Выпуск 1

Анатолий Гин

Ошибка исследователя

Ван Хельмонт (см. историческую справку) проводил опыты с растениями: он выращивал деревья в оранжерее на почве, которую предварительно взвешивал. После завершения опыта он взвесил выросшее дерево (иву) и снова взвесил почву. При этом получилось, что за пять лет, в течение которых он только поливал почву, дерево приобрело 74 килограмма, а почва потеряла всего 60 граммов. Из этого он сделал вывод, что дерево строит свое тело не из материала почвы, а добывает строительный материал из воды.

Найдите в выводах ван Хельмонта рациональное зерно и ошибки. Какие факторы не учел исследователь при подведении итогов своего опыта?

Ответ
Ван Хельмонт сделал правильный вывод из своего опыта, что почва не является источником материала для построения растущего дерева. Он доказал, что материал, называемый нами биомассой, поступает не из почвы, а из другого источника. Но он неверно определил этот источник: он утверждал, что дополнительный вес растения получают из воды. Ван Хельмонт не принял в расчет воздух.
http://chemistry.narod.ru/razdeli/photo/a.htm

Кстати
По иронии судьбы ван Хельмонт был первым, кто начал изучать газы. Он даже придумал само слово «газ» и открыл особый газ, который он назвал «дух дерева». Как выяснилось позже, это был углекислый газ. Именно диоксид углерода, содержащийся в воздухе, и есть главный строительный материал для растений.
Азимов А. Краткая история биологии. От алхимии до генетики. М.: ЗАО Изд-во Центрполиграф, 2002. С. 44.

Историческая справка

Ян Баптист ван Хельмонт (1579 — 1644), фламандский врач и химик. Родился в Брюсселе в аристократической семье. Изучал медицину и химию в Католическом университете Лувейна, но не стал получать ученой степени, а занялся собственными исследованиями. Во времена ван Хельмонта химия была молодой наукой, в которой еще сильно ощущалось влияние алхимии. Хотя Хельмонт и не питал безмерного почтения к считавшимся неприкосновенными древним учениям, он все же верил в философский камень. Однако его опыт с растущей ивой показывает, что ван Хельмонт уже понимал ценность эксперимента. А однажды он даже вступил в конфликт с церковью, подвергнув сомнению распространенное поверье о том, что рану можно вылечить, врачуя нанесшее ее оружие.
http://elementy.ru/trefil/21227

Жизнь из подливки

Ученый-экспериментатор Нидхэм во второй половине XVIII века представил Королевскому обществу свой опыт, который экспериментально подтверждал возможность самозарождения жизни. Он взял прямо с огня баранью подливку, слил ее в бутылку и крепко закрыл пробкой. После этого он еще раз прокипятил бутылку в горячей воде, чтобы совершенно убить микробы, которые могли быть в бутылке или пробке, и через несколько дней под микроскопом обнаружил микробы в содержимом бутылки! Из этого он сделал вывод, что микробы зародились из самой подливки, и что жизнь может возникать самостоятельно из мертвой материи.

Какие причины могли привести исследователя к ложным выводам?

Предложите свои опыты, которые опровергнут вывод Нидхема и опытным путем докажут невозможность самозарождения жизни.

Ответ
Микробы могли появиться в бутылке по нескольким причинам. Первая — Нидхэм недостаточно долго кипятил подливку, и в ней могли остаться те микробы, которые способны переносить высокую температуру. Вторая причина — микробы могли попасть в бутылку из воздуха через недостаточно плотно подогнанную пробку или через поры в пробке.

Кстати, подумайте…
Королевское общество приняло Нидхэма в члены своего замкнутого научного круга и Парижская академия наук также выбрала его своим членом. В то время только Спалланцани
(см. историческую справку) не поверил в научную новость о возможности самозарождения. Он решил найти ошибку в эксперименте Нидхэма и провел свой опыт. Спалланцани расплавил горлышки склянок с отваром на огне и запаял их наглухо. Затем он прокипятил одни из них в течение нескольких минут, другие же держал в кипящей воде по целому часу. Через несколько дней Спалланцани отбил горлышки у бутылок и исследовал их содержимое под микроскопом. Он не нашел микробов в жидкости из склянок, кипятившихся в течение часа. Зато обнаружил совсем немного маленьких микробов, не совсем похожих на больших, настоящих микробов в той жидкости, которая нагревалась всего несколько минут. А в контрольных склянках, закрытых пробками, как это делал Нидхэм, кишмя кишели микробы. Даже те склянки, которые кипятились целый час, «были похожи на озера, в которых плавала рыба всех размеров — от китов до пескарей».

Как вы думаете, какие выводы мог сделать Спалланцани из результатов своих опытов?

Ответ
Спалланцани писал в своей записной книжке: «Маленькие животные проникли в бутылки Нидхэма из воздуха… А кроме того, я сделал еще одно важное открытие: существуют микробы, которые легко переносят кипячение, и для того, чтобы их убить, нужно кипятить их не менее часа».

Историческая справка

Ладзаро Спалланцани (1729 — 1799), итальянский натуралист, священнослужитель и профессор нескольких университетов. Молодой профессор на лекциях по естествознанию рассказывал студентам о чудесных

«анималкулах», микроскопически малых существах, впервые обнаруженных за девяносто лет до того голландским купцом из города Дельфт Левенгуком. Спалланцани говорил о необыкновенной быстроте размножения этих мельчайших созданий, живущих в капле воды. Среди ученых его лекции вызывали бурю негодования: в то время повсеместно господствовало мнение о самозарождении жизни в грязи, которое поддерживали как Королевское общество в Лондоне, так и Парижская Академия. Спалланцани совершал поступки, нарушающие все нормы поведения священнослужителя. Например, он впервые осуществил искусственное оплодотворение у собак, доказал экспериментом, что ящерица может восстанавливать потерянный хвост…
http://www.booksite.ru/fulltext/1/001/008/105/079.htm

Кстати
Спалланцани написал блестящий саркастический трактат, в котором опроверг выводы Нидхэма. Научный мир пришел в волнение. Опыты Спалланцани были настолько неотразимы и показательны, что фактически после них наука о микробах стала отраслью знаний, а не фантастических сказок и легенд. И тем ни менее, почти через 100 лет, в 1853 году, Пуше представил в Парижскую академию наук работу, подтверждавшую, по его мнению, с несомненностью возможность самозарождения. Академия назначила премию за работу по теме: «Пролить удачными опытами новый свет на вопрос о самозарождении». Над этой темой решил работать Пастер. И он доказал, что пока зародыши не имеют возможности проникнуть в способную изменяться жидкость (растительный или животный настой, отвар сена, мяса), то эта жидкость будет оставаться неизмененной.
Крюи П. Охотники за микробами. СПб.: Амфора, 2006. 359 с. С. 41.

Научный спор

В опровержение опытов Спалланцани Нидхэм и Бюффон выдвинули теорию Производящей Силы, которая творит жизнь. Нидхэм писал Спалланцани: «Кипятя свои склянки в течение часа, Вы настолько повреждаете и ослабляете Производящую Силу, заключающуюся в семенах, что она уже не в состоянии производить маленьких животных».

Какими опытами ответил Спалланцани Нидхэму?
Какими рассуждения он мог руководствоваться?

Ответ
Спалланцани кипятил отвары в течение разного времени — от нескольких минут до нескольких часов — и закрывал склянки простыми пробками. Если бы Нидхэм был прав, то склянки, кипятившиеся всего несколько минут, содержали бы микробы, а кипятившиеся часами не должны были иметь их вовсе. Оказалось, что сосуды, кипятившиеся в течение двух часов, содержали в себе больше микробов, чем те, которые кипятились всего несколько минут.

Кстати, подумайте…
Объясните результаты, полученные Спалланцани в этом опыте. Почему было больше микробов в тех сосудах, которые кипятились два часа?
Крюи П. Охотники за микробами. СПб.: Амфора, 2006. 359 с. С. 49.

Воздушные аргументы

Следующим аргументом в споре за таинственную Производящую Силу стал… воздух. Теперь Нидхэм утверждал, что, возможно, эта Сила и может противостоять накаливанию, которому ее подвергал Спалланцани в своих опытах, но для своего проявления она нуждается в сжатом и эластичном воздухе. Спалланцани повторил свои опыты с запаянными на огне горлышками, и действительно он уловил слабый шипящий звук в тот момент, когда отбивал горлышко склянки. В бутылку входил или выходил воздух!

Кстати, подумайте…
Как определить, входит воздух в бутылку или выходит из нее?

Ответ
Спалланцани зажег свечу и приложил ее к самому горлышку бутылки в тот момент, когда отламывал его. Пламя свечи потянулось внутрь, по направлению к отверстию, значит, воздух стремится внутрь.

Спалланцани делает вывод, что воздух в бутылке менее упруг, чем снаружи, и Нидхэм, может быть, прав…

Кстати, подумайте…
В чем могла быть причина того, что воздух в запаянной бутылке становился менее упругим?

Ответ
Ответ на это вопрос нашел и Спалланцани. Он понял, что причина в склянках, в их широких горлышках. При запаивании их на огне нужно много тепла, чтобы расплавить стекло, и это тепло выгоняет воздух из бутылки.

Спалланцани понимает, что ему нужно провести свои опыты с нормально упругим воздухом в колбе, и тогда он докажет, что теория Нидхэма — вздор.

Но как это доказать? Как провести опыты? Как запаять склянку, не выгоняя из нее воздух?

Ответ
Вот как Спалланцани решил эту задачу. Он взял готовую склянку с семенами и водой он вертел ее горлышко над огнем до тех пор, пока в нем осталось маленькое узкое отверстие. Затем он остудил склянку. При этом воздух свободно проходил в узкую дырочку, и давление воздуха внутри было такое же, как и снаружи. После этого он поднес небольшое пламя к оставшемуся отверстию, и вмиг, без потери воздуха, склянка была запаяна.

Кстати
Через несколько дней, когда Спалланцани открыл эту склянку, пламя потянулось не внутрь, а кнаружи от горлышка: давление воздуха внутри колбы стало больше, чем снаружи. А упругость, по мнению Нидхэма, была обязательным условием для проявления его Силы. Но, несмотря на то, что воздух в склянке был упругим, Спалланцани не нашел в отваре ни одного микроба. Он писал: «Нидхэм оказался кругом неправ, и я доказал, что в науке о жизни существует такой же строгий порядок и закономерность, как в науке о звездах».

Кстати, подумайте…

• Почему давление воздуха внутри колбы через несколько дней стало больше, чем снаружи?
• Спалланцани многократно повторял тот же самый опыт, чтобы перекрыть все возможные варианты условий. Какие условия он мог учитывать при проведении своих опытов?
  Крюи П. Охотники за микробами. СПб.: Амфора, 2006.
  359 с. С. 54.

Выпуск 2