Текст книги "У порога великой тайны"
Автор книги: М. Ивин
сообщить о нарушении
Текущая страница: 7 (всего у книги 14 страниц)
Подобным образом рассуждал – и, казалось, вполне логично рассуждал – создатель теории минерального питания растений – Юстус Либих. Он считал, что незачем вносить в почву азот. В удобрениях важны минеральные соли; их содержит зола. Либих даже изобрел и запатентовал удобрение, в котором содержались только фосфор и калий.
Буссенго в одной из своих лекций так отвечал немецкому химику:
– Если прав Либих, то мы все, землепашцы, большие простаки: мы задаем себе работу, вывозя зимой навоз в поле, а наши упряжки стоят нам дорого. Раз только одни минеральные вещества навоза полезны, то давайте сожжем наш навоз, и одной ручной тележки хватит, чтобы вывезти золу. Но вот я удобрил тридцать квадратных метров бедной глинистой почвы навозом и получил удовлетворительный урожай. Рядом, на такой же площади, я рассыпал золу, полученную от такого же количества навоза, и почва заметно не удобрилась.
Буссенго понимал, что азот растений происходит частично из атмосферы. Но у него не было доказательств, что растение способно само брать чистый азот из воздуха. Он только был уверен, что азот нелегко дается растению и что вносить этот элемент с удобрениями абсолютно необходимо.
В начале пятидесятых годов, как раз в то бурное время, когда власть во Франции досталась Наполеону маленькому, Буссенго вел крайне сложные опыты в своей парижской лаборатории. Он выращивал фасоль, люпин, кресс-салат и овес в замкнутой атмосфере, под стеклянными колпаками, в прокаленном толченом кирпиче, удобренном лишь золой. Воздух, подаваемый растениям, пропускался через склянки с кислотой, поглощающей аммиак. Буссенго принял, таким образом, все меры к тому, чтобы растения имели в своем распоряжении только чистый молекулярный азот. Будут ли они усваивать его, как усваивают углекислый газ?
И растения отвечали Буссенго:
– Нет!
Он бился три года, поставив за это время 16 опытов. И ни одно из четырех растений, даже фасоль и люпин, принадлежащие к бобовым, «не притронулись» к чистому азоту. Между тем все растения обнаруживали явные признаки азотного голодания (ведь они смогли использовать лишь тот азот, который заключен был в семенах), вырастая под своими колпаками карликовыми и хилыми. Выходило, что гигантский океан азота, омывающий наземные растения, совершенно им недоступен!
Буссенго попал в трудное положение. Он переживал настоящую драму, драму исследователя, зашедшего в тупик. Его парижские лабораторные опыты противоречили эльзасским полевым опытам, которые он ставил за тринадцать лет до того. Ведь там, в Бехельбронне, растения, особенно бобовые, внятно отвечали ему, что они пользуются азотом воздуха. Здесь они это упорно и начисто отрицали.
Быть может, в эльзасские или парижские опыты вкралась ошибка? Нет, Буссенго работал чисто. Его опыты потом повторялись в разных странах несколькими поколениями ученых. Многое дополнялось, иногда пересматривались выводы – наука не стоит на месте. Но никто не смог упрекнуть Буссенго в том, что он неточно поставил какой-либо опыт. К. А. Тимирязев говорил впоследствии, что если Буссенго задавал какой-нибудь вопрос природе, то после него переспрашивать уже не приходилось. А если кто и переспрашивал, то неизменно получал тот же ответ.
Но вернемся к началу пятидесятых годов прошлого века. В самый трудный момент, когда Буссенго, мучимый сомнениями, искал выхода из тупика, явился на сцену молодой парижский агроном Жорж Вилль. Он выступил с ошеломляющим заявлением: опыты почтенного академика Жана Батиста Буссенго неверны, растения отлично усваивают азот воздуха; он, Вилль, доказал это своими лабораторными экспериментами.
Положение Буссенго стало еще более сложным. Жорж Вилль бросал тень на репутацию маститого ученого, который известен был как безошибочный экспериментатор. Но если бы это оказался только научный спор! Тут к чистому молекулярному азоту примешались грязные политические интрижки.
Жорж Вилль по какой-то причине пользовался особым покровительством Наполеона маленького, который усиленно проталкивал своего любимчика в науку. Поговаривали, что Вилль – внебрачный сын Луи Бонапарта. Быть может, Виллю намекнули, что неплохо бы опорочить Буссенго? Быть может, он сам решил угодить Бонапарту? Мы этого не знаем. Но даже если Жорж Вилль просто заблуждался, то все равно его опыты пришлись как нельзя больше по вкусу Наполеону маленькому и его клике. Поколебать научный авторитет закоренелого республиканца – да об этом можно было лишь мечтать!
Буссенго, поставив еще несколько серий опытов, легко доказал свою правоту – Вилль просто неумело работал. Но молодой агроном настаивал на своем: растения способны усваивать азот атмосферы. Тогда Французская Академия наук, членом которой состоял Буссенго, назначила комиссию в составе шести академиков, которая должна была определить, кто прав в этом споре – Буссенго или Вилль.
Комиссия пришла к выводу, что прав… Жорж Вилль! Можно ли предположить, что академики вынесли такое решение в угоду Луи Бонапарту и его клике? Вряд ли. Все объяснилось проще. Буссенго все свои опыты ставил собственными руками. Почтенная же комиссия из академиков поручила проверку сложнейших опытов, требующих большого искусства и терпения, химику Клоезу. Клоезу было недосуг, он часто отлучался из Парижа. Химик возложил уход за подопытными растениями на лабораторного служителя. Тот исправно делал все, как ему было велено. Но рядом с дистиллированной водой, которой поливались растения, беззаботный служитель выпаривал какой-то аммиачный раствор. Понятно, что азот из аммиака опадал в воду, а потом и в растения. Как тут было не подтвердиться опытам Жоржа Вилля!
Луи Бонапарт и его приспешники возликовали: наконец-то удалось побить ненавистного республиканца, да как побить – руками самих ученых!
Но Буссенго нисколько не поколебался в своей правоте. Гораздо больше, чем нападки бонапартовцев, его мучило то, что он никак не мог дознаться, почему его собственные опыты противоречивы, хотя и безошибочны.
Он продолжал поиски, махнув рукой на Жоржа Вилля, на всех его покровителей и единомышленников. Если растения не могут сами усваивать азот из воздуха – рассуждал Буссенго – то, может быть, этим свойством обладает почва? Он поместил несколько порций почвы в большие стеклянные баллоны, заранее определив, сколько азота содержится в воздухе под баллоном и в почве. Запаянные колбы простояли в лаборатории Буссенго 11 лет: ученый обладал достаточным запасом терпения! Он вскрыл сосуды в 1871 году, когда Луи Бонапарт уже был низвергнут. Выяснилось, что почва не взяла из баллонов ни грамма азота.
Буссенго так и не удалось полностью раскрыть тайну азота в растениях, хотя опыты француза были безупречны и он стоял на верном пути. Он расчистил поле деятельности для следующих поколений, которые и довели дело до конца. Мы теперь знаем, что высшие растения действительно сами не способны использовать молекулярный азот воздуха. Мы знаем, что чаще всего посевы испытывают недостаток именно в азотистой пище, хотя над каждым гектаром почвы находится в атмосфере около 80 тысяч тонн азота и этого хватило бы растениям более чем на миллион лет.
В 1886 году, за год до смерти Буссенго, науке удалось дознаться, что бактерии, живущие в клубеньках на корнях гороха, бобов, вики, клевера и других бобовых, обладают способностью усваивать азот атмосферы, делая его доступным для высших растений. Потом были открыты и другие бактерии, обитающие уже не в клубеньках бобовых, а просто в почве, но занятые тем же – улавливанием, связыванием атмосферного азота.
Постепенно раскрылась картина сожительства, содружества бактерий-азотособирателей и высших зеленых растений: бактерии «приготовляют» для растений в почве азотистую пищу, получая взамен от растений сахар и минеральные соединения. Чем плодороднее почва, тем лучше в ней развиваются и бактерии-азотособиратели.
Стало ясно, почему растения в Эльзасе отвечали Буссенго: «Да, мы пользуемся азотом воздуха», а в Париже на тот же вопрос говорили: «Нет!». Парижские опыты были стерильны, Буссенго прокаливал толченый кирпич, а воздух пропускал через склянки с кислотой. Ученый не мог знать, что, принимая все эти меры для удаления азотистых соединений из воздуха и почвы (ему нужен был для опыта лишь чистый молекулярный азот), он тем самым убивает начисто все микроорганизмы. Он ведь и не подозревал, что существуют бактерии-азотособиратели. В эльзасских опытах бактерии могли свободно развиваться, и, пользуясь их услугами, растение говорило: «Да, беру азот из воздуха!» Опыты Жоржа Вилля, вероятно, легче было воспроизвести, так как молодой агроном вряд ли мог создать такую стерильную обстановку, как Буссенго. Возможно, что подопытные растения Вилля пользовались услугами бактерий-азотособирателей, и опять выходило – «да!»
Растение, как и вообще природа, ничего не утаивает. Спрошенное правильно, оно отвечает. Но оно «не расположено» давать пояснения. Буссенго спрашивать умел и получал верные ответы. Одного не знал он: допытываться надо было не только у самого растения, но и у его невидимых и никому в ту пору неведомых сожителей.
Разведывая пути, по которым азот попадает в растение, Буссенго пережил двойную драму: как исследователь, оказавшийся в тупике, и как республиканец, злобно преследуемый бонапартистской кликой. И вся эта «азотная травля» была еще не последним ударом, нанесенным ученому Второй империей.
В 1870 году Луи Бонапарт втянул Францию в войну с Пруссией. Известно, чем это кончилось: под Седаном французская армия была разгромлена и сам Бонапарт, театрально воскликнув: «Мне не удалось найти смерть!» – сдался пруссакам в плен.
Вместе со всеми французами Буссенго тяжело переживал позор Франции. К общему национальному бедствию прибавилась и личная потеря. Пруссия, на правах победителя, отторгнула от Франции Эльзас, который оставался в составе Германской империи до конца первой мировой войны. Буссенго лишился опытной станции, которую создавал больше тридцати лет, лишился возможности продолжать полевые опыты. Осталась у него только маленькая парижская лаборатория.
Вскоре умерла жена Буссенго.
Уже после всех этих бедствий, в 1877 году, к Буссенго приехал Климент Аркадьевич Тимирязев. Француз высоко ценил работы русского ученого, который за семь лет до того слушал лекции Буссенго, и принял его, как старого друга. Но это была уже тень прежнего доброго подвижного старика. Лишь топорщились задорно, напоминая о далеких временах Боливара, седые бакенбарды и мелькала иногда в глазах усмешка, вечная усмешка парижанина.
– Растения каким-то образом исправляют воздух, испорченный дыханием животных, – осторожно, в раздумье, заключил Джозеф Пристли.
– Да, исправляют, но только зелеными своими частями и только на свету! – подхватил Ян Ингенхауз.
– И тот газ, который делает воздух непригодным, служит растению пищей, – добавил Жан Сенебье.
– На свету растения разлагают углекислый газ, добывая из него нужный им углерод и выделяя кислород, – дознался Теодор Соссюр. – И в этом процессе участвует вода, подаваемая в лист корнями.
– А солнечный луч, проникший внутрь листа, отлагается там в запас, – предположил Роберт Майер.
– Зеленый лист обладает способностью улавливать и разлагать те ничтожные доли углекислого газа, которые содержатся в атмосфере, – доказал Жан Буссенго.
– Лист выделяет приблизительно столько же кислорода, сколько поглотил углекислого газа; выделение кислорода начинается, как только луч света попадает на лист, и прекращается так же мгновенно, едва лишь попадает в темноту…
Итак, доказана способность растений приготовлять себе на свету пищу из углекислого газа и воды. Но самый процесс приготовления этой пищи остается неразгаданным.
Тайна зеленого листа привлекает к себе все большее и большее число ученых. И в первых рядах этой армии исследователей мы теперь неизменно видим наших русских ученых.
ЗВЕНО ТРЕТЬЕ
Красное и желтое
Увитый зеленью белый домик в Дауне близ Лондона. В гостиной сидят трое: хозяйка дома миссис Дарвин, ее сын Фрэнсис и гость из Москвы, профессор Петровской академии земледелия и лесоводства – Климент Аркадьевич Тимирязев.
В Англию Тимирязев приехал, надеясь повидать Чарлза Дарвина. Но когда в Лондоне русский ученый попросил у мистера Дайера, помощника директора ботанического сада, рекомендательное письмо к знаменитому натуралисту, то мистер Дайер даже руками замахал: после возвращения из кругосветного плавания на «Бигле» Дарвин постоянно хворает и новые знакомства для него мучительны. Родные всячески оберегают его от посетителей.
– И наконец, – мистер Дайер, видя, что русский настойчив, пустил в ход последний аргумент, казавшийся ему, вероятно, самым сильным, – в Даун нельзя иначе попасть, как попросив выслать к поезду экипаж. Но ведь вы не захотите обращаться с подобной просьбой к Дарвинам, не будучи с ними знакомы!
– Несомненно, мистер Дайер, экипажа я не спрошу, – спокойно ответил Тимирязев, – а просто доберусь от станции пешком. Мы, русские, привыкли к паломничествам!
Мистер Дайер был ошеломлен – ему и в голову не приходило, что можно делать визиты пешком. И он дал Тимирязеву рекомендательное письмо, адресовав его, правда, не самому Чарлзу Дарвину, а его сыну Фрэнсису…
Приехав в Даун, Климент Аркадьевич попросил Фрэнсиса передать отцу русскую книгу. Это был «Краткий очерк теории Дарвина», написанный Тимирязевым еще в студенческие годы. Томик выглядел изящно: по пути в Англию автор в Париже заносил книгу к известному переплетчику.
Фрэнсис, отнеся книгу, позвал мать. Миссис Дарвин приняла русского гостя любезно. Проведя несколько минут в приятной беседе, Тимирязев уже собирался откланяться – Фрэнсис предупредил его, что отца увидеть не удастся.
И вдруг в гостиную вошел Чарлз Дарвин – высокий, величаво-спокойный, белобородый. Тимирязев, обычно хорошо владевший собой, в первые мгновения смешался от неожиданности.
Но Дарвин заговорил первым и так просто, обыденным тоном, словно гость – свой человек, постоянно бывающий в доме. И Тимирязеву стало легко: перед ним был добрый, умный старик, а всемирно известный Чарлз Дарвин, создатель «Происхождения видов», словно отступил в тень.
Тимирязев, свободно владевший английским языком, привлек внимание Дарвина смелостью своих суждений и образным мышлением. Русский профессор с его нервным, подвижным лицом так заворожил английского натуралиста, что тот забыл о предостережениях врачей и близких: беседа затянулась более чем на два часа.
Дарвин сводил гостя в тепличку, где кормил росянку – насекомоядное растение – мясом.
Тимирязев смог убедиться, что росянка, получающая мясо, выглядит лучше, чем такое же растение, высаженное рядом, но живущее в обычных условиях.
Из теплички хозяин и гость вернулись в гостиную. После кофе заговорили о том, что больше всего интересовало Тимирязева, чему он давно уже решил посвятить жизнь – об усвоении света растением и о хлорофилле. Дарвин долго слушал Тимирязева не перебивая, потом сказал:
– Хлорофилл – это, пожалуй, самое интересное из органических веществ.
Тимирязев, уже тогда слывший крупнейшим знатоком хлорофилла, вполне мог оценить меткость и глубину этого суждения. Еще в магистерской своей диссертации, за шесть лет до этого разговора в Дауне, Климент Аркадьевич писал: «Зерно хлорофилла – исходная точка всего того, что мы разумеем под словом жизнь».
(Через пять лет после даунской встречи, в 1882 году, была опубликована заметка Дарвина о хлорофилле. Это было последнее, что написал великий натуралист. Спустя несколько дней он умер).
Подарив Тимирязеву свою фотографию с автографом, Чарлз Дарвин распрощался с гостем и оставил его на попечении жены и сына. Внезапно он вернулся и сказал:
– Вы встретите в этой стране много глупых людей, которые только и думают, как бы вовлечь Англию в войну с Россией. Но будьте уверены, что в этом доме симпатии на вашей стороне и мы каждое утро берем в руки газеты с желанием прочесть известие о ваших новых победах.
Тимирязев в эти мгновения мысленно перенесся под Плевну и на Шипку, где русские войска, перейдя Дунай, вели кровопролитные бои с турецкой армией. Многие западноевропейские политики, страшась побед русского оружия, пытались вмешаться в войну, чтобы ослабить Россию. И вдруг этот бородатый даунский затворник с добрыми умными глазами, казалось, отрешенный от всего, что не касается науки, выражает свое сочувствие простым русским людям, несущим освобождение своим болгарским братьям!.. Тимирязев потом много раз припоминал эти прощальные слова Дарвина, глубоко тронувшие русского ученого.
Климент Аркадьевич покинул Даун уже под вечер, отказавшись от экипажа, который ему настойчиво предлагали. Он шел проселком, любуясь старыми дубами и вязами, вольно раскинутыми на всхолмленной равнине. В этой безлесной стране берегли деревья – каждое было тщательно ухожено. «Да, – подумал Климент Аркадьевич, – кто не был в Англии, – не видал дерева». Чуть улыбнувшись, он зашагал быстрее, торопясь захватить лондонский поезд…
Еще задолго до посещения Дауна Тимирязев стал горячим поборником учения Дарвина. И Климент Аркадьевич не просто пропагандировал теорию развития органического мира, созданную английским натуралистом, а мастерски применял дарвинизм в своем научном творчестве. Тимирязев пользовался учением Дарвина так же, как и новейшими достижениями физики и химии, для исследования хлорофилла.
До Тимирязева наука знала о хлорофилле и довольно много и вместе с тем ничтожно мало.
В XVIII веке голландец Антони ван Левенгук, положив кусочек травяного листа под свой микроскоп, дававший неслыханное тогда увеличение в 270 раз, разглядел в растительной ткани крохотные зеленые шарики. Левенгук немедля сообщил о своем наблюдении Лондонскому Королевскому обществу (он тащил к микроскопу все, что попадалось ему на глаза – каплю грязной воды, обломок зубной эмали, крылышко мухи – и засыпал Королевское общество письмами о своих действительно замечательных открытиях). Однажды углядев в мякоти листа зеленый шарик, голландец продолжал свои наблюдения над этим крошечным тельцем, подкладывая под линзу микроскопа то листья разных кустарников и деревьев, а то и водоросли. Когда в 1698 году Левенгука посетил Петр Первый, то голландец и ему дал поглядеть через линзу на таинственные шарики.
– Полагаю, – объяснил Левенгук русскому царю, – что в шариках, которые вы, ваше величество, видите перед собой, накапливаются вещества, потребные растениям для питания.
В ту же пору, в конце XVII века, английский ботаник Неемия Грю попытался извлечь из растений «зеленое начало». Он залил свежие листья спиртом. Листья обесцветились, а спирт позеленел. Что делать дальше, Грю не знал.
После Грю и Левенгука о листовой зелени, окрашивающей микроскопические шарики, не вспоминали лет сто. Лишь в конце XVIII века женевец Сенебье заговорил о «зеленой паренхиме». Его современник, искусный итальянский микроскопист Компаретти, видел зеленые шарики уже более явственно, чем Левенгук, но их назначение осталось неразгаданным. Разглядывал «шарики» и французский ботаник академик Шарль Мирбель, выпустивший в 1802 году трактат по анатомии и физиологии растений. Но Мирбель и вовсе решил, что его предшественники приняли за шарики поры, отверстия в растительной ткани.
Наконец, в 1818 году удалось впервые выделить из листьев «зеленое начало». Сделали это два француза – Пельтье и Каванту. Пельтье был часовщик и наукой занимался вначале между делом. Но увлечение химическими опытами зашло так далеко, что в тридцать лет он бросил ремесло и вместе с аптекарем Каванту, который был моложе Пельтье на десять лет, погрузился в химию.
Им удалось открыть некоторые важные вещества, в том числе хинин. Зелень из листьев Пельтье и Каванту извлекли, подобно Грю, с помощью спирта. Получив полужидкую зеленую массу, они промыли ее водой, удалив таким образом воднорастворимые примеси. После просушки остался порошок, который Пельтье и Каванту назвали хлорофиллом (от греческого «хлорос» – «зеленый» и «филлон» – «лист»).
После Пельтье и Каванту хлорофиллом занялись и ботаники, и физики, и химики. Зеленые шарики, названные хлорофилловыми зернами или хлоропластами (от греческого «хлорос» – «зеленый», «пластос» – «вылепленный»), тщательно исследовались под микроскопом. На хлорофилл, извлеченный из листьев, действовали кислотами, щелочами, кипящим спиртом. Была открыта способность хлорофилла флуоресцировать, то есть испускать лучи при освещении.
Особенно много потрудились над изучением хлорофилла два выдающихся ученых XIX столетия – шведский химик Иенс Якоб Берцелиус и английский физик Джордж Стокс.
В конце концов удалось дознаться: хлорофилл – не единое вещество, а смесь нескольких пигментов. Но до Тимирязева никто прямо не доказал, что хлорофилл на свету участвует в процессе питания растений из воздуха. Роберт Майер говорил, что луч откладывается в растении про запас (за это, собственно, на Майера и надели смирительную рубашку), но он сам же требовал опытного доказательства своего удивительного предположения.
Неясна была до Тимирязева и роль зеленой окраски в жизни растений. Даже во второй половине прошлого века некоторые ученые держались такого мнения, будто зеленый цвет растений – это такой же простой факт; биологического значения не имеющий, как и цвет минералов.
Тимирязев задался целью проследить судьбу солнечного луча, падающего на зеленый лист. Потому ученый и обратился к хлорофилловому зерну, что оно, – Климент Аркадьевич был убежден в этом, – служит ловушкой для лучей.
Окончив в 1866 году Петербургский университет, Тимирязев стал кандидатом наук и обладателем золотой медали, присужденной ему за сочинение «О печеночных мхах» (прежде, вплоть до начала XIX века, из этих мхов приготовляли лекарство для лечения болезней печени; отсюда пошло и название).
В это время доцент Петербургского университета Дмитрий Иванович Менделеев (он еще только вынашивал свое гениальное открытие – периодическую систему элементов) надумал завести в нескольких русских губерниях опытные поля. Менделеев собирался на этих полях проверить новые приемы агротехники, в том числе способы применения минеральных удобрений. Для работы на полях нужны были молодые ученые. Перебирая в памяти студентов, слушавших его лекции по химии, Менделеев остановился прежде всего на Тимирязеве и предложил ему провести лето в Симбирской губернии.
Климент Аркадьевич с радостью принял это предложение. И практика оказалась очень полезной для молодого ботаника. Тимирязев приобрел навыки исследований в поле, познакомился с земледелием в поволжской деревне.
Крохотные наделы крестьян и громадные массивы помещичьих земель. Соха, тощие урожаи. Нищета. А какие богатства может дать эта земля, если правильно пользоваться дарами природы, в первую очередь, самым великим даром – солнечным лучом! Еще в студенческие годы у Тимирязева возникла эта мысль – посвятить свою жизнь изучению солнечного начала жизни. Быть может, на симбирских полях мысль эта созрела окончательно? Во всяком случае, возвратясь из Симбирской губернии в Петербург, Тимирязев принялся мастерить прибор для изучения воздушного питания листьев. Видимо, под влиянием своей полевой практики молодой ученый стремился всячески упростить и облегчить прибор и назвал его походным.
В начале 1868 года в Петербурге заседал первый съезд русских естествоиспытателей и врачей. На этом съезде Тимирязев выступил с кратким сообщением о своем приборе. Делегаты съезда признали, что он весьма хорош: прост, удобен, легок, позволяет вести анализы газов, поглощаемых и выделяемых листом, с большой точностью. Потом прибор вошел в обиход ботаников: он был совершеннее всех устройств, применявшихся в ту пору ботаниками Западной Европы для изучения воздушного питания листьев.
Но дело заключалось не только в самом приборе. Молодой Тимирязев в своем коротеньком докладе на съезде начертал широкую программу исследований. Этой программы хватило не только ему самому на всю его жизнь, но и грядущим поколениям.
Вот что он сказал тогда о воздушном питании растений:
– Изучить химические и физические условия этого явления, определить составные части солнечного луча, участвующие посредственно или непосредственно в этом процессе, проследить их участь в растении до их полного уничтожения, то есть до их превращения во внутреннюю работу, определить соотношение между действующей силой и произведенной работой – вот та светлая, хотя, может быть, отдаленная задача, к достижению которой должны быть дружно направлены все силы физиологов.
О Тимирязеве заговорили: талант неоспоримый. И под давлением общественности университетское начальство решило послать молодого ученого за границу для подготовки к профессорскому званию. Послали, хотя и очень не хотелось – Климент Тимирязев давно уже числился в списках «смутьянов, забастовщиков и атеистов».
Еще в 1862 году Климент Тимирязев и его брат Василий были выгнаны из Петербургского университета за то, что отказались принять новые матрикулы. Матрикул – это ведь просто зачетная книжка студента; отчего же его не принять? А в том дело, что тогдашний министр просвещения граф Путятин велел отпечатать на матрикулах дисциплинарные правила для студентов. Одно из этих правил гласило: студентам категорически воспрещается участвовать в каких-либо сходках и кружках. Расписываясь в приеме матрикула, студент тем самым расписывался в том, что беспрекословно будет подчиняться полицейским правилам поведения, которые хитроумно подсовывались графом вместе с зачетной книжкой. Ни Климент Тимирязев, ни его брат не могли пойти на такое унижение: они выросли в семье, где свято чтили традиции декабристов, где зачитывались Герценом и Чернышевским. И таких непокорных студентов, как братья Тимирязевы, нашлось много.
Климента и Василия Тимирязевых вызвали в полицейский участок. Пристав сначала мирно уговаривал их принять матрикулы. Встретив твердый отказ, стал угрожать:
– В таком случае, господа, вы будете высланы из Петербурга по месту рождения!
Климент Тимирязев, с трудом удерживаясь от смеха, сказал приставу, что такую высылку очень легко осуществить. Место рождения братьев – Петербург, Галерная улица, близ Сенатской площади; а сейчас семья Тимирязевых проживает на том же Васильевском острове, где расположен университет и полицейский участок, куда их вызвали.
Попавший впросак пристав побагровел от злости и отослал молодых людей прочь. Затем он вызвал Аркадия Семеновича Тимирязева, отца «смутьянов», и потребовал от него поручительства, что его сыновья не будут появляться в стенах университета. Аркадий Семенович такое поручительство дал; он знал, что и без того ни Климент, ни Василий не пойдут в университет, будучи исключенными из него.
Лишь через год Климент Тимирязев вернулся в университет, но уже в качестве вольнослушателя. Так он и окончил курс – вольнослушателем…
Перед отъездом за границу Тимирязев пришел к своему университетскому учителю, известному ботанику Андрею Николаевичу Бекетову за напутствием.
– Я добился вашей поездки за границу и по-настоящему должен дать вам письменную инструкцию, – сказал Бекетов, поглаживая свою широкую лопатовидную бороду. – Но предпочитаю, чтобы вы сами ее написали; тогда мы увидим, отдаете ли вы себе ясный отчет, куда и зачем вы едете.
Предоставляя своему питомцу полную свободу действий, Бекетов оказывал ему самое высокое доверие, какое только может оказать ученику учитель.
Инструкция, которую составил для себя Тимирязев, была подробным, хорошо продуманным планом научных изысканий. Придерживаясь этого плана, Тимирязев за два года успел поработать у выдающихся западноевропейских ученых того времени: в Германии – у химика Бунзена, физика Кирхгофа и у ботаника Гофмейстера, во Франции – у физиолога Клода Бернара, у химика Бертло и у агрохимика Буссенго. Занятия у Буссенго оказались особенно плодотворными. Впоследствии Климент Аркадьевич говорил:
– Я научился у Буссенго всему, чему хотел научиться, и с этой точки зрения по праву могу считать себя его учеником.
Придерживаясь своего плана, Климент Аркадьевич из Петербурга осенью 1868 года отправился в Гейдельберг. Здесь работали Роберт Бунзен и Густав Кирхгоф, обогатившие науку тончайшим методом исследования – спектральным анализом.
Пучок света, пропущенный сквозь стеклянную призму, выходит из нее веером, неизменно отклоняясь в сторону. Если поставить на пути веера экран, то на нем возникнет цветная полоска, подобная радуге. Это загадочное превращение белого света в разноцветный известно было с древнейших времен. Объясняли: стекло каким-то образом влияет на белый свет, изменяя его окраску.
В XVII веке Исаак Ньютон доказал, что такое объяснение неверно; призма – кусок стекла, которому обточкой придана форма клина – не изменяет белого света, а только разлагает его на простые, составные части. Смешайте разноцветные лучи, отброшенные на экран, и вы получите первоначальный белый пучок света.
– Наиболее удивительная и чудесная смесь цветов – белый цвет, – сказал Ньютон на заседании Королевского общества.
После Ньютона никто уже больше не сомневался, что белый цвет – это цвет сложный, состоящий из многих цветных лучей.
Ньютон назвал цветную полоску, отбрасываемую на экран пучком света, пропущенным сквозь призму, спектром (от латинского «спектрум» – «видимое», «видение»). Стало ясно, что и радуга есть не что иное, как спектр солнечного света; лучи солнца преломляются в дождевых каплях, как в призмах, и белый свет дает на небе спектр.
В спектре семь основных цветов, семь цветов радуги: красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий и фиолетовый. При выходе веера из призмы красные лучи отклоняются, преломляются менее всего, фиолетовые – более всего.
В середине XIX века гейдельбергский химик Роберт Бунзен, поднеся однажды к зажженной горелке платиновым пинцетом щепотку соли, заметил, что бесцветное газовое пламя вдруг ярко окрасилось в желтый цвет. Химику не стоило большого труда узнать, что окрашивает пламя натрий, входящий в состав поваренной соли. Бунзен стал подвергать огневому испытанию и другие вещества. Каждое из них давало свою окраску пламени горелки: литий – красную, медь – зеленую, калий – фиолетовую. Выходило, что можно на глаз определять химический состав любого вещества. Достаточно раскалить его, и элементы, в него входящие, сами себя выдадут цветовыми сигналами. Но Бунзен встретил серьезное затруднение: иногда два разных вещества давали одинаковые цветовые сигналы. Как отличить, например, соли натрия от солей стронция, если и те и другие окрашивают пламя горелки в малиново-красный цвет?
