Текст книги "100 великих учёных"

Автор книги: Дмитрий Самин

сообщить о нарушении

Текущая страница: 15 (всего у книги 50 страниц)

ДЖОН ДАЛЬТОН

(1766–1844)

Джон Дальтон родился 6 сентября 1766 года в бедной семье в северной английской деревушке Иглсфилд. С ранних лет ему приходилось помогать родителям содержать семью. В тринадцать лет он завершил обучение в местной школе и сам стал помощником учителя. Но жалованье было мизерным, и Джон отправился в поисках лучшей доли в Кендал.

Здесь осенью 1781 года он становится учителем математики. Комната, которую отвели ему в мужском пансионе при школе, была скромно обставлена, но и жизнь, полная лишений, не приучила его к расточительности. Более того, в новой комнате молодой учитель чувствовал себя, как во дворце. Ведь полки его ломились от книг. Теперь у Джона Дальтона были все возможности для расширения знаний, и он читал, читал, читал…

Одновременно с чтением Джон не забрасывал и своего любимого занятия – постоянных наблюдений за погодой. Первым делом он повесил на стену барометр. Метеорологическими наблюдениями (обработка результатов которых и дала возможность открыть газовые законы) Дальтон занимался всю жизнь. С величайшей тщательностью он делал ежедневные записи и зарегистрировал более двухсот тысяч наблюдений. Последнюю запись он сделал за несколько часов до смерти.

Научные исследования Дальтон начал в 1787 года с наблюдений и экспериментального изучения воздуха. Он усиленно занимался и математикой, пользуясь богатой школьной библиотекой. Постепенно он стал самостоятельно разрабатывать новые математические задачи и решения, а вслед за тем написал и первые свои научные труды в этой области. Дальтон, вечно ищущий знаний, очень скоро завоевал уважение не только своих коллег, но и граждан города Кендала. Уже через четыре года он стал директором школы. В это время он сблизился с доктором Чарлзом Хатоном, редактором нескольких журналов Королевской военной академии. Рассчитанные на широкую публику, они нередко помещали на своих страницах статьи научного характера. Это объяснялось стремлением доктора популяризировать науку. Дальтон стал одним из постоянных авторов этих альманахов: в них были опубликованы многие его научные труды. За вклад в развитие математики и философии он получил несколько высоких наград. Имя Джона Дальтона было уже известно не только в Кендале. Он читает лекции и в Манчестере. А в 1793 году он переезжает туда и преподаёт в Новом колледже. Дальтону нравилась новая работа. Кроме занятий в колледже, он давал и частные уроки, в основном по математике.

Он привёз с собой рукопись «Метеорологических наблюдений и этюдов», приведшую в восторг издателя Пенсвиля. Кроме описания барометра, термометра, гигрометра и других приборов и аппаратов и изложения результатов долголетних наблюдений, Дальтон мастерски анализировал в ней процессы образования облаков, испарения, распределения атмосферных осадков, утренние северные ветры и прочее. Рукопись тут же напечатали, и монография была встречена с большим интересом.

Через год после приезда в Манчестер Дальтон стал членом Литературного и философского общества. Он регулярно посещал все заседания, на которых члены Общества докладывали результаты своих исследований. В 1800 году его избрали секретарём, в мае 1808 года – вице-президентом, а с 1817 года и до конца жизни был президентом.

Осенью 1794 года он выступил с докладом о цветной слепоте. Дальтон установил, что среди его учеников некоторые вообще не могут различать цвета, а некоторые часто их путают. Они видели зелёный цвет красным, или наоборот, но были и такие, которые путали синий и жёлтый цвета. Этот особый дефект зрения мы называем сегодня дальтонизмом. Всего Дальтон сделал в Обществе 119 докладов.

В 1799 году Дальтон покинул Новый колледж и стал не только самым дорогим, но и самым почитаемым частным учителем в Манчестере. Время теперь принадлежало ему. Он преподавал в богатых семьях не более двух часов в день, а потом занимался наукой. Его внимание всё больше привлекали газы и газовые смеси. Воздух ведь тоже является газовой смесью.

Результаты экспериментов получились интересными. Давление данного газа, заключённого в сосуд с постоянным объёмом, оставалось неизменным. Потом Дальтон вводил второй газ. У полученной смеси было более высокое давление, но оно равнялось сумме давлений двух газов. Давление отдельного газа оставалось неизменным.

«Из моих опытов следует, что давление газовой смеси равно сумме давлений, которыми обладают газы, если они отдельно введены в этот сосуд при тех же условиях. Если давление отдельного газа в смеси назвать парциальным, тогда эту закономерность можно сформулировать так: давление газовой смеси равно сумме парциальных давлений газов, из которых она составлена, – писал Дальтон. – Отсюда можно сделать важные выводы! Ясно, что состояния газа в сосуде не зависит от присутствия других газов. Это, конечно, легко объяснить их корпускулярным строением. Следовательно, корпускулы или атомы одного газа равномерно распределяются между атомами другого газа, но ведут себя так, как если бы другого газа в сосуде не было».

Продолжая исследования газов, Дальтон сделал ещё несколько фундаментальных открытий – закон равномерного расширения газов при нагревании (1802), закон кратных отношений (1803), явление полимерии (на примере этилена и бутилена).

Но учёному не давали покоя атомы. Что, в сущности, о них известно? Если атомы существуют, то тогда следовало бы объяснить все свойства веществ, все законы на основе атомной теории. Вот чего не хватает химии – подлинной теории строения вещества!

Увлечённый новой идеей, Дальтон занялся упорными исследованиями. Необходимо, прежде всего, получить ясное представление об атомах. Каковы их характерные особенности? Отличаются ли атомы одного элемента от атомов другого? Нет ли какого-либо способа, несмотря на то что они ничтожно малы и невидимы невооружённым глазом, установить их вес, форму, размеры…

Несколько лет напряжённого труда – и результаты не замедлили себя ждать. 6 сентября 1803 года Дальтон в своём лабораторном журнале записал первую таблицу атомных весов. Впервые он упомянул об атомной теории в докладе «Об абсорбции газов водой и другими жидкостями», прочитанном 21 октября 1803 года в Манчестерском литературном и философском обществе:

«Все существующие ранее теории корпускул сходятся на том, что это маленькие одинаковые шарики. Я же считаю, что атомы (мельчайшие неделимые частички) одного элемента одинаковы между собой, но отличаются от атомов других элементов. Если в настоящий момент об их размерах нельзя сказать ничего определённого, то об основном их физическом свойстве говорить можно: атомы имеют вес. В подтверждение этого разрешите зачитать и вторую мою работу: „Первая таблица относительных весов конечных частиц тел“. Атом нельзя выделить и взвесить. Если принять, что атомы соединяются между собой в самых простых соотношениях, и анализировать сложные вещества, а после этого сравнить весовые проценты элементов с весовым процентом самого лёгкого из них, можно получить интересные величины. Эти данные показывают, во сколько раз атом одного элемента тяжелее атома самого лёгкого элемента. Обратите внимание на первую таблицу этих весов. Она перед вами. Самым лёгким элементом оказался водород. Это означает, что его атомный вес следовало бы условно принять за единицу…»

В декабре 1803 – мае 1804 годов Дальтон прочитал курс лекций об относительных атомных весах в Королевском институте в Лондоне. Атомную теорию Дальтон развил во второй своей книге – «Новая система химической философии», изданной в 1808 году. В ней он подчёркивает два положения: все химические реакции – результат соединения или деления атомов, все атомы разных элементов имеют разный вес.

В конце 1809 года Дальтон поехал в Лондон, где встретился и беседовал с крупнейшими учёными Англии, побывал в лабораториях, познакомился с их работой. Особенно часто он беседовал с Хэмфри Дэви. Молодого исследователя переполняли идеи. Дальтон ознакомился с открытыми Дэви новыми элементами – калием и натрием.

Несмотря на исключительную скромность характера, известность учёного день ото дня росла. О нём говорили уже за пределами Англии. Атомная теория Дальтона заинтересовала учёных Европы. В 1816 году Дальтона избрали членом-корреспондентом Парижской академии наук. В следующем году – президентом Общества в Манчестере, а в 1818 году английское правительство назначило его научным экспертом в экспедиции сэра Джона Росса, который лично вручил назначение учёному.

Но Дальтон остался в Англии. Он предпочитал спокойную работу в кабинете, не желая разбрасываться и терять драгоценное время. Исследования по определению атомных весов продолжались. Всё точнее становились полученные результаты. Приходили новые идеи, возникали интересные предположения, приходилось пересчитывать и исправлять результаты анализов многих учёных. Не только английские учёные, но и учёные Франции, Германии, Италии, Швеции, России внимательно следили за его достижениями.

В 1822 году Дальтон стал членом Королевского общества. Вскоре после этого он уехал во Францию. Научные круги Парижа оказали Дальтону радушный приём. Он присутствовал на нескольких заседаниях, прочитал ряд докладов, беседовал со многими учёными.

Большой научный труд Дальтона получил всеобщее признание. В 1826 году английское правительство наградило учёного золотым орденом за открытия в области химии и физики, и главным образом за создание атомной теории. Орден был вручён на торжественном заседании Лондонского королевского общества. С большой речью выступил сэр Хэмфри Дэви. В следующие годы Дальтон был избран почётным членом Академии наук в Берлине, научного общества в Москве, Академии в Мюнхене.

Во Франции, чтобы засвидетельствовать признание достижений выдающихся учёных мира, Парижская академия наук избрала свой почётный совет. Он состоял из одиннадцати самых известных в Европе учёных. Английскую науку в нём представлял Хэмфри Дэви. После его смерти это место занял Джон Дальтон. В 1831 году Дальтон получил приглашение из Йорка почтить своим присутствием учредительное собрание Британской ассоциации развития науки. В 1832 году Дальтон был удостоен самого высокого отличия Оксфордского университета. Ему присудили степень доктора юридических наук. Из естествоиспытателей того времени такой чести был удостоен только Фарадей.

И английское правительство вынуждено было заинтересоваться судьбой Дальтона. В 1833 году ему назначили пенсию. Решение правительства было зачитано на торжественном заседании в Кембриджском университете.

Дальтон, несмотря на преклонный возраст, продолжал усиленно работать и выступать с докладами. Однако с приходом старости всё чаще одолевали болезни, всё труднее становилось работать 27 июля 1844 года Дальтон скончался.

ЖОРЖ КЮВЬЕ

(1769–1832)

В один из дней 1795 года житель Маастрихта, голландец Хоффман, производил в окрестностях города раскопки и нашёл какие-то гигантские кости. Он зарисовал их и послал рисунки и отдельные зубы в Париж Кювье. Хоффман предполагал, что это остатки скелета кита. Некоторые учёные, видевшие кости, сочли их за останки крокодила. А каноник городского собора утверждал, что это скелет святого, небесного покровителя города Маастрихта. На этом основании каноник отнял у Хоффмана находку и перенёс её, как святыню, в собор. Кювье тогда же высказался против всех этих суждений. Но для окончательного решения, что это такое, он считал нужным изучить весь скелет.

И до Кювье люди обращали внимание на редкие находки ископаемых животных. Большинство учёных считало их курьёзами, «игрой природы», костями сказочных великанов или древних святых. Кювье не только собрал большое количество таких находок, но и привёл их в систему и описал. Он разработал научный метод, который позволял изучать ископаемых животных с такой же точностью, с какой изучают ныне живущих животных. Его по праву считают основателем палеонтологии – науки об ископаемых останках организмов, живших на Земле в минувшие эпохи и давно вымерших.

Получив посылку из Маастрихта, Кювье собрал из костей почти полный скелет и убедился, что это кости огромного пресмыкающегося. В хребте животного было более 130 позвонков. Длина ящера достигала пятнадцати метров, из них на голову приходилось более двух метров, а на хвост около семи метров. Его огромная пасть была вооружена длинными острыми зубами, которые позволяли крепко удерживать схваченную добычу. Животное это было названо мозозавром: «заврос» по-гречески – пресмыкающееся, ящер, а первая часть слова – «мозо» должна была напоминать, что находка сделана в бассейне реки Маас (во французском произношении – «Мёз»). Мозозавр этот при жизни был морским хищником, нападавшим на рыб, моллюсков и других животных моря. Кювье обратил внимание на то, что вместе с костями мозозавра было найдено множество остатков морских раковин, ракообразных, окаменелых кораллов, костей и зубов вымерших морских рыб. Все эти животные населяли когда-то воды тёплого моря, которое простиралось на месте современной Голландии.

Так Кювье решил вопрос, в котором другие учёные были беспомощны. Мозозавра Кювье изучил в начале своей научной деятельности.

Впоследствии ему не раз приходилось решать такие же загадки природы.

Жорж Леопольд Кретьен Фредерик Дагобер Кювье родился 23 августа 1769 года в небольшом эльзасском городке Монбельяре. Отец Кювье был старым офицером французской армии и жил на пенсии. Мать целиком отдалась заботам о болезненном и хилом ребёнке, каким был в детстве Кювье. Он поражал ранним умственным развитием. В четыре года он уже читал; мать научила его рисовать, и этим искусством Кювье основательно овладел. Впоследствии многие рисунки, сделанные им, печатались в его книгах и многократно перепечатывались в книгах других авторов. Чтение стало любимым занятием, а потом и страстью Кювье. Его любимой книгой была «Естественная история» Бюффона; иллюстрации из неё Кювье постоянно перерисовывал и раскрашивал.

В школе он учился блестяще, но слыл далеко не самым благонравным учеником. За шутки над директором гимназии Кювье был «наказан»: он не попал в духовную школу, готовившую священников.

Пятнадцати лет Кювье поступил в Каролинскую академию в Штутгарте, где избрал факультет камеральных наук. Здесь он изучил право, финансы, гигиену и сельское хозяйство. По-прежнему больше всего его влекло к изучению животных и растений. Почти все его товарищи были старше его. Среди них нашлось несколько молодых людей, интересующихся биологией. Кювье организовал кружок и назвал его «академией». Члены кружка собирались по четвергам, читали, делали сообщения о прочитанном, рассказывали о собственных наблюдениях, определяли собранных насекомых и растения. Президентом этой «академии» был избран Кювье. За удачные доклады он награждал членов кружка вырезанной из картона медалью, на которой изображался бюст Линнея.

Быстро пролетели четыре года. Кювье окончил университет и вернулся домой. Родители постарели, пенсии отца едва хватало, чтобы сводить концы с концами. Кювье узнал, что граф Эриси ищет для своего сына домашнего учителя. Кювье поехал в Нормандию в 1788 году, совсем накануне французской революции. Там, в уединённом замке, провёл он самые бурные в истории Франции годы.

Поместье графа Эриси находилось на берегу моря, и Кювье впервые увидел настоящих морских животных, знакомых ему лишь по рисункам. Он вскрывал этих животных и изучал внутреннее строение рыб, крабов, мягкотелых, морских звёзд, червей. Он с изумлением нашёл, что у так называемых низших форм, у которых учёные его времени предполагали простое строение тела, существует и кишечник с железами, и сердце с сосудами, и нервные узлы с отходящими от них нервными стволами. Кювье проник своим скальпелем в новый мир, в котором ещё никто не делал точных и тщательных наблюдений. Результаты исследований он подробно описал в журнале «Зоологический вестник».

Ещё в детстве мать привила ему любовь к строгому распорядку жизни, научила пользоваться временем, работать планомерно и упорно. Эти черты характера наряду с исключительной памятью, наблюдательностью, любовью к точности сыграли большую роль в его научной деятельности.

Познакомившись с аббатом Тессье, Кювье по его просьбе прочёл курс ботаники в госпитале, которым тот заведовал. Благодаря связям аббата с парижскими учёными, Кювье завязал отношения с наиболее выдающимися естествоиспытателями.

Когда в 1794 году сыну графа Эриси пошёл двадцатый год, служба Кювье окончилась, и он опять оказался на распутье. Парижские учёные пригласили Кювье работать в только что организованный Музей естественной истории.

Весной 1795 года Кювье приехал в Париж. Он очень быстро выдвинулся и в том же году занял в парижском университете – Сорбонне – кафедру анатомии животных. В 1796 году Кювье был назначен членом национального института, в 1800 году занял кафедру естественной истории в College de France. В 1802 году он занял кафедру сравнительной анатомии в Сорбонне.

Первые научные работы Кювье были посвящены энтомологии. В Париже, изучая богатые коллекции музея, Кювье постепенно убедился, что принятая в науке система Линнея не строго соответствует действительности. Линней разделял животный мир на 6 классов: млекопитающие, птицы, гады, рыбы, насекомые и черви. Кювье же предложил другую систему. Он считал, что в мире животных существует четыре типа строения тела, совсем несходных между собой. Животные одного типа одеты твёрдым панцирем, и тело их состоит из многих члеников; таковы раки, насекомые, многоножки, некоторые черви. Кювье назвал таких животных «членистыми». В другом типе мягкое тело животного заключено в твёрдую раковину и никаких признаков членистости у них нет: улитки, осьминоги, устрицы – этих животных Кювье назвал «мягкотелыми». Животные третьего типа обладают расчленённым внутренним костным скелетом: «позвоночные» животные. Животные четвёртого типа построены так же, как морская звезда, т. е. части их тела расположены по радиусам, расходящимся из одного центра. Этих животных Кювье назвал «лучистыми».

Внутри каждого типа Кювье выделил классы; некоторые из них совпадали с классами Линнея. Так, например, тип позвоночных был разделён на классы млекопитающих, птиц, гадов и рыб. Система Кювье гораздо лучше выражала действительные соотношения между группами животных, чем система Линнея. Вскоре она вошла во всеобщее употребление у зоологов. Свою систему Кювье положил в основу капитального трёхтомного труда «Царство животных», где было подробно описано анатомическое строение животных.

Глубокие познания в анатомии животных позволили Кювье восстанавливать облик вымерших существ по их сохранившимся костям. Кювье убедился, что все органы животного тесно связаны друг с другом, что каждый орган нужен для жизни всего организма. Каждое животное приспособлено к той среде, в которой оно живёт, находит корм, укрывается от врагов, заботится о потомстве. Если это животное травоядное, его передние зубы приспособлены срывать траву, а коренные – растирать её. Массивные зубы, растирающие траву, требуют крупных и мощных челюстей и соответствующей жевательной мускулатуры. Стало быть, у такого животного должна быть тяжёлая, большая голова, а так как у него нет ни острых когтей, ни длинных клыков, чтобы отбиться от хищника, то оно отбивается рогами. Чтобы поддерживать тяжёлую голову и рога, нужны сильная шея и большие шейные позвонки с длинными отростками, к которым прикреплены мышцы. Чтобы переваривать большое количество малопитательной травы, требуется объёмистый желудок и длинный кишечник, а следовательно, нужен большой живот, нужны широкие рёбра. Так вырисовывается облик травоядного млекопитающего.

«Организм, – говорил Кювье, – есть связное целое. Отдельные части его нельзя изменить, не вызывая изменения других». Эту постоянную связь органов между собой Кювье назвал «соотношением частей организма».

Насколько Кювье был проникнут сознанием постоянной связанности частей тела животного, видно из следующего анекдота. Один из его учеников захотел пошутить над ним. Он нарядился в шкуру дикого барана, ночью вошёл в спальню Кювье и, став возле его кровати, диким голосом закричал: «Кювье, Кювье, я тебя съем!» Великий натуралист проснулся, протянул руку, нащупал рога и, рассмотрев в полутьме копыта, спокойно ответил: «Копыта, рога – травоядное; ты меня не можешь съесть!»

Изучая ископаемые остатки, Кювье восстановил облик многих вымерших животных, живших миллионы лет назад. Он доказал, что когда-то на месте Европы было тёплое море, по которому плавали огромные хищники – ихтиозавры, плезиозавры и др. Они, так же как мозозавр, были ящерами и приспособились к жизни в море.

Кювье доказал, что в те времена и в воздухе господствовали пресмыкающиеся, а птиц ещё не было. У некоторых крылатых ящеров размах крыльев достигал семи метров, другие были величиной с воробья. На крыле летающего ящера не было перьев; оно представляло собой кожистую перепонку, натянутую между туловищем животного и очень удлинённым мизинцем его передней конечности. Кювье назвал этих ископаемых драконов птеродактилями, т. е. «пальцекрылыми». Птеродактили тоже были хищниками и охотились на рыб. Они ловили их пастью, вооружённой загнутыми назад зубами.

Изучив другие ископаемые остатки, Кювье убедился, что в прошлом была эпоха со своеобразным животным миром, в которой не существовало ни одно современное животное. Все жившие тогда животные вымерли. Эта ископаемая фауна сухопутных животных, главным образом млекопитающих, была обнаружена около Парижа в гипсовых каменоломнях и в пластах известняковой горной породы – мергеля.

Кювье открыл и описал около сорока вымерших пород крупных млекопитающих – толстокожих и жвачных. Некоторые из них отдалённо напоминали современных носорогов, тапиров, кабанов; другие были совсем своеобразными. Но среди них не было живущих в наше время жвачных – ни быков, ни верблюдов, ни оленей, ни жирафов.

Продолжая свои исследования, Кювье обнаружил, что ископаемые фауны находятся в пластах земной коры в известном порядке. В более древних пластах содержатся остатки морских рыб и пресмыкающихся; в более поздних отложениях мела – другие пресмыкающиеся и первые мелкие и редкие млекопитающие с очень примитивным строением черепа; в ещё более поздних – фауна древних млекопитающих и птиц. Наконец, в отложениях, предшествующих современным, Кювье обнаружил останки мамонта, пещерного медведя, шерстистого носорога. Таким образом, по ископаемым остаткам можно определять относительную последовательность и древность пластов, а по напластованиям – относительную древность вымерших фаун. Это открытие легло в основу исторической геологии и стратиграфии – учения о последовательности напластований, слагающих земную кору.

Куда же исчезали фауны, которые мы теперь находим в виде ископаемых остатков, и откуда возникали новые, приходившие им на смену? Современная наука объясняет это эволюционным развитием животного мира. Открытые Кювье факты легли в основу такого объяснения. Но сам Кювье не видел громадного значения сделанных им открытий. Он прочно стоял на старой точке зрения о постоянстве видов. Кювье считал, что среди ископаемых нет переходных форм животных организмов. (Такие формы были открыты лишь через много лет после смерти Кювье.) Он указывал на внезапное исчезновение фаун и на отсутствие связи между ними. Для объяснения последовательной смены ископаемых животных Кювье придумал особую теорию «переворотов», или «катастроф», в истории Земли.

Он объяснял эти катастрофы так: на сушу надвигалось море и поглощало всё живое, затем море отступало, морское дно становилось сушей, которая и заселялась новыми животными. Откуда они брались? Кювье на это не давал ясного ответа. Он говорил, что новые животные могли переселиться из далёких мест, где они жили раньше. По существу, это была реакционная теория, пытавшаяся примирить научные открытия с религиозным учением о неизменяемости и постоянстве видов. Теория «катастроф» ещё долго господствовала в науке, и только эволюционное учение Дарвина опровергло её.

Кювье проложил в биологии новые пути исследования и создал новые области знания – палеонтологию и сравнительную анатомию животных. Тем самым было подготовлено торжество эволюционного учения. Оно появилось в науке уже после смерти Кювье и вопреки его мировоззрению. У Кювье, как у всякого человека, были ошибки. Но едва ли будет справедливым из-за ошибок забывать о его величайших заслугах. Если труды Кювье оценивать беспристрастно, то следует признать их огромное научное значение: он продвинул далеко вперёд несколько обширных областей науки о жизни.

Заслуги учёного были отмечены на родине: его избрали членом французской академии, при Луи-Филиппе он стал пэром Франции.

Кювье умер 13 мая 1832 года.