Текст книги "Масса атомов. Дальтон. Атомная теория"
Автор книги: Enrique Alvarez
сообщить о нарушении
Текущая страница: 2 (всего у книги 8 страниц)
Начало самого плодотворного периода в жизни Дальтона знаменует 1802 год. В это время химическое научное сообщество было очаровано идеями молодого блестящего Гемфри Дэви (1778-1829). Несмотря на то что оба ученых восхищались трудами Лавуазье, Дэви был противоположностью Дальтона. Он собирал огромную аудиторию на своих выступлениях. Ему удалось путем электролиза получить барий, стронций, кальций, калий, натрий, алюминий и еще дюжину новых веществ, тогда как его предшественникам были известны не более 50 элементов. Дэви пошел еще дальше: вместе с другом Томасом Уэджвудом (1771-1805) ему удалось в 1802 году сделать первый фотографический отпечаток, проявив его с помощью нитрата серебра. Дэви – а, вернее, сэр Гемфри Дэви, поскольку под конец жизни он стал председателем Королевского общества, – был богат и знаменит, однако он восхищался Джоном Дальтоном так же, как и блестящий ученик Дэви, Майкл Фарадей (1791-1867). Фарадей открыл электромагнитную индукцию и благодаря этому изобрел генератор и электродвигатель. Дэви поначалу относился к экспериментам Дальтона в его скромной лаборатории довольно сдержанно, не доверяя их точности. И действительно, многие историки науки утверждают, что приборы Джона Дальтона уступали оборудованию, которым пользовался Дэви, однако его эксперименты были состоятельны. Сам Дэви признавал, что Дальтон компенсировал нехватку технических средств, вызванную главным образом скромными доходами ученого, тем, что полагался на пытливый ум, а не на лабораторные испытания. Даже если результат не оправдывал ожиданий, Дальтон вновь и вновь воспроизводил опыты, которые удались его коллегам.
МАНЧЕСТЕР
Джон Дальтон почти всю жизнь прожил в Манчестере. Этот английский город в то время переживал промышленный подъем и значительный демографический рост. Благодаря технологической революции, вдохновленной такими инженерами, как Джеймс Уатт, и такими учеными, как Джон Дальтон, Манчестер стал первым мировым центром изготовления хлопчатобумажных изделий. В 1835 году, в расцвет викторианской эпохи, он без преувеличения считался производственной столицей мира, причем не только в текстильной отрасли, но и в тяжелой промышленности. Именно здесь происходили революционные нововведения. Помимо первой пассажирской железной дороги между Манчестером и Ливерпулем, можно упомянуть строительство судоходного канала, завершенное в 1894 году. Для этого реки Ирвелл и Мерсей были оснащены системой каналов, которая позволяла преодолеть 58 километров, отделяющих их от эстуария реки Мерсей, и выйти к порту Ливерпуля.
Колыбель профсоюзов
В те же годы в Манчестере шла и идейная революция. С1842 года в этом городе жил Фридрих Энгельс, именно в Манчестере сформировались синдикалисты масштаба Роберта Оуэна (1771-1858), который и рекомендовал Дальтона в Литературно-философское общество. В те годы население Манчестера приближалось к 100 тысячам. Такой демографический рост означал и увеличение преступности. Именно высокая преступность, а также задымление, выбросы заводов, рабочие бараки стали причиной дурной славы города. Да и сам Джон Дальтон рассказывал брату в 1817 году, что стал жертвой преступников.
Текстильная фабрима МcConnel & Со, Манчестер (1820). Акварель.
И хотя внимание общества было сконцентрировано главным образом на Дэви, с 1802 года Дальтон регулярно публиковал результаты своих исследований. Его самый ранний крупный вклад в химию касается, как мы уже говорили, исследований состава воздуха. Коллеги ученого полагали, что воздух является еще одним химическим соединением, однако Дальтон вслед за Лавуазье заявил: воздух – это механическая система, а давление воздуха есть результат давления каждого отдельного газа, входящего в его состав. Ученый приписал это свойство всем газам вообще, а не только тем, которые входят в состав воздуха. Уже через год, то есть в 1803 году, этот научный принцип стал широко известен под названием закона парциального давления газов, или закона Дальтона.
Знаменитый сэр Гемфри Дэви поначалу отнесся к этому новому закону со скепсисом. Однако Дальтон объяснил, что толчки, производимые давлением, действуют только на атомы одного типа, и атомы, содержащиеся в смеси газов, могут обладать разным весом и структурой.
Общее давление всех газов вместе взятых равно сумме парциальных давлений каждого газа в отдельности.
Джон Дальтон, закон парциального давления газов
В этом дополнительном замечании Дальтон – возможно, неосознанно – ввел понятие атома: если элементы различаются, атомы тоже различаются.
Увлеченность Дальтона газами, происходящая из его неугасающего интереса к воздуху и метеорологии, естественным образом распространилась на все известные состояния материи: твердое, жидкое, газообразное.
Ученый утверждал, что любой элемент независимо от состояния, в котором он находится, состоит из атомов. Атомы – крошечные, неделимые и неизменные частицы – являются характеристикой каждого определенного элемента с определенной массой. Чтобы обозначить эти элементарные частицы, он прибег к предложенному еще Демокритом Абдерским термину атом ("неделимый"). Однако на этот раз существование атомов не только основывалось на логических рассуждениях, но и подтверждалось опытами.
Дальтону не удалось доказать, что атомы физически присутствуют в элементах, он говорил лишь о том, что их соединения подчиняются точным законам, связанным с их относительной массой. Так, зная, что водород является самым легким элементом, ученый присвоил ему атомную массу, равную единице, и, отталкиваясь от этой единицы, установил атомную массу более тяжелых элементов в зависимости от их вхождения в состав различных известных соединений. Дальтон опубликовал в 1803 году в Lit & Phil первую таблицу относительных атомных масс некоторых известных к тому времени элементов.
«НОВАЯ СИСТЕМА ХИМИЧЕСКОЙ ФИЛОСОФИИ»
Атомная теория Дальтона, основанная на относительной атомной массе известных элементов, была окончательно оформлена в одном из его самых известных сочинений – "Новая система химической философии*. Первая часть этого трактата была опубликована в 1808 году. На 900 страницах Джон Дальтон убеждает читателя в том, что атомы различных природных элементов можно различить по их массе. Кроме того, атомы нельзя ни создать, ни разрушить. В подтверждение Дальтон приводит закон сохранения массы Лавуазье: до и после химической реакции атомы не меняются, поэтому масса материи неизменна.
ДЕМОКРИТ АБДЕРСКИЙ
Демокрит (ок. 460-370 до н.э.) является отцом атомистической теории. Он родился в Абдерах и был воспитанником Левкиппа из Милета (ок. 500-440 до н.э.), о котором практически ничего неизвестно, а сам учил Протагора из Абдер и Эпикура из Самоса. Большинство произведений Демокрита и Эпикура не сохранились, однако их идеи дошли до наших дней благодаря длинной назидательной латинской поэме De rarum natura («О природе вещей») Тита Лукреция Кара (99-55 до н.э.). Известно, что Демокрит (от греческого «избранный народом») получил знания об астрологии и теологии от халдейских ученых мужей. Он объездил практически весь Средний Восток – особенно Египет, но также Персию, Вавилон и Месопотамию, – чтобы изучить философию, геометрию и астрономию.
Легенда о Демокрите гласит, что он вырвал себе глаза незадолго до самоубийства – а ему было уже больше 100 лет, – чтобы вид прекрасного сада не отвлекал его от философских размышлений. Философ основывал свою этику на внутреннем равновесии и контроле над эмоциями. К удовольствию надо стремиться, а неудовольствий – избегать, однако счастье возникает из правильного различения и разграничения удовольствий, поскольку удовольствие может перейти в страдание.
•Демокрит, размышляющий о месте души·, статуя Леона-Александра Деломма.
Атомы согласно Демокриту
Демокрит считал, что любая материя состоит из атомов. Они вечны, неделимы, невидимы и различаются лишь размерами. Свойства материи меняются в зависимости от соединения атомов. Помимо материи и атомов («то, что есть»), в природе существует и пустота («то, чего нет»). По Демокриту, «в основе всех вещей – атомы и пустота, все остальное – только предположение». Он отрицал и физическое существование Бога: «Бог есть дух, помещающийся в огненной сфере, которая есть душа мира».
Изучение самых известных химических реакций дало необходимое обоснование этой новой атомной теории и доказало ее достоверность: элементы (атомы) соединяются с другими элементами (атомами) по правилу наибольшей простоты, и это отрицает любую возможность атомного деления. Атомы разных элементов в соединении соотносятся между собой как простые целые числа. Дальше мы рассмотрим связанные с этим примеры, однако уже сейчас можем объяснить это явление словами самого Джона Дальтона, произнесенными в 1802 году:
«Кислород может соединяться с определенным количеством азота или уже с удвоенным таким же, но не может быть какого-либо промежуточного значения количества вещества».
Этот способ соединения атомов вскоре утвердился под общим названием закона кратных отношений, актуального и по сей день.
В своем главном труде Джон Дальтон установил очень простую классификацию соединений: кратные двум, трем, четырем и так далее, в зависимости от необходимого соотношения. Если атом элемента А соединяется с атомом элемента Б, возникает бинарное соединение. Если же для образования соединения атому элемента А нужно два атома элемента Б, то получится тройное соединение, и так далее. Самые простые предложения и самые короткие уравнения всегда являются наиболее верными. Джон Дальтон во всем следовал этому неписаному научному закону. Он добавил к своему предыдущему тексту правило наибольшей простоты, согласно которому...
«...когда атомы соединяются только в одном соотношении, это говорит об образовании ими двойного соединения, и вряд ли можно доказать, что произойдет обратное».
Этот принцип не нашел обоснования с точки зрения современной химии, которая рассматривает молекулу как «электрически нейтральную частицу, образованную из двух или более связанных ковалентными связями атомов». Понятие ковалентности и ковалентной связи предполагает знание о субатомных частицах и особенно о поведении электронов и значении минимальной энергии, которым в 1808 году Дальтон не располагал. Поэтому неудивительно, что, основываясь на правиле наибольшей простоты, Дальтон допустил несколько ошибок, которые сегодня показались бы нам странными. Например, он записал формулу воды упрощенно НО (вместо Н2О), а аммиака – NH (вместо NH3).
Открытие электрона было еще впереди. Только в 1897 году Джозеф Джон Томсон (1856-1940), лауреат Нобелевской премии по физике 1906 года, осуществил свой знаменитый опыт с катодными лучами. Его последователем в изучении субатомных частиц был уже неоднократно упоминавшийся Эрнест Резерфорд, директор лаборатории Кавендиша в Кембридже и лауреат Нобелевской премии по химии 1908 года. Резерфорд и его ученик Нильс Бор (1885-1962), лауреат Нобелевской премии по физике 1922 года, в XX веке осуществили нужные опыты и сформулировали положения, необходимые для понимания структуры атома. И хотя потом выяснилось, что атомы, образующие молекулы, способны делиться на другие частицы (протоны и нейтроны, сосредоточенные внутри маленького плотного атомного ядра, и электроны, находящиеся на его периферии), атомная теория Дальтона заложила солидную основу для этих исследований. Как замечают многие авторы, в области химии атом по-прежнему неделим. И только современная физика, изучающая ядерный распад, а также существование изотопов – разновидности атомов, ядерный состав которых и масса меняются в зависимости от количества нейтронов, – частично опровергли огромное наследие Джона Дальтона.
ОПЫТ РЕЗЕРФОРДА
В 1909 году Ханс Гейгер (1882– 1945) и Эрнест Марсден (1889– 1970), ассистенты Резерфорда в Манчестере, осуществили опыт с золотой фольгой. Они разместили естественный источник радиоактивного излучения – полоний Марии Кюри, элемент, все 33 изотопа которого радиоактивны, особенно изотоп 210Ро, – в свинцовую полость ^РЬ. Источник испускал альфа-частицы (ядра гелия), направленный пучок которых попадал через прорезь на золотую фольгу перпендикулярно ее поверхности. В качестве детектора для обнаружения вспышек альфа-частиц исследователи использовали сферический экран из сульфата цинка. Если модель Томсона была правильной и атом являлся однородной структурой, то альфа-частицы не должны были сильно отклоняться. Однако некоторые частицы отклонялись, а одна из восьми тысяч даже отскакивала назад. «Это было почти столь же невероятно, как если бы вы стреляли 15-дюймовым снарядом в кусок тонкой бумаги, а снаряд возвратился бы к вам и нанес удар», – заметил по этому поводу Резерфорд. Из поведения альфа-частиц он заключил, что атом состоит из пустоты и невероятно плотной, крошечной, положительно заряженной центральной зоны.
НАУЧНОЕ ПРИЗНАНИЕ ДАЛЬТОНА
Ученый продолжал исследования газов и химических соединений до самой смерти в 1844 году, но ни один из его трудов не стал таким же важным, как знаменитая «Новая система химической философии». Став президентом Lit & Phil в 1817 году, Дальтон написал и представил более 120 научных работ. За исключением сэра Гемфри Дэви в первые годы, никто из химиков того времени не ставил под сомнение его атомную теорию, и даже Дэви, похоже, в итоге отказался от своих возражений и предложил Дальтону вступить в Лондонское Королевское общество, президентом которого он являлся. Это был коварный подарок. Дэви знал, что ученый не сможет нести расходы, связанные с этим членством, и откажется. Так и вышло. Однако Дальтон не предполагал, что он будет избран членом общества, даже несмотря на отказ: ученый пользовался все большим уважением, и правительство назначило ему пожизненное денежное содержание, которое существенно облегчило его научные исследования. После смерти Дэви Французская академия наук предложила его пост Дальтону, который до этого, в 1822 году, ненадолго приехал в Париж для встреч с некоторыми авторитетными коллегами. Дальтон испытывал глубокое уважение к Лавуазье, своему несчастному учителю. Кроме того, получив признание, он читал лекции в Оксфорде, Бристоле, Дублине и других городах. К сожалению, слабое сердце вынудило ученого вернуться в промышленный Манчестер, где 27 июля 1844 года он скончался в одиночестве – как, впрочем, и жил. Незадолго до смерти земляки Дальтона в знак признания воздвигли ему огромный памятник. Об удивительных примерах восхищения и признательности жителей Манчестера после смерти Дальтона мы уже говорили в начале этой главы.
Дальтон, возможно, единственный ученый, удостоенный памятника при жизни.
Высказывание неизвестного современника ученого
В дальнейшем некоторые ученые сомневались в существовании атомов. Наибольшую критику высказывал австрийский физик и философ Эрнст Мах (1838-1916), открывший отношение скорости тела к скорости звука. Этот философ-позитивист заявил: «Атомы не подвластны ни одному из органов чувств, они являются лишь плодом разума». Мах утверждал, что в науке следует принимать во внимание лишь то, что можно проверить эмпирически, поэтому отрицал понятия материи, необходимости и казуальности. Атомы Дальтона необходимы для объяснения молекулы, однако сами молекулы являются мыслительными конструктами, и их существование не может быть проверено прямым наблюдением, потому их Мах также не признавал. Эта категоричная точка зрения была распространена среди немецких интеллектуалов, хотя ученый из Вены Людвиг Больцман (1844-1906) ее не разделял.
Джон Дальтон, гравюра Джозефа Аллена (1814).
Дальтон первым исследовал дефект, которым страдал сам и который позже был назван дальтонизмом. Он завещал науке собственные глаза —они изображены на рисунке вместе с очками и прядью волос.
Современное здание Религиозного общества Друзей в Манчестере.
Больцман и Мах не были близки ни в личном, ни в профессиональном плане. Больцман основывал свои работы – прежде всего в области статистической механики и термодинамики – на существовании атомов. Это его убеждение полностью разделяли такие признанные ученые, как Джозайя Уиллард Гиббс (1839-1903) и особенно шотландец Джеймс Клерк Максвелл (1831-1879), создатель теории электромагнитного поля. Он работал вместе с Больцманом над кинетической теорией газов, которая сегодня называется статистикой Максвелла – Больцмана. Критика оппонентов, сначала одного его наставника, Эрнста Маха, а затем и второго, Вильгельма Оствальда (1853– 1932), так сильно повлияла на Людвига Больцмана, что он погрузился в депрессию и покончил с собой в 1906 году. Почти в то же время было доказано существование атомов – еще до их бомбардировок частицами, осуществленных Эрнестом Резерфордом. Доказательство представил начинающий исследователь Альберт Эйнштейн (в статье о броуновском движении атомов, опубликованной в 1905 году), а также Жан Батист Перрен в работах по изучению коллоидов, которые позволили подтвердить научную состоятельность постоянной Больцмана и постоянной Авогадро. Постоянная Авогадро – это величина, равная числу структурных элементов (атомов или молекул) в 1 моле вещества. Она не зависит ни от вещества, ни от рассматриваемой частицы и названа в честь итальянца Амедео Авогадро (1776-1856) – странного угрюмого человека, который в 1811 году открыл, что при одинаковых температуре и давлении в равных объемах идеальных газов содержится одинаковое число молекул. Так, 1 моль водорода (Н2, 2,012 грамма) или 1 моль углерода (С, 12 граммов, взятых как образец) содержат 6, 0221367 х 1023 молекул или атомов. Исходя из этих данных можно измерить размер и массу атомов. Так, две бутылки одинакового размера, одна из которых наполнена кислородом, а другая – гелием, содержат одинаковое количество молекул. Таким образом, число атомов кислорода в два раза больше, поскольку его молекула состоит из двух атомов, тогда как молекула гелия, инертного газа, состоит из одного атома.
После того как Дальтон нашел способ измерить атомную массу, его часто называли "тем, кто взвесил атомы". Эти исследования не только изменили мышление его современников и новых поколений ученых, но и произвели революцию в химии того времени. Сначала труды француза Лавуазье, а позднее – англичанина Дальтона разделили химическую науку на до и после. Специалисты называют это время началом современной химии. Мы лишь кратко упомянем блестящих ученых, таких как Лавуазье, Лаплас, Джоуль, Дэви, Авогадро, Фарадей, Больцман, Максвелл, Перрен, а также атомных физиков XX века Томсона, Кюри, Резерфорда, Чедвика, Эйнштейна, Планка, Бора, а позднее – Шрёдингера, Гейзенберга, Ферми и Паули, и это лишь самые знаменитые. Все они обязаны своими открытиями необыкновенным исследованиям и самоотверженности Джона Дальтона, который первым предположил, что все в природе начинается с основной неделимой частицы – атома.
АТОМНАЯ МАССА
Атомная масса измеряется сегодня в атомных единицах массы (а.е.м.), которые мало чем отличаются оттого, что предлагал Джон Дальтон, – разве лишь тем, что в качестве единицы измерения атомной массы сегодня принята 1/12 часть массы атома нейтрального углерода-12 (то есть атома, ядро которого содержит 6 протонов и 6 нейтронов), а не атом водорода. Эта единица равна 1,66х10-27. Самым легким является атом водорода, а самым тяжелым среди стабильных атомов – свинец-208, атомная масса которого равна 207, 98 а.е.м. Если мы примем моль за единицу массы (что часто происходит в химии), то установим общее правило, согласно которому масса одного моля какого-либо элемента примерно равна атомной массе этого элемента.
ГЛАВА 2
Начало: трудные годы
Ученые, как и другие люди, принадлежат времени и месту, в котором живут, а также событиям, которые происходят в годы их жизни. Биография Джона Дальтона, почти такая же строгая, как и он сам, таит много неожиданностей. Но особенно ярко она раскрывает упрямый, решительный характер и безграничную склонность к науке, а также свидетельствует об упорстве, интуиции и уме Дальтона.
Джон Дальтон родился в маленьком городе Иглсфилде в графстве Камберленд, на северо-западе Англии. Камберленд (или Камбрия) славится живописными местами – здесь находится знаменитый национальный парк Лейк-Дискрит, один из красивейших британских островов. Дальтон родился 5 или 6 сентября 1766 года: точная дата неизвестна, поскольку квакеры не ведут таких записей. У родителей Джона – Джозефа и Деборы Дальтон – уже было два ребенка: Джонатан и Мэри.
Дальтоны жили в Камберленде по крайней мере с конца XVI века. На момент рождения Джона семья владела небольшой фермой (вероятно, полученной в качестве приданого Деборы Дальтон-Гринап), Джозеф работал ткачом. Жили они довольно скромно. Джозеф, как младший в семье, не имел никаких прав на наследство и получил совсем немного денег лишь после смерти старшего брата в 1786 году. Предположительно глава семейства, Джозеф Дальтон, обратил семью в доктрину Джорджа Фокса, основателя квакерской общины. Позже Джон разделил участь своего отца: он также не мог претендовать на наследство, и то немногое, чем владела семья, перешло к его старшему брату Джонатану. Только после смерти в 1834 году Джонатана, оставшегося неженатым, значительно возросшее семейное состояние перешло к Джону Дальтону, финансовые дела которого к тому времени и так были неплохи. Ученый мог жить, не думая о деньгах, поскольку был неженат и воздержан на грани скупости в том, что касалось личных расходов.
РЕЛИГИОЗНОЕ ОБЩЕСТВО ДРУЗЕЙ
Основателем Религиозного общества Друзей является английский религиозный отступник Джордж Фокс (1624-1691). С тех пор квакеры, как их называли, и существуют в качестве отдельной общины. Ее название происходит от английского слова quake («трепетать»), поскольку во время процесса Фокс призвал суд «трепетать перед Словом Господним». Набожный с детства Фокс и сам хотел стать пастором, но он часто критиковал своих учителей, которые были не прочь приложиться к бутылке. Он много путешествовал по Англии в поисках собственного пути, выстраивая свои идеи, навеянные чтением Библии. В 1648 году Фокс начал проповедовать, призывая следовать Писанию, общественной справедливости, нравственности и благовоспитанности. В 1650 году он был заключен в тюрьму по обвинению в богохульстве. Позже ему вменяли также отказ взяться за оружие. Пока Фокс был в тюрьме, число его последователей росло. После освобождения его речи приняли более острый характер, Фокс выступал не только против англиканской церкви, но и против католической, преобладающей в Ирландии. В 1671 году он уехал в Америку, где уже появились общины квакеров, а после возвращения путешествовал с проповедями по Северной Европе.
Джордж Фокс.
Люди мира
У квакеров вместо официального символа веры – множество разных доктрин. Но все они – «люди мира». У них нет священников, пасторов, таинств, они исповедуют простую, честную и мирную жизнь. Их богослужением являются молчаливые собрания, прерываемые комментариями Библии. Сегодня по всему миру рассеяно 300 тысяч квакеров. Религиозное общество Друзей в 1947 году получило Нобелевскую премию мира.
КВАКЕРЫ И ОБРАЗОВАНИЕ
Сведения о финансовом состоянии семьи Джона Дальтона могут показаться читателю излишними, как и информация о его религиозных взглядах, но мы все же упомянем об этом, потому что трудно понять работы и открытия ученого, не зная ничего о его детстве, которое определило образование и характер Джона. Единственной его целью было усвоение и распространение знаний – именно этим было обусловлено добровольное заточение ученого в Манчестере. Его редко можно было встретить на улицах этого города, за исключением посещений общества Lit & Phil, центральной библиотеки или непременной игры в кегли по четвергам в закусочной The Dog and the Partridge Inn («Собака и куропатка»). Камберленд был в те времена процветающим промышленным центром с несколькими крупными торговыми портами, через которые шла торговля с Америкой, провозгласившей независимость в 1776 году (в 1783-м эта независимость была признана Великобританией). Религиозные взгляды и строгость Джорджа Фокса были встречены здесь с энтузиазмом. Более того, ученый обратил в свою веру многие семьи и даже целые деревни. Кстати, торговые интересы вполне соответствовали его модели общества и этике – до такой степени, что через общины Религиозного общества Друзей устанавливались прочные связи с квакерами из процветающего промышленного Мидленда, успешными торговцами из Лондона, состоятельными жителями Филадельфии. Кроме того, многих членов общины объединял живой интерес к образованию и натурфилософии. Эти связи играют важную роль для понимания образовательной среды, в которой вырос и сформировался Джон Дальтон.
Вслед за Джимом Уайтингом и Мэрилом Морано, биографами Джона Дальтона, некоторые авторы, например Элизабет Паттерсон, утверждают, что...
«[...] квакеры испытывали настоятельную нужду отделиться от других религий, и это чувство исключительности, призванное защитить их собственные верования, трансформировалось в особое внимание к воспитанию самых юных. Отсюда происходит желание квакеров иметь собственные школы и собственных учителей».
Это мышление определило всю жизнь Дальтона. Его обучение началось в маленькой школе Пардшоу-холл, куда он ходил каждый день вместе со своим братом Джонатаном, преодолевая пешком более трех километров. В тот период промышленного расцвета, когда детский труд был распространен повсеместно, а читать умел один англичанин из 200, сама возможность ходить в школу считалась почти что привилегией. В своем скромном классе Дальтон быстро привлек внимание учителя, Джона Флетчера, который и увлек мальчика наукой. Джон с восторгом читал все книги, которые приносил ему Флетчер. К сожалению, вскоре учитель покинул школу, и она закрылась.
Взамен община открыла другую школу, в Иглсфилде, располагалась она в скромном амбаре, а роль учителя доверила Дальтону, которому было всего 12 лет. Мальчик оказался перед классом, который составляли ученики гораздо старше его, и Джон часто наталкивался на грубость и язвительность. С большим трудом ему удалось заставить некоторых ребят выучить алфавит. Это был довольно суровый опыт, и о нем свидетельствуют несколько историй, возможно выдуманных. Якобы Дальтон запирал учеников в темноте до тех пор, пока они не выучат урок, а спор с одним из учеников будто бы дошел до драки. Рассказывают также, что он подвергал своих учеников телесным наказаниям. Однако этот обычный в ту эпоху в Англии метод воспитания вызывает удивление, когда речь идет о нашем герое. Возможно, Джона спутали с его старшим братом Джонатаном, который преподавал несколькими годами позже в соседнем городе Кендале.
В то время любознательность Дальтона привлекла внимание видного члена Религиозного общества Друзей Элиу Робинсона (1734-1809) – натурфилософа, имевшего склонность к литературе и метеорологии. Он заразил юного Дальтона этим увлечением, которое осталось с ученым на всю жизнь. Дальтон настолько восхищался Робинсоном, что по собственной воле переписал слово в слово целое издание, посвященное философии и математике. Они вместе участвовали в математических конкурсах, объявленных разными журналами, и получали за это скромное, но не ничтожное вознаграждение. Джон Дальтон вспоминает в дневнике – вообще осталось очень мало его рукописей – свое восхищение и благоговение перед Робинсоном, в библиотеке которого он провел столько часов отрочества.
Джон Дальтон, репродукция портрета кисти Бенджамина Ролиисона Фолкнера (1787-1849), написанного в 1841 году для Королевского общества.
Памятная доска на доме, в котором родился Джон Дальтон в Иглсфилде, графство Камберленд, Англия.
Пардиюу-холл – школа, в которой учился Джон Дальтон.
ДАЛЬТОН-ПРЕПОДАВАТЕЛЬ
В 1781 году старший брат Джонатан попросил Джона, которому в ту пору было 15 лет, помочь ему преподавать в новой квакерской школе в Кендале, богатом городке в 60 километрах от их родного Иглсфилда. Школой управлял их двоюродный брат Джордж Бьюли, и благодаря покровителям она была хорошо оснащена – здесь имелись телескоп, хороший микроскоп и несколько гидравлических машин; кроме того, преподавателям платили более чем достойное жалованье. Джон Дальтон охотно принял это предложение. Через четыре года братья Дальтоны купили эту школу у Бьюли на деньги, которые получил их отец по закладной за земли. К братьям присоединилась и сестра Мэри, которая управляла школой и занималась учениками-пансионерами. Дела шли хорошо, в самые удачные годы в школе насчитывалось до 60 учеников, не считая тех, кто оплачивал индивидуальные занятия. В небольшом рекламном объявлении братья Дальтоны так представляли свою школу:
«Воспитанники обучаются английскому языку, латыни, греческому и французскому, а также письму, арифметике, счетоводству и математике. По желанию за умеренную плату возможно проживание в доме учителей...»
Помимо преподавания в школе, неутомимый Джон Дальтон читал лекции и участвовал в публичных дебатах в таких областях, как механика, оптика, пневматическая химия и астрономия, используя для этого материалы, приобретенные школой на пожертвования благотворителей. Как это было принято в квакерской общине, Дальтон присутствовал на семинарах, проводимых его единоверцами, которые заезжали в Кендал. Знания юноши росли, как и его любознательность.
Джон Дальтон продолжал педагогическую деятельность в Кендале до смерти отца, после чего Джонатан вынужден был вернуться в Иглсфилд, чтобы вступить в наследство. Его отъезд стал облегчением для обоих братьев. Джонатан был приверженцем жестких методов преподавания, поэтому ученики его не любили. В то же время и сам Джон задыхался в узком мирке Кендала. У него появилось довольно много знакомых. Особо отметим дружбу Дальтона с преподавателем Джоном Банксом и Джоном Гауфом (1757-1825), ученым-натуралистом, который был на десять лет старше Дальтона. Гауф из-за осложнения после оспы в детстве ослеп, но несмотря на это в глазах других людей и, разумеется, Дальтона был гением. Гауф преподавал латынь и древнегреческий, а также французский и испанский языки, также он был видным математиком, астрономом, химиком и ботаником. Дальтон отзывался о коллеге с большим восхищением:
«Гауф способен различить на ощупь, по вкусу и запаху любое растение из 26000 других».
В 1790 году Дальтон часто писал своему двоюродному брату Джорджу Бьюли и первому наставнику Элиу Робинсону, удачливому торговцу. Также он советовался с Джоном Гауфом и со своим дядей по материнской линии Томасом Гринапом, важным адвокатом при коллегии адвокатов в Лондоне. Дальтон писал о том, что хотел бы уехать из Кендала, чтобы изучать медицину или право. О духовном образовании не могло быть и речи, поскольку у квакеров не было священников. Дальтон, возможно, первый и последний раз в жизни выказывал честолюбивые намерения – скорее всего, причиной этому был юношеский пыл. Он писал своим блестящим знакомым, что немногие люди, имевшие склонности к торговле, деловому поприщу или изучению натурфилософии, удовлетворились бы ролью школьного учителя. Если бы он посвятил себя какой-нибудь уважаемой профессии, это позволило бы ему получить более существенный доход для него и для общины. Дальтон считал, что может изучать медицину в шотландском университете Эдинбурга, зная о том, что квакеры, отступившие от официальной англиканской церкви, не имели права учиться в Оксфорде и Кембридже. К своему удивлению, Джон не получил от своих корреспондентов обнадеживающих ответов. Его дядя, к примеру, написал, что люди в его финансовом положении не могут себе позволить изучать медицину и право. Он советовал Дальтону изучать вместо медицины фармацевтику или подумать о карьере клерка, а не адвоката, и только потом – когда он с успехом завершит образование и будет обладать небольшим капиталом – устраивать жизнь по своему усмотрению.
