Физики, химики и математики: жизнь и открытия. часть 3

Продолжаем узнавать об интересных моментах из жизни и научной деятельности известных ученых, вплотную подбираясь к насыщенному и интересному на события 20-му веку!

Часть 1 Часть 2

Доминик Франсуа Жан Араго (1786 - 1853), едва выйдя из юношеского возраста, стал лидером французской научной элиты и влиятельным политиком. В Академии наук он мастерски управлял расстановкой сил, следя за тем, чтобы новыми академиками становились самые заслуженные, а не те, чей покровитель влиятельней. На трех выборах подряд Араго расстраивал планы инженера-гидравлика Пьера Симона Жирара: всякий раз его опережал кандидат, которому Араго благоволил. За каждым таким кандидатом значились выдающиеся достижения, и их имена легко отыскать в нынешних учебниках. Во второй раз Жерара обошел на выборах Симеон Дени Пуассон (автор пуассоновского распределения в статистике и важных работ по теории упругости). Его выдвинул маркиз Пьер Симон де Лаплас, прославленный физик и математик, но добиться избрания Пуассона было (по политическим причинам) непростой задачей.

Коллеги Пуассона отличались исключительным долголетием, десятилетиями на отделении геометрии не появлялось ни одного вакантного места. Поэтому Лаплас решил, что Пуассону следует баллотироваться по отделению физики. Всю свою жизнь Пуассон держался от каких бы то ни было физических приборов на расстоянии пушечного выстрела, что, пожалуй, было весьма благоразумно: он был неуклюж, и приборам от него наверняка не поздоровилось бы. И вот Лаплас и Араго тайно сговорились, как убедить академиков и провести Пуассона по отделению физики. Как они добились цели, лучше всего иллюстрирует следующий разговор между Жаном Батистом Био, другом Араго и участником того совещания, и астрономом Алексисом Буваром. Встретившись с ним на обсерваторской аллее на следующий день (после совещания), Био спросил, за кого тот собирается голосовать. "За Жирара", - мгновенно ответил Бувар. "Вы ошибаетесь, - возразил Био, - вы будете голосовать за Пуассона. Месье Лаплас попросил меня сообщить вам об этом". Для Бувара воля Лапласа была приказом, и он распорядился своим голосом как следовало.

Био, знаменитый физик, числился на отделении геометрии, и в последующие годы из раза в раз просил, чтобы их с Пуассоном поменяли местами, однако такой логичный ход противоречил обычаям Академии.

Со временем дружба Био и Араго дала трещину. Био, как полагали, завидовал успехам младшего коллеги в делах научных, политических и общественных, поскольку сам не мог похвастаться ни добродушием, свойственным Араго, ни сопоставимым авторитетом.

Когда Араго занял пост непременного секретаря Академии, он стал ее авторитарным правителем, и все же академики по-прежнему ему доверяли. О силе неприязни, которую они с Био испытывали друг к другу, можно судить по примечательному эпизоду, который не делает Био чести. Так случилось, что однажды в среду физики вышли одновременно из Бюро долгот. Проходя по улице Сен-Жак, Араго начал излагать принципы работы фотометра, только что изобретенного им прибора для измерения яркости света. Био отнесся к рассказу с недоверием, и, когда они поравнялись с церковью Сен-Жак-дю-Го-Па, Араго извлек из кармана ключи и нацарапал на ближайшей колонне чертеж, чтобы его мысль стала понятней.

В понедельник начиналась сессия Академии, и Био вызвался произнести речь. Услышанное привело Араго в замешательство: Био принялся объяснять, приписав изобретение себе, устройство фотометра, идеей которого Араго поделился с ним пятью днями ранее. Араго попытался его прервать, но Био спокойно продолжал. Закончил он тем, что изобразил на доске ту самую схему, которую Араго нацарапал на колонне церкви. Это было уже слишком, поэтому Араго вскочил с места и прокричал: "Это в точности тот рисунок, который я нарисовал, чтобы преодолеть ваше недоверие к принципу, который вы теперь выдаете за свой". Био отвечал, что такого разговора не помнит. Араго тем временем потребовал, чтобы собрание немедленно отправило двоих секретарей в церковь Сен-Жак-дю-Го-Па, чтобы, отыскав указанную им колонну, те вернулись с докладом. Так и поступили. Био не дождался возвращения посыльных - он покинул здание Академии и не появлялся в ее стенах еще два года.



Много лет спустя Био яростно воспротивился идее Араго допускать публику на собрания Академии. Это, утверждал Био, возбудит в ученых непристойное тщеславие, лишит научные дискуссии блеска, а психическое состояние старейших из академиков, которых уже не стоит показывать публике, только смутит молодежь. Араго по крайней мере добился, чтобы в зал пускали журналистов - им отвели отдельную скамью. Араго, несомненно, было не привыкать к ссорам. Он даже умудрился возбудить гнев англичан, когда, издав биографию Джеймса Уатта, которым восхищался, выступил в Глазго и в Эдинбурге. Араго сделали почетным гражданином Глазго, и перед выступлением его представлял лорд Бругэм, известный политик. Уатту Араго приписал не только изобретение парового двигателя, но также и выяснение химического состава воды. Такое утверждение (разумеется, ложное) вызвало гнев Королевского общества, члены которого прекрасно знали, что это открытие совершил не шотландец, а англичанин - достопочтенный Генри Кавендиш. Араго обвинили в том, что политические убеждения для него важнее объективности и что поэтому он ставит гений Уатта, простого шотландца, рабочего-практика, выше напряженной умственной работы аристократа Кавендиша. Королевское общество потребовало, чтобы Араго отказался от своих слов, и это требование было удовлетворено.




Канцлер британского казначейства Уильям Гладстон, взглянув на опыты Майкла Фарадея, который демонстрировал только что открытое явление электромагнитной индукции, спросил ученого:

- А какой в этом толк?

Последовал знаменитый ответ:

- Не знаю, но когда-нибудь, сэр, вы сможете обложить это налогом. (Согласно другой версии - или, может, это просто случилось в другой раз, - Фарадей парировал словами: "А какой толк в новорожденном?")




Йёнс Якоб Берцелиус, один из отцов-основателей современной химии, наткнулся на такого рода непонимание в Швеции. Рассказывают, что слуга, которого Берцелиус нанял помогать ему в лаборатории, вынужден был объясняться с группой флегматичных стокгольмских бюргеров, которым хотелось знать, что же такое происходит в доме Берцелиуса:

- Утром я роюсь в серванте и шкафах, чтобы принести хозяину самые разнообразные вещи: порошки, кристаллы, жидкости разнообразных цветов и запахов", - рассказывал им слуга химика.
- А потом?
- Хозяин их разглядывает, берет ото всего понемногу и помещает в огромный горшок.
- А потом?
- Потом нагревает горшок и, когда содержимое большого горшка покипит час-другой, разливает все по меньшим горшкам.
- А потом что он делает?
- Потом он сливает все в одну большую бадью. Следующим утром я ее выношу и опорожняю над канавой.







Роберт Бунзен (1811 - 1899) и Густав Кирхгоф (1824 - 1887) - две ослепительные вершины в истории химии. Памятником Бунзену можно считать всю спектроскопию. Знаменитую горелку, которую назвали его именем, Бунзен сконструировал с целью получить бледное, практически бесцветное пламя, в котором проще различать цвета спектра. Родившийся в Геттингене в 1811 году, в зрелые годы Бунзен был обожаемым всеми приветливым холостяком с привычкой к неряшеству: жена одного из его коллег по Гейдельбергскому университету как-то сказала, что хотела бы его поцеловать, но прежде его нужно отмыть. Кирхгоф, друг и коллега Бунзена, на равных участвовал во многих работах по спектральному анализу и внес вклад во многие другие области физической химии. Лаборатории Бунзена и Кирхгофа во Фридрихсбау, в здании физического факультета, располагались по соседству.

Начиналось все в конце XIX века - с имени Кирхгофа, нацарапанного на окне комнаты, которую сейчас отвели старшему ассистенту. Из этого окна открывается вид на долину Рейна, где лежит город Мангейм, и именно в эту сторону смотрели Бунзен и Кирхгоф однажды вечером: там бушевал пожар, и спектроскопический анализ пламени позволил им определить, что в горящих материалах присутствуют барий и стронций. Если же выглянуть из окна в другую сторону, взгляду откроются река Неккар и Хейлинген-берг, где по склонам петляет "философская тропа" - главная из множества тропинок на лесистых холмах вокруг города, и именно там двое друзей имели привычку совершать свои ежедневные прогулки. Бунзен говорил, что как раз во время таких прогулок к нему и приходят самые умные мысли. Одна из них была такой: "Если мы смогли узнать, что за вещества горят в Мангейме, то отчего бы не проделать этот трюк с Солнцем? Только вот все скажут, что мы сошли с ума". Что произошло потом, знает теперь весь мир, однако прекраснее всего, надо думать, была минута, когда Кирхгоф сказал: "Бунзен, а я уже сошел с ума", и когда Бунзен, сообразив, что это значит, ответил: "И я тоже, Кирхгоф!"




Свет Солнца, пропущенный сквозь спектрограф (простой инструмент, где призма раскладывает свет в цвета радуги), как оказалось, прерывается множеством узких черных полос. В 1802 году английский химик Уильям Гайд Воластон (главный повод вспомнить о нем сегодня - большая двояковыпуклая лупа, с которой изображают Шерлока Холмса) с удивлением обнаружил семь таких "зазоров" в солнечном спектре, несколько лет спустя Йозеф Фраунгофер из Германии, вооруженный куда лучшей оптикой, зафиксировал не менее 300 таких линий (потом их станут называть фраунгоферовыми). Как установили Бунзен и Кирхгоф, две самые известные фраунгоферовы линии в точности соответствуют тем линиям из желтой части спектра, которые дает натрий в пламени горелки. Затем они стали находить в спектре Солнца все новые и новые следы присутствия других элементов, и в конце концов их методика позволила открыть прежде неизвестный, но имеющийся в изобилии на Солнце элемент - благородный газ гелий.

Чтобы оценить значение этого случая и понять, что привело друзей-ученых в восторг, стоит вспомнить влиятельного философа и математика Огюста Конта, который несколькими годами раньше провозгласил, что вопрос о составе Солнца - один из тех, на которые наука ответить не сможет никогда. Открытие того, что Солнце (и, как установили позднее аналогичным способом, далекие звезды) состоит из тех же элементов, что и Земля, стало невероятно важным событием в истории науки.





Адольф фон Байер (1835 - 1917) - выдающийся химик XIX века, один из основателей органической химии, области науки, где превосходство Германии неоспоримо. В 1905 году Байер был награжден Нобелевской премией. Его лаборатория в Мюнхене была Меккой для талантливых химиков всего мира. Джон Рид, имевший счастье поработать у Байера, впоследствии профессор Абердинского университета, рассказал об этой лаборатории в своей книге "Юмор и гуманизм в химии".

Посредством одного изящного хода, которым Байер был весьма горд (а именно, обработки амальгамой натрия в растворе бикарбоната натрия), дикетон превратили в циклогександиол-1,4. Впервые увидев кристаллы нового вещества, Байер торжественно снял свою шляпу!

Стоит пояснить, что черно-зеленая шляпа мастера - его неотъемлемый атрибут. Рассказывали, что в эфесе клинка Парацельса спрятана жизненная ртуть средневековых философов, а вот "старая дыня" (на немецком "дыня" обозначает котелок) Байера скрывала под собой один из лучших умов современной химии... С непокрытой головой Байер появлялся редко. Шеф снимал свою шляпу исключительно в моменты невероятного восторга или изумления.

К примеру, когда анализ подтвердил, что получен весьма важный диуксусный эфир циклогексан-диола-1,4, Байер снял свою шляпу в знак ликования и не произнес ни слова. Вскоре синтезировали первый дигидроксибензол (нагреванием дибром-циклогексана с хинолином): Байер в возбуждении бегал по лаборатории, размахивая "старой дыней" и восклицая: "Вот мы и получили первый терпен, основу всех терпенов!" (Терпен - класс важных природных веществ, из которых получают многие лекарства.) Так выглядела из-за кулис драматическая сцена, которой открывалась серия исследований мастера в области терпенов.

Пусть события такого рода не кажутся чем-то из ряда вон выходящим. Будучи сведенными вместе, они проливают свет на личность великого химика. Нет сомнений, к примеру, что шеф был весьма импульсивен. Однажды утром он ворвался в лабораторию, и, не зажигая сигары (что выдавало невероятную взволнованность), дважды приподнял "дыню" и провозгласил: "Господа (слушателей было двое - Кляйзен и Брюнинг)! Эмиль Фишер только что сообщил мне, что провел полный синтез глюкозы. Это означает, что органическая химия подходит к концу. Давайте заканчивать с терпенами: пусть остаются только грязные пятна (Schmieren)". (Презрительным названием Schmierchemie ("химия грязных пятен") химики-органики заклеймили физиологическую химию - то есть то, что сейчас называют биохимией.)




Байер предпочитал простые приборы, и появление в его лаборатории любого агрегата с намеком на сложность следовало обставлять предельно тактично. Однажды вечером туда тайком пронесли первые механические мешалки с водяным мотором. Утром следующего дня "дыня" застал их в действии. Какое-то время Байеру удавалось ничего не замечать, затем он с неохотой стал их разглядывать, без малейшего следа воодушевления на лице, затем последовало первое замечание, которого так жадно ждали: "И что, это работает?" - "Да, герр профессор, великолепно работает. Реакции восстановления вот-вот дойдут до конца". В конце концов герр профессор так возбудился, что пошел на исключительные меры: он позвал фрау профессор (как было принято обращаться к женам профессоров). "Госпожа Лидия", как ее звали в лаборатории, с немым обожанием уставилась на бодро постукивающий прибор, а затем произнесла незабываемые слова: "Это какой же майонез можно было бы приготовить!" Сколь многое, скажем мы, определяет точка зрения.

Этот день наверняка мог бы стать отправной точкой в истории кухонного комбайна.





Фрэнсис Крик утверждал: назначение сна в том, чтобы очистить сознание от избытка воспоминаний - того мусора, который оставляют после себя наши дневные переживания. Так мы будем яснее воспринимать то, что действительно важно. Вот, возможно, почему смутные и неразвитые идеи столь часто выкристаллизовываются в уме великих ученых, когда те спят или пребывают в полусонной задумчивости. Как бы там ни было, именно таким способом в 1869 году Дмитрий Иванович Менделеев открыл свою классификацию химических элементов.

Менделеев родился в 1834-м в семье школьных учителей в сибирской глуши и был младшим из 17 детей. Позже он утверждал, что так и не выучился тому русскому языку, на котором говорят в Санкт-Петербурге, куда его отправили учиться. Преодолев множество препятствий, он стал профессором химии в Технологическом институте. На снимках Менделеев, с бурной шевелюрой и с громадной бородой, выглядит весьма патриархально. Он обладал фантастическими работоспособностью и вниманием к деталям и твердо верил, что химические элементы должны подчиняться одному всеобщему закону. В этом Менделеев был не одинок: прославивший его закон начерно сформулировал (и выставил себя на посмешище) английский химик по имени Джон Ньюлендс.

Что такое правило октав Ньюлендса? Выстроим элементы в порядке возрастания их атомных весов. Если объединять члены ряда, разделенные интервалом в восемь других (как ноты), то получатся группы родственных элементов. Ньюлендсу возражали, что с тем же успехом он мог бы выстраивать их в алфавитном порядке. Теория Ньюлендса не нашла признания. Менделеев, когда ему приснился его знаменитый сон, наверняка про нее ничего не знал. В течение трех почти бессонных дней и ночей он сознательно пытался расставить элементы в каком-нибудь порядке. Увлеченный этим пасьянсом, он надписал карты названиями элементов и непрерывно перетасовывал их у себя на столе.

Менделеев состоял членом Вольного экономического общества. На следующее утро после очередной бессонной ночи ему по поручению этого общества предстояло отправиться в Тверскую губернию, где у него было небольшое имение. Однако, увлекшись своими "карточными играми", он отложил отъезд на вечер. Казалось, решение близко, и он - пока безуспешно - пытался ухватить ускользающую мысль. В конце концов, утомленный размышлениями, он заснул прямо за столом, и ему приснился сон. "Вижу во сне таблицу, - писал он позже, - где элементы расставлены так, как нужно. Проснулся, тотчас записал на клочке бумаги".

Нужно было просто выстроить элементы в порядке возрастания их атомных весов, тогда их химические свойства, которые Менделеев знал наизусть, будут повторяться с регулярным интервалом! Свою схему он назвал периодической таблицей элементов. Так, к примеру, галогены - фтор, хлор, бром и йод, - у которых множество общих свойств, следуют друг за другом в его таблице с одинаковым интервалом. Но самым удивительным были неизбежные пробелы в таблице: чтобы сохранить регулярность повторов, некоторые элементы следовало сдвинуть вперед на одну ячейку. Освободившееся при этом место, предсказывал Менделеев, будет рано или поздно заполнено каким-нибудь новым элементом. Свойства трех элементов, которые тогда еще не были найдены, он даже описал в деталях. Один из них, названный экаалюминием, должен по своим свойствам походить на алюминий: к примеру, быть трехвалентным металлом. Экаалюминий вскоре действительно был открыт. 27 августа 1875 года французский ученый Поль Лекок де Буабодран провозгласил: "Предыдущей ночью я обнаружил новый элемент в образце сульфида цинка из Пьерефитского рудника на Пиренеях". Он дал новому элементу имя "галлий" в честь своей страны (или, возможно, в честь себя, поскольку Лекок (le coq) - это "петух" по-французски, а по-латински "петух" будет gallus). В 1886 году за галлием последовал германий - элемент, обладающий в точности теми свойствами, которые Менделеев спрогнозировал 17 годами раньше. Однако вскоре, в 1894 году, основы менделеевской системы пошатнулись: открытие благородного (т.е. инертного) газа аргона в 1894 году угрожало всей ее величественной конструкции - для элемента с такими уникальными свойствами, как казалось, в таблице места не было. Но прошло еще некоторое время, и был выделен весь ряд благородных газов (гелий, неон, аргон, криптон, ксенон и радон) - то есть новая группа целиком, - что и стало заключительным штрихом к триумфу менделеевской теории.



Менделеев за свое открытие удостоился многих почестей, но Нобелевской премией его не наградили. Возможно, наивысшая научная награда не досталась ему потому, что периодический закон был независимо открыт немецким химиком Лотаром Мейером, который умер прежде, чем Нобелевская премия была учреждена. (Известно, что на самом деле Менделеева номинировали в 1906-м, но ему не хватило одного голоса, и премия ушла к французскому химику-неорганику Анри Муассану, который первым выделил фтор в свободном виде.)

Менделеев совершил еще много полезного в химии, но, что любопытно, противился истолкованию периодической таблицы в терминах структуры атома - великий химик так и не смог принять новые физические теории, появившиеся в начале XX века. За несколько лет до смерти Менделеев прибыл в Лондон, где на заседании Королевского химического общества ему вручили Фарадеевскую премию. Химик сэр Эдвард Торп вспоминает эту церемонию в своем некрологе Менделееву:

"Когда он прибыл прочесть Фарадеевскую лекцию, автору этих строк как казначею Химического общества предстояло вручить Менделееву гонорар, предписанный правилами общества, в маленьком шелковом кошельке, украшенном национальным русским орнаментом. Кошелек привел Менделеева в восхищение, которое только усилилось, когда он узнал, что тот вышит одной из дам, присутствующих в аудитории. Великий химик тут же провозгласил, что будет пользоваться теперь только этим кошельком. Однако соверены из кошелька высыпал на стол, заявив, что ничто не заставит его принять деньги от общества, которое оказало ему столь высокую честь - позволило выступить в память о Фарадее в стенах, освященных его трудами.

Менделеев умер в 1907 году. Пятьдесят лет спустя его имя было увековечено в названии нового трансуранового элемента. В периодической таблице менделевий занимает 101-ю ячейку.


Продолжение следует, вперед, к 20-му веку!