"Вы, конечно, шутите, Мистер Фейнман!" - читать интересную книгу автора (Feynman Richard Phillips)

Схема кошки?

В обеденной комнате выпускного колледжа в Принстоне все обычно сидели обособленными группками. Я сидел с физиками, но через какое-то время подумал: “Было бы неплохо посмотреть, чем занимается весь остальной мир, поэтому посижу-ка неделю или две в каждой из других групп”.

Когда я сидел за столом с философами, я слушал, как они очень серьезно обсуждают книгу Уайтхеда “Процесс и реальность”. Они употребляли слова весьма забавным образом, и я не особенно понимал, о чем они говорят. Я не хотел прерывать их беседу и постоянно просить разъяснить мне что-нибудь, но иногда я все же делал это, и они пытались объяснить мне, но я все равно ничего не понимал. Наконец, они пригласили меня на свой семинар.

Семинар у них походил на урок. Они встречались раз в неделю, чтобы обсудить новую главу из книги “Процесс и реальность”: кто-нибудь делал по этой главе доклад, а затем следовало обсуждение. Я отправился на семинар, пообещав себе не открывать рта, напоминая себе, что я в этом предмете – полный профан и иду туда просто посмотреть.

То, что произошло на семинаре, было типичным – настолько типичным, что в это даже трудно поверить, но, тем не менее, это правда. Сначала я сидел и молчал, во что практически невозможно поверить, но это тоже правда. Один из студентов делал доклад по главе, которую они должны были изучить на той неделе. В этой главе Уайтхед постоянно использовал словосочетание “существенный объект” в каком-то конкретном сугубо техническом смысле, который он, по-видимому, определил ранее, но я этого не понял.

После некоторого обсуждения смысла выражения “существенный объект” профессор, который вел семинар, сказал что-то, намереваясь разъяснить суть предмета, и нарисовал на доске что-то, похожее на молнии. “Мистер Фейнман, – сказал он, – как Вы считаете, электрон – это “существенный объект”?”

Вот теперь я попал в переплет. Я признался, что не читал книгу и потому не имею никакого понятия о том, что Уайтхед подразумевает под этим выражением; я пришел только посмотреть. “Но, – сказал я, – я попытаюсь ответить на вопрос профессора, если вы сначала ответите на мой вопрос, чтобы я немножко лучше представил смысл выражения “существенный объект”. Кирпич – это существенный объект?”

Что я намеревался сделать, так это выяснить, считают ли они теоретические конструкции существенными объектами. Электрон – это теория, которую мы используем; он настолько полезен для понимания того, как работает природа, что мы почти можем назвать его реальным. Я хотел с помощью аналогии прояснить идею насчет теории. В случае с кирпичом дальше я бы спросил: “А как насчет того, что внутри кирпича?”, потом бы я сказал, что никто и никогда не видел, что находится внутри кирпича. Всякий раз, когда ломаешь кирпич, видишь только его поверхность. А то, что у кирпича есть что-то внутри, – всего лишь теория, которая помогает нам лучше понять природу вещей. То же самое и с теорией электронов. Итак, я начал с вопроса: “Кирпич – это существенный объект?”

Мне начали отвечать. Один парень встал и сказал: “Кирпич – это отдельный, специфический объект. Именно это Уайтхед подразумевает под существенным объектом”.

Другой парень сказал: “Нет, существенным объектом является не отдельный кирпич; существенным объектом является их общий характер – их “кирпичность””.

Третий парень встал и сказал: “Нет, сами кирпичи не могут быть существенным объектом. “Существенный объект” означает идею в разуме, которая у вас появляется, когда вы думаете о кирпичах”.

Потом встал еще один парень, потом еще один, и, скажу вам, я еще никогда не слышал столько разных оригинальных мнений о кирпиче. И, как это должно быть во всех историях о философах, все закончилось полным хаосом. Во всех своих предыдущих обсуждениях они даже не задумывались о том, является ли “существенным объектом” такой простой объект, как кирпич, не говоря уже об электроне.

После этого я отправился к биологическому столу. У меня всегда был интерес к биологии, а эти парни говорили об очень интересных вещах. Некоторые из них приглашали меня слушать курс физиологии клетки, который у них должен был быть. Я знал кое-что по биологии, но это был курс для выпускников. “Как вы думаете, смогу ли я его осилить? Разрешит ли профессор?” – спросил я.

Они спросили у инструктора, Ньютона Харви, выполнившего множество исследований по бактериям, испускающим свет. Харви сказал, что я могу присоединиться к специальному продвинутому курсу при одном условии – я должен делать всю работу и сообщения по статьям, как и любой другой.

Перед первым занятием парни, которые пригласили меня прослушать курс, захотели показать мне некоторые вещи под микроскопом. Они вложили туда клетки некоторых растений, и были видны маленькие зеленые пятна, называемые хлоропластами (они производят сахар, когда на них светит солнце), двигавшиеся по кругу, Я посмотрел на них, а потом перевел взгляд вверх: “Почему они кружатся? Что толкает их по кругу?”

Никто не знал. Оказалось, что в то время этого не понимали. Таким образом, прямо с ходу я узнал кое-что о биологии: там очень легко найти вопрос, который был бы очень интересным и на который никто не знал бы ответа. В физике приходится идти несколько глубже, прежде чем вы сможете найти интересный вопрос, о котором люди не знают.

Свой курс Харви начал с того, что нарисовал замечательную большую картинку клетки на доске и пометил все части, из которых она состоит. Затем он рассказал о них, и я понял большую часть из того, что он рассказывал.

После лекции парень, который пригласил меня, спросил: “Ну как, тебе понравилось?”

Я ответил: “Очень. Единственная часть, которую я не понял – это часть о лецитине. Что такое лецитин?”

Парень начинает объяснять монотонным голосом: “Все живые существа, как растения, так и животные, сделаны из маленьких объектов, похожих на кирпичики, называемых “клетками”...”

– Послушай, – сказал я нетерпеливо, – все это я знаю, иначе я не слушал бы этот курс. Но что такое лецитин?.

– Я не знаю.

Я должен был делать сообщения по статьям наряду со всеми остальными, и первая, которую за мной записали, была по эффекту, который производил давление на клетки – Харви выбрал для меня эту тему потому, что она имела что-то общее с физикой. Хотя я понимал, что делал, я неправильно все произносил, когда читал статью, и аудитория всегда истерически хохотала, когда я говорил о “бластосферах” вместо “бластомерах” или о других таких вещах.

Следующая статья, выбранная для меня, была работой Адриана и Бронка. Они продемонстрировали, что нервные импульсы – это однопульсовые явления с резкими краями. Были поставлены эксперименты с кошками, в которых они измерили электрическое напряжение на нервах.

Я начал читать статью. Там все время речь шла об экстензорах и флексорах, мускулах gastrocnemius и т.д. Назывался тот или иной мускул, а у меня не было даже туманнейшей идеи, где они размещаются по отношению к нервам или к кошке. Поэтому я подошел к библиотекарю в биологическом отделе и спросил ее, не может ли она разыскать для меня схему кошки.

– Схему кошки, сэр? – спросила она в ужасе. – Вы имеете в виду зоологический атлас! – С тех пор пошли слухи о тупом дипломнике-биологе, разыскивавшем схему кошки.

Когда пришло время делать доклад по этому предмету, я для начала изобразил очертание кошки и принялся называть различные мускулы.

Другие студенты в аудитории перебили меня: “Мы знаем все это!”

– О, вы знаете? Тогда не удивительно, что я могу догнать вас так быстро после четырех лет занятий биологией. – Они тратили все свое время на запоминание ерунды вроде этой, когда это можно было бы посмотреть за 15 минут.

После войны я каждое лето путешествовал на машине где-нибудь по Соединенным Штатам. В один год, после того как я побывал в Калтехе Note4, я подумал: “Вместо того чтобы отправиться в другое место, я отправлюсь в другую область”.

Это было сразу после открытия Уотсоном и Криком спирали ДНК.

В Калтехе было несколько очень хороших биологов, потому что у Дельбрюка там была лаборатория, и Уотсон приезжал в Калтех, чтобы прочесть несколько лекций о кодирующей системе ДНК. Я ходил на его лекции и семинары на кафедре биологии и проникся энтузиазмом. Это было очень волнующее время в биологии, и Калтех оказался замечательным местом.

Я не думал, что я уже достиг такого уровня, когда могу проводить настоящие исследования по биологии, так что для своего летнего визита в область биологии я наметил просто слоняться по биологической лаборатории и “мыть тарелки”, а в это время наблюдать за тем, что делают другие. Я пошел в биолабораторию сказать им о моем желании, и Боб Эдгар, молодой кандидат, который был кем-то вроде ответственного, сказал, что не позволит мне это сделать. Он сказал: “Вы должны действительно провести какое-нибудь исследование, как студент-дипломник, а мы дадим вам задачу, над которой можно поработать”. Это отлично мне подходило.

Я прослушал лекции по фагам, которые сообщали нам, как заниматься исследованиями бактериофагов (фаг – это вирус, содержащий ДНК и атакующий бактерию). Прямо с ходу я обнаружил, что могу избежать многих затруднений, потому что знаю физику и математику. Я знал, как атомы работают в жидкостях, так что ничего таинственного в работе центрифуги для меня не было. Я в достаточной степени знал статистику, чтобы понять статистические ошибки в подсчете маленьких пятен в кювете. Итак, пока все эти биологические ребята старались освоить эти “новые” вещи, я мог тратить время на изучение биологической части.

Из этого курса я узнал одну очень полезную биологическую технику, которую я использую и сейчас. Нас научили, как держать пробирку и вынуть из нее пробку одной рукой (используйте средний и указательный пальцы), в то время как другая рука остается свободной и может делать что-нибудь другое (например, держать пипетку, в которую вы всасываете цианид). Теперь я могу держать зубную щетку в одной руке, тюбик с пастой в другой, отвинтить колпачок, а затем поставить тюбик на место.

Было открыто, что у фагов могут быть мутации, которые воздействовали бы на их способность атаковать бактерии, и предполагалось, что мы станем изучать эти мутации. При этом у некоторых фагов могла произойти вторая мутация, которая восстановила бы их способность атаковать бактерии. Некоторые фаги, мутировавшие обратно, были точно такими же, как до мутаций. Другие – нет: эффект, который они производили на бактерии, был несколько другим, фаги действовали быстрее или медленнее, чем нормальные, а бактерии при этом росли медленнее или быстрее нормальных. Другими словами, существовали “обратные мутации”, но они не были всегда совершенными; иногда фаги восстанавливали только часть своих утерянных возможностей.

Боб Эдгар предложил, чтобы я поставил опыт, в котором постарался бы выяснить, происходят ли обратные мутации в том же месте спирали ДНК. С превеликой осторожностью проделав большую и утомительную работу, я смог отыскать три примера обратных мутаций, произошедших почти вместе – ближе друг к другу, чем все, что когда-либо видели до сих пор, – которые частично восстановили способности фага функционировать. Работа продвигалась медленно. Все зависело от случайности: приходилось ждать, когда получится двойная мутация – очень редкое событие.

Я продолжал думать о способах заставить фаги мутировать чаще, о более быстрых способах детектирования мутаций, но прежде чем у меня что-либо вышло, лето кончилось, а я не был склонен больше этим заниматься.

Однако приближался мой субботний год Note5, поэтому я решил поработать в той же самой биолаборатории, но над другим предметом. Некоторое время я работал с Мэттом Мезельсоном, а затем с хорошим парнем из Англии по имени Дж.Д. Смит. Проблема касалась рибосом, клеточной “машинерии”, которая делает белки из того, что мы теперь называем “мессенджер” (РНК-посланник). Используя радиоактивные вещества, мы демонстрировали, что РНК может выйти из рибосом и может быть вставлена обратно.

Я очень тщательно выполнял работу, измеряя и стараясь все проконтролировать, но мне понадобилось восемь месяцев, чтобы осознать, что один из шагов был небрежным. В те дни для получения рибосом из бактерий их растирали с окисью алюминия в ступке. Все остальное было химическим и все под котролем, однако как толочь пестиком при растирании бактерии? Повторить эту процедуру было невозможно. Поэтому из эксперимента ничего и не вышло.

Теперь, я полагаю, нужно рассказать о времени, которое я провел с Хильдегардой Ламфром, стараясь выяснить, могут ли в горошинах использоваться те же рибосомы, что и в бактериях. Вопрос состоял в том, могут ли рибосомы бактерий вырабатывать белки людей или других организмов. Она (Хильдегарда) разработала схему для получения рибосом из горошин и передачи им РНК-посланника так, чтобы они производили белки гороха. Мы поняли, что весьма драматический и важный вопрос заключается в следующем: будут ли рибосомы от бактерий после получения РНК-посланника, взятого из горошин, производить белки гороха или бактерий? Это должен был быть очень значительный, фундаментальный эксперимент.

Хильдегарда сказала: “Мне понадобится много рибосом из бактерий”.

Мезельсон и я еще раньше извлекли огромное количество рибосом из E. coli для другого опыта. Я сказал: “Черт возьми, я просто отдам тебе те рибосомы, что у нас уже есть. У нас большой запас в моем холодильнике в лаборатории”.

Мы могли бы сделать фантастическое, жизненно важное открытие, если бы я был хорошим биологом. Но я не был хорошим биологом. У нас была хорошая идея, хороший эксперимент, подходящее оборудование, но я запорол все дело – я дал ей инфицированные рибосомы, грубейшая возможная ошибка в экспериментах подобного рода. Мои рибосомы пролежали в холодильнике почти месяц и загрязнились другими живыми созданиями. Если бы я приготовил эти рибосомы быстро и тщательно снова и дал бы их Хильдегарде, держа все под контролем, эксперимент обязательно удался бы, и мы были бы первыми людьми, продемонстрировавшими однородность жизни – машинерия продуцирования белков, рибосомы, одни и те же в каждом живом существе. Мы были в правильном месте, делали правильные вещи, но я делал их как любитель – тупо, небрежно.

Знаете, кого мне это напомнило? Мужа мадам Бовари из книги Флобера, скучного сельского доктора, который имел некоторые представления о том, как исправлять косолапость, но все, что он делал, – портил людей. Я был похож на этого неопытного хирурга.

Другую работу о фагах я так никогда и не написал. Эдгар все время просил меня ее написать, но я так и не собрался. Работа не в своей области не воспринимается серьезно, вот в чем неприятность.

Я написал кое-что неофициально по этому поводу и послал Эдгару, который здорово посмеялся, читая материал. Он не был изложен в стандартной форме, используемой биологами – сначала процедура и т.д. Прорва времени была потрачена на объяснение вещей, которые знали все биологи. Эдгар сделал сокращенный вариант, но я не смог его понять. Я не думаю, что они его опубликовали. Сам я этого не делал.

Уотсон подумал, что все мои упражнения с фагами имеют определенный интерес, поэтому он пригласил меня приехать в Гарвард. Я сделал доклад в биологическом отделе о двойных мутациях, происходящих почти вместе, и рассказал о своей догадке, сводившейся к следующему. Одна мутация производила изменение в белке, такое как изменение pH аминокислоты, в то время как другая мутация производила другое изменение в другой аминокислоте в том же белке, так что первая мутация частично компенсировалась. Компенсация не была абсолютной, но достаточной для того, чтобы фаг “ожил”. Я думал, что эти два изменения происходили в одном и том же белке и химически компенсировали друг друга.

Оказалось, что это не так. Люди, которые несомненно развили более быструю технику для генерации и детектирования мутаций, несколько лет спустя выяснили, что на самом деле происходило следующее. В результате первой мутации недоставало целого основания ДНК. Теперь код был смещен и не мог более быть считан. Вторая мутация либо приводила к вставлению лишнего основания, либо исчезали еще два. Тогда код можно было прочесть опять. Чем ближе к первой мутации происходила вторая, тем меньше информации изменялось при двойной мутации, и тем полнее фаг восстанавливал свои потерянные возможности. Таким образом был продемонстрирован факт существования трех “букв” для кодирования каждой аминокислоты.

Пока я неделю был в Гарварде, Уотсон кое-что предложил, и в течение нескольких дней мы вместе поставили опыт. Это был незавершенный эксперимент, но я выучился новой технике от одного из лучших людей в этой области.

Это был мой величайший момент: я давал семинар по биологии в Гарварде! Я всегда так поступаю, влезаю во что-нибудь и смотрю, как далеко там можно продвинуться.

Я много чему выучился в биологии и получил большой опыт. Усовершенствовался в произношении слов, в обнаружении слабых мест экспериментальной техники, узнал, чего не надо включать в статью или семинар. Но моей любовью была физика, и я хотел вернуться к ней.