Бутлеров: читать книгу онлайн полностью и бесплатно

Ближайшим поводом к постановке как самого вопроса, так и необычайно сложных и тонких опытов для его разрешения была так называемая «гипотеза Праута».

Когда были составлены первые таблицы атомных весов, английский врач Вильям Праут (1785–1850) обратил внимание на то, что числа, выражающие атомные веса, отнесенные к водороду, вес атома которого был принят за единицу, являются целыми числами, и высказал в 1815 году, исходя из этого наблюдения, предположение о том, что атомы элементов состоят из мельчайших частичек первичной материи и что такой материей является водород. Из этой гипотезы следовало, что, например, атом кислорода, вес которого в шестнадцать раз больше водородного атома, образуется путем какого-то своеобразного сгущения атомов водорода.

Гипотеза Праута произвела в свое время большое впечатление. С одной стороны, она вызвала ряд ценных работ по определению атомных весов, а с другой — возродила идею о единстве вещества, лежавшую еще в основе учения греческих философов-материалистов.

Опытные исследования атомных весов, произведенные Берцелиусом, Дюма, Стасом и многими другими учеными, не подтвердили гипотезу Праута. Однако они и не опровергли ее настолько, чтобы идея о единстве материи, о происхождении всех элементов из некоторой первоматерии, хотя бы и не из водорода, не нашла своих сторонников.

Сейчас строение атома уже не составляет тайны для нас. Современная физика вынуждена вернуться к гипотезе Праута, хотя и несколько видоизмененной: мы теперь знаем, что ядра всех атомов состоят из ядер водорода, называемых протонами, признаваемых за одну из основных первичных составных частей вещества наряду с электронами.

Первым шагом на пути к раскрытию тайны строения атома явилось как раз открытие изотопов, существование которых предвидел Бутлеров.

«Трудно допустить, чтобы гипотеза Праута была лишена всякого реального основания», — писал Бутлеров в своей «Заметке об атомных весах», появившейся в «Журнале Русского физико-химического общества» за 1882 год, представленной одновременно и Парижскому химическому обществу. Привлекая внимание научной общественности к гипотезе Праута в то время, когда несостоятельность ее, казалось, была бесспорно установленной, великий русский натуралист писал:

«Я ставлю вопрос: не будет ли гипотеза Праута, при некоторых условиях, вполне истинной? Поставить такой вопрос — значит решиться отрицать абсолютное постоянство атомных весов, и я думаю действительно, что нет причины принимать такое постоянство a priori — атомный вес будет для химика главным образом не чем другим, как выражением того весового количества материи, которое является носителем известного количества химической энергии. Но мы хорошо знаем, что при других видах энергии ее количество определяется совсем не одной массой вещества: масса может оставаться без изменения, а количество энергии тем не менее изменяется, например, вследствие изменения скорости. Почему же не существовать подобным изменениям и для энергии химической хотя бы в известных тесных пределах?»

Вслед за этой гипотезой, подтвердившейся лишь в наше время, Бутлеров высказывает другое предположение: сама масса атома меняется, меняется его атомный вес. Именно колебанием атомных весов Бутлеров и объяснял небольшие отклонения от целых чисел в найденных опытами величинах атомных весов.

Великий русский химик скончался до того, как наука обогатилась новыми методами исследования, позволившими разрешить занимавшие его вопросы. Впрочем, еще и при жизни Бутлерова появились исследования английского физика Вильямса Крукса (1832–1919) и описание его наблюдений с устроенными им трубками высокого разрежения.

Александр Михайлович впервые в России демонстрировал в собрании отделения физики Физико-химического общества опыты с загадочными лучами этих трубок, отклонявшимися магнитом и дававшими тень от поставленного на их пути в трубке предмета.

«Круксовы трубки» и их лучи привели к открытию таких явлений, как столь популярные теперь рентгеновские лучи. Они же позволили установить различия в массе атомов., образующих тождественные химические соединения. Такие неразличимые химические элементы с разными весами атомов и получили название изотопов.

Как показали исследования массы с помощью спектрографа, изотопия весьма распространена в природе и многие обыкновенные элементы, как хлор например, состоят из смеси изотопов.

Мысли Бутлерова, выраженные в его небольшой заметке, нашли блестящее подтверждение в учении об изотопах, но при жизни его, опередив свое время, они не привлекли должного внимание.

Да и как они могли привлечь внимание современных ему химиков, когда все ученые того времени считали непреложной истиной, что элементы — это «кирпичи», из которых слагается вселенная, а возможность разложения элементов и тем более возможность их превращения доказаны буквально в наши дни.

К основному вопросу химии о постоянстве атомных весов Бутлеров шел от более общего вопроса о постоянстве материи, в смысле изменчивости ее элементарных представителей, вопроса, всегда занимавшего философский ум великого ученого.

Но к мысли о связи между элементами можно было в то время прийти и другим путем, исходя из установленной Менделеевым периодической системы, не только предсказавшей существование еще неизвестных элементов, но и давшей описание этих элементов даже точнее, чем дали его те, кто их открыл и подверг изучению в натуре. Однако и сам Менделеев не решался сделать такого вывода и даже резко протестовал против него, когда много лет спустя после работы Бутлерова такой вывод пытались делать другие.

К. А. Тимирязев рассказывает по атому поводу.

«Живо помню, как однажды, после очень оживленного заседания в Физическом обществе, мы втроем — Дмитрий Иванович, Столетов и я — до поздней ночи проспорили об этом вопросе, занимавшем тогда всех благодаря появившейся брошюре Крукса. Истощив вое свои возражения, Дмитрий Иванович с тем обычным для него перескакиванием голоса с густых басовых на чуть не дискантовые нотки, которое для всех его знавших указывало, что он начинает горячиться, пустил в ход такой аргумент: «Александр Григорьевич, Клементий Аркадьевич! Помилосердствуйте! Ведь вы же сознаете свою личность! Предоставьте же и кобальту и никелю сохранить свою личность».

Мы переглянулись, и разговор быстро перешел на другую тему. Очевидно, для Дмитрия Ивановича это уже была «правда чувства», как говорят французы. А между тем помнится, что в начале шестидесятых годов на лекциях теоретической химии он относился сочувственно к гипотезе Праута и как бы сожалел, что более точные цифры Стаса принуждают от нее отказаться».

Даже ученики Бутлерова, для которых таким непререкаемым авторитетом он был, отнеслись отрицательно к высказанным учителем мыслям о непостоянстве атомных весов. Казалось бы, что именно близкие ему по направлению мысли люди, тем более не связанные еще путами привычных представлений и понятий, должны были встретить с сочувствием высказанные Бутлеровым новые идеи. Новизна и оригинальность их, однако, были таковы, что они не были поняты и учениками.

Д. П. Коновалов рассказывает:

«Стоя на страже теории строения, А. М. Бутлеров уже, повидимому, не находил для себя большого интереса в защите ее основных положений. Мысли его уже направлялись дальше в сторону вопросов, касавшихся основных понятий химии. Каковы были эти вопросы, я вскоре узнал из одного разговора в лаборатории. Однажды, проходя в библиотеку, я услышал оживленный разговор А. М. с его ассистентом М. Д. Львовым, к которому прислушивалась небольшая группа работавших в лаборатории. Я примкнул к этой группе и стал вставлять и свои замечания. А. М. высказывал свои, в то время совершенно необычайные, мысли относительно возможности колебаний атомных весов. Несмотря на высокий авторитет А. М., его тогдашние слушатели не воспринимали его новых мыслей. Со всех сторон сыпались возражения. Разговор ничем не кончился. На другой день А. М. вызвал меня в свою комнату и предложил мне высказать свое мнение о слышанном разговоре. Я, в то время, можно сказать, пропитанный еще свежим тогда зако<ном сохранения энергии и еще в гимназии зачитывавшийся превосходным популярным сочинением Тиндаля «Теплота как род движения», примкнул со всем пылом к его оппонентам. В этот раз меня особенно поразили терпение и внимание А. М., с которыми он выслушивал возражения. Выслушав меня, он сказал:

«Вое это я знаю, но и мою позицию мог бы защищать тоже мнением авторитета. Все дело в опыте. Найдем ли мы достаточно тонкие средства, чтобы обнаружить то, что я предполагаю». В заключение он привел мнение того авторитета, на которое он ссылался, именно мнение Араго: «Неблагоразумен тот, кто вне области чистой математики отрицает возможность чего-либо».

Мнение большинства и на этот раз не оказало никакого влияния на Бутлерова. В лаборатории Академии наук со своим ассистентом Б. Ф. Рицца Александр Михайлович перешел от слов к делу и начал ставить опыты для проверки своих предположений.

Понятно, что такого рода исследования, не имея никаких прецедентов в истории науки, должны были итти очень медленно. Тут приходится отыскивать методы почти наугад и можно проработать годы, все-таки не напав на нужное. Исследования Бутлерова продолжались до последних дней его жизни, но результаты их так и остались неизвестными, так как через месяц после смерти учителя умер и обожавший его ученик.

— Вы не знаете, кого я потерял, — говорил Рицца, — я потерял больше, чем отца…

Однако мысль об изменяемости атомных весов нашла себе отклик у некоторых химиков и при жизни Бутлерова. Так, в 1886 году американский ученый Иосия Кук (1827–1894) заявил, что вполне присоединяется к мнению русского ученого. А через год, хотя и в несколько ином направлении, Крукс начал развивать идеи Бутлерова в брошюре «О происхождении химических элементов», той самой брошюре, по поводу которой спорил Тимирязев с Менделеевым.

Выступая под конец жизни в совершенно новой теоретической области и оказываясь впереди своих современников, как и двадцать пять лет назад, Бутлеров и на этот раз обращался к общим вопросам, способным повести науку по совершенно новому пути.

Эту потребность в широких обобщениях, потребность проникать в самые основные законы природы Бутлеров считал первым признаком истинного ученого. Заключая свои лекции по истории химии, он говорил: