Текст книги "И вечный поиск… (Книга о вечной жажде открытий, о поисках и находках, о путешествиях в прошедшее и будущее)"

Автор книги: Владимир Мезенцев

сообщить о нарушении

Текущая страница: 20 (всего у книги 23 страниц)

«Но научное пророчество – есть факт»

«Чудесное пророчество есть сказка. Но научное пророчество – есть факт». Эти ленинские слова справедливы для любой области знания.

…С давних пор на Руси были известны богатейшие залежи каменной соли на берегу Камы – Соликамские. Еще в XV веке здесь добывали пищевую соль, правда, несколько горьковатую.

В начале нашего столетия физикохимик Н. С. Курнаков исследовал химический состав этих солей и обнаружил в них, помимо хлористого натрия, много ценных солей калия. Чем глубже брали пробы на анализ, тем больше в них было калия.

Ученый предсказал: здесь на большой глубине должны быть большие залежи ценных калийных солей, которые отложились в далеком прошлом, во время существования древнего Пермского моря.

В царское время научное предвидение ученого осталось непроверенным: хозяева старой России плохо заботились об изучении природных богатств страны. Только при Советской власти в район Соликамска была снаряжена геологическая экспедиция, чтобы проверить предсказание академика Курнакова. И в 1925 году она подтвердила научно обоснованный прогноз ученого.

Курнаков предсказал и другое: залежи калийной соли должны быть и на юг от Соликамска, до самого Каспийского моря. И это подтвердилось. Месторождения тянутся до Прикаспийской низменности; все это остатки морских рассолов.

…Известный советский геолог И. М. Губкин в течение многих лет изучал, как располагаются залежи нефти в земле. Он создал теорию о том, что образование нефтяных месторождений связано с определенным строением пластов земной коры, и предсказал большие залежи нефти между Волгой и Уралом.

Теория Губкина подтвердилась уже после его смерти. В Башкирской АССР были обнаружены месторождения «черного золота».

А вот пример научного предвидения ученых-физиков. Исследуя природу света, английский ученый Д. Максвелл создал в середине XIX века теорию, согласно которой свет представляет собой особые электромагнитные волны, распространяющиеся в пространстве с огромной скоростью – около трехсот тысяч километров в секунду. В природе должны существовать не только короткие световые волны, волны-карлики (длина их всего стотысячные доли сантиметра), но и волны длиной в сантиметры, метры и километры.

Свой вывод Максвелл сделал на основе математических расчетов. Прошло четверть века, и его научное предвидение блестяще подтвердилось: были открыты радиоволны.

Большинство ученых прошлого века думали, что атомы неделимы. Но не правильнее ли предположить, что атом – это такая частичка вещества, которая неделима только в одном смысле: атом является самой маленькой частичкой определенного вещества, скажем железа или меди? К такой мысли приходили многие прозорливые умы XIX века.

Совершенно четко говорил о делимости атомов известный русский химик А. М. Бутлеров. Он писал, что атомы «не неделимы по своей природе, а неделимы только доступными нам ныне средствами и сохраняются лишь в тех химических процессах, которые известны теперь, но могут быть разделены в новых процессах, которые будут открыты впоследствии».

О делимости атома писал Ф. Энгельс. Глубоко изучив и обобщив достижения химии и физики своего времени, он утверждал, что атом обладает сложным строением.

В 1908 году В. И. Ленин в книге «Материализм и эмпириокритицизм» писал: «Электрон так же неисчерпаем, как и атом, природа бесконечна…»

Наука блестяще подтвердила это замечательное предвидение. Физики установили, что атом – чрезвычайно сложная система, состоящая из еще более мелких, элементарных частиц: электронов, протонов и нейтронов. Природа этих частиц тоже сложна. Установлено, например, что эти микрочастицы имеют волновые свойства.

И еще об одном предсказании – в… научно-фантастическом рассказе.

В 1944 году известный писатель И. А. Ефремов напечатал один из своих первых рассказов – «Алмазная труба». Герои рассказа ищут и находят на севере Якутии алмазы.

Прошло немногим более десятилетия, и в Якутии действительно открыли алмазное месторождение. Это не было случайным совпадением.

И. А. Ефремов был не только писателем-фантастом, но и ученым. Однажды он обратил внимание на большое сходство в геологическом строении Средне-Сибирского и Южно-Африканского плоскогорий. Но ведь в Южной Африке находятся самые богатые в мире месторождения алмазов. Не резонно ли предположить, что и в недрах Средней Сибири прячутся от людей алмазы? И писатель-ученый пишет рассказ, в котором высказывает свое убеждение: в Сибири должны быть так называемые кимберлитовые трубки, в которых находят кристаллы алмазов.

«В ту военную пору, – вспоминал он позднее, – поиски алмазных трубок еще не начинались. Но одиннадцать лет спустя ко мне пришел старый товарищ по сибирским походам и положил на стол три маленьких кристалла алмазов, добытых из алмазной трубки на Сибирской платформе… на тот самый стол, за которым была написана „Алмазная труба“!»

Из чего построен мир?

Хочется рассказать еще об одном поистине замечательном научном пророчестве.

Из чего построен мир?.. Этот вопрос волновал еще философов древности. В свитках индийцев была ясно выражена мысль о том, что весь мир состоит из немногих простых видов материи. Многочисленные учения об «элементах мира» создали древние греки. Так, философ Гераклит учил, что все в мире имеет одно начало, и главнейшая форма материи – огонь, самый подвижный, самый «одушевленнейший» на свете.

Когда гасят огонь водой, он преобразовывается в «дух огня» – воздух и землю. Затем в круговороте материи, не имеющем ни начала, ни конца, из земли снова образуется вода, а из воды – огонь. Пройдут бесконечные времена, и вся Вселенная обратится в первобытный огонь, из которого она когда-то возникла. Затем снова из огня возродится мир, и так будет вечно, ибо вечен круговорот, вечно движение материи…

Шло время, и ученым стало ясно, что все разнообразие природных тел не может произойти из какого-то одного первоначального вещества, будь то вода, воздух, огонь или что-нибудь другое. Но еще долго они блуждали по ложным дорогам познания. Только к XVIII столетию в науке утвердился правильный взгляд на основные элементы мира. Англичанин Роберт Бойль определил их так: «Я называю элементами… некоторые первоначальные и простые, вполне несмешанные тела; эти тела не состоят из других тел или друг из друга и являются составными частями, из которых сложены все вполне смешанные тела и на которые последние в конце концов распадаются. Я не считаю истинным началом или элементом какое-либо тело не вполне однородное, которое может быть дальше разложено на некоторое число различных веществ». Он имел в виду химические элементы.

Но сколько их в природе? Кто мог дать ответ? Изучая, анализируя различные минералы, газы, жидкости, химики открывали все новые химические элементы.

В первой половине XIX столетия «охота за неразложимыми» становится основным занятием многих ученых-химиков. К середине века уже было известно около пятидесяти элементов и открывали все новые.

Открывали случайно. Ученые работали вслепую. Никто не знал, где мог оказаться новый незнакомец, каковы должны быть его свойства.

Изучая золу морских водорослей, французский химик Куртуа прибавил к ней однажды серной кислоты больше, чем обычно. Над раствором показались пары фиолетового цвета. Это оказался йод.

Так же случайно были впервые обнаружены бром и кадмий.

Где же был конец этим случайностям?

Ответ пришел из России. В 1871 году в III томе «Журнала Русского физико-химического общества» появилась статья, в которой были подробно описаны несколько еще никем не виданных элементов. Автор статьи предсказывал, что они существуют в природе, и будут найдены в будущем.

Ученый положил конец неизвестности, случайности, существовавшим в науке об основных элементах мироздания. Более того, это было открытие давно искомого родства всех химических элементов.

Статья называлась «Естественная система элементов и применение ее к указанию свойств неоткрытых элементов». Автор статьи был русский химик Дмитрий Иванович Менделеев, уже известный к тому времени ученый.

В статье 1871 года Менделеев повторял свое первое сообщение, зачитанное в марте 1869 года на заседании Русского физико-химического общества, о создании им Периодической системы химических элементов и уверенно предсказывал свойства новых, еще не известных ни одному человеку химических элементов.

Был открыт великий закон природы, которому подчинялись атомы всех элементов.

Вот как сформулировал Д. И. Менделеев этот закон: «Свойства простых тел (элементов), а также формы и свойства соединений их находятся в периодической зависимости от величины атомных весов элементов».

Дмитрий Иванович Менделеев родился в 1834 году в семье директора Тобольской мужской гимназии. Он был последним, семнадцатым ребенком. Получив высшее образование в Петербургском педагогическом институте, Дмитрий Иванович очень быстро становится известным ученым. Двадцати двух лет он защищает диссертацию на степень магистра химии, а на тридцать втором году получает ученую степень доктора наук.

Трудно коротко рассказать даже об основных работах великого русского химика. Он написал прекрасную книгу по воздухоплаванию; разработал новый способ изготовления бездымного пороха; подготовил введение в нашей стране метрической системы мер и весов; первый указал на возможность подземной газификации углей, на необходимость более полной, комплексной переработки нефти, на огромную энергию русских рек.

Но несомненно главнейшей заслугой Менделеева перед наукой и человечеством является его знаменитая Периодическая система химических элементов. Именно она, эта система, принесла ему еще при его жизни славу мирового ученого.

Менделеев был почетным членом почти всех академий и различных ученых обществ мира. Чтобы перечислить их, не хватило бы страницы. Рассказывают, что однажды Менделеев, увидев полное перечисление всех его ученых степеней и титулов, засмеялся и сказал:

– Нельзя печатать! Больше чем у царя!

Какими же путями пришел Менделеев к открытию великого закона природы и в чем сущность этого закона?

Еще студентом, досконально изучив все, что было известно химикам того времени, он много думал над тем, сколько же существует различных видов атомов, образующих различные элементы, что роднит, связывает эти элементы. Ответить на этот вопрос было очень трудно.

Слишком разнообразные свойства имели известные химикам простые вещества. Тут были твердые тела, жидкости, газы и металлы, вещества твердые и мягкие, тяжелые и легкие… Как найти общее в пестроте свойств? Чем объяснить эти свойства? Как установить порядок в самих элементах?

Ответить на эти вопросы до Менделеева было не под силу ни одному химику. Это мог сделать человек с блестящими химическими знаниями, ученый, обладающий необыкновенным даром обобщения и предвидения. Таким был Менделеев.

Что же присуще всем химическим элементам независимо от их качеств? Что общего, скажем, между мягким, легко окисляющимся на воздухе, блестящим металлом натрием и желтым, с резким удушающим запахом, легко окисляющим другие вещества, газообразным хлором? Как сравнить металлическую, хорошо проводящую электричество медь и хрупкую, совсем не проводящую электричества, легко воспламеняющуюся серу?

Чтобы объединить в одну таблицу химические элементы, Д. И. Менделеев взял за основу то общее, связующее и в то же время разъединяющее, что присуще им всем, – их атомный вес.

После долгих размышлений ученый пришел к выводу, что атомный вес элемента должен быть как-то связан со свойствами этого простого вещества. «Величина атомного веса определяет характер элемента», – пишет он.

Чтобы наглядно сопоставлять различные элементы друг с другом, Менделеев записал все химические элементы (а их было известно к тому времени 63) на отдельные небольшие карточки. На каждой такой карточке были указаны, кроме названия элемента, его атомный вес и основные свойства. После этого ученый расположил карточки в таком порядке, что все элементы следовали друг за другом по мере увеличения их атомных весов. Первым в этом ряду был водород, атомы его имели наименьший вес.

Долго изучал Менделеев полученный ряд элементов и не находил в этой последовательности никакой закономерности. Ни один элемент не походил по своим свойствам на своего соседа.

Но ученый не сдавался. Он был твердо уверен в том, что в ряду элементов в порядке увеличения атомных весов должна существовать какая-то закономерность. И снова всматривался в ряд элементов, еще и еще раз сопоставлял их свойства.

И победа пришла! Ученый обнаружил наконец последовательность в изменении свойств химических элементов – сходство свойств различных элементов в зависимости от их атомных весов. Оказалось, что это сходство наблюдается не у рядом стоящих элементов, а у веществ, отстоящих друг от друга на некотором расстоянии, разделенных иными, несхожими элементами.

Другими словами, свойства всех химических элементов по мере увеличения их атомных весов повторяются через определенный промежуток (через период элементов). Поэтому Д. И. Менделеев и назвал свою таблицу химических элементов периодической системой.

Вот перед нами один из таких периодов. В начале его – литий. Активный химический элемент с ярко выраженными свойствами металла. Далее – бериллий, чуть менее активный металл, он уже не совсем типичный металл. Третий элемент, бор, еще менее похож на металл, химическая активность его ниже, чем у лития и бериллия. Следующий элемент углерод, – основа всех органических веществ. Это уже переходный элемент от металлов к неметаллам. Затем мы видим азот – первый в этом периоде металлоид и самый малоактивный среди них; он входит в состав воздуха и носителей жизни – белков. Идущий за азотом кислород более активен, он легко вступает в химическое соединение со многими веществами. Следующий элемент, фтор, – самый активный и ярко выраженный металлоид. Заканчивает период инертный газ неон.

Так в одном периоде мы видим самые различные элементы. За этой группой элементов с самыми различными свойствами следует группа (период) элементов, свойства которых уже повторяют свойства веществ первого периода.

Но это было еще не все. Мы еще не сказали о тех выводах, которые сделал Менделеев из своего открытия. Великий химик искал всеобъемлющую связь, указывающую на единство всех известных элементов. И когда он нашел периодическую зависимость свойств этих элементов от их места в таблице и от их атомного веса, сделал гениальный вывод: зная, как должны изменяться свойства рядом стоящих элементов, зная, сколько элементов и с какими именно свойствами должно быть в каждом периоде, можно, во-первых, проверить, насколько правильно были определены атомные веса различных элементов; и во-вторых, можно видеть, где, в каких местах нет элементов с нужными для полного периода свойствами. Иными словами, теперь можно предсказывать, какие еще элементы должны существовать в природе, и даже заранее знать их свойства!

К примеру, Менделеев увидел, что на месте химического элемента, который по свойствам должен быть близок к алюминию, стоит совсем не похожий на алюминий титан. Ученому ясно: на месте титана должен находиться какой-то другой элемент, схожий с алюминием. Но какой? Он был неизвестен. Менделеев оставляет в таблице пустую клетку; ее должен занять пока еще не открытый элемент, по химическим свойствам обязательно схожий с алюминием. Менделеев дает ему условное название экаалюминий.

Ученый уверен, что этот элемент откроют в будущем, и подробно описывает его химические и физические свойства – цвет, растворимость, удельный вес.

Менделеев оставил пустые места и для других неизвестных еще элементов – родственников силиция (кремния) и бора. В 1871 году он писал: «Мы не имели до сих пор никакой возможности предвидеть отсутствие тех или других элементов потому именно, что не имели никакой строгой для них системы, а тем более не имели поводов предсказывать свойства таких элементов… Решаюсь это сделать ради того, чтобы хотя со временем, когда будет открыто одно из этих предсказываемых мною тел, иметь возможность окончательно увериться самому и уверить других химиков в справедливости тех предположений, которые лежат в основании предлагаемой мною системы».

Слово было за будущим.

Будущее отвечает

Очередное заседание Парижской академии наук не обещало ничего интересного. Неожиданно слово взял академик Вюрц:

– Господа, я позволю себе от имени нашего коллеги уважаемого Лекока де Буабодрана просить вскрыть пакет, переданный им достопочтенному секретарю академии три недели назад.

Как ни готовился Лекок де Буабодран к этому моменту, он не смог сдержать волнения: сейчас станет известно всем то, о чем до сих пор знал только он, его открытие станет достоянием науки…

А все началось с того, что, исследуя с помощью спектрального анализа различные минералы, Буабодран обнаружил незнакомый фиолетовый луч в спектре цинковой обманки, привезенной с Пиренейских гор. Нет сомнения, в этом минерале есть какой-то неизвестный элемент!

Недели напряженных поисков, и вот в руках у химика первая крупица этого элемента. Еще месяц лихорадочной работы, и выделен целый грамм серебристого металла. Пора начинать всестороннее изучение незнакомца. Да его еще нужно как-то назвать! И Буабодран нарекает новый элемент галлием, в честь древнего названия Франции.

Академики встречают сообщение об открытии шестьдесят пятого элемента аплодисментами. Сообщение об этом публикуется в «Докладах» Парижской академии. Лекок де Буабодран получает первые поздравительные письма. Ученые поздравляют коллегу с успехом.

Письма идут из Англии и Италии, из Германии и Швеции… А вот и еще одно. Ого! Из России. «И там знают о моем открытии». Ученый читает письмо. Он поражен. После теплого поздравления отправитель письма сообщает, что первооткрыватель галлия ошибся: удельный вес галлия не может быть равен 4,7. Его вес должен быть от 5,9 до 6,0.

Буабодран перечитывает письмо. Кто это пишет?

Менделеев! Известный русский химик.

Французский ученый задумывается. Откуда у химика из Петербурга такая уверенность? Опыты проведены с достаточной тщательностью, ошибки в определении удельного веса галлия не может быть. Он так и ответит Менделееву.

«Но почему он все-таки так уверен, что я ошибся?» И Буабодран решил проверить себя. Результаты повторного исследования были поразительными: Менделеев прав! Удельный вес галлия равен 5,96.

Как он мог это предсказать, даже не видя галлия?! Менделеев в письме упоминает о его статьях, опубликованных в 1869 и 1871 годах, пишет о какой-то периодической системе и о том, что еще тогда предсказал свойства галлия. Чудеса! Нужно немедленно найти и прочесть эти статьи… А затем чувство недоумения у Буабодрана сменилось восторгом. «Я думаю, нет необходимости настаивать на огромном значении подтверждения теоретических выводов г. Менделеева, – пишет он в своей новой статье о галлии. – Прорван круг неожиданностей, случайностей, слепого блуждания…»

Позднее знаменитый русский ученый К. А. Тимирязев писал: «Дмитрий Иванович Менделеев объявляет ученому миру, что где-то во всей Вселенной, может быть, на нашей планете, а может быть, и в иных звездных мирах должен найтись элемент, которого не видел еще человеческий глаз; и этот элемент находится, и тот, кто его находит при помощи своих чувств, видит его на первый раз хуже, чем видел своим умственным взором Менделеев, – это ли не пророчество?»

Проходит несколько лет после открытия галлия, и шведский химик Л. Нильсон открывает новый элемент – скандий, второй из предсказанных Менделеевым элементов, похожий по своим свойствам на бор.

Пять лет спустя, в 1886 году, немецкий химик Винклер обнаруживает в одном из редких минералов германий, родственный силицию (кремнию). Все свойства этого элемента, предсказанные Менделеевым за 15 лет до открытия, подтвердились с такой точностью, что пораженный Винклер пишет русскому ученому: «Уведомляю Вас о… новом триумфе Вашего гениального исследования и свидетельствую Вам мое почтение и глубокое уважение». В одной из своих статей Винклер так оценил открытие Менделеева: «Вряд ли может существовать более яркое доказательство справедливости учения о периодичности элементов, чем открытие до сих пор предположительного экасилиция; оно составляет, конечно, более чем простое подтверждение смелой теории, оно знаменует собою выдающееся расширение химического поля зрения, гигантский шаг в области познания».

Вот таблица, показывающая, с какой точностью предвидел Менделеев:

Так блестяще подтвердилось гениальное научное предвидение великого химика. Оно было основано на глубоком знании, на огромном многолетнем труде.

Ни одно открытие в химии и физике, сделанное после Менделеева, не потрясло созданного его гением здания. Наоборот, все они только подтвердили правильность и незыблемость великого закона природы. «Доступный нашему восприятию, – писал академик А. Е. Ферсман, – окружающий нас реальный мир веществ есть, в сущности, грандиозная таблица, развернутая по длинным периодам, разбитая на отдельные части. Будут, конечно, появляться и умирать новые теории, блестящие учения физики и химии будут изменять устаревшие понятия, будут открываться новые широкие горизонты, но несомненно, что периодический закон Менделеева будет жить всегда».

У ЛЮДЕЙ НЕТ СИЛЫ БОЛЕЕ МОЩНОЙ И ПОБЕДОНОСНОЙ, ЧЕМ НАУКА.

М. Горький