Пережитое и передуманное: читать книгу онлайн полностью и бесплатно

И невольно перед нами выдвигается основной вопрос в области радия. Почему в эти 14 лет, когда совершился переворот в научном мировоззрении, так слабо отразился он на картине природы и еще медленнее и слабее он проник в область наиболее нам ценную — в область человеческой жизни, человеческого сознания?

Ответ на эти вопросы дает изучение прошлого. Мы знаем, что научные открытия не являются во всеоружии, в готовом виде. Процесс научного творчества, озаренный сознанием отдельных великих человеческих личностей, есть вместе с тем медленный и вековой процесс общечеловеческого развития. Историк науки открывает всегда не видную современникам, долгую и трудную подготовительную работу: корни всякого открытия лежат далеко в глубине, и, как волны, бьющиеся с разбега о берег, много раз плещется человеческая мысль около подготовляемого открытия, пока придет девятый вал!

Нам, современникам научного переворота, трудно иметь о нем историческое представление. Несомненно, в будущем откроются в летописях науки многие нам не видные нити, связующие настоящее с прошлым. Но все же уже теперь история радия уходит далеко за пределы конца XIX века. В глубь столетия можем мы проследить различные идеи и методы, лежащие в основе учения о радиоактивности.

V

Первые ясные проблески новой великой научной волны, нового великого открытия видим мы в конце XVIII столетия. Французский ученый Кулон[101], один из мало оцененных великих гениев человечества, впервые наблюдал в 1785 г., что воздух в некоторых случаях проводит электричество и заряженные металлические тела через воздух теряют свой электрический заряд. В течение XIX столетия работа над этими явлениями не прекращалась. Наблюдения Эрманна, Маттеуччи[102] и других выяснили условия прохождения электричества через газы, открыли явления, которые лежат теперь в основе наших методов определения радиоактивности. В начале 1880–х годов Гизе приблизился к современным воззрениям, к представлению об ионизации, и к 1890–м годам работами Томсона, Эльстера и Гейтеля[103] были выработаны методы работы и созданы представления, которые позволили совершенно незаметно перейти от явлений ионизации газов к новым явлениям радиоактивности. Редко когда в истории науки наблюдается такая яркая картина долголетней подготовки методов и представлений к восприятию еще не изведанного будущего открытия, как в этой научной области.

Почти так же далеко можно проследить проблески другой основной идеи радиоактивности. Уже в 1809 г. Дэви выдвигал идею лучистой материи. Та же идея может быть найдена и среди безбрежного моря мыслей, какие носились и высказывались в среде натурфилософов первой половины XIX столетия. Но силу и значение она могла получить только тогда, когда опытным путем стали изучать ее следствия. Лишь через 70 лет после Дэви, после ряда работ Фарадея, Гитторфа, Гольдштейна, Крукс[104] в 1879 г. воплотил эту идею в научную теорию. В ряде блестящих опытов, оказавших огромное влияние на научную мысль, он развил учение о новом — лучистом, как он назвал, состоянии материи, разработал методы исследования и свойства катодных лучей, лучей X; допустил распадение атома на более мелкие части. Под влиянием Крукса эти идеи и явления не сходили с поля зрения физиков. К 1896 г. они дали огромный материал опытов и теорий, подготовили почву и приемы работы с явлениями радиоактивности.

Не менее далеко в глубь XIX века идет наблюдение явлений, еще ближе связанных с явлениями радия. Уже в 1815 г. Берцелиус[105] наблюдает свечение гадолинита одновременно с выделением на него радиоактивных газов. Это наблюдение положило начало изучению явлений свечения, отличного и от света и от явлений фосфоресценции или флюоресценции. Неуклонно в течение всего XIX столетия собирался материал этого рода в наблюдениях физиков, химиков, минералогов.

Материал собирался случайно. И без руководящих идей исследователи потерялись в огромной массе различных наблюдений.

Просматривая сейчас разбросанную литературу относящихся сюда знаний, мы видим, что не были поняты и случайно при этом открытые 52 года тому назад явления радиоактивности. Уже в 1858 г. и позже, в 1867 г., их заметил французский офицер Ниэпс де Сен Виктор; он описал случаи фотографирования в темноте, влияния на эти явления азотнокислого уранила, задерживания соответствующих излучений стеклом, передачу и сохранение данного свойства — активности, как он его называл, — месяцами. Ниэпс де Сен Виктор неправильно объяснял эти явления способностью тел поглощать свет при освещении, но ясно отделил их от фосфоресценции и, следуя Фуко[106], видел в них проявление невидимых излучений материи, как мы бы сказали теперь — ее радиоактивности.

Эти наблюдения были затеряны среди множества других, относящихся к проявлениям других сил. Научная мысль пошла по другому направлению. И в ее движении мы можем проследить дальнейшую расчистку пути будущему открытию радия. В 1867 г. Стерри Гент выдвинул вопрос о совершающемся в природе процессе распадения химических элементов; через несколько лет Клерк и Локайр применили эти идеи к процессам, наблюдаемым в небесных пространствах, а в 1888 г. Крукс перенес их на Землю — видел их проявление в истории редких земель итгровой группы. С тех пор эта идея не сходила с научного поля зрения и дала возможность легко сделать при открытии радия нужные изменения в наших представлениях.

Почти одновременно создавалась и другая новая идея, связанная с учением о радии, идея об отношении между электричеством и материей, о структуре материи из элементов электричества. Она может быть прослежена далеко вглубь, в первую половину XIX века, в работах Фарадея. Но лишь к середине 1870–х годов видим мы первые ясные указания на материю как составленную из электрических зарядов; по — видимому, в литературе эта мысль была высказана впервые в 1875 г. Клиффордом. Она нашла прочную почву у английских ученых и привела к блестящим работам Томсона, сложившимся раньше открытия радия.

Больше того, к этому времени область научных явлений расширилась в двух направлениях, также готовивших почву для понимания радия. В 1894 г. Рэлей и Рамзай[107] вновь открыли аргон, замеченный и изученный уже в конце XVIII столетия Кавендишем[108], работы которого остались в рукописи. Этим путем был открыт первый член своеобразных, так называемых благородных газов, к числу которых принадлежат радиоактивные эманации. В следующем году Рамзай нашел на земле гелий, открытый в 1868 г. Жансеном[109] на Солнце. Как мы знаем, гелий находится в теснейшей связи с а — лучами радиоактивных тел, постоянно из них образуется.

Почти одновременно Рентген[110] открыл х — лучи, близкие к у — лучам радия, и обратил общее внимание на невидимые, всюду идущие в природе излучения.

VI

Благодаря этому историческая атмосфера открытия Беккереля была совершенно иная, чем опытов Ниэпса де Сен Виктора. Первая заметка Беккереля в Comptes Rendues[111] Парижской академии повторяла опыт Ниэпса де Сен Виктора. Беккерель в ней не делал ни шагу далее; больше того — он стоял на почве фосфоресценции, совершенно правильно оставленной Ниэпсом де Сен Виктором. Но затем через немного месяцев Беккерель быстро вышел из рамок прошлого, вошел в новый мир, у порога которого девять лет напрасно бился Ниэпс де Сен Виктор. Через два года учение о радиоактивности стало достоянием человечества.

Но мы видим, как долго готовилась к нему научная мысль. Столетие шла работа в этом направлении, и незаметно были выработаны поколениями ученых новые, нужные для работы с радием, приемы исследований.

Характерной чертой этих приемов является их приспособленность к работе с мельчайшим и невидимым. Ибо мы в этой области из мира атомов перешли в мир еще меньших величин — электронов. Электроскоп дал возможность точно работать с количествами, в миллионы раз меньшими, чем те, какие открывались наиболее чувствительными нашими методами исследования — спектральным анализом. Мы смогли проследить за движениями одного атома.

Понятно поэтому, что связанный с этим миром ничтожных величин научный переворот мог быть произведен с небольшими количествами радия. За все время в распоряжении ученых всего мира было несколько граммов его солей! Этого оказалось достаточно для изменения научного мировоззрения.

VII

Но трудно с ним перейти из абстрактной области научно — философских построений в реальный мир человеческих потребностей. Сила радиоактивных процессов пропорциональна количеству атомов радиоактивных элементов: темп излучений атомной энергии, процесс ее созидания или проявления не могут быть нами изменены и усилены.

Для того чтобы иметь достаточные запасы энергии, доставляемой радием и его аналогами, мы должны иметь в своем распоряжении достаточные количества самого радия или других сильно радиоактивных элементов.

Мы получаем их из минеральных тел окружающей нас природы, из твердой оболочки нашей Земли. Знаем ли мы их запасы и условия их нахождения? Где их найти? Можем ли мы ответить на эти вопросы, являющиеся сейчас задачей дня в учении о радии, поскольку подымается вопрос о применении его к жизни?

К сожалению, в то время как столетняя работа поколений физиков подготовляла понимание явлений радиоактивности, в другой области, в области конкретной природы, в химии земной коры, в минералогии, эта подготовительная работа не была сделана. История радиоактивных элементов, урана и тория, известна очень слабо. Законы парагенезиса химических элементов едва намечены. Новая физико — химическая картина мира ставит перед минералогией такие вопросы, на которые нельзя сейчас ответить без предварительной и, может быть, долгой работы.

В этом коренном различии исторического развития связанных с учением о радии областей знания лежит разгадка того противоречия, какое наблюдаем мы между совершающимся переворотом в научном мышлении и малым отражением его на конкретных представлениях о природе, на условиях человеческой жизни.

В минералогии приходится совершать сейчас, в разгаре изучения явлений радиоактивности, ту подготовительную работу, которая должна была быть сделана ранее.

В то самое время, как физика и химия в XIX столетии достигли поразительных успехов, минералогия проходила в этом веке долгий и трудный период окончательного формирования. Ее исследователи обратили свое внимание в другую область. Успехи тесно связанной с ней кристаллографии закрыли вопросы, связанные с химией земной коры, с минералогией. Лишь к концу столетия мы наблюдаем первые крупные движения в этой области знания. Из собрания фактов минералогия становится своеобразной научной дисциплиной, со своими методами и приемами исследований, со своей категорией вопросов. Она переходит к изучению химических процессов земной коры, к их изменению в пространстве и времени.

Среди результатов этих процессов радиоактивные продукты занимают небольшое место. Они принадлежат как раз к таким областям науки, которые наименее нам ясны и изучены. Минералы урана и тория, редких земель, тантала и ниоба, в которых сосредоточились известные нам следы радия, иония, нитона, полония и актиния, являются сейчас одною из труднейших областей нашей науки. Их изучение не входило даже в рамки университетского преподавания; многие минералоги всю свою научную жизнь могли никогда их не видеть. Область их изучения, являвшаяся труднейшей и самой запутанной в минералогии, все время оставалась в стороне от очередного научного исследования.

VIII

Теперь она выдвинута на первое место ходом научного развития.

Понятно, почему на вопросы, которые ставит нам учение о радиоактивности, можно дать ответы лишь в самых общих чертах. Можно указать, что количество редчайших химических элементов земной коры во много раз всегда превосходит потребности человечества, что количество радия в земной коре не выходит за пределы редчайших элементов, а уран и торий являются телами довольно обычными, запасы которых в доступной человечеству форме очень значительны. Можно отметить, что уже не раз в истории минералогии приходилось сталкиваться для других элементов с той задачей, какую мы ставим сейчас для радия — найти нужные их количества, и что всегда задача эта удачно решалась. Так было для циркония, титана, элементов иттроцеровой группы, бериллия, ниоба, тантала, скандия, цезия, рубидия, урана, тория… Наконец, можно указать, что мы не имеем для радия никаких данных в истории земной коры, которые бы заставляли нас думать об отсутствии в земной коре более богатых руд его, чем те, которые сейчас случайно открыты. Но мы не можем дать ясной и точной истории радиоактивных минералов в земной коре, не можем дать определенных указаний для поисков руд радия.

[101] Кулон Шарль (1736–1806) — физик, экспериментально установивший основной закон электростатики (закон Кулона).

[102] Маттеуччи Карло (1811–1868) — итальянский физик и физиолог, установил зависимость величины электрического заряда, который несет тело, помещенное в газовую среду, от величины давления, которое оказывает газ на это тело.

[103] Томсон Джозеф Джон (1856–1940) — английский физик; на рубеже Х1Х-ХХ вв. провел серию исследований, которые привели к открытию электрона (Нобелевская премия 1906 г.), выдвинул теорию электронного строения атомов, предложил одну из первых моделей атома. Эльстер Юлиус (1854–1920) и Гейтель Ханс Фридрих (1855–1923) — немецкие физики-экспериментаторы; получили, работая совместно, ряд важных результатов: высказали мысль о превращении элементов в радиоактивных процессах, обнаружили радиоактивность Земли, исследовали радиоактивность различных природных тел.

[104] Дэви Хемфри (1778–1829) — английский химик и физик, один из основоположников электрохимии. Фарадей Майкл (1791–1867) — английский физик; исследовал природу электрического тока и явление магнетизма, установил законы электромагнитной индукции, открыл законы электролиза. Гитторф Иоганн Вильгельм (1824–1914) — английский физик и химик; вел исследования электролитов, электрических разрядов в газах и катодных лучей. Гольдштейн Эйген (1855–1930) — немецкий физик; работал в области спектроскопии, изучал катодные лучи и электрические разряды в газах. Крукс Уильям (1832–1919) — английский физик и химик; изучал свойства катодных лучей, установил в 1879 г., что они переносят энергию и импульс.

[105] Берцелиус Йене Якоб (1819–1868) — немецкий химик и физик; известен трудами в области химической атомистики, открыл ряд химических элементов.

[106] Фуко Жан Бернар Леон (1819–1868) — французский физик-экспериментатор, вел исследования в области оптики и электромагнетизма; опыты Фуко по измерению света экспериментально подтвердили волновую теорию света.

[107] Рэлей Джон Уильям (1842–1919) и Рамзай Рэмзи Уильям (1852–1916) — английские физики, впервые исследовали свойства аргона и определили его место в Периодической системе элементов (Нобелевская премия 1904 г.); в последующие годы Рамзай открыл ряд новых инертных газов (гелий, криптон, ксенон и неон), исследовал излучение — радона и экспериментально доказал (вместе с Ф. Содди) превращение одного элемента в другой (образование гелия из радона).

[108] А нглийский физик и химик Генри Кавендиш (1731–1810) вел исследования в области молекулярной физики, электричества, теплоты

[109] Жансен Пьер Жюль Сезар (1824–1907) — французский физик и астроном.

[110] Рентген Конрад Вильгельм (1845–1923) — немецкий физик — экспериментатор, был первым физиком, удостоенным Нобелевской премии (1901 г., за открытие х — лучей, впоследствии получивших его имя).

[111] Comptes rendues (фр.) — отчеты. В XVIII‑XIX вв. это было распространенное название периодических изданий и сборников трудов, которые выпускали европейские академии наук и крупные научные общества.