Текст книги "Свет невидимого"
Автор книги: Юрий Фиалков
Жанры:
Химия
,сообщить о нарушении
Текущая страница: 1 (всего у книги 10 страниц)
Юрий Яковлевич Фиалков
Свет невидимого
Глава I
Открытие, которое началось с конца
Каждое открытие имеет свою историю, порой печальную, даже трагическую, иногда забавную, но всегда поучительную. Такую же, как этот рассказ об элементе, который открывали добрую сотню лет и все же открыли… преждевременно.
* * *
Родовое поместье лорда Кэвендиша походило на десятки других графских усадеб. Разве только замок выглядел чересчур ветхим, даже для своих почтенных лет, да пруд был окружен изрядно поредевшими ивами и запущен настолько, что рыба в нем не водилась. А в высокой траве безнаказанно сновали зайцы, чуя которых тоскливо выли в псарне породистые легавые.
Владельцу Уэльтенгема было не до хозяйских забот. Окружающие давно свыклись со странностями сэра Генри Кэвендиша. А если говорить откровенно, даже гордились ими. Несомненно, чудачества сэра Генри войдут в семейные предания так же, как и подвиги основателя рода – рыжебородого Патрика Кэвендиша, которому в 1194 году посчастливилось добыть самый увесистый кусок гроба господня. А главное, лорд Кэвендиш превосходил ученостью всех современников.
Вот почему ему прощалось все.
Сэр Генри изъяснялся с окружающими жестами: он экономил время и не мог тратить его на досужую болтовню.
Сэр Генри производил в домашней лаборатории оглушительные взрывы, к которым притерпелись домочадцы и которые приводили в неистовство впечатлительных и нервных псов.
Сэр Генри писал самому себе письма с заданиями на каждый день. Беда только, что иногда он забывал их распечатывать.
Сэр Генри, ползая на четвереньках по окрестным холмам, обмерял их. Он пытался таким способом определить, сколько весит Земля. И он это узнал.
Но то, что лорд затеял под рождество 1785 года, положило конец и долготерпению родни, и всепрощению домашнего пастора.
Это неслыханно даже для Кэвендиша – двадцатые сутки он не выходит из лаборатории! В слуг, которые приносят ему пищу, он бросает старинные фолианты в твердокаменных переплетах из свиной кожи. Даже пастора, рискнувшего зайти в лабораторию, он встретил негодующим воплем.
В зале у пылающего камина собрались домашние, тревожно прислушивающиеся к мерному уханью, которое доносилось из лаборатории.
Это сэр Генри и его камердинер и единственный лабораторный помощник Исаак, каждые два часа сменяя друг друга, вращают большое и тяжелое колесо электрофорной машины – диковинного приспособления для добывания диковинной силы, именуемой электричеством.
– Дорогой Линсерт, – умоляюще обращается к пастору престарелая тетка владельца поместья, – один вы можете его уговорить. Он умрет без пищи!
Пастор, тяжело вздохнув, отправляется к сэру Кэвендишу.
Лаборатория – самое большое помещение замка. При прежнем владельце (бог мой, как хорошо и покойно было при сэре Герберте Кэвендише!) здесь был зал для игры в мяч. Посредине помещения стоит электрофорная машина, от которой идут провода к стеклянной трубке. Трубка погружена в ртуть.
Время от времени через трубку пролетает искра, после чего сэр Генри подбегает к машине, вглядывается в нее и громко чертыхается (да не возгневается на него господь!).
И впрямь есть от чего прийти в отчаяние. В начале этого двадцати-суточного эксперимента каждая искра, которая пролетала через воздух, заключенный между ртутными затворами в стеклянной трубке, вызывала образование бурого дыма. Дым этот отлично поглощается водной взвесью известковой земли[1]1
«Известковая земля» – прокаленная известь, оксид кальция, как называют его сегодня. В трубке же протекали процессы, сущность которых, очевидно, понятна: основные компоненты воздуха азот и кислород под действием электрической искры вступают во взаимодействие, образуя окислы азота, которые отлично поглощаются известковой водой – раствором гидроокиси кальция.
[Закрыть]. Вот почему почти весь воздух, превратившись в бурый дым, растворился в известковой воде и ртуть, поднявшись по трубке, заполнила ее почти всю. Почти…
Но вот уже две недели, как в трубке торчит маленький пузырек, не желающий буреть, сколько бы искр через него не пропускали. Почему же тот воздух буреет, а этот, что вызывающе торчит пузырьком в трубке, не желает? Это опровергает все представления о флогистоне, в который Кэвендиш безраздельно верит.
Сэр Генри бросается к машине, отталкивает камердинера и принимается бешено вращать колесо. Тут он замечает пастора, который стоит в дверях, скорбно возведя очи горé.
Кэвендиш сердится и велит остановить машину. Бедняга Исаак совсем вымотался за эти три недели. Да и сам Кэвендиш, признаться, порядком устал. Что ж, придется прекратить опыт, так и не разобравшись в причине упрямства воздушного пузырька. Опыт, от которого только и останется, что четыре строчки в лабораторном журнале.
Досадно, очень досадно… И все же – что это за пузырек?!
* * *
Это было первое звено в длинной цепи загадок удивительного газа – цепи, разорвать которую удалось лишь полтора столетия спустя ценой редких в истории науки усилий.
Кэвендиш стал первой «жертвой» коварного элемента. Мог ли этот незаурядный ученый подозревать, что, кроме кислорода, азота и углекислого газа, в воздухе содержатся еще какие-то неизвестные газы? Мог. А вот не догадался.
* * *
В 1892 году английский химик и физик Рэлей опубликовал в журнале «Природа» письмо. И сегодня, без малого век спустя, в каждой строке этого письма легко уловить недоумение его автора и обыкновенную человеческую усталость.
«Я очень удивлен недавними результатами определения плотности азота, – писал ученый, – и буду признателен, если кто-либо из читателей сможет указать причину».
Все началось с того, что Рэлей включился в спор о гипотезе Проута. Это была знаменитая дискуссия XIX века. Целочисленны атомные веса элементов или нет?
Безобидный вопрос, не правда ли? Но вот уже полвека кипят страсти в научных кругах.
– Да! – категорически утверждают одни.
– Нет! – пылко возражают другие.
По меньшей мере два поколения естествоиспытателей состарились в дискуссиях вокруг этой проблемы. Всякое бывало в спорах: яростные нападки и взаимные обличения, неразумные оскорбления и искренние примирения, редкие уступки и излишняя горячность.
Бывало и похуже. Случалось, что полемика об атомных весах, начавшаяся вечером в чопорных стенах какого-нибудь старинного немецкого университета, заканчивалась на рассвете дуэлью в ближайшем лесу. До убийства, конечно, дело не доходило. Но шрамы свои участники поединков носили вызывающе гордо – как свидетельство научной непримиримости.
Сухой и замкнутый Рэлей не принимал участия в этих бесплодных спорах. Настоящий ученый, он предпочел уединиться в лаборатории Кембриджского университета, которая – примечательное совпадение – носила имя Кэвендиша.
Тщетно воинственные оппоненты из Германии пытались вызвать Рэлея на научный спор.
«Нет уж, господа, – добродушно отписывался он, – разделим наши функции: перебранки – вам, а мне – эксперимент».
А экспериментатором Рэлей был блестящим. Вот и сейчас он затеял возню с азотом. Почему с ним? Разве нельзя определять атомный вес какого-либо другого, более доступного газа?
Получить чистый азот и впрямь нелегко. Для этого надо приготовить очень чистые соединения типа азотнокислого аммония или мочевины, а затем уже выделить из них азот, да так, чтобы в него не попали примеси других газов.
Пока все идет как нельзя лучше. Азот, выделенный из любого химического соединения, безразлично – органического или неорганического, имеет абсолютно одинаковую плотность: литр его весит 1,2505 грамма. А следовательно, постоянен и атомный вес азота независимо от того, из какого соединения он добыт. Впрочем, так и должно быть.
…В тот день Рэлей приступил к работе в радужном настроении. Радоваться действительно есть чему. Эксперименты идут к концу, все прекрасно согласуется друг с другом. Остался лишь один, последний опыт: определение плотности азота, добытого не из химических соединений, а из воздуха.
Получение чистого азота из воздуха – кропотливое дело, но умелый экспериментатор Рэлей с ним справляется легко. Он пропускает воздух над раскаленной медью – она связывает весь кислород. Затем несколько раз пропускает газ через раствор щелочи, которая жадно соединяется с углекислым газом. Небольшое количество водорода, содержащееся в воздухе, отлично поглощает мелкораздробленная платина. Что осталось еще? Пары воды? Их удержит пятиокись фосфора.
Вот и все. Получен чистый азот. Сейчас он будет взвешен – и работа закончена. Можно будет славно отдохнуть. И уже никто не будет придавать значение вздорным утверждениям проутовцев, что атомный вес элемента зависит от того, из какого элемента он добыт.
Вот колба с азотом помещается на весы, сейчас стрелка покажет, как и в прошлые разы, 1,2505. И можно ставить точку в лабораторном журнале.
Однако, как это ни странно, весы показывают на 16 десятитысячных доли грамма больше: 1,2521.
Досадно. Очевидно, азот был очищен недостаточно тщательно. Надо повторить опыт еще раз… Но стрелка снова останавливается на делении 1,2521. Что ж, придется провести эксперимент в третий раз.
– Не отвлекайте меня! – сердито отзывается Рэлей, когда лабораторный служитель напоминает ему, что уже глубокая ночь и не мешало бы, дескать, идти отдыхать.
Но и в третий, и в четвертый раз (истинный экспериментатор – это прежде всего терпение и упорство), и в пятый, и в шестой (и он обязан, если требуется, забывать о времени), и в седьмой, и в восьмой (и об отдыхе тоже), и в девятый, и в двенадцатый (должно же оно, наконец, получиться!) стрелка весов застывает на одной и той же проклятой отметке – 1,2521.
Именно в этой удручающей неизменности результатов – доказательство того, что эксперимент поставлен правильно. Но лучше бы Рэлей где-то ошибся! Ведь такого быть не может! Не может и не должно.
В кэвендишевской лаборатории результаты мистера Рэлея обсуждались с горячностью, никак не вязавшейся с книжными представлениями о британской флегматичности. И если до дуэлей дело не дошло, то причина здесь отнюдь не в научном равнодушии кэвендишевцев, а в традициях Кембриджа, не допускавших подобного решения научных споров.
Но Рэлей не засиживается на этих дискуссиях. Он предпочитает работать в лаборатории. Бесконечно варьирует детали эксперимента, совершенствует приборы и думает, думает, думает…
А разгадки все нет.
Вот тогда-то и появилось письмо в «Природу»…
* * *
Не часто прибегают ученые к публичному оповещению о своем бессилии разобраться в какой-либо проблеме. Чтобы во всеуслышание заявить об этом, надо быть большим ученым и большим человеком. Вспомним с признательностью Рэлея. Он был большим ученым и большим человеком. Он не испугался досужих перемолвок, не побоялся разделить славу возможного открытия с другим исследователем.
* * *
Соратником Рэлея стал его соотечественник химик Уильям Рамзай. Прочтя обращение Рэлея, он в тот же день пишет ему, что, по-видимому, догадывается, в чем здесь дело. Вероятно, в воздухе присутствует какой-то неизвестный газ, который утяжеляет атмосферный азот. Надо попытаться выделить этот газ, и тогда все прояснится.
Нам, конечно, непонятно, почему к этой простой мысли Рэлей не мог прийти сам. Но не будем уподобляться печально известному гимназисту, который, впервые посмотрев на сцене «Гамлета», воскликнул:
– И это все? А говорят: «Шекспир, Шекспир!» Я бы сам написал не хуже, если бы только до этого додумался!
Незамысловатость идеи Рамзая кажущаяся. Все большие открытия просты по своей сути.
В письме Рамзай просит у Рэлея разрешения присоединиться к исследованиям над заинтересовавшей его загадкой атмосферного азота. Разумеется, Рэлей отвечает согласием. Он рад союзу с одним из наиболее видных ученых Англии. Конечно, он немедленно попытается проверить интересное предположение Рамзая и надеется, что его коллега не замедлит заняться тем же.
Исследователи пошли разными путями. Рамзай, получив из воздуха азот, попытался отделить его от неизвестной примеси, связывая азот раскаленным магнием. Рэлей же…
Но тут нельзя не подивиться причудливой игре случая.
Рэлей долго размышлял над тем, каким образом ему связать атмосферный азот и в конце концов решил, что лучшего пути, чем тот, по которому шел в свое время Кэвендиш, ему не выбрать. Пропуская через воздух электрические разряды, Рэлей связывал образующиеся при этом окислы азота щелочами. Попутно решалась и вторая проблема: вместе с азотом уходил из воздуха и кислород.
Выбор Рэлея был тем более знаменателен, что лаборатория, в которой он работал, носила имя Кэвендиша. Впрочем, это обстоятельство давало богатую пищу любителям-острословам. Но Рэлей на них не обижался.
Да и чего обижаться, когда дело сделано: следуя каждый своим путем, Рэлей и Рамзай выделили по нескольку кубических сантиметров неизвестного газа, оказавшегося, судя по всему, новым химическим элементом.
Открытие нового элемента – всегда непростая задача. Ну, а обнаружение этого диковинного газа, вокруг да около которого ученые, как выясняется, ходили, по меньшей мере, век, но все не замечали, – и вовсе трудное дело. Вот почему Рамзай, выступая в 1897 году с докладом «Неоткрытый газ», форма которого выдавала художественный склад натуры его автора, имел все основания сказать:
«Есть пословица о том, как трудно отыскать иголку в стоге сена; современная наука при помощи подходящих магнитных приспособлений быстро справилась, если бы была назначена хорошая премия, с подобного рода задачей и извлекла бы иголку из стога. Но для нас роль иголки в стогу играл „неизвестный элемент“, характеризуемый к тому же чисто отрицательным свойством – неспособностью к соединению с другими элементами, а „стогом“, в котором приходилось разыскивать иголку, был весь мир».
Однако прошло немного времени, и веселый смех в лаборатории сменился озабоченным и недоуменным шепотом: у нового газа оказалось такое количество странностей и несообразностей, что пришли в уныние даже видавшие виды исследователи.
Впрочем, ни Рэлей, ни Рамзай не знали, что еще много загадок задаст научному миру этот газ – загадок, перед которыми спасует не одно поколение его будущих исследователей.
* * *
Нет, речь здесь вовсе не об удивительной химической инертности нового обитателя Периодической системы. Это упорное нежелание вступать во взаимодействие ни с одним из элементов, нежелание, за которое его нарекли аргоном, что значит «недеятельный», было скоро объяснено. Были открыты и другие представители семейства инертных газов – гелий, неон, криптон, ксенон.
Речь здесь о том, что аргон поставил перед Периодической системой и ее творцом загадки, которые при тогдашнем уровне развития физики попросту были неразрешимы.
Но Менделеев искал разгадку со свойственными ему страстностью и упорством. И не находил…
* * *
Дважды два – четыре. Квадрат гипотенузы равен сумме квадратов катетов. Энергия взаимодействия двух электрических зарядов обратно пропорциональна расстоянию между ними. В Периодической системе Менделеева элементы располагаются в порядке увеличения их атомной массы.
К началу XX века это были одинаковые по непогрешимости истины.
Если хотя бы в одном-единственном треугольнике квадрат гипотенузы оказался больше или меньше суммы квадратов катетов, это означало бы не только несостоятельность теоремы Пифагора – рушилась бы вся система эвклидовой геометрии.
Если хотя бы в одном-единственном случае выяснилось, что закон Кулона не оправдывается, это было бы равнозначно крушению всего учения об электричестве.
Но никто, складывая 2 и 2, не получил 5. Никому не удалось опровергнуть Пифагора. Остался незыблемым закон Кулона. Но вот новичок аргон заставил многих усомниться в правильности закона Менделеева.
Понять, в чем здесь дело, нетрудно. На рисунке – третий и четвертый ряды системы Менделеева. Прикройте клетку № 18, в которой обитает аргон. Именно так, без аргоновой «квартиры», выглядел этот участок менделеевской таблицы до открытия, сделанного английскими физиками. Все четко, все стройно, все упорядоченно: фосфор – сера – хлор – калий. У каждого последующего элемента атомная масса больше, чем у предыдущего.
Теперь откройте клетку № 18, явите взору аргон – и сразу все рушится: и четкость, и стройность, и упорядоченность. Действительно: хлор – 35,5, аргон – 40, калий – 39.
Итак, семь с лишним десятков известных к тому времени химических элементов в общем довольно закономерно укладываются в стройный каркас Периодической системы и лишь новичок аргон ведет себя строптиво.
Можно было бы, правда, поменять аргон и калий местами – так, чтобы за калием – 39 следовал аргон – 40. Но тогда, мягко выражаясь, получилась бы ерунда. Инертный газ аргон попал бы в компанию чрезвычайно активных в химическом отношении щелочных металлов-элементов, на которые аргон не похож ни одним из своих свойств – какое ни выбери. Ну, а калий оказался бы втянутым в компанию, возглавляемую гелием, с которым его ничто, абсолютно ничто не роднит.
Легко представить, сколько огорчений доставил этот «сбой» творцу периодического закона. Но и сами открыватели аргона немало смущены «невежливостью» своего крестника. Может быть, они в чем-то ошибаются? Рэлей и Рамзай согласны предоставить аргон, хотя он пока что очень и очень дефицитен, всем желающим с тем, чтобы данные по атомной массе аргона были проверены и перепроверены.
Но все проверки и перепроверки с неизбежностью показывают одно и то же значение: 40. Проверять и перепроверять же атомную массу калия не имело смысла: давно и с предельной достоверностью было известно, что она равна 39.
Ну, а в те годы, о которых идет речь, методы определения атомных масс химических элементов были разработаны настолько надежно, что различие в одну единицу (40 – 39 = 1) намного превышало возможную ошибку опыта.
Может быть, такая же картина наблюдается и у других инертных газов, открытие которых не запоздало последовать? Нет. Атомная масса неона меньше, чем у следующего за ним натрия. То же у пары криптон – рубидий, и у пары – ксенон – цезий.
В лагере врагов периодического закона началось радостно-злобное оживление. Завистники – а в них Менделеев никогда не ощущал недостатка – громко говорили о скором крахе системы.
Менделеева мало волнуют происки его научных соперников. Он убежден в справедливости своего закона. И поэтому… не верит в правильность определения атомной массы аргона. Даже в восьмом издании знаменитых «Основ химии», выпущенном за год до его смерти, в 1906 году, ученый пишет, что аномалия атомной массы аргона «заставляет полагать, что аргон содержит подмесь другого газа с высокой плотностью».
И как водится, начали возникать различные теории, гипотезы, предположения. Одни невероятнее других. Нередко остроумные, находчивые, но совершенно не согласующиеся с действительностью.
* * *
Если переплести все работы, посвященные только этой аномалии аргона, то получилось бы внушительное собрание, отражающее мучительные поиски, догадки, надежды, которым не суждено было сбыться. Но решение не приходило. А тут все явственнее стала вырисовываться еще одна загадка аргона. Она явилась, эта проблема, окруженная свитой теснящих друг друга вопросительных знаков…
* * *
Найдется, возможно, когда-нибудь достаточно желчный человек, который возьмет на себя труд собрать высказывания различных научных, околонаучных и просто ненаучных деятелей о том, чего, по их мнению, никогда (ни-ког-да!) нельзя будет достичь, изобрести или открыть. Получится внушительная коллекция, которая станет памятником человеческим ограниченности и самодовольству.
В чем только не сомневались в истории науки!
– Подняться в воздух? Да еще на аппарате тяжелее воздуха? Абсурд, нонсенс! Расчеты опровергают эту возможность. Рас-че-ты!
– Электричество? Для фокусов еще, быть может, сгодится. Но для чего-нибудь большего? Сударь, вы меня смешите!
– Синтезировать – в лаборатории – органическое вещество? О чем говорите вы, коллега?! Одумайтесь!
Вот и один из выдающихся, действительно выдающихся, деятелей естествознания начала нашего века частенько повторял: «Не надо интересоваться тремя неразрешимыми вопросами: что было до того, когда ничего не было; что такое бесконечность; почему химические элементы встречаются в недрах Земли в таких неравномерных количествах».
Не стоит называть имя этого ученого, сделавшего, кстати, очень немало для развития химии и физики. Но приведенное высказывание свидетельствует о том, что еще с полстолетия назад даже постановка вопроса о закономерностях распространения химических элементов проходила по разряду безответственного прожектерства.
Убежден, что отважиться на негативный прогноз в науке можно (и следует) лишь тогда, когда прогнозируемое явление или изобретение противоречат фундаментальным законам естествознания. Но если они действительно им противоречат, то тогда, читая, пусть даже в самом солидном издании,
– что некий удачливый баварец сконструировал повозку, которая движется единственно за счет выкачивания тепла из окружающего воздуха;
– что некий проворный экспериментатор (даже удостоенный ученой степени) научил двух женщин продуцировать мозгами рентгеновские лучи;
– что один деятель, подвизающийся отнюдь не на цирковой ниве, лишь силой своего незаурядного интеллекта двигает на расстоянии предметы, а недавно даже погнул двухтавровую балку (посмотрел – и все!);
знайте, что все это чистой воды спекуляции, либо игра на доверчивости людей, не очень обремененных знаниями в области точных наук.
Но сказанное относится лишь к лженауке. Попытки же объяснить причины различной распространенности различных химических элементов никак не могут быть отнесены к лженауке. В большинстве случаев уверенно удается объяснить, почему этого элемента в земной коре много, того – мало. Во всяком случае, с инертными газами – положение ясное.
Нелюдимыми монахами-отшельниками живут обитатели нулевой группы среди почти всегда активного и общительного населения Периодической системы химических элементов. Наложив на инертные газы обет химического безбрачья[2]2
Сегодня уже научились получать химические соединения (правда, большей частью неустойчивые) инертных газов с наиболее активными элементами – фтором, кислородом. Впрочем, легкие инертные газы – гелий, неон, аргон пока что остаются верными своему эпитету.
[Закрыть], природа обрекла их тем самым на вечное заточение в своеобразном монастыре – земной атмосфере. Действительно, для того, чтобы входить в состав горных пород и минералов, либо в состав солей морской воды, надо быть соединенным – химически! – с другими элементами. А это инертным газам, во всяком случае, при обычных условиях, заказано.
Находясь в земной атмосфере, инертные газы, подобно всем другим составным частям воздуха, претерпевают многие превратности.
Любой газ, находящийся в атмосфере, улетучивается с большей или меньшей скоростью в мировое пространство. Причин этому несколько.
Космическое излучение, беспрерывно атакующее нашу планету, больше всего разрушений причиняет верхним слоям атмосферы, где оно ионизирует атомы и молекулы газов, входящих в состав воздуха. Образующиеся заряженные частицы выбрасываются магнитным полем Земли. Часть газов уносится давлением солнечного света.
Существует еще одна причина утечки газов из атмосферы нашей планеты. Причина достаточно своеобразная.
Молекулярно-кинетическая теория газов показывает, что в любом объеме газа молекулы газа неравноценны по энергии и поэтому движутся с различной скоростью. Вот и в воздухе имеются молекулы-тихоходы, передвигающиеся со скоростью, всего раза в четыре превышающей скорость экспресса Москва – Ленинград. Но есть и чемпионы, пробегающие за секунду 10–15 километров. Понятно, что такой скорости молекуле более чем достаточно, чтобы преодолеть силу земного притяжения.
К счастью для нас, не всякая столь стремительно летящая молекула выходит в «космонавты». Сталкиваясь с соседками, она быстро гасит скорость и остается землежительницей. Не будь этого, Земля лишилась бы атмосферы задолго до того, как на ней появился человек.
И все же части молекул удается вырваться за пределы поля тяготения Земли. И поэтому идет непрерывная утечка в межпланетное пространство каждого из газов, входящих в состав атмосферы.
Каждого. И значит, любой из инертных газов стремится в космос ничуть не менее активно, чем, скажем, кислород или азот – основные компоненты атмосферы. Однако последних в атмосфере, как известно, во много десятков раз больше, чем всех инертных газов вместе взятых. И это понятно: кислород атмосфере доставляют растения, азот возвращается в атмосферу при распаде погибших растений. Кроме того, значительный приток азота идет из действующих вулканов. В общем, воздушный голод нам не грозит. Пока.
Но инертные газы утекают безвозвратно. Потому что растения, не говоря о животных, не научились ассимилировать аргон. И, конечно, никогда не научатся.
Впрочем, все сказанное – всего лишь присказка. А сказка будет о том, как исследователи столкнулись с проблемой, объяснить которую, казалось, было уж никак невозможно.
В средние века гораздо чаще, чем сейчас, научную истину искали в споре. Диспуты были таким же обыденным делом, как сегодня доклады на научных конференциях. Впрочем, аудитория внимала им, разумеется, куда с большим интересом, чем научным истинам, преподносимым в виде монолога. Вспомним хотя бы диспут с участием Панурга, столь выразительно описанный гениальным Рабле в его бессмертной сатире.
К диспуту прибегали прежде и в научных трудах, которые часто писали в те времена в виде диалога между двумя собеседниками. Мне кажется, это был хороший прием. Читатель мог следить за появлением идей, за кристаллизацией истины, так сказать, «в момент рождения». Попробую последовать этому приему, перенеся его в наши дни.
Спорят трое ученых: рассудительный, вспыльчивый и недоверчивый.
Вспыльчивый. Но ведь это черт знает что!
Рассудительный (укоризненно). Но, коллега…
Вспыльчивый. Нет, коллега, именно черт, быть может, только и знает, в чем здесь дело, нормальному человеку разобраться в этом никак нельзя. Посудите сами, инертных газов в атмосфере очень мало, и объяснение этому найдено, как я понимаю, достаточно убедительное.
Недоверчивый. Да?
Вспыльчивый. Но почему, скажите мне, почему аргона в воздухе в тысячу раз больше, чем остальных инертных газов вместе взятых, в ты-ся-чу!
Рассудительный. В тысячу пятьдесят раз.
Недоверчивый. Ого!
Вспыльчивый. Вот, если бы таким высоким содержанием в воздухе характеризовался гелий, это можно было бы еще как-то объяснить.
Недоверчивый. Да-а?
Вспыльчивый. Конечно! Ведь гелий выделяется при радиоактивном распаде многих элементов – урана, тория, радия…
Рассудительный. Но вы забываете, коллега, что гелий – легчайший из инертных газов, поэтому он легче всего покидает атмосферу. Вероятность отправиться странствовать в межпланетное пространство у гелия куда выше, чем у остальных инертных газов.
Недоверчивый: Да ну?..
Вспыльчивый. Тогда я не возражал бы против того, чтобы наиболее распространенным среди инертных газов атмосферы оказался радон – он ведь самый тяжелый.
Недоверчивый. Гм-м…
Рассудительный. Ну, на радон как раз надежд мало. Ведь он радиоактивен, и период полураспада этого элемента составляет всего четверо суток. Посудите, может такой газ накапливаться в атмосфере?
Недоверчивый (злорадно). Ага!
Вспыльчивый. Тогда ксенон. Именно он должен быть самым распространенным инертным газом.
Рассудительный. С этим трудно не согласиться.
Недоверчивый. Но ведь преобладающим все же является аргон! Почему же, почему?
Рассудительный, Вспыльчивый (вместе). Почему?..
Я намеренно не назвал профессии наших спорщиков. Проблема аргона занимала умы представителей многих наук. Удивлялись химики. Поражались геологи. Изумлялись геохимики. Недоумевали физики. Никто не оставался равнодушным, когда заходила речь о своенравном обитателе клетки № 18.
* * *
Так бывает при сплаве леса. Достаточно одному бревну зацепиться за корягу, как тотчас же возникает затор, бревна громоздятся друг на друга, образуя причудливые нагромождения, а сплавщики в низовьях недоумевают: куда девался лес?..
Так же вокруг одного загадочного аргона стали громоздиться десятки других проблем, которые не могли быть решены, пока не были сняты вопросительные знаки, окружающие этот элемент.
Распутать клубок помогло открытие, которое, на первый взгляд, не имело никакого отношения к аргону.
* * *
Чтобы там ни говорили ревнители строгого искусства, а хороший детективный фильм посмотреть всегда интересно. Непонятное и таинственное преступление. Задумчивые лица полицейских инспекторов. Сыщики ищут преступников среди родственников и знакомых убитого. А убийцей оказывается швейцар ресторана, которого нам на полторы секунды показали где-то в начале фильма.
История с загадками аргона очень походила на такой детективный фильм. С такими же озабоченными лицами ходили «сыщики» – исследователи проблемы аргона. И так же вначале было совершенно неясно, где искать «преступника» – разгадку проблемы. И так же выдвигались различные версии, которые затем опровергались ходом «розыска». Недостатка в этих версиях не было.
Вот хотя бы предположение одного весьма прыткого «детектива». Он предложил искать «виновных» среди «родственников» аргона. По его мнению, аргон образуется в атмосфере при слиянии неона и криптона. Поэтому, дескать, неон и криптон из атмосферы мало-помалу исчезают, а аргон, напротив, накапливается.
Проверили, посмеялись и забыли.
Занялись другой версией: все инертные газы, за исключением аргона, радиоактивны. Поэтому они распадаются, и относительное содержание аргона в атмосфере постепенно повышается. Но «сыщики», отправившиеся по этому следу, также вернулись ни с чем.
И тут-то на «полторы секунды» – в небольшой журнальной заметке промелькнул истинный виновник сумятицы. Появилось сообщение о том, что доказана естественная радиоактивность калия.
«Аргонавты» – так прозвали досужие острословы исследователей, бившихся над загадками аргона, – не обратили внимания на эту заметку. Они занимались инертными газами и не могли отвлекаться ради давно известного и хорошо исследованного калия. «Швейцар» ничем не привлек их внимания.
Калий действительно оказался истинным виновником всех загадок аргона.
И после того как был найден этот виновник, картина «преступления» раскрылась сразу и во всей полноте.
Естественными радиоактивными свойствами обладает один из изотопов калия – калий с атомной массой 40. Распространение этого изотопа в природе крайне невелико – около одной сотой доли процента. Большая же часть атомов, составляющих природный калий, характеризуется массовым числом 39. Поэтому атомная масса калия близка (чуть превышает) 39.
Радиоактивность калия-40 весьма хитрого и, по-видимому, еще незнакомого читателю свойства: в атомах этого изотопа один из электронов находится в опасной близости от ядра. Настолько опасной, что рано или поздно совершается неизбежное: электрон притягивается ядром. Упав на ядро, электрон мгновенно вступает во взаимодействие с положительно заряженным протоном. В результате этого взаимодействия образуется нейтральный нейтрон. С точки зрения физики процесс прост, а последствия его куда как значительны!
