью договориться о заключении мира между братскими арийскими народами. В результате в Германии Гесса объявили помешанным, а в Британии после переговоров с ним арестовали. На Нюрнбергском процессе его приговорили к пожизненному заключению, но в 1987-м в берлинской тюрьме Шпандау Гесса нашли задушенным. Не известно, совершил ли он самоубийство или британцы позаботились о сохранении тайны переговоров 1941 года перед возможным освобождением Гесса

Вальтер Рудольф Гесс
Родился 17 марта 1881 года, Фрауэнфельд, Швейцария
Умер 12 августа 1973 года, Локарно, Швейцария
Нобелевская премия по физиологии и медицине 1949 года (1/2 премии, вторую половину получил Эгаш Мониш). 
 Формулировка Нобелевского комитета: «За открытие функциональной организации промежуточного мозга как координатора активности внутренних органов».

Медик, вскормленный физикой

Наш герой родился в 1881 году в столице немецкоязычного швейцарского кантона Тургау, в Фрауэнфельде. Впрочем, «столица» звучит громко, ибо даже сейчас здесь живет чуть больше 20 000 человек. Кстати, в этом же городке на 35 лет раньше родился Юлиус Магги — изобретатель бульонных кубиков и основатель компании своего имени, существующей по сей день.

Панорама Фрауэнфельда

Wikimedia Commons

Его отец, Клемент Гесс, преподавал физику, и юный Вальтер очень рано узнал, что такое научный метод и эксперимент. А еще он с ранних лет научился себя уважать. Пишут, что первое, что он сделал в первом классе, — это отчитал свою учительницу за неправильный выговор его фамилии, которую он привык слышать с саксонским акцентом.

Правда, Гесса-младшего тянуло к живой природе, к медицине. Несмотря на то, что первые научные работы были сделаны с отцом по физике, Гесс поступил в университет учиться на медика. Это случилось в 1900 году. Поступал Гесс в Лозанну, но за шесть лет проучился и в Берне, и в Киле, и в Берлине, и в Цюрихе. В последнем городе Вальтер получил докторскую степень за исследование по гемодинамике: он изучал связь вязкости крови и работы сердца.

Нобелевские лауреаты: Герти Кори. К премии через болезнь

Американский биохимик Герти Тереза Кори

с супругом Карлом Кори в лаборатории

Washington University School of Medicine

Среди нобелевских лауреатов мужчин гораздо больше, чем женщин. Меньше всего их среди физиков — всего два человека за всю историю. Химиков — четыре. Больше же всего лауреатов премии по физиологии и медицине. Так было не всегда. Первая «женская» премия в области естественных наук была присуждена по физике, ее получила Мариш Склодовская-Кюри.

Герти Тереза Кори (Радниц)
Родилась 15 августа 1896, Прага, Австро-Венгрия (ныне Чехия)
Умерла 26 октября 1957 года, Глендейл, штат Миссури, США
Нобелевская премия по физиологии и медицине 1947 года (совместно с супругом Карлом Фердинандом Кори получили по 1/4 премии, вторую половину получил Бернардо Альберто Усай). 
Формулировка Нобелевского комитета: «За открытие каталитического превращения гликогена».

Так же, как и ее будущий муж-нобелиат, Герти Радниц родилась в блистательной Праге, одном из ярчайших городов Австро-Венгерской империи, в семье крупного сахарозаводчика Отто Радница и его жены Марты, урожденной Нейштадт. В семье было три дочери, и Герти была старшей из них.

Свое первое образование юная Герти получала дома. Затем подготовительная школа, реальная гимназия (с естественнонаучным уклоном), университет Карла Фердинанда (в 1914 году), Германский университет в Праге. Там она встретила своего спутника на всю жизнь — Карла Фердинанда Кори.

Сам Карл описывал приглянувшуюся ему студентку так: «Она отлично училась, обладала обаянием, жизнелюбием, умом, чувством юмора и любовью к пешим прогулкам — качествами, которые немедленно привлекли меня».

Чувства вспыхнули, но одновременно вспыхнула и Первая мировая война. Карл отправился на фронт, а Герти осталась ждать и продолжать свое медицинское образование. Кстати, любопытный момент: большинство лауреатов, как мы помним, в начале своего пути работали с будущими или уже состоявшимися нобелевскими лауреатами. Возможно, это впоследствии помогало получить премию. Как не номинировать любимого ученика! Герти весь свой путь проделала рядом лишь с одним будущим нобелиатом — своим мужем.

Неизбежность хиггса

Об открытии бозона Хиггса объявили на пресс-конференции в ЦЕРНе 4 июля 2012 года. Сам «именинник» — физик Питер Хиггс — тоже участвовал в мероприятии и растроганно заявил, что не ожидал экспериментального подтверждения своей теории при жизни. На следующий же год Хиггс вместе с бельгийцем Франсуа Энглером получил за свое предсказание частицы (в 1964 году) Нобелевскую премию по физике.

Ради хиггса на Земле

Самая дорогая за всю историю, самая мощная и самая высокотехнологичная научная установка — Большой адронный коллайдер, впервые запущенный 10 сентября 2008 года, — оказалась прочно связана с поисками, открытием и дальнейшим изучением вожделенного бозона Хиггса. Разумеется, у БАКа есть и другие достижения, но в глазах публики и даже у специалистов они меркнут в свете основной задачи. В сущности, сама ситуация с величайшей и сверхдорогой установкой, созданной специалистами разных стран для поиска лишь одной частицы, не обещавшей немедленных «гор хлеба и бездны могущества», по-своему уникальна.

Между тем бозон Хиггса своим рождением обязан слишком придирчивым рецензентам. Изначально речь шла о так называемом хиггсовском поле, благодаря которому некоторые частицы (кварки, лептоны) приобретают массу, другие же остаются безмассовыми (фотоны). Хиггс придумал механизм (каким образом все элементарные частицы приобретают массу), носящий теперь его имя, во время горной прогулки в районе Эдинбурга. До него на схожую тему размышляли множество других теоретиков. Когда статья Хиггса поступила в журнал Physical Review Letters, ее отклонили по формальным причинам — из-за отсутствия возможности экспериментальной проверки каких-либо новых предсказанных эффектов. Тогда Хиггс добавил в статью упоминание о существовании одного или нескольких массивных скалярных бозонов, связанных с постулируемым полем (если есть частица, то ее можно обнаружить, то есть экспериментальная проверка становится возможной). Так впервые и возник бозон Хиггса (Higgs boson, или просто хиггс).

Чтобы понять, что именно придумал Хиггс, необходимо представлять себе суть так называемых калибровочных преобразований, впервые упомянутых еще в позапрошлом веке в работах Хендрика Лоренца (применительно к электромагнитным полям). Требование калибровочной инвариантности (своего рода форма записи законов сохранения — иначе говоря, «симметрий») принадлежит к числу основных положений физики элементарных частиц. Именно через калибровочную инвариантность в так называемой Стандартной модели элементарных частиц описываются электромагнитное, слабое и сильное взаимодействия.

Портрет Питера Хиггса кисти Люсинды Маккей,

висящий в Фонде имени Максвелла.

Фото: Peter Higgs / Wikimedia Commons

К досаде теоретиков, после построения теории единого электрослабого взаимодействия выяснилось, что электрослабая симметрия в реальности должна нарушаться, причем спонтанным образом, при достаточно низких энергиях. Параллельно с этим все понимали, что есть еще и проблема с массой частиц (которой просто неоткуда было взяться в первых вариантах Стандартной модели). Механизм, предложенный Хиггсом (и независимо от него рядом других авторов), позволял при объединении двух проблем получить одно общее элегантное решение: спонтанное нарушение электрослабой симметрии осуществлялось через введение нового скалярного поля, придающего массивным частицам их массы.

Электромагнитное и гравитационное поля в пустом пространстве, конечно, отсутствуют, а вот поле Хиггса присутствует везде — оно обладает ненулевым средним значением по всей Вселенной, как бы «пронизывает» всё и вся, присутствует «само по себе», неотделимо от пустого пространства. Эта парадоксальная на первый взгляд ситуация приводит к тому, что в результате взаимодействия с таким вездесущим полем частицы приобретают свою инертную массу (как бы вязнут в сиропе — только в отличие от привычного сиропа поле не тормозит те частицы, что движутся равномерно по инерции, «цепляясь» лишь к тем, кто меняет траекторию). Полю Хиггса должна соответствовать по меньшей мере одна частица-посредник, квант этого поля, собственно это и есть бозон Хиггса (ну или можно считать ее мельчайшей, самой слабой волной поля Хиггса). В расширенных моделях спонтанного нарушения симметрии может возникать и большее число хиггсовских бозонов разной массы, однако до сих пор эксперименты на Большом адронном коллайдере ничего подобного не выявили, и т.н. Новой физики так и не обнаружено.

Ричард Фейнман — человек, который шутил наверняка

Ричард Фейнман

Многие великие физики XX века были людьми разносторонними. Так, Макс Планк серьезно занимался альпинизмом, Альберт Эйнштейн играл на скрипке и был яхтсменом, а Эрвин Шредингер писал стихи и знал шесть языков помимо родного немецкого. Однако Фейнман стоит особняком: он играл на банджо, писал картины, участвовал в психологических экспериментах, немного поработал в качестве молекулярного биолога, приложил свои силы к расшифровке письменности майя и развил навыки взлома замков до такого уровня, что в один день сумел открыть все сейфы с совершенно секретной документацией по Манхеттэнскому проекту.

Диаграммы Фейнмана

Принадлежавший физику и его супруге Гвинет фургон Dodge Tradesman украшали весьма характерные рисунки — сходящиеся и расходящиеся прямые и волнистые линии с буквами над ними. Однажды на перекрестке Гвинет, обычно ездившую по своим и семейным делам на машине, спросили, почему на ее машине изображены диаграммы Фейнмана, и она ответила: «Потому что меня зовут Гвинет Фейнман».

Отреставрированный фургон Фейнмана.

Фото: John Kannenberg / flickr / CCBY-NC-ND 2.0

Диаграммы Фейнмана — это способ изображения взаимодействия элементарных частиц друг с другом. Каждый отрезок соответствует одной частице, а каждый узел отвечает за испускание или поглощение одними частицами других; волнистыми линиями обозначают переносчики взаимодействия, а прямыми — все остальные частицы. К примеру, так можно изобразить процесс бета-распада, превращения нейтрона в протон, антинейтрино и электрон.

Фейнмановская диаграмма, демонстрирующая испускание глюона

 в результате аннигиляции электрона и позитрона.

Изображение: Joel Holdsworth / wikimedia commons / CCBY-SA 3.0

Помимо того что диаграммы Фейнмана наглядно показывают даже довольно сложные процессы, они также позволяют вывести математическое выражение для расчета характеристик тех самых процессов, которые показаны на диаграмме. Фейнман разработал метод интегрирования по путям (или по траекториям) в квантовой механике — прием, который затем вошел в обиход физиков-теоретиков по всему миру. С его помощью, в частности, было получено обоснование теории Янга — Миллса, одного из фундаментальных компонентов Стандартной модели.

Как кот стал соавтором научной статьи

Это не Честер, но похожий на него сиамский кот.

В 1975 году Джек Хетерингтон (Jack Hetherington) и Ф. Д. Ч. Уиллард (F. D. C. Willard) опубликовали статью в журнале Physical Review Letters. Статья была посвящена поведению атомов и впоследствии много раз цитировалась, но только один из её авторов был человеком. Ф. Д. Ч. Уиллард был котом, пишет Atlas Obscura. 

Проблема была в том, что журнал Physical Review Letters публиковал статьи с местоимением «мы», только если у них действительно было несколько авторов. Хетерингтон, профессор физики из Университета штата Мичиган (Michigan State University), понял, что, хотя он был единственным автором, он использовал в статье местоимения «мы» и «наш», традиционные для научных публикаций. Подумав, он решил, что статья слишком хороша и заслуживает быстрой публикации. Поэтому, вместо того, чтобы перепечатать всю статью, Хетерингтон просто добавил в соавторы своего кота Честера под именем «Ф. Д. Ч. Уиллард», использовав латинское название вида домашней кошки — Felis domesticus, его настоящее имя — Честер, и имя отца кота — Уиллард.

Репринт статьи с подписью Честера.

После случайного разоблачения, Хетерингтон обратил всё в шутку и даже выпустил несколько репринтов статьи, подписанных обоими авторами. У него была стандартная подпись, а у Уилларда — отпечаток лапы.

Позднее Честер был приглашён работать в университет на факультете физики на полный рабочий день.