МЕНДЕЛЕЕВ: читать книгу онлайн полностью и бесплатно

Но больше всего поражало Менделеева равнодушие к тому, о чем сам он на склоне лет с гордостью писал: «Это был риск, но правильный и успешный». Убежденный в истинности периодического закона, он в разосланной многим химикам мира статье не только смело предсказал существование трех еще неоткрытых элементов, но и описал самым подробнейшим образом их свойства. Увидев, что это изумительное открытие тоже не заинтересовало химиков, Дмитрий Иванович предпринял было попытку сделать все эти открытия сам. Он съездил за границу для закупки минералов, содержащих, как ему казалось, искомые элементы. Он затеял исследование редкоземельных элементов. Он поручил студенту Н. Бауэру изготовить металлический уран и измерить его теплоемкость. Но масса других, научных тем и организационных дел нахлынула на него и легко отвлекла от работы, несвойственной складу его души. В начале 1870-х годов Дмитрий Иванович занялся изучением упругости газов и предоставил времени и событиям испытывать и проверять периодическую систему элементов, в истинности которой сам он был совершенно уверен.

«Писавши в 1871 году статью о приложении периодического закона к определению свойств еще не открытых элементов, я не думал, что доживу до оправдания этого следствия периодического закона, — вспоминал в одном из последних изданий «Основ химии» Менделеев, — но действительность ответила иначе. Описаны были мною три элемента: экабор, экаалюминий и экасилиций, и не прошло еще 20 лет, как я имел величайшую радость видеть все три открытыми…» И первым из трех был экаалюминий — галлий.

20 сентября 1875 года французский химик А. Вюрц на заседании Парижской академии вскрыл пакет, присланный на его имя, и зачитал письмо своего ученика П. Лекока де Буабодрана. «Между тремя и четырьмя часами ночи 27 августа 1875 года, — писал молодой исследователь, — я нашел признаки возможного существования нового элементарного вещества в продуктах, содержащихся в исследовавшейся мною обманке из Пьеррфитта…»

Когда на глаза Дмитрию Ивановичу в Докладах Парижской академии попалась заметка Лекока де Буабодрана, он сразу увидел, что открыт экаалюминий. «Элемент, открытый недавно Лекоком де Буабодраном и названный им галлием, — говорил он 6 ноября на заседании Русского химического общества, — как по способу открытия (спектром от искр), так и по свойствам, до сих пор наблюденным, совпадает с долженствующим существовать экаалюминием, свойства которого указаны четыре года назад». Одновременно Менделеев отправил письмо Буабодрану и заметку в Доклады Парижской академии. Поводом для письма и заметки послужили неточности, содержащиеся в сообщении французского химика; был неправильно охарактеризован ряд свойств галлия и его соединений. И настолько Дмитрий Иванович был убежден в своем периодическом законе, что он, никогда не державший в руках ни крупицы галлия и никогда не видавший его спектра, взялся поправлять человека, который в 1875 году считал себя знающим о галлии больше, чем кто-либо в мире.

Нетрудно представить себе раздражение Лекока де Буабодрана, когда неизвестный ему петербургский ученый взялся оспаривать и даже исправлять его измерения. Особенно обидным показалось французскому химику то, что Менделеев не только усомнился в измеренной им, Буабодраном, плотности галлия, равной 4,7, но даже указал, что она должна быть 5,9–6,0. Раззадоренный Буабодран со своим помощником Э. Юнгфлейшем снова взялся за эксперименты, и, когда через несколько месяцев он получил галлий в количествах, достаточных для более точных измерений, он с удивлением убедился, как поразительно точно полученные им числа совпадают с менделеевскими предсказаниями.

Итогом этого заочного спора было полное обоюдное удовлетворение. «Я думаю, нет необходимости настаивать на огромном значении подтверждения теоретических выводов г. Менделеева относительно плотности нового элемента» — так заключил свои исследования Лекок де Буабодран. «Эта статья показывает как мою научную смелость, так и мою уверенность в периодическом законе. Все оправдалось. Это мне имя» — так оценил свою заметку в Докладе Парижской академии Дмитрий Иванович.

Открытие галлия придало периодической системе ореол той драматичности, которая способна взволновать не только специалиста-химика, но любого человека, интересующегося судьбами и путями науки. «Экаалюминий получил свою реализацию в галлии, — писал тогда Ф. Энгельс. — Менделеев, применив бессознательно гегелевский закон о переходе количества в качество, совершил научный подвиг, который смело можно поставить рядом с открытием Леверье, вычислившего орбиту еще неизвестной планеты — Нептуна»[2].

Кроме Энгельса, открытие Менделеева с открытием Леверье сравнивали многие ученые, и это дало повод Николаю Николаевичу Бекетову высказать и свое мнение: «Открытие Леверье есть не только его слава, но главным образом слава совершенства самой астрономии, ее основных законов и совершенства тех математических приемов, которые присущи астрономам. Но здесь, в химии, не существовало того закона, который позволял бы предсказывать существование того или другого вещества… Этот закон был открыт и блестяще разработан самим Д. И. Менделеевым».

Но широкую общественность поразили не эти тонкости. Ее поразила красота и мощь научного предвидения. «Менделеев объявляет всему миру, что где-то во вселенной… должен найтись элемент, которого не видел еще человеческий глаз, — писал К. Тимирязев, — этот элемент находится, и тот, кто его находит при помощи своих чувств, видит его на первый раз хуже, чем видел его умственным взором Менделеев».

Отношение к периодическому закону и системе сразу переменилось после открытия галлия. Теперь уже всех интересовало, что писал в своих статьях и книгах Менделеев. И оказалось: Менделеев предсказывал существование одиннадцати (!) неизвестных элементов, которым он дал названия экацезий, экабарий, экабор, экаалюминий, экалантан, экасилиций, экатантал, экателлур, экамарганец, двимарганец и экайод. Поскольку положение большинства этих элементов в периодической системе было таково, что соседей справа и слева, сверху и снизу недоставало, а если и доставало, то свойства этих соседей были изучены плохо, Дмитрий Иванович смог подробно описать и вычислить свойства лишь для трех из них. Эти три элемента — экаалюминий, экабор и экасилиций, — по мнению Менделеева, должны были быть открыты раньше всех других. И можно лишь подивиться менделеевской интуиции. Именно эти три элемента были открыты в течение ближайших 15 лет, в то время как открытие 8 остальных затянулось еще на пятьдесят с лишним лет (экайод — астат — был открыт лишь в 1940 году).

После открытия галлия все эти предсказания быстро стали всеобщим достоянием, и когда в конце 1879 года шведский химик Л. Нильсон, профессор Упсальского университета, выделил из минералов эвксенита и гадолинита какой-то новый элемент, названный им скандием, другому упсальскому профессору — П. Клеве — не стоило большого труда увидеть, что это экабор. Поспешив сопоставить свойства скандия со свойствами Менделеевского экабора, Нильсон убедился: «Не остается никакого сомнения, что в скандии открыт экабор… так подтверждаются самым наглядным образом мысли русского химика, позволившие не только предвидеть существование названного простого тела, но и наперед дать его важнейшие свойства».

Открытие скандия отчасти нарушило ту последовательность событий, которую предвидел Менделеев. «Нужно надеяться, — писал он в 1875 году в заметке, посвященной открытию галлия, — что открытие экасилиция… будет скоро осуществлено. Его нужно искать прежде всего вместе с мышьяком и титаном». Но получилось так, что раньше был найден скандий — экабор, а открытие экасилиция затянулось на 11 лет…

В тот самый день, 26 февраля, когда Винклер писал это письмо Менделееву, Менделеев писал письмо Винклеру. Об открытии германия он узнал из статьи, опубликованной Винклером в немецком химическом журнале «Berichte der Deutschen chemischen Gesselschaft». Взволнованный, радостный вошел он утром в университетскую лабораторию Бутлерова и, потрясая свежим номером «Berichte», сказал присутствующим, что Винклер открыл новый элемент — германий — и помещает его в V группу периодической системы. «Только нет, он ошибается, германию место не в V, а в IV группе. Это экасилиций. Я сейчас буду писать Винклеру».

В своей журнальной статье Винклер действительно ошибался, и сразу же после выхода «Berichte» два прекрасных химика написали ему об этом. Первым пришло письмо от старого «периодикера» — сторонника периодического закона — В. Рихтера из Бреславля, чуть позже — от Лотара Мейера из Тюбингена. И к 26 февраля Винклер уже понял, что его коллеги правы и что открытый им германий — экасилиций. Винклер ни минуты не сомневался, что и Менделеев не преминет сообщить ему об ошибке. Спеша предупредить события, Винклер 26 февраля написал Менделееву письмо, в котором утвердительно указывал на то, что открыт именно экасилиций — германий. Таким образом, с этим элементом повторилась история, приключившаяся в свое время со скандием. Тогда Нильсон открыл и дал название новому элементу, а Клеве подсказал ему, что скандии — это экабор. И теперь, семь лет спустя, Винклер открыл и назвал новый элемент, а Рихтер подсказал ему, что германий — это экасилиций.

Конечно, имена всех троих первооткрывателей предсказанных Менделеевым элементов были равно милы его сердцу: «Л. де Буабодрана, Нильсона и Винклера… я, с своей стороны, считаю истинными укрепителями периодического закона». Но, в сущности, драматические обстоятельства открытия галлия больше всего способствовали признанию важности и ценности периодической системы. И если поначалу о периодической системе не говорили вообще или говорили как о построении любопытном, но лишенном научного значения, то после открытия галлия появилось немало химиков, претендующих разделить с Менделеевым славу его открытия или доказать, что раньше Менделеева такую же систему разработали их соотечественники. Ученые, не удостоившие Менделеева ответом, когда он рассылал им оттиски первого варианта своей системы и свои эпохальные статьи по периодическому закону, теперь наперебой спешили указать, что все было сделано до него и не им. Что еще в 1829 году немецкий химик И. Деберейнер выделил триады сходственных элементов. Что с 1857 года английский химик В. Одлинг опубликовал несколько таблиц элементов. Что в 1863 году француз Б. Шанкуртуа составил свою знаменитую спиральную систему — vis tellurique — земной винт. Что в 1864-м и 1867-м Лотар Мейер опубликовал свои таблицы. Что, наконец, в 1865 году англичанин И. Ньюлендс разработал знаменитый закон октав, который не что иное, как периодический закон.

Отголоски этих событии сохранились в примечаниях Дмитрия Ивановича к «Основам химии». «…Мне были неизвестны труды, предшествовавшие моим: Шанкуртуа… во Франции и Ньюлендса… в Англии, хотя в этих трудах видны некоторые зародыши периодического закона». Но этих зародышей было, конечно, недостаточно для того, чтобы всерьез противопоставлять наброски этих ученых совершенному творению Менделеева. «Тесные рамки системы Ньюлендса, — писали в 1930 году Э. Тило и Е. Рабинович, — характерны для труда систематика, умеющего классифицировать уже известное, но не имеющего чутья к тому, что еще может быть найдено. Напротив, vis tellurique Шанкуртуа есть спекуляция теоретика, потерявшего сознание реальности и руководимого только своей фантазией. На этих примерах видно, что необходима была научная интуиция для того, чтобы…создать систему элементов, которая была бы не слишком просторна, замкнута и в то же время достаточно эластична, чтобы быть в состоянии включить в себя все будущие открытия в области исследования элементов».

Что же касается Лотара Мейера, то спустя много лет он сам отказался от своих притязании: «Я открыто сознаюсь, что у меня не хватило смелости для таких дальновидных предположении, какие с уверенностью высказал Менделеев».

«СЧИТАЮ ЭТУ СВОЮ РАБОТУ ЗНАЧИТЕЛЬНОЮ»

(1872–1876)

Казалось бы, естественно было ожидать, что с 1868 по 1872 год Менделеев работал только над периодическим законом и периодической системой. Но, как это ни удивительно, великое открытие отнюдь не поглотило целиком внимания Дмитрия Ивановича, который одновременно занимался исследованиями по весьма далеким одна от другой научным проблемам. Конечно, в центре его внимания находились эксперименты, связанные с работой над «Основами химии», и всякий, кто желал приложить к делу свои руки, свое старание, свой труд, мог сразу же получить от Менделеева готовую, никем не тронутую важную тему. И когда осенью 1870 года в университетской лаборатории появился Сеченов, оставшийся не у дел после конфликта с начальством Медико-хирургической академии, Дмитрий Иванович был вне себя от радости.

«…Он дал мне тему, — вспоминает Сеченов, — рассказав, как приготовлять… азотистометиловый эфир, что делать с ним, дал мне комнату, посуду, материалы, и я с великим удовольствием принялся за работу… Быть учеником такого учителя, как Менделеев, было, конечно, и приятно, и полезно, но я уж слишком много вкусил от физиологии, чтобы изменить ей, и химиком не сделался». Дмитрий Иванович, разумеется, не ставил себе целью перекрестить Сеченова из физиологов в химики. Просто он был благодарен своему другу за помощь в исследовании азотистых соединений.

Пока Сеченов возился с реактивами, Дмитрий Иванович, помимо своих теоретических изысканий, руководил завершением анализов почв. Опыты с удобрением показали ему, что главная беда русского земледелия — недостаток навоза вследствие слабого развития травосеяния и скотоводства. Поэтому вскоре его внимание закономерно переключилось на изучение скотоводства. И здесь Менделеев с изумлением увидел почти такую же путаницу и неясность во взглядах, как и в вопросе об искусственных удобрениях. Если в земледелии русские хозяева уповали на фосфорные удобрения, то в животноводстве они уповали на племенные породы, слывущие за отличные на Западе. Дмитрий Иванович быстро понял, в чем суть проблемы: «Где корм недостаточно хорош… — писал он, — там никакое расовое (племенное. — Г. С.) стадо не может дать значительных удоев… Если чего недостает для нашего крестьянского скотоводства… так это, мне кажется, не породы скота, и обыкновенная порода может быть производительною, а недостает корма — вот где корень дела».

Но, сделав очередной шаг, Менделеев столкнулся с новой проблемой: увеличение кормовой базы требует немалых средств. Средства эти должен дать сбыт продуктов животноводства. Сбыт продуктов зависит от спроса и предложения. А что мелкое крестьянское хозяйство могло предложить, кроме молока? Помещик Н. Верещагин — брат знаменитого художника-баталиста — завел артельные сыроварни, куда крестьяне из нескольких окрестных деревень могли свозить молоко, не находившее сбыта. Выручка от продажи сыров могла бы стать важным подспорьем, содействующим развитию крестьянского скотоводства.

Идеей Верещагина заинтересовалось Вольное экономическое общество, поручившее своему деятельному члену Д. И. Менделееву ознакомиться с постановкой артельного сыроварения на месте. Письмо А. Ходнева по поводу обследования сыроварен Дмитрий Иванович получил в феврале 1869 года. И именно на обороте этого письма Менделеев набросал первые сопоставления групп элементов по их атомным весам. Написанные тогда Менделеевым буквы и цифры стали причиной того, что просьба, положенная в самом письме, была выполнена с опозданием почти на 10 месяцев. Лишь в рождественские праздники 1869 года он смог объехать сыроварни Верещагина в Новгородской и Тверской губерниях и сделать о них доклад.

Так, начав с чисто научного вопроса о действии удобрений, Менделеев по неотвратимой логике жизни снова и снова упирался в отношения чисто экономические. Его трезвая ясная мысль металась в замкнутом кругу умозаключений: чтобы увеличить производительность русского сельского хозяйства, нужно повысить урожайность; чтобы повысить урожайность, нужен навоз; чтобы получить навоз, нужно развить скотоводство; чтобы развить скотоводство, нужен капитал; чтобы добыть капитал, необходимо увеличить производительность сельского хозяйства… И так до бесконечности.

«Так я мучился долго, убегал и в убежище чистой науки — не помогало», — писал он впоследствии.

По всей видимости, именно сыроварни натолкнули Дмитрия Ивановича на мысль об упреждении «Общества для содействия сельскохозяйственному труду». Это общество должно было кредитовать своих пайщиков и брать на себя сбыт всех сельскохозяйственных продуктов, ими произведенных. Но проект этот, столь же простой, сколь и утопический, не был поддержан Вольным экономическим обществом.

«Пора на то, видно, еще не пришла, если на то внимание никто не обращал, — вспоминал Менделеев. — Кончил тем, что увидел одну возможность — покровительством создавать новый класс людей и новую чуткость — а те спят и посейчас. Здесь мои первые экономические мысли». Но не настало еще Менделееву время заниматься экономическими трудами. Их черед пришел лишь 20 лет спустя. Тогда же, в 1872 году, внимание Дмитрия Ивановича сосредоточилось на другой проблеме.

Построив изумительное здание периодической системы, Дмитрий Иванович не преуспел в открытии экасилиция и других предсказанных им элементов, в исследовании редких земель и физико-химических свойств урана. С 1872 года он неожиданно для всех прекращает все эти попытки, и можно лишь дивиться мудрости менделеевского решения. Ведь следующее тридцатилетие оказалось бесплодным для проникновения в суть периодичности, и посвяти Дмитрий Иванович всю свою дальнейшую жизнь поискам причин периодичности, он извел бы себя неудачами и бросил бы тень на свое великое открытие. От такой судьбы Менделеева сберегло его изумительное чутье: «Периодическая изменяемость простых и сложных тел подчиняется некоторому высшему закону, природу которого, а тем более причину, ныне еще нет средства охватить, — писал он. — По всей вероятности, она кроется в основных началах внутренней механики атомов и частиц…»

Некогда Дмитрий Иванович начал заниматься физико-химическими исследованиями в надежде на то, что они приведут его к пониманию глубинных законов «внутренней механики атомов и частиц» и помогут ему найти принцип естественной классификации элементов. И вот теперь он с удивлением убеждался, что, по сути дела, его физико-химические работы не облегчили ему поиски и не сыграли почти никакой роли в открытии периодического закона. О том, что этот парадокс занимал мысли Менделеева, свидетельствует надпись, сделанная его рукой на личном экземпляре «Основ химии». «Естествознание учит, как формы, внешность отвечает внутренности… Мы постигаем только внешность, а значит, и сущность на основе этого. Так кристаллическая форма и вид соли отвечают их внутреннему виду… Это равновесие внешнего с внутренним проявляется, когда мы музыкою, игрою лица, живописью узнали внутреннее — это секрет знания».

Секрет менделеевского знания — колоссальный запас сведении о «внешности» элементов и их соединений. Тот запас, который позволил ему, минуя неизвестные тому веку законы микромира, создать систему элементов столь совершенную, что она сама стала ключом к «внутренней механике атомов», появившейся полстолетия спустя. И к чести Менделеева нужно сказать: он первым сделал попытку воспользоваться этим ключом. Стремясь через «внешнее» — атомные веса, химические соединения и т. д. — постичь «внутреннее» — силы сцепления, формы и размеры атомов и молекул, — Менделеев решил выяснить, чем отличается поведение реальных газов от идеального, введенного в науку еще в XVIII веке петербургским академиком Даниилом Бернулли. За идеальный Бернулли предлагал считать такой газ, атомы которого лишены собственного объема и не притягиваются друг к другу. Совершенно очевидно, что если реальные газы ведут себя отлично от идеального, то в этом отличии самым прямым непосредственным образом проявляется влияние собственного объема атомов и сил притяжения между ними. Нельзя сказать, чтобы Менделеев был первым, кто заинтересовался этими отклонениями.

[2] Ф. Энгельс, Диалектика природы. М., ГИПЛ, 1952, стр. 43.