Тривалі експерименти ставлять нечасто. Ось, наприклад, майже вікової експеримент зі спостереження за перебігом твердого бітуму проходить в Австралії, в фойє Квінслендського університету (Брісбен). Передостанній спостерігач, професор Джейн Мейнстоун, разом з почали експеримент професором Томасом Парнеллом в 2005 році стали лауреатами Ігнобелівської премії з фізики (Парнелл - посмертно).

художник С.Дергачев

Дивлячись на шматок будівельного вару - а це якраз і є тверда різновид бітуму, в розплавленому вигляді його використовують для герметизації дахів, - важко запідозрити, що це не тверде тіло, а рідина. Мало того що він твердий на дотик, він ще і крихкий - розколюється від удару молотком, а на уламках - гострі ребра і дзеркальні грані в місцях відколу. Однак мине якийсь час і межі потьмяніють, а ребра обпливуть. «Деякий час» - в даному випадку роки.

П рофессор Менйстоун думає: різати чи не різати?

Фото: University of Queensland

Щоб продемонструвати студентам незвичайні властивості звичайних речей, професор Парнелл в 1927 році склав бітум в воронку і виставив її в фойє університету. А в 1930 році з носика воронки здалася перша крапля бітуму. Довгі вісім років вона збиралася з силами, перш ніж в грудні 1938 року впав в стоїть під воронкою стаканчик. З тих пір і до цього дня це траплялося ще сім разів: в лютому 1947 року, квітні 1954 го, травні 1962-го, серпні 1970-го, квітні 1979-го, липні 1988-го, листопаді 2000-го. Дивно, але за 86 років експерименту - при всьому прогресі техніки спостереження - ні разу не вдалося зняти момент відриву краплі. Ось повний драматизму коментар професора Мейнстоуна для газети «The Weekend Australian» у 2001 році: «Восьма крапля впала в листопаді минулого року, коли я був за межами країни. На жаль, високотехнологічну цифрову пам'ять веб-камери в цей знаменний момент вразила амнезія. І це не єдина проблема. Починаючи свій експеримент в 1927 році, Парнелл не міг передбачити, що під час дозрівання восьмий краплі в університеті вирішать змонтувати систему кондиціонування в двох великих аудиторіях, що виходять в той самий фойє, де розміщена установка. Це порушило існував десятиліттями тепловий режим. В результаті восьма крапля виявилася найбільшою, і в момент падіння їй не вистачило висоти до дна стаканчика, щоб повністю відірватися. Тепер ми знаходимося перед жахливою дилемою. Дев'ята крапля вже почала формуватися, і чи слід нам відрізати від неї восьму або підняти воронку на велику висоту або залишити експеримент Парнелл як він є? »До речі, в цьому інтерв'ю вперше прозвучало, що варто було б присудити Парнелл якщо не Нобелівську, так хоч Ігнобелівської премію , встановивши заодно рекорд за часом між початком експерименту і нагородою експериментатору. Ігнобелівської комітет до цієї думки прислухався, і чотири роки по тому довготерпеливий вчені отримали свою нагороду.

Дев'ята крапля може впасти в будь-який момент. Той, хто це помітить, увійде в історію.

Фото: University of Queensland

Що ж стосується сумнівів з приводу того, що робити з дуже довгою краплею, схоже, дослідники все-таки вирішили її зрізати. У всякому разі, дев'ята крапля за минулі з тих пір 16 років (ось як позначився кондиціонер - швидкість падіння впала щонайменше в два рази!) Вже досить виросла і готова в будь-який момент впасти, а до дна стаканчика їй ще тягнутися і тягнутися. До речі, будь-яка людина може увічнити своє ім'я в історії науки, якщо зуміє вперше за 86 років зафіксувати момент відриву краплі. Для цього не потрібно їхати до Австралії, досить стежити за інтернет-трансляцією досвіду ( http://smp.uq.edu.au/content/pitch-drop-experiment ).

Досвід з краплею - не єдиний тривалий експеримент, зазначений Ігнобелівської комітетом. У 2009 році премії в області медицини удостоївся доктор медицини Дональд Унгер з каліфорнійського містечка Таузенд Оакс, тобто «Тисяча дубів». З дитинства і все життя мама, тітки, а потім і теща говорили йому, що хрустіти пальцями недобре. Але вони зробили стратегічну помилку. У відповідь на питання: «Чому недобре?» - не сказали: «Тому, що це поганий тон і дратує оточуючих». Ні, вони вдалися до науковим поясненням - мовляв, якщо буде хрустіти, у нього розвинеться артрит. Механізм хрускоту відомий: при розтягуванні суглобів кисті через негативного тиску схлопиваются бульбашки пара в так званій синовіальної рідини - мастилі суглобів; передбачається, що такі мікровибухи для суглоба некорисні.

Наукове обгрунтування дало ефект, протилежний очікуваному. У хлопчика розігралася цікавість, і він мало того що став медиком, але і почав проводити досвід: кожен день по кілька разів хрустів пальцями лівої руки, а правою хрустів вкрай рідко, тільки якщо забудеться. Досвід тривав 50 років, за цей час було проведено 36 з половиною тисяч похрускування пальцями лівої руки. Результат повністю спростував гіпотезу родичів - артрит і не вразив цей ні праву, ні ліву руку. У замітці, опублікованій в журналі «Arthritis & Rheumatism» (2004, 41, 5, 949-950) , Дональд зазначає, що аналогічний негативний результат раніше був отриманий в 1973 році, і вказує, що непогано б перевірити і інші популярні легенди на кшталт користі тривалого вживання в їжу шпинату. А та стаття ( «Western Journal of Medicine», 1975, 122, 5, 377-379 ), Написана Рональдом Суїзі і його сином Стівеном, якому на момент дослідження було 12 років, вельми примітна. Дослідивши мешканців будинку престарілих і дітей зі шкільного табору, автори з'ясували, що, по-перше, підлітки хрумтять пальцями лише трохи частіше, ніж люди похилого віку, а по-друге, ймовірність артриту в літньому віці при збереженні поганої звички не більш, а значно менше : 1 з 13 проти 5 з тих 14, хто не зміг пригадати, хрустів він пальцями чи ні.

Рональд Суїзі в коментарі до замітці Дональда Унгера зазначає, що досвід останнього був не зовсім коректний, оскільки за правилами доказової медицини потрібен подвійний сліпий контроль, тобто учасник експеримент не мав би заздалегідь знати, яка рука у нього ліва. Втім, вважає Суїзі, це можна виправити, адже 31% американських медиків не можуть розрізнити свої руки. Набагато важче, на його думку, враховувати расу, стать, соціо-економічний статус, то, наскільки енергійно відбуваються руху, а також, скажімо, атмосферний тиск десь в Еквадорі в момент проведення досвіду: настільки масштабне дослідження потребують серйозного фінансування. Однак попередні дані свідчать, що хрустіти пальцями не вредно, скоріше, це засіб профілактики артриту. У всякому разі, його син, якому на час написання коментаря виповнилося вже 34 роки, продовжує хрустіти, незважаючи на застереження бабусі, і ніякого артриту у нього немає.

Ще одне тривале спостереження, яка спростує розхожий міф, провели в XVIII столітті - король Швеції Густав III вирішив науково обгрунтувати боротьбу з кавою. Пити каву шведів навчив ще Карл XII, який після поразки під Полтавою провів багато часу в Блискучому Порту і там пристрастився до цього напою. Не всі його наступники поділяли цю пристрасть, вважаючи її небезпечною для здоров'я, і ​​в 1746 році, коли з'явився на світ майбутній король Густав III, кава в Швеції заборонили. Шанувальники кави серед шведів, проте, залишилися. Щоб розібратися в тому, шкідливий кави чи ні, король помилував двох близнюків, які вчинили вбивство, і замінив їм страту на довічне ув'язнення з тим, щоб один кожен день пив каву, а другий - чай. До закінчення експерименту король не дожив - його незабаром вбили змовники, померли і два медика, що спостерігали за ув'язненими. В результаті кава виявився реабілітованим - першим, у віці 86 років, помер близнюк, споживають чай. Однак ми не знаємо точно, бувальщина це чи вигадка: як першоджерела вдалося знайти лише замітку Ларса Бремера, лектора з Медичної школи Вільного королівського госпіталю в Лондоні ( «British Medical Journal», 1996, 312, 6, 1539 ), Яку тепер любителі кави передруковують практично без змін і, природно, без усякого посилання.

Взагалі, тривалі досліди в галузі медицини, зоології, ботаніки або сільського господарства проводяться із завидною регулярністю. Десь уважно стежать за способом життя учасників дослідження і його наслідками для здоров'я, причому висновки часто мають помітну маркетингову спрямованість; скажімо, китайці не втомлюються відзначати корисність споживання зеленого чаю, французи - червоного вина, а італійці - оливкового масла, тобто важливих експортних товарів кожної з цих країн. Десь десятиліттями або навіть століттями спостерігають за популяцією тварин. Селекціонери протягом багатьох років вивчають результати своєї праці; агрономи, століттями обробляючи одну і ту ж ділянку, стежать за виснаженням грунту і впливом на цей процес сівозміни.

Річард Ленскі відправляє в термостат чергове покоління кишкової палички

Фото: Фото Zachary Blount

Деякі тривалі експерименти спрямовані на вивчення самих основ світобудови. Так, з лютого 1988 року в Мічиганському університеті під керівництвом Річарда Ленскі спостерігають еволюцію живих істот. Для участі в експерименті взяли добре відомий лабораторний клон кишкової палички і розділили на 12 баночок. Кишкова паличка хороша тим, що вивчена вздовж і поперек, до того ж обраний штам не здатний до статевого процесу - не може обмінюватися фрагментами генетичної інформації: вчені хотіли бути впевненими, що кожна нова мутація передається тільки через поділ клітин. Початково, не було генетичного різноманіття у всій культурі, за одним винятком - в половині баночок був мутант, який пристосувався переробляти арабинозу. Це потрібно було для подальших дослідів в порівнянні популяцій мутант дає відрізняється забарвлення при обробці барвником. Так почалася еволюція дванадцяти незалежних ліній.

Захарія Блаунт після завершення чергового етапу довготривалого експерименту відпочиває на тлі колонади з чашок Петрі

Фото Brian Baer

Бактерії живуть в живильному розчині, але їх їжі - глюкози - в ньому небагато, тільки щоб вижити. Щодня дослідники відбирають краплю цього розчину і переносять в нову баночку. Кожне 500-е покоління, а воно виходить на 75-й день, заморожують для майбутніх досліджень і час від часу проводять секвенсірованіе генома. З початку експерименту змінилося вже понад 66 тисяч поколінь. Бактерії поступово пристосувалися до малої кількості їжі - стали більшими предків, причому кінця процесу укрупнення не видно: він йде за степеневим законом. Швидше за все пристосування проходило в перші 2 тисячі поколінь - це відбивалося і на розмірі клітин і на їх «здоров'я» - швидкості росту в порівнянні з предкового поколіннями. У п'ятитисячному поколінні одна з ліній розділилася на дві субпопуляції з великими і малими колоніями: перші процвітали, коли глюкози було відносно багато, а другі - коли її майже всю з'їдали. Як і належить, у бактерій накопичувалися мутації. Цікаво, що в трьох лініях частота мутацій в ході експерименту зросла в 25 разів, що було пов'язано з мутацією в гені, відповідальному за ремонт ДНК. Наслідки в одній лінії стали помітні неозброєним оком: в поколінні 33 127 розчин різко помутніло, що свідчить про швидке розмноження бактерій. Виявилося, що вони навчилися споживати не тільки глюкозу, але і цитрат, - сіль лимонної кислоти, концентрація якої була в 20 разів більше, ніж глюкози. Аналіз попередніх поколінь показав, що мутація виникла в 31500-му поколінні, в 32500-м мутанти зайняли 19% популяції, в 33000-м майже вимерли, в 33127-м витіснили всіх немутантов. А в 45000-му поколінні мутанти вимерли. Дивно, але, маючи на руках всю історію генетичних змін, дослідники не можуть визначити, з чим пов'язані такі різкі коливання. Більш того, лише до 2014 року стало більш-менш ясно, що накопичуються зміни в яких генах дозволили бактеріям засвоювати цитрат.

Приблизно в 2013 році (статтю відправили в журнал пізніше, в жовтні 2015 року) цей результат викликала нові суперечки. Група дослідників на чолі зі Скоттом Мінніх з університету Айдахо дуже швидко, за сто поколінь, тобто за пару тижнів, змусили бактерій засвоювати цитрат за допомогою тієї ж, бідної харчуванням, середовища ( «Journal of Bacteriology», 2016, 198, 1022-1034; doi: 10.1128 / JB.00831- 5 , Повний текст). Природним чином виникло питання: чому ж в дослідах Ленскі така здатність з'явилася всього в одній лінії за більш ніж десять років? Проведена для цього дискусія, по суті, залишила дане питання без відповіді. Яка ж мораль випливає з цієї історії?

Досвід з краплею, особливо нездатність навіть сучасної апаратури зафіксувати момент її відриву, ставить перед епістеміологіей - наукою про набуття наукових знань - дуже серйозне питання: як потрібно спостерігати рідко трапляються явища і вводити їх в область наукового знання. Справді, якщо не вдається зафіксувати цілком очікуване явище, то як довести реальність явища несподіваного, на кшталт прольоту НЛО або появи снігової людини? Або, якщо не виходити за рамки наукового знання, як зафіксувати момент появи нового патогена? Історія СНІДу свідчить, що надійного інструменту немає: синдром набутого імунодефіциту був описаний в 1981 році, вірус відкритий двома роками пізніше, і лише в 2007 році реконструйовано його поширення, причому з'ясувалося, що вірус потрапив в людську популяцію ще на початку ХХ століття. Іншими словами, впродовж кількох десятиліть випадки ВІЛ-інфекції не фіксувалися або діагностували помилково, поки інфекція не перестала бути рідкісною подією.

Сучасна наука побудована на повторюваних в різних лабораторіях результати. Але тривалі досліди неможливо відтворити в найближчому майбутньому, тому важко зрозуміти, що було не так в дослідах Ленскі з цитратом. На жаль, ніякої працює методики для фіксації вкрай рідко трапляються явищ немає, що породжує домисли і взаємні підозри в неохайності як в науковому середовищі, так і в середовищі ентузіастів - любителів непізнаного. Тепер-то очевидно, що причина конфлікту в невирішеності деяких базових питань філософії науки.

Досвід з хрустеніе пальцями породжує іншу серію питань: і справді, наскільки корисно їсти умовний шпинат? Які з численних порад дієтологів та інших фахівців сформульовані на підставі «загальних міркувань», а які підтверджені даними клінічних випробувань? Очевидно, що багато припущень дієтологів і рекомендації здорового способу життя базуються не на згаданих Суїзі методах доказової медицини, а на особистій думці деяких авторитетів, а воно, як показує історія з хрустеніе пальцями і артритом, аж ніяк не завжди справедливо.