Tytuł oryginału
Accidental. The Greatest (Unintentional) Scientific Breakthroughs and How They Changed The World

Copyright © 2024 by Tim James
All rights reserved

First published in Great Britain in 2024 by Robinson

An imprint of Little, Brown Book Group
Carmelite House, 50 Victoria Embankment
London EC4Y 0DZ
littlebrown.co.uk

An Hachette UK Company
hachette.co.uk

Przekład
Agnieszka Dzikiewicz-Krawczyk

Redakcja
Maria Brzozowska

Konsultacja naukowa
Katarzyna Cieślar, Tomasz Brzozowski

Polska adaptacja rysunków autora
Martyna Potoczny

Korekta
Pracownia 12a

Skład
Tomasz Brzozowski

Konwersja do wersji elektronicznej
Aleksandra Pieńkosz

Copyright © for this edition Insignis Media, Kraków 2024
Wszelkie prawa zastrzeżone

ISBN pełnej wersji 978-83-68053-39-5

Insignis Media
ul. Lubicz 17D/21–22, 31-503 Kraków
tel. +48 (12) 636 01 90
biuro@insignis.pl, insignis.pl

facebook.com/Wydawnictwo.Insignis

x.com/insignis_media (@insignis_media)

instagram.com/insignis_media (@insignis_media)

tiktok.com/insignis_media (@insignis_media)

Z dedykacją dla Seishiego Shimizu
(który kocha dziwne historie)

W cudach najbardziej niewiarygodne jest właśnie to, że się zdarzają.

G.K. Chesterton

Wstęp

To nie tak miało być

Nauka jest niesamowicie powolna. Czyni postępy w iście żółwim tempie, trzykrotnie sprawdzając każdy fakt. Zanim więc jakaś hipoteza zostanie potwierdzona lub obalona, ludzie, którzy ją zaproponowali, często są już na emeryturze lub nie żyją. Ta przytłaczająca żmudność może wydawać się bezcelowa, ale to całkowicie zamierzone, ponieważ w ten sposób najlepiej można się upewnić, czy nasze obserwacje są wiarygodne.

Oczywiście wszystko wygląda inaczej w filmach. Hollywoodzcy naukowcy zawsze dokonują swoich przełomowych odkryć w środku nocy, w nagłym przebłysku olśnienia, w wyniku ryzykownych zakładów lub – bardzo często – wypadków. Praktycznie każdy superbohater zyskuje swoje moce przypadkowo, chociażby zostaje ukąszony przez radioaktywnego pająka, wpada do kadzi pełnej węgorzy elektrycznych lub najzwyczajniej w świecie wchodzi sobie do akceleratora cząstek*. W filmach wypadki w laboratorium zdarzają się cały czas – i zawsze są niezwykle przydatne. A co jest w tym najbardziej niewiarygodne: filmy nie kłamią. Czasami – ale tylko czasami – nauka rzeczywiście działa w ten sposób.

Nauka jawi się jako mozolna harówka pełna niespełnionych przewidywań i nieudanych eksperymentów, ale raz na jakiś czas gwiazdy przyjmują korzystny układ i prowadzą ku nieoczekiwanemu i niezamierzonemu zwycięstwu.

Tak naprawdę to przerażające, jak wiele razy naszemu gatunkowi zwyczajnie się poszczęściło. Jak się przekonamy, niektórych z najważniejszych wynalazków ratujących życie i doniosłych odkryć dotyczących wszechświata dokonano tylko dlatego, że coś gdzieś poszło nie tak.

Zarazem to właśnie te nieoczekiwane zbiegi okoliczności sprawiają, że nauka jest tak ekscytująca. Nigdy nie wiadomo, kiedy jesteśmy bliscy tego, by zmienić świat, ani przy jakiej okazji pojawi się następny przełomowy pomysł. Czasem wcale nie chodzi o to, żeby być we właściwym miejscu i we właściwym czasie – wręcz przeciwnie, przełom często następuje dzięki temu, że ktoś znalazł się w niewłaściwym miejscu i w niewłaściwym czasie.

To przydarzyło się naprawdę w 1978 roku Anatolijowi Bugorskiemu, który pochylał się nad akceleratorem cząstek i został trafiony wiązką protonów między oczy. Niestety, w wyniku tego wypadku nie rozwinął supermocy, tylko doznał paraliżu lewej strony twarzy i przez lata cierpiał z powodu napadów drgawek. Mimo to obronił doktorat. (Jeśli nie zaznaczono inaczej, przypisy pochodzą od autora).

Co uznajemy za przypadek?

Pisząc książkę o przypadkach, nie sposób nie zastanowić się nad znaczeniem słowa „przypadek”, co prowadzi do refleksji, że słowniki bywają bezużyteczne. Czym właściwie jest przypadkowe odkrycie?

W pewnym sensie wszystkie odkrycia są przypadkowe, ponieważ z definicji nie możemy ich dokonać celowo. To nie jest tak, że siadamy sobie pewnego dnia i myślimy: „Dziś po południu coś odkryję”. Naukowe objawienia zdarzają się, gdy przyjdzie na to czas, i nikt nie domyśla się, że zaraz dokona przełomowego odkrycia – do momentu, w którym właśnie to się dzieje.

Nie znaczy to oczywiście, że naukowcy błądzą po omacku, zdani na ślepy traf. Jednak każdy krok prowadzący do monumentalnego odkrycia wykonany był przez kogoś, kto wcale nie miał pewności, że jest na właściwym tropie. Mógł tylko mieć nadzieję.

Czy w takim razie to, że do faktów naukowych nie dochodzi się celowo, oznacza, że każdy fakt naukowy jest wynikiem przypadku? Cóż… w pewnym sensie tak.

Nie było jednak moim celem opisanie praktycznie całej ludzkiej wiedzy, zdecydowałem się więc nieco doprecyzować te kwestie.

Zdefiniowałem następujące cztery kategorie:

Część 1. Niezdarność

Przypadkowe odkrycia w najczystszej postaci są wynikiem najzwyklejszej niezdarności, czy to fizycznej, czy intelektualnej. Przyjrzymy się naukowcom, którzy okropnie nawalili, a mimo to osiągnęli sukces.

Część 2. Nieszczęścia i porażki

Czasem pomyłka nie jest niczyją winą – ktoś po prostu miał pecha. W tej części poznamy sytuacje, w których wszystko poszło koszmarnie źle i eksperyment się nie udał – ale ostatecznie wszystko wyszło na dobre.

Część 3. Niespodzianki

Bywa tak, że eksperyment jest wykonany poprawnie, bez żadnych uchybień. Ale nawet gdy wszystko poszło dobrze, w wynikach może pojawić się coś, czego się nie spodziewaliśmy. Tutaj przyjrzymy się sytuacjom, kiedy przypadkowe odkrycie okazało się dużo ważniejsze niż to, co tak naprawdę próbowano zbadać.

Część 4. momenty Eureki

Takie momenty zdarzają się niezwykle rzadko, gdyż epokowe idee nie wpadają ludziom do głowy tak po prostu znikąd. Przyjąłem, że aby uznać coś za prawdziwą „eurekę”, musi to być „ważne przełomowe odkrycie, którego ktoś dokonał na podstawie drobnej, pozornie nieistotnej obserwacji lub takiego komentarza”.

Część 1

Niezdarność

Gdybyś miał skopać tyłek osobie odpowiedzialnej za większość twoich kłopotów, nie mógłbyś usiąść przez miesiąc.

Theodore Roosevelt

Gdybyś zobaczył góry na moim biurku, nic już by cię nie zdziwiło!

Albert Einstein

D’oh!

Homer Simpson

Bum!

Najstarsza wzmianka dotycząca wypadku naukowego pochodzi ze starożytnych Chin w czasach dynastii Tang (początki IX wieku). W tekście zapisano ostrzeżenie o niebezpiecznej mieszaninie trzech substancji, która może spontanicznie eksplodować.

Choć wyraźnie ostrzegano przed igraniem z tym chemicznym koktajlem, znanym ze zdolności do niszczenia budynków i przypalania męskich bród[1], wkrótce zaczęto go powszechnie stosować, głównie w fajerwerkach i granatach.

Nie mamy pewności, co dokładnie zostało opisane w tym starożytnym taoistycznym tekście, ale możliwości są ograniczone. Niewiele jest reakcji chemicznych z udziałem trzech substancji, a jeszcze mniej z nich prowadzi do eksplozji. Mamy więc podstawy sądzić, że jest to pierwsza wzmianka o prochu strzelniczym.

Jak głosi legenda, mnisi, którzy wynaleźli proch, chcieli otrzymać eliksir życia, ale dużo bardziej prawdopodobne jest, że tak naprawdę pracowali nad nawozem. Ten rodzaj prochu strzelniczego – proch czarny – składa się ze sproszkowanych substancji: węgla drzewnego, siarki i saletry. Te dwie ostatnie to ważne składniki odżywcze dla roślin, zapewne więc dawni chińscy botanicy chcieli ich użyć, żeby zwiększyć plony, a w jakiś sposób do mieszaniny dostał się też węgiel drzewny.

Po podgrzaniu mieszanki trzy wymienione wyżej substancje wchodzą ze sobą w reakcję, a ich atomy ulegają przegrupowaniu, co prowadzi do powstania azotu i dwutlenku węgla. Gwałtowna produkcja gazu powoduje kompresję otaczającego powietrza, w wyniku czego powstaje niszczycielska fala uderzeniowa. Innymi słowy, dochodzi do eksplozji.

Niezależnie od tego, czy mnisi chcieli żyć wiecznie, czy tylko uzyskać dorodniejsze rośliny, w efekcie wytworzyli pierwszy wysoce wydajny materiał wybuchowy, a proch czarny stał się materiałem wykorzystywanym w broni palnej przez wiele stuleci. Do czasu, gdy niemiecki chemik Christian Schönbein ulepszył przepis za sprawą swojej własnej katastrofy.

Owijanie w bawełnę

Schönbein był zapalonym i szanowanym naukowcem, który zdążył już odkryć ozon i wynaleźć ogniwo paliwowe, ale jego żona nie pochwalała domowych eksperymentów i zabraniała mu ich przeprowadzania. Jednak pewnego popołudnia 1845 roku, gdy żona wyszła z domu, Schönbein zrobił to, na co od dawna miał ochotę – wkradł się do kuchni i zmienił ją w tajne laboratorium chemiczne!

Nie wiadomo, jaki eksperyment zamierzał przeprowadzić, ponieważ przygotowując reakcję, Schönbein przewrócił na stół dwie duże zlewki, jedną z kwasem siarkowym, a drugą z azotowym.

Panikując w obliczu niebezpieczeństwa (i bez wątpienia również wizji tłumaczenia się z tego wypadku przed żoną), Schönbein chwycił jej fartuch kuchenny i najszybciej, jak potrafił, zaczął wycierać żrący roztwór. Gdy już zebrał większość, powiesił fartuch na piecu, by go wysuszyć, ale wtedy sprawy przybrały jeszcze gorszy obrót. Fartuch niespodziewanie buchnął ogniem i spalił się doszczętnie.

Schönbein nie potrafił wyjaśnić, co się stało, ale dzisiaj już to wiemy. Bawełna zbudowana jest z polimeru zwanego celulozą, która – gdy ją podgrzać z kwasem azotowym – wchodzi w reakcję i wbudowuje w swoją strukturę cząsteczki kwasu. By zapoczątkować tę reakcję, potrzeba odrobiny kwasu siarkowego, a w efekcie powstaje niezwykle łatwopalna tkanina zwana nitrocelulozą.

Schönbein połączył celulozę w bawełnianym fartuchu z kwasem azotowym, który próbował nim zetrzeć, i tak się złożyło, że znalazł się tam też kwas siarkowy jako idealny katalizator reakcji. Jedyne, czego jeszcze trzeba było do zapłonu, to odrobina ciepła, które badacz zapewnił, kładąc fartuch na piecu. Słowem, zmienił fartuch swojej żony w bawełnę strzelniczą[2].

Proch czarny był powszechnie stosowanym materiałem wybuchowym przez minione tysiąclecie, ale ma kilka wad. Po pierwsze, jego wybuchowi towarzyszy gęsty dym, który uniemożliwiał poruszanie się na polu bitwy, gdy rozpoczynała się armatnia kanonada (stąd jego inna nazwa: proch dymny). Po drugie, wymaga dużej ilości ciepła do detonacji. A po trzecie, gdy tylko lekko zawilgotnieje, traci swoje właściwości wybuchowe, a osuszyć go można jedynie przez podgrzanie… (pro tip: lepiej nie podgrzewajcie prochu czarnego).

Natomiast bawełna strzelnicza otrzymana przez Schönbeina spala się prawie bez dymu, zapala się bez dużej ilości ciepła i nie szkodzi jej wilgoć. W dodatku bawełna strzelnicza wytwarza pięć razy więcej gazu niż proch, czyli ma pięciokrotnie większą siłę wybuchu. Szybko zastąpiła proch dymny i stała się standardowym materiałem wybuchowym stosowanym w broni palnej. Ale to nie wszystko: nitroceluloza miała dla nas jeszcze coś w zanadrzu.

Potłuczony

W 1903 roku francuski chemik Edouard Benedictus, kręcąc się po swoim laboratorium, przypadkowo strącił z półki jedną ze szklanych zlewek. Ta jednak nie roztrzaskała się o podłogę, szkło pozostało nienaruszone. Poprzedniego dnia Benedictus przygotowywał w tej zlewce nitrocelulozę i jak sobie uświadomił, nie wyczyścił dobrze naczynia. Na ściankach pozostała wyschnięta warstewka tej substancji. W takiej postaci nitroceluloza była przejrzysta, lepka i najwyraźniej bardzo mocna.

Początkowo Benedictus nie zaprzątał sobie tym dalej głowy, ale kilka lat później, czytając w gazecie artykuł o wypadkach samochodowych, skojarzył fakty. W artykule opisano, jak wiele osób odnosiło obrażenia nie z powodu samego impetu uderzenia, ale przez latające odłamki szkła. Benedictus przypomniał sobie swoją nietłukącą się zlewkę i natychmiast zabrał się do pracy.

Przez następne dwadzieścia cztery godziny pracował bez przerwy, udoskonalając swój wynalazek, i w końcu uzyskał coś, co rozwiązało problem. Umieścił warstwę nitrocelulozy pomiędzy dwiema szybami, niczym w kanapce, tworząc materiał, który był całkowicie przezroczysty i nie rozpadał się po uderzeniu (ponieważ nitroceluloza trzymała odłamki szkła w miejscu).

Benedictus wprowadził swój wynalazek na rynek pod nazwą TriplexTM. Najpierw znalazł on zastosowanie w okularach do masek gazowych, potem w szybach samochodów, oknach, ekranach telewizyjnych, a wreszcie w szkle kuloodpornym. I w taki oto sposób nitroceluloza dała nam nie tylko technologię do produkcji broni palnej, ale także możliwość ochrony przed nią[3],[4].

Kamera, akcja!

Rozdział dostępny w pełnej wersji książki.

Zapałka pewnego śmiałka

Rozdział dostępny w pełnej wersji książki.

Człowiek guma

Rozdział dostępny w pełnej wersji książki.

Po pracy umyj ręce

Rozdział dostępny w pełnej wersji książki.

Na językach

Rozdział dostępny w pełnej wersji książki.

Łasuch

Rozdział dostępny w pełnej wersji książki.

Spóźniony

Rozdział dostępny w pełnej wersji książki.

Spóźnialski

Rozdział dostępny w pełnej wersji książki.

Utrzymać rytm

Rozdział dostępny w pełnej wersji książki.

O pożytkach z pleśni

Rozdział dostępny w pełnej wersji książki.

Pleśń pleśni nierówna

Rozdział dostępny w pełnej wersji książki.

Dbaj o czystość

Rozdział dostępny w pełnej wersji książki.

Choć czasem jednak tak…

Rozdział dostępny w pełnej wersji książki.

Praktyczne opakowanie

Rozdział dostępny w pełnej wersji książki.

Śniadanie mistrzów

Rozdział dostępny w pełnej wersji książki.

Raczej nie na śniadanie

Rozdział dostępny w pełnej wersji książki.

Część 2

Nieszczęścia i porażki

Zebrał cytryny, które Los mu zesłał, i otworzył budkę z lemoniadą.

Elbert Hubbard

Co mnie nie zabĳa, to mnie wzmacnia.

Fryderyk Nietzsche

Życie nie jest sprawiedliwe.

Skaza (Król Lew)

Głowa pęka

Rozdział dostępny w pełnej wersji książki.

Stopklatka

Rozdział dostępny w pełnej wersji książki.

W głębokich zakamarkach umysłu

Rozdział dostępny w pełnej wersji książki.

Opowieści gastrycznej treści

Rozdział dostępny w pełnej wersji książki.

Kim w ogóle był doktor Tuggle?

Rozdział dostępny w pełnej wersji książki.

Twarde dowody

Rozdział dostępny w pełnej wersji książki.

(W)zwodnicza krzywizna

Rozdział dostępny w pełnej wersji książki.

Królewski szlam

Rozdział dostępny w pełnej wersji książki.

Czepialskie cząsteczki

Rozdział dostępny w pełnej wersji książki.

Nieco mniej czepialskie cząsteczki

Rozdział dostępny w pełnej wersji książki.

Plastik fantastik

Rozdział dostępny w pełnej wersji książki.

Uwaga! Śliska nawierzchnia

Rozdział dostępny w pełnej wersji książki.

Brudna sprawa

Rozdział dostępny w pełnej wersji książki.

Odarty ze złudzeń

Rozdział dostępny w pełnej wersji książki.

Część 3

Niespodzianki

Zdziwienie to największy dar, jaki możemy otrzymać od życia.

Boris Pasternak

Okazało się, że świat jest bardzo zaskakujący.

John Polkinghorne

Niespodziaaaanka.

Loki, bóg oszustwa i psot

Lisie sztuczki

Rozdział dostępny w pełnej wersji książki.

Wyścig szczurów

Rozdział dostępny w pełnej wersji książki.

Pająki na haju

Rozdział dostępny w pełnej wersji książki.

Kąśliwe insekty

Rozdział dostępny w pełnej wersji książki.

Wstrząsające

Rozdział dostępny w pełnej wersji książki.

Gdy rachunek się nie zgadza

Rozdział dostępny w pełnej wersji książki.

Tak, to powód do dumy

Rozdział dostępny w pełnej wersji książki.

Nieprawdopodobna tęcza Newtona

Rozdział dostępny w pełnej wersji książki.

Atomowe odłamki

Rozdział dostępny w pełnej wersji książki.

Noblowskie zamieszanie

Rozdział dostępny w pełnej wersji książki.

A kto to w ogóle zamówił?

Rozdział dostępny w pełnej wersji książki.

Część 4

Momenty eureki

Talent przypomina strzelca trafiającego do celu, w który inni trafić nie umieją; geniusz – takiego, co trafia w cel, którego inni nawet dojrzeć nie potrafią.

Arthur Schopenhauer

Kiedy właściwy pomysł w końcu wskakuje na miejsce… można by się kopnąć w tyłek, że nie wpadło się na to wcześniej.

Francis Crick

Sto czterdzieści kilometrów na godzinę!!!

Doktor Emmett Brown
(Powrót do przyszłości)

Naga prawda

Rozdział dostępny w pełnej wersji książki.

Chlapu chlap

Rozdział dostępny w pełnej wersji książki.

Jabłko Newtona

Rozdział dostępny w pełnej wersji książki.

(Ol)śnienie

Rozdział dostępny w pełnej wersji książki.

Wszystko jest względne

Rozdział dostępny w pełnej wersji książki.

Światło w ciemności

Rozdział dostępny w pełnej wersji książki.

Skandal życia

Rozdział dostępny w pełnej wersji książki.

Ekspert w dziedzinie czystości

Rozdział dostępny w pełnej wersji książki.

Epilog

Spodziewając się niespodziewanego

Rozdział dostępny w pełnej wersji książki.

Układ okresowy przypadków

Rozdział dostępny w pełnej wersji książki.

Dodatek 1

Jak powstaje tęcza

Rozdział dostępny w pełnej wersji książki.

Dodatek 2

Srebrny ekran

Rozdział dostępny w pełnej wersji książki.

Dodatek 3

Niestabilne jądra atomowe

Rozdział dostępny w pełnej wersji książki.

Dodatek 4

Fizyka kwantowa
podsumowana w śmiesznie krótkim dodatku

Rozdział dostępny w pełnej wersji książki.

Dodatek 5

Antyrównoległy DNA

Rozdział dostępny w pełnej wersji książki.

Podziękowania

Rozdział dostępny w pełnej wersji książki.

Źródła cytatów

G.K. Chesterton, Błękitny krzyż, w: Niewinność księdza Browna (Warszawa: Fronda, 2017, przełożyła Magda Sobolewska).

Część 1

Theodore Roosevelt, Theodore Roosevelt on Bravery: Lessons from the Most Courageous Leader of the Twentieth Century (New York: Skyhorse Publishing, 2015).

Albert Einstein, list do Kurta Grossmana, 9 lipca 1937.

Przypisy

Część 1. Niezdarność

[1]  J. Needham, H. Ping-Yu, Science and Civilization in China, t. 5, cz. 7 (Cambridge: Cambridge University Press, 1986).

[2]  R.E. Oesper, Christian Friedrich Schönbein. Part II. Experimental Labors, „J. Chem. Educ.”, t. 6 (1929), s. 677–685.

[3]  B. Bouffard, Inventor of the Month – Who Is Edouard Benedictus?, „Innovate” (12 listopada 2013).

[4]  Glass Innovation Centre, Innovations in Glass (Corning: Corning Museum of Glass, 1999).

Całość dostępna w pełnej wersji książki.