Противостояние мозгов: научные открытия, которые пришли сразу в две головы

Ньютон против Лейбница

В XVII веке, чтобы познакомить мир с результатами интеллектуального труда и экспериментов, в ученой среде использовали инструмент, который дожил и до наших дней, — массовую рассылку писем среди коллег или научного сообщества.

Участники подобных «пабликов» не всегда отличались порядочностью. Социологические исследования того времени, проведенные социологом Робертом К. Мертоном, подтверждают это сухими цифрами: в 92% случаев одновременные научные открытия заканчивались публичным спорами, в первой половине XX века эта цифра снизилась до 33%.

Новое открытие часто представлялось в виде анаграммы: авторство первооткрывателя фиксировалось, но суть открытия была понятна только посвященным.

Английский ученый Исаак Ньютон и его немецкий коллега Готфрид Вильгельм Лейбниц, без сомнения, величайшие умы в истории человечества. Ученые находились в равных условиях с коллегами и аналогичным образом делились своими первыми трудами, но когда дело доходило до официального признания научного открытия, то выяснялось, что кто-то уже застолбил твое место.

Именно так и возник вопрос о первенстве открытия дифференциальных исчислений. И Ньютон, и Лейбниц создавали свои формулы не на пустом месте. Прикладной литературой для них был труды философов и мудрецов: в 1638 году математик-самоучка Ферма определил порядок вычисления минимума и максимума в уравнениях, аналитическая геометрия Декарта позволила заменить громоздкие геометрические схемы алгебраическими уравнениями, а «Арифметика бесконечного» Джона Валлиса установила связь между квадратурой кривых и изображением касательных к ним.

Не приходится удивляться, что Ньютон и Лейбниц независимо друг от друга решили продолжить и завершить дело старших товарищей. Поразительно в этом открытии другое: они подошли к решению задачи с противоположных сторон.

Позже, когда вражда стала особенно ожесточенной, упомянутые письма были положены в основу главнейшего утверждения Ньютона: он заявлял, что поделился с Лейбницем информацией о начале своей работы.

На самом деле, хотя Ньютон действительно написал Лейбницу два письма в 1676 году, в них он не сказал практически ничего, что касалось бы непосредственно дифференциального исчисления. Тем не менее подозрения Ньютона в плагиате возникли частично потому, что он не мог поверить, будто кто-то мог столь быстро продвинуться с того места, в котором, как он знал, находился Лейбниц в 1676 году.

Все сводится к тому, что Ньютон действительно первым открыл метод исчисления (1665–1666 годы, Лейбниц — 1673–1676 годы), а Лейбниц первым опубликовал его (1684–1686 годы, Ньютон — 1704–1736 годы). По сути, разногласия вряд ли можно назвать существенными для появления вражды столь огромной силы.

Ближе к концу противники находились в совершенно непохожих ситуациях. Ньютона уважали, им восхищались. Его посвятили в рыцари — это был первый человек, удостоившийся подобной чести за вклад в науку. В случае с Лейбницем все было иначе: ученый оказался в опале.

Дарвин против Уоллеса

Летом 1842 года Чарльз Дарвин решил, что собрал достаточно материалов по проблеме происхождения видов, чтобы изложить свои соображения в виде небольшого наброска. Вместо того чтобы опубликовать этот очерк сразу, Дарвин взял длительную паузу, промедление с публикацией работы об эволюции во многом было связано с опасением конфронтации со своим социальным классом и коллегами, и это опасение не было беспочвенным.

18 июня 1858 года Дарвину неожиданно пришлось прервать свою работу над «Большой книгой о видах», в которой он хотел представить свою новую теорию. Он уже закончил значительную часть рукописи, когда до него дошло письмо натуралиста Альфреда Рассела Уоллеса, который работал в то время на Молуккских островах. В письме была рукопись, которую Уоллес хотел опубликовать.

Дарвин был потрясен содержанием рукописи: Уоллес не только выступил на стороне теории эволюции и общего происхождения, но и предложил эволюционный механизм, который почти полностью совпадал с тем, что предлагал сам Дарвин. Дарвин и Уоллес были англичанами, оба предприняли длительные исследовательские экспедиции, оба прочитали одни и те же книги, прежде всего «Принципы геологии» Лайеля, «Эссе» Мальтуса и «Следы» Чемберса, и оба были увлеченными натуралистами, в начале пути воспылавшими любовью к жукам и тропическим островам.

Но имеются важные различия, прежде всего в их социальном положении. Дарвин был состоятельным человеком, учился в одном из элитарных университетов Англии и принадлежал к научному сообществу Лондона. Уоллес, напротив, был сыном обедневшего мелкого предпринимателя и никакого высшего образования не получил.

В феврале 1858 года Уоллес страдал от тяжелых приступов малярии на острове Тернате. Ему «неожиданно пришла в голову мысль, что этот автоматический процесс существенно улучшает расы, потому что в каждом поколении худшие несомненно подавляются, а обладающие каким-либо преимуществом сохраняются, то есть выживают наиболее приспособленные». Чем больше Уоллес об этом думал, тем больше убеждался в том, что обнаружил тот самый закон происхождения видов, который так долго искал. Он начал записывать свои мысли и спустя несколько дней смог послать свою рукопись Дарвину.

Теория Уоллеса в основных чертах почти полностью совпадает с теорией Дарвина. Но имеется небольшое отличие: в то время как Дарвин придавал большое значение практике селекции, Уоллес считал эту аналогию неубедительной.

На собрании Линнеевского общества 1 июля 1858 года Лайелем и Хукером была представлена рукопись Уоллеса вместе с выдержками из рукописей Дарвина и их писем. Как ни странно, реакция общественности на это совместное предварительное сообщение была очень слабой и никак не сравнимой с тем вниманием, которое привлекла книга «Происхождение видов».

Уоллес сразу предложил великому ученому помощь. «Я ваш верный ученик», — сказал он. Уоллес и не думал претендовать на авторство, а его приверженность новой теории стала настолько сильной, что он даже умудрялся переспорить Дарвина и привести более четкие доводы. «Да Уоллес еще больший дарвинист, чем сам Дарвин!» — смеялись ученые.

Механика Гейзенберга и Шредингера

Лауреаты Нобелевской премии 1933 года. Слева направо: писатель Иван Бунин и физики Эрвин Шрёдингер, Поль Дирак и Вернер Гейзенберг

С 1900 по 1927 год в истории квантовой физики период свершений и открытий: теория теплоемкости, фотоэффекта, свойство сверхпроходимости материалов. Для развития новой науки нужны молодые и дерзкие умы, они и пополняли ряды физиков-теоретиков в начале ХХ века. Самые смелые и конструктивные идеи были на слуху — в частности, ученые активно обсуждали свежий взгляд на старую квантовую теорию Нильса Бора и Арнольда Зоммерфельда.

В 1925 году от лица прогрессивного научного сообщества выступили трое ученых: теорию матричной механики представлял Вернер Гейзенберг (24 года), волновой механики — Эрвин Шредингер (37 лет), теорию трансформации — Поль А.М. Дирак (23 года). Теория трансформации являлась наименее самостоятельной, английский ученый разделял мнения коллег в равной степени. В будущем все трое были удостоены Нобелевских премий на единственной церемонии награждения в Стокгольме в 1933 году: Гейзенберг получил приз за 1932 год, а Дирак и Шредингер разделили награду за 1933 год.

Краеугольный камень квантовой механики — принцип неопределенности Гейзенберга, утверждающий, что невозможно одновременно измерить сразу два свойства какой-либо частицы. Вернер Гейзенберг, один из главных защитников «новой физики», сформулировал основные положения «реальности» в смысле квантовой механики. Эти положения были представлены широкой научной общественности. Так на свет появилась, пожалуй, самая распространенная и популярная интерпретация.

Противником теории Гейзенберга был Эрвин Шрёдингер, профессор Цюрихского университета, эксперт по термодинамике и статистической механике. В своих исследованиях он попытался построить мост между макромеханикой и микромеханикой. Ученый хотел обосновать квантовую теорию, опираясь только на представление о волне и совершенно отбросив понятие «частица». В мае 1926 года он опубликовал доказательство того, что матричная и волновая механика дали эквивалентные результаты: математически они были той же теорией.

Это вызвало сердитую реакцию, особенно от Гейзенберга, который настаивал на существовании прерывистых квантовых скачков, а не на теории, основанной на непрерывных волнах.

Гейзенберг только начал свою работу помощником Нильса Бора в Копенгагене, когда Шрёдингер приехал в город в октябре 1926 года для обсуждения альтернативных теорий. Дело дошло до длительных и эмоционально насыщенных споров, однако дебаты для обеих сторон оказались неубедительными.