CC BY
47
- P.4-8. (in Russian)
3. Piradov M.A., Suponeva N.A. Guillain-Barre syndrome: diagnostics and treatment. - Moscow: MEDpress-inform, 2011.
- 208 p. (in Russian)
4. Suponeva N.A., PiradovM.A., Nikitin S.S., et al. Pathogenetic and prognostic role of auto-antibodies to gangliosides ofperipheral nerves in Guillain-Barre syndrome // Annaly Klinicheskoj I
Eksperimentalnoj Nevrologii. - 2013. - Vol. 7. №1. - P.4-11. (in Russian)
5. Petzold A., Brettschneider J., Jin K., et al. CSF protein biomarkers for proximal axonal damage improve prognostic accuracy in the acute phase of Guillain-Barre syndrome // Muscle Nerve. - 2009. - Vol. 40. №2. - P.42-49.
Информация об авторах:
Быков Юрий Николаевич - заведующий кафедрой, д.м.н., профессор, 664003, Иркутск, ул. Красного Восстания, 1, Иркутский государственный медицинский университет, кафедра нервных болезней, e-mail: [email protected]; Нечаева Юлия Петровна - врач неврологического отделения клиник, к.м.н.; Загвозкина Татьяна Николаевна -заведующая неврологическим отделением клиник; Бохна Анастасия Степановна - врач неврологического отделения клиник; Забобонина Ирина Николаевна - врач неврологического отделения клиник; Василькова Светлана Владимировна -
врач неврологического отделения клиник.
Information About the Authors:
Bykov Yury N. - Head of Nervous Diseases Department of Irkutsk State Medical University, PhD, MD, DSc, professor, 664003, Russia,
Irkutsk, Krasnogo Vosstania st., 1, Irkutsk State Medical University, Department of Nervous Diseases, e-mail: [email protected]; Nechaeva Yulia P. - neurologist, PhD, MD; Zagvozkina Tatiana N. - Head of Neurology Department of clinics of Irkutsk State Medical University; Bohna Anastasia S. - neurologist; Zabobonina Irina N. - neurologist; Vasilkova Svetlana V. - neurologist.
страницы истории науки и здравоохранения
© ШЕВЧЕНКО Е.в., КОРЖУЕВ А.В. - 2014 УДК: 521.1+531+531.5
случайные открытия в естествознании, вписанные в контекст медицинской физики
Елена Викторовна Шевченко1, Андрей Вячеславович Коржуев2 ('Иркутский государственный медицинский университет, ректор - д.м.н., проф. И.В. Малов, кафедра медицинской и биологической физики, зав. - д.б.н., проф. Е.В. Шевченко; 2Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова, ректор - член-корр. РАН, д.м.н., проф. П.В. Глыбочко, кафедра медицинской и биологической физики, зав. - проф. В.Ф. Антонов)
Резюме. Обсуждаются контекстуальные, экспериментальные, экспериментально-аномальные, теоретические случайные открытия, результаты которых нашли то или иное применение в медицинской физике, их генезис и фазово-стадийная структура. Рассмотрение акцентируется на открытиях «животного электричества», рентгеновского излучения и естественной радиоактивности, исследованиях электрической активности головного мозга и ряде других событий.
Ключевые слова: контекстуально-временные (темпоральные) случайные открытия, контекстуально-пространственные случайные открытия, стадия доминантной поисковой активности, стадия систематического исследования.
ACCIDENTAL DISCOVERIES IN NATURAL SCIENCE INCLUDED IN THE CONTEX OF MEDICAL PHYSICS
E.V. Shevchenko1, A.V. Korzhuev2 ('Irkutsk State Medical University; 2First Moscow State Medical University named after I.M. Setchenov, Russia)
Summary. Contextual, experimental, anomalous, theoretical and accidental discoveries, the results of which found one or another use in medical physics, their genesis and phase-stage structure are discussed in the article. The consideration is focused on "animal electricity", X-rays, radioactivity, electric activity of human brain and others.
Key words: contextual-temporal and contextual-space accidental discovery, dominant cognitive activity stage, systematic research activity.
Случайные открытия являются одним из перспективных направлений современной философии науки. Они характеризуются неосознанностью их осуществления и «получая» их, учёный, как правило, открывает для себя и для профессионального социума ответы на вопросы, которые изначально целенаправленно природе не задаёт, решает проблемы, которые в явном виде в момент открытия не стояли. В методологии естественнонаучного познания известна классификация таких открытий по способу их возникновения, «появления на свет», представленная в аннотации ста-
тьи [3]. Так случайные открытия, в возникновении которых проявляется определяющая роль лабораторного или внешнего контекста, именуются методологами контекстуальными. К таковым среди интересующего нас спектра открытий медико-физического профиля относится случайное открытие электрического тока Л. Гальвани. В лаборатории учёного, препарировавшего лягушку, находились физические приборы, и когда один из присутствовавших при опытах помощников случайно, кончиком скальпеля коснулся внутренних бедренных нервов лягушки, другой (по одной из известных
и опубликованных исторических версий это была жена Гальвани - Лючия Галеацци) заметил, что конечность лягушки иногда дёргалась; при этом такие движения были связаны с моментом извлечения искры из кондуктора электрофорной машины, изобретенной примерно в 1740 г. Гальвани испытывает страстное желание исследовать описанный эффект, и это положило начало открытию «животного электричества» (результаты были опубликованы в «Трактате о силах электричества при мышечном движении» в седьмом томе сочинений академии в Болонии).
Открытие электрической природы нервных импульсов не задумывалось заранее, оно возникло на несоответствующей сути явления экспериментальной базе, и по праву относится к категории случайных. При этом в своих работах известный методолог научного поиска А.С. Новиков отмечает, что открытие Гальвани не только контекстуально (имеется в виду приборно-лабораторный контекст открытия), но и контекстуально-динамично, поскольку совмещает несколько событий: препарирование лягушки - прикосновение скальпеля к внутренним бедренным нервам - прикосновение руки экспериментатора к лезвию или к одной из заклёпок ручки скальпеля - высечение искры из кондуктора электрической машины. По мнению только что цитированного автора, именно одновременность протекания лабораторных событий («взаимодействие множественного») явилась «порождающей структурой» открытия [3].
Классифицируя случайные открытия, цитированный выше автор выделяет контекстно-пространственные, в возникновении которых важную роль играет взаиморасположение лабораторных приборов, вспомогательного оборудования, различных реагентов и т.п. Интересным примером такого открытия является открытие А. Беккерелем естественной радиоактивности. Вспомним, что в 1895 г. В. Конрад Рентген опубликовал сообщение об открытии Х-лучей высокой проникающей способности (кстати, тоже случайном) и тем создал благоприятный фон для массового увлечения учёных поиском всевозможных высокопроникающих лучей (только в Парижскую Академию наук за последующий год было представлено около 1600 научных работ и проектов, связанных со всевозможными проникающими в вещество лучами). Известный математик и физик того времени А. Пуанкаре высказал предположение о некотором сходстве между свечением газоразрядной трубки при наблюдении рентгеновского излучения и свечением кристаллов урана после облучения их Солнцем. Для проверки этой идеи Беккерель использовал множество люминесцирующих кристаллов, среди которых оказалась и соль урана (бисульфат урана-натрия). Далее последовал опыт, в котором фотографическая пластинка с бро-можелатинной эмульсией заворачивалась в двойной слой черной бумаги, сверху накладывался кристалл сульфата урана и калия, и всё это выставлялось под открытые солнечные лучи на несколько часов [5]. Обнаружив на фотопластинке очертания кристаллов, Беккерель предполагает, что подтвердил гипотезу Пуанкаре - соли урана после солнечного освещения действительно испускают излучение, проходящее через слой чёрной бумаги (о чём он и докладывает в Академию наук 24 февраля 1896 г. - спустя чуть более года после открытия Рентгена). Однако, при дальнейшем экспериментировании с солями урана в дело вмешалась погода - в конце февраля того года солнца на небе не было, и Беккерель заворачивает фотопластинки и пластинки с солями урана в черную бумагу, убирая их при этом в стол. Желая повторить опыт в солнечную погоду 1 марта 1896 г., он обнаруживает, что фотопластинки потемнели так, словно лежали не в ящике стола, а подвергались солнечному воздействию (как и в предыдущих опытах). Стало понятным, что соли урана испускают совершенно отличное по природе от фосфоресценции излучение - об этом учёный уже 2 марта докладывает на заседании Академии наук, и эта дата считается открытием естественной радиоактивности. Следует отметить и не менее важное сопутствующее «элиминирующее открытие» - о том, что под действием солнечного света соли урана испускают рентгеновские лучи.
А.С. Новиков отмечает, что решающим фактором в таких случайных открытиях явилось удачное расположение объекта исследования и индикаторов, позволяющих зарегистрировать неизвестные до обсуждаемого момента свойства объекта. Никакой специальной ориентированности на открытие
радиоактивности не было (наоборот, ситуацию «затемняла» ложная идея об испускании рентгеновских лучей обычными объектами, фосфоресцирующими после внешнего солнечного облучения).
В теории случайных открытий особо выделяют контекстно-темпоральные - среди них открытие Эрстедом магнитного действия электрического тока. Намереваясь на лекции продемонстрировать эффект нагревания током металлического проводника, он обнаружил ориентирующее действие проводника с током на магнитную стрелку - при этом обращает на себя внимание цепь случайных событий: случайно оставленный на столе рядом с проводником компас, случайный студент, обративший (абсолютно непреднамеренно) внимание на определенную ориентацию магнитной стрелки именно при включении тока в цепи и исчезновение этого эффекта при выключении тока и т.п.
Однако, с точки зрения открытий, нашедших применение в медицинской физике, для нас сейчас важны так называемые случайные открытия «смешанного типа» (иногда называемые интегральными): открытия, в которых одновременно проявляются признаки пространственной и временной кон-текстуальности - речь идёт об уже упоминавшемся выше открытии В.К. Рентгена (Х-лучи). Первое неожиданное обнаружение этого излучения было обусловлено (инспирировано) «удачным» расположением круксовой трубки (использовавшейся для наблюдения газовых разрядов) и люминесцирую-щего экрана в достаточной близости друг от друга - это пространственная контекстуальность; а также цепью случайных событий, вытянувшихся во временной ряд: Рентген уходил в день открытия из лаборатории очень поздно и видимо, по причине усталости и опосредованной ею невнимательности забывает выключить трубку, но накрывает её чехлом и гасит в лаборатории свет, затем спустя некоторое время возвращается в лабораторию и видит свечение люминесцентного экрана из платино-синеродистого бария.
Известны в истории и методологии физики и так называемые экспериментально-аномальные случайные открытия. Из числа интересующих нас в данной статье физико-медицинских к ним относится открытие «Е-волн», иногда именующихся волнами ожидания. Занимавшийся изучением проблем электроэнцефалографии Грейм Уолтер записывал электроэнцефалограммы у людей и сравнивал различные показатели в период относительного спокойствия и активной мыслительной деятельности. Однако, однажды во время обычной рутинной исследовательской работы в лаборатории уронили на пол металлический прибор - временные зависимости разностей потенциалов сразу во всех отведениях у исследуемого пациента сразу резко изменились, причём ранее с аналогичными изменениями учёному сталкиваться не приходилось. Мозг, по-видимому, реагировал на звук от падающего предмета. Уолтер называет новый обнаруженный в записи электроэнцефалограммы ритм волнами ожидания (мозг готовится к восприятию чего-то неординарного) или «Е-волнами» [6]. С точки зрения теории случайных открытий пространство научной лаборатории стало рассматриваться не только как «место осуществления открытий», но и место, где незапланированные случайные воздействия на исследуемый процесс могут положить начало новым открытиям, открыть исследователям некий новый путь, фокус рассмотрения исследуемого, вывести на поверхность, открыть для учёного те факторы, которые могут влиять на характер протекания явлений, находящихся в содержательном поле этого изучаемого, о которых он сам специально не задумывался, держал их вне поля зрения и т.п., и тем самым осуществить эффект возникновения «отправной точки» для старта нового направления научной деятельности.
В литературе описываются также теоретические случайные открытия [2,4], например, к медицине из числа таких относится открытие Р. Лаэннека, который ввёл в научный обиход термин и метод аускультации. Во времена медицинской деятельности этого учёного остро стояла проблема распознавания болезни на ранней стадии, поскольку выявилось множество таких заболеваний, которые никак не давали о себе знать на ранней стадии, а когда проявлялись, то спасти больного часто было уже невозможно (непосредственное же прикладывание уха врача к поверхности тела больного, также не давало ощутимых результатов). Однажды, когда Лаэннек шёл через парк, внимание учёного привлекает шум-
ная компания детей, игравших рядом с брёвнами лежащего строительного леса: одни дети прикладывали ухо к одному концу бревна, другие ударяли палкой по противоположному концу, и первые старались услышать звуковую волну, распространявшуюся не в воздухе, а внутри дерева. Поскольку предшествующий этому событию этап жизни Лаэннека был этапом с устойчивой установкой нацеленности учёного на поиск путей решения волновавшей учёного проблемы, то, видимо, это позволило ему выделить, увидеть в тривиальном факте окружающей повседневной жизни эскиз будущей теоретической схемы метода аускультации (конечно, приём аналогии сыграл здесь важную роль).
Здесь следует сказать и о применении данного метода. Поводом для первого применения метода аускультации стала полнота одной обследуемой пациентки и трудности при прослушивании ухом области поверхности тела, близкой к сердцу. Лаэннек берёт несколько листов бумаги, сворачивает их в плотный цилиндр, один конец которого приставляет к области сердца больной, а второй - к собственному уху и слышит отчётливые и ясные удары сердца. Через год, в 1817 г. Лаэннек изобретает инструмент - воронковидную деревянную трубку и пишет «Руководство к вооружённой аускультации и к болезням лёгких и сердца»); а в 1828 г. П. Пуари изобретает бинауральный стетоскоп, и метод начинает уверенно входить в клиническую практику.
Сродни только что описанному сюжету и открытие перкуссии. В работе [6] описывается, как сын трактирщика Л. Ауэнбургер видел, как отец определял количество вина в бочках методом простукивания их стенок. Эти случайные наблюдения были перенесены в практическую медицинскую деятельность - в течение последующих 6-7 лет врач из Австрии Ауэнбургер анализирует звуки, «извлекаемые» путём простукивания грудной клетки пациента, а затем сопоставляет свои предположения с результатами патологоа-натомических вскрытий. Идёт самое настоящее научное медицинское исследование, результатом которого стало нахождение корреляции между тем или иным диагностическим проявлением (указывающим на конкретный тип патологии) и характером и особенностями звука, издаваемого при этом при простукивании груди.
В 1761 г. автор публикует свои результаты, но медицинское сообщество скептически отнеслось к ним, и метод на какое-то время был забыт, а возрождён лишь спустя некоторое время лейб-медиком Наполеона Жаном Николя Корвизаром де Марэ.
Сегодня в методологии и истории физики известны представления о фазово-стадийной структуре случайных открытий [1]. Вновь обратимся к такому яркому открытию, как «Х-лучи» профессора из Вюрцбурга Вильгельма Конрада
ЛИТЕРАТУРА
1. Баксанский О.Е., Коржуев А.В. Кризис классической парадигмы в физике: от атома Бора до теории относительности. - М.: ЛЕНАНД (URSS), 2014. - 152 с.
2. Капица П.Л. Эксперимент. Теория. Практика. - М.: Наука, 1987. - 354 с.
3. Новиков А.С. Философия научного поиска. - М.: Либроком, 2009. - 336 с.
4. Сорокина Т.С. История медицины. - М.: Медицина, 1992. - 396 с.
5. Шевченко Е.В., Коржуев А.В. В.К. Рентген, история открытия рентгеновского излучения и его применения в медицине // Сибирский медицинский журнал (Иркутск). - 2004. - №3. - С.103-106.
6. Stent G.S. Premarity & Uniqueness in scientific discovery // Scientific American. - 1972. - Vol. 227. №6. - P.84-93.
Рентгена (1895 г.), о котором уже частично шла речь. Первый этап можно обозначить как случайное наблюдение неизвестного явления, причем не в процессе направленного эксперимента, а при обстоятельствах, напрямую с таковым не связанных (Рентген в тот знаменитый вечер уже уходит из лаборатории, но забывает выключить источник питания и газоразрядная трубка остаётся на долгое время под напряжением). При этом естественно, что на рассматриваемом начальном этапе никаких ясных представлений о том, что конкретно наблюдается, какова природа феномена, у того, кто случайно обнаруживает яркое, неординарное явление, нет.
Второй этап именуется доминантной поисковой нацеленностью, на котором «энергия удивления преобразуется в энергию поисковой активности, независимо от качества проблем и систем дисциплинарного знания» - так описывает эту фазу цитированный выше А.С. Новиков и добавляет образный фрагмент: «.. .надо настолько удивиться, чтобы свихнуться, - что и сделал Рентген, велев поставить раскладную кровать в лабораторию и приносить туда еду. После этого по Вюрцбургу поползли слухи о том, что профессор свихнулся» [3]. Учёный пытается в условиях такого затворничества и общения только с непосредственно причастными к теме сотрудниками выяснить, какова физическая природа полученных лучей, несут ли они электрический заряд и т.п.
Третий этап именуется этапом систематических исследований: многократно повторив эксперимент (из неявного превратившийся в явный, целенаправленный), Рентген окончательно убеждается, что причиной свечения экрана из плати-носинеродистого бария является катодная трубка. Он ставит экран, покрытый слоем соли бария, на различные расстояния от трубки, отдельная серия опытов посвящается исследованию возможности поглощения Х-лучей различными веществами - накапливается серьёзный эмпирический материал (в общей сложности эта стадия эксперимента длится около 50 суток), который, однако, природы исследуемого феномена не вскрывает - только через 15 лет, в 1912 году было установлено, что Х-лучи есть электромагнитные волны малой длины волны с высокой проникающей способностью. Вместе с тем, уже на стадии наличия эмпирического результата «неясной природы» вполне возможно нахождение перспективной сферы (области) его практического применения - таковой стала спустя всего несколько месяцев после открытия профессора из Вюрцбурга медицинская диагностика - визуализированному изображению внутренних органов, которое позволили получать Х-лучи, в медицине не было цены. Сам Рентген его отчётливо себе не представлял, как и А. Беккерель, обнаруживший «урановые лучи».
При всей кажущейся полноте исследования гносеологическая природа самих случайных открытий раскрыта сегодня ещё недостаточно и ждёт своих исследователей.
REFERENCES
1. Baksansky O.E., Korzhuev A.V. The crisis of the classical paradigm in physics from Bohr to the theory of relativity. -Moscow: LENAND (URSS), 2014. - 152 p. (in Russian)
2. Kapitza P.L. Experiment. Theory. Practice. - Moscow: Nauka, 1987. - 354 p. (in Russian)
3. Novikov A.S. Philosophy of scientific research. - Moscow: Librokom, 2009. - 336 p. (in Russian)
4. Sorokina T.S. History of medicine. - Moscow: Meditsine, 1992. - 396 p. (in Russian)
5. Shevchenko E.V., Korhzuev A.V., Khlopenko H.A. Rentgen V.K. The history of opening radioactive exposure and its use in medicine. // Sibirskij Medicinskij Zurnal (Irkutsk). - 2004. - Vol. 44. №3. - P.95-99.
6. Stent G.S. Premarity & Uniqueness in scientific discovery // Scientific American. - 1972. - Vol. 227. №6. - P.84-93.
Информация об авторах:
Шевченко Елена Викторовна - заведующий кафедрой, д.б.н., профессор, 664003, Иркутск, ул. Красного Восстания, 1; Коржуев Андрей Вячеславович - профессор кафедры, д.п.н.; Хлопенко Нина Александровна - заведующий кафедрой, доцент
Information About the Authors:
Shevchenko Elena - Head of Department, Ph.D., professor, 664003, Irkutsk, Krassnogo Vosstania st., 1; Korzhuev Andrew V. - Professor, Ph.D.; Khlopenko Nina - Head of Department, Associate Professor.
