Менделеев

Чужие земли

Блестящие способности Дмитрия Ивановича заставляли университетское руководство дорожить им и видеть в молодом химике достойного приемника столпам русской химической школы — профессорам Воскресенскому и Зинину. Авторитет, которым пользовался в среде студенчества Менделеев, не позволял держать его бесконечное число лет в доцентах, да это и не было резонно. Он никакой политической опасности собой не представлял, с кружками молодежи связан не был — наоборот целиком ушел в науку, так что администрации, сохранившей еще инерцию николаевской подозрительности, за спиной Менделеева не чудилось никаких страхов. Для окончательной подготовки к профессорской кафедре Дмитрия Ивановича решено было отправить за границу. Менделеев выбрал для своей двухлетней командировки Гейдельберг в Германии, куда его влекли имена профессоров тамошнего университета знаменитого физико-химика Бунзена, физико-химика Кирхгофа и физика Коппа.

Дмитрий Иванович покидал Россию, наверно, со сложным чувством. Не только знаменитый университет влек его к себе, хотя это было безусловно главным стимулом поездки, но и чужие земли равно интересовали его.

В России несмотря на то, что Александр II царствовал уже пятый год, николаевский режим менялся туго — с трудом. Новое царствование, обещавшее большие изменения во всем внутригосударственном устройстве страны, заставляло их ждать. Назревшее дело освобождения крестьян томилось в бесконечных комиссиях, вызывая этим крестьянские волнения и недовольства промышленников. «Какое-то тревожное ожидание тяготеет над всеми, но ожидание бессильное: словом, все признаки указывают в будущем, по-видимому, недалеком, на страшный катаклизм, хотя и невозможно предсказать, какую он примет форму и куда она поведет». Так писал Кавелин Герцену, так оценивала петербургская дворянская интеллигенция создавшееся в России положение.

Понятно, с каким интересом ждал Дмитрий Иванович того момента, когда полосатые пограничные столбы останутся позади, и на него повеет иным ветром, не затхлым из запертого николаевского сундука, а ветром культурной Европы. И, действительно, сразу, не успели скрыться из глаз пограничные селения, как Дмитрий Иванович почувствовал себя в другом мире. Из окон поезда всюду видны были тщательно возделанные поля, огороды, деревни, не русские, вросшие в землю, покрытые прогнившей соломой, — нет, чистенькие домики, с черепичными крышами, за деревнями — шоссе, обсаженное на многие версты деревьями. Ни одного кусочка пустующей зря земли. Глядя на это, Дмитрий Иванович невольно сравнивал оставленные на родине бедность и необозримые пространства, чуждые человеческому труду. Сравнение было далеко не в пользу России.

С такими мыслями доехал Дмитрий Иванович до Парижа, откуда, проработавши некоторое время в лаборатории Реньо, отправился в Германию, в Гейдельберг.

Гейдельбергский университет в то время был центром естественных наук, преимущественно физики и химии. Такое научное устремление объясняется просто. С 1848 г., и даже несколько раньше, со времени проведения первых железных дорог, германская промышленность стала усиленно развиваться. Уже с конца средних веков Германия по горному делу стояла на первом месте, а к пятидесятым годам XIX столетия там были достаточно развитые текстильное и химическое производства, базирующиеся на наличии в стране сырья для производства кислот и щелочей. Несмотря на отсутствие в герцогстве Баденском, в котором расположен Гейдельберг, собственных минеральных богатств, там наряду с интенсивным сельским хозяйством начиналось развитие промышленности, возможное благодаря близкому соседству с районами крупной добывающей промышленности Германии и пограничному положению герцогства в верховьях Рейна с Швейцарией и Францией. Все это, естественно, способствовало процветанию производства, торговли, а отсюда наук, потребных производству. Гейдельбергский университет славился своими научными силами, имена которых привлекли сюда молодого Менделеева.

В Гейдельберге Дмитрий Иванович поступил в лабораторию Бунзена, вместе с тем посещая и университетские лекции.

Роберт Бунзен, которого выбрал своим руководителем Дмитрии Иванович, одна из крупнейших фигур в истории химии. Он стоял в стороне от химических дискуссий, волновавших научные сферы, его спокойному характеру исследователя претило участие в полемической борьбе. Но постоянная, напряженная и целеустремленная работа давала значительно больше результатов, чем дали бы споры. Ко времена поступления Дмитрия Ивановича в его лабораторию особенную славу Бунзена составляли исследования кокодиловых (мышьяковых) соединений и электролитической алюминий открытый им в 1854 году.

Несмотря на радушный прием Менделеев недолго проработал у Бунзена. Дмитрий Иванович объяснял свой уход от Бунзена тем, что соседом его по столу был некто Кариус, работавший с сернистыми соединениями. Вытяжные шкафы, не были еще обязательной принадлежностью лаборатории, и тяжелый запах этих соединений, вызывавший боль в груди, заставил Менделеева покинуть лабораторию. Кроме того, там не было возможности работать с точными приборами, которые ему были необходимы.

Уйдя от Бунзена, Менделеев взялся за организацию собственной лаборатории. Собираясь работать над жидкостями, он заказал известному боннскому механику Гейслеру новый прибор для точного определения удельного веса. Прибор этот стал известен в России под названием «Пикнометр Менделеева». Для получения предельной точности весов и разновесов Дмитрий Иванович сделал их по специальному заказу. При скудных средствах, отпускаемых командированным, Дмитрий Иванович не мог особенно расширять свои лабораторные возможности, но все же оборудовал лабораторию настолько, что мог целиком уйти в работу. В результате ее им были написаны и опубликованы исследования: «О капиллярности жидкостей», т. е. о явлениях, сопровождающих проникновение жидкостей в узкие каналы, «О расширении жидкостей» (под влиянием изменяющихся температур и давлений в замыкающих их сосудах) и «О температурах абсолютного кипения тех же жидкостей».

«Последняя работа является особенно интересной. Что такое температура абсолютного кипения? В первой половине XIX века, это название совершенно не было известно, но взамен его существовало исчезнувшее в настоящее время разделение газов на сгущенные в жидкость и постоянные, т. е. несгущаемые, к которым относили водород, кислород, азот, окись углерода, метан или болотный газ и некоторые другие. Теперь, когда каждый из нас не раз читал о кислороде и азоте (если не видал их лично), даже самое название несгущаемые газы кажется нам странным. Но не то было до работ Каньяра де Латур, Дриона, Менделеева и Эндрьюса над температурами абсолютного кипения, или, как их называют теперь, критическими температурами. Дело в том, что для каждого газа без исключения, существует такая характерная для него одного температура, выше которой он не может быть сгущен в жидкость никаким давлением. Движения его частиц становятся при такой температуре (и выше ее) до того быстрыми, а столкновения их до того сильными, что между частицами данного газа уже не может образоваться даже я тех временных нестойких связей, которые характеризуют жидкое состояние веществ»[4].

Работа над температурой абсолютного кипения возникла у Менделеева не случайно, и сам Дмитрий Иванович говорит следующее о принципах, ее вызвавших:

«Полагают, что для успехов этой науки (молекулярной механики), долженствующей впоследствии изъяснить нам как физические свойства, так и химические реакции тел, прежде всего необходимо иметь следующие точные данные: 1) вес частицы, определяемый химическим анализом, реакциями и плотностью пара, 2) удельный вес твердых и жидких тел и его изменение от нагревания. Эти данные дают возможность судить об относительном расстояния центров частиц, если справедливо, что тела состоят из совокупности отдельных друг от друга частиц… Вес и расстояние частиц недостаточны для решения вопросов частичной механики твердых и жидких тел, потому что в них расстояния частиц должны быть не столь велики, чтобы можно было пренебречь их формою и величиною. Лучшим доказательством этого, по моему мнению, служит то, что сцепление в кристаллах неравномерно по разным направлениям (по осям). Не останавливаясь над этим, замечу, что ближайшим средством для успехов частичной механики может служить определение сцепления тел, потому что оно, очевидно, стоит в прямом и близком соотношения с мерою взаимного протяжения частиц, а это-то притяжение, конечно, и обуславливает физические и химические явления».

Химик и историк химии Чугаев так характеризует эту работу:

«Следуя этому пути, в начертании которого виден ясный ум физика-философа, стремящегося проникнуть в самые недра изучаемых явлений, Дмитрия Иванович, между прочим, рассматривает изменение сцепления и удельного веса жидкостей, с температурой и замечает, что по мере повышения последней, свойства жидкости непрерывно приближаются к свойствам насыщенного пара. Это и приводит его к установлению понятия о критической точке. Но полнее всего выражено им понятие критической температуры в статье, помещенной им в 1861 г. в Либиховских анналах:

«Температурой абсолютного кипения должно считать температуру, при которой: 1) сцепление жидкости = 0; 2) скрытая теплота испарения также = 0; и при которой 3) жидкость превращается в пар независимо от давления и объема».

Справедливые выводы из наблюдений, сделанные Менделеевым, и одновременно работавшими над этим же вопросом иностранными учеными, не были своевременно замечены и оценены. Заговорили об этом в химическом мире, лишь восемь лет спустя, когда опыты Эндрьюса доказали, что угольный ангидрид уже при +31° не сгущается в жидкость никаким давлением, следовательно, при этой температуре превращается из «непостоянного» газа в «постоянный». Эти опыты доказали всю несостоятельность теории деления газов на постоянные и непостоянные, и ученье о газообразном состоянии вещества приобрело наконец должную стройность.

Таким образом, уже в первых работах Менделеев выступает как исследователь в области химии плечом к плечу с наиболее выдающимися именами своего века.

Гейдельбергский университет, в 60-х годах XIX столетия переживавший эпоху наивысшего своего расцвета, привлекал к себе большое количество молодых ученых всех национальностей. Большой популярностью пользовался он в России. Одновременно с Менделеевым Гейдельберге находились будущие светила русской науки: химик Бородин, физиолог Сеченов, врач Боткин, Юнге, химик Савич, математик Вышнеградский и др. Корпоративность, свойственная немецким университетам, особенно крепко связала русское землячество. Оторванные от родины студенты жили дружно, часто встречаясь и проводя вместе все свободное от усиленной работы время. Связи, возникшие у Дмитрия Ивановича на чужбине, оказались настолько длительными, что их прерывала только смерть. Так сдружился он с Вышнеградским, впоследствии министром финансов, с Олевинским, молодым русским ученым, умершим очень рано. Большая дружба связывала его и с Бородиным, с которым он жил некоторое время вместе в меблированных комнатах. С ним Дмитрий Иванович совершил ряд поездок в Швейцарию и Италию, воевавшую в это время с Австрией за освобождение от австрийского владычества и объединение страны.

«Пускались мы в дорогу с самым маленьким багажом, — говорит Д.И. Менделее, — с одним миниатюрным саквояжем на двоих. Ехали мы в одних блузах, чтобы совсем походить на художников, что очень выгодно в Италии — для дешевизны; даже почти вовсе не брали с собою рубашек, покупали новые, когда нужда была, a потом отдавали кельнерам в гостиницах вместо чаевых. Весной 1860 г. мы побывали в Венеции, Вероне и Милане; осенью того же года — в Генуе и Риме; после чего Бородин поехал на короткое время в Париж. В первую поездку с нами случилось курьезное происшествие на железной дороге. Около Вероны наш вагон стала осматривать и обыскивать австрийская полиция; ей дано было знать, что тут в поезде должен находиться один политический преступник, итальянец, только что бежавший из заключения. Бородина, по южному складу его физиономии, приняли сразу именно за этого преступника, обшарили весь наш скудный багаж, допрашивали нас, хотели арестовать, но скоро потом убедились, что мы действительно русские студенты — и оставили нас в покое. Каково было наше изумление, когда, проехав тогдашнюю австрийскую границу и выехав в Сардинию, мы сделались предметом целого торжества, все в вагоне нас обнимали, целовали, кричали «виват», пели во все горло. Дело в том, что в нашем вагоне все время просидел политический беглец, только его не заметили, и он благополучно, ушел от австрийских когтей. Италией мы пользовались вполне нараспашку после душной замкнутой жизни в Гейдельберге. Бегали мы весь день по улицам, заглядывали в церкви, музеи, но всего более любили народные маленькие театрики, восхищавшие нас живостью, веселостью, типичностью и беспредельным комизмом истинно народных представлений».

«Душная, замкнутая жизнь в Гейдельберге» не мешала все же молодежи замечать его красоты и по возможности пользоваться ими. Действительно, Гейдельберг стоил того. Великое герцогство Баденское, раскинувшееся в самой гористой части Германии на истоках Рейна и Дуная, — вообще одна из лучших частей страны, а Гейдельберг, расположенный на реке Неккаре, притоке Рейна, издавна славится красотой города и его окрестностей. В окрестностях много руин старинных замков, над самым городом, на возвышенности стоит древний, относившийся к XIII–XIV векам замок пфальцграфа Рудольфа — с огромным и чудесным парком. Местность способствовала романтическому настроению молодежи. Там завязался и вырос в многолетнюю любовь роман Бородина. Там быть может не раз вспоминал Дмитрий Иванович и свой, неудачный роман, героиня которого, шестнадцатилетняя немочка Софья Каш осталась в далеком Петербурге. Эта девочка предпочла ухаживаниям Дмитрия Ивановича своих кукол и не сумела в большом, бородатом доценте разглядеть его молодость и качества, сделавшие его впоследствии не только великим ученым, но и прекрасным семьянином. Двухмесячное жениховство его, на которое согласилась Софья по требованию родителей, кончилось тем, что она ему отказала.

Прошлая неудача и научные занятия не помешали, однако, Дмитрию Ивановичу увлечься в Гейдельберге молодой немкой. Но очевидно увлечение это не было сильным, так как Дмитрий Иванович оставил родившуюся от этой связи дочь в Германии. Материально он впоследствии всю жизнь помогал им.[5] Ходячая мораль не удержала его от этой неоформленной связи, но, вероятно, осознав ее, как ошибку, он принял на себя заботы о ребенке в в то же время не захотел навсегда связать свою жизнь с человеком, на которого он мог смотреть, как на жизненного друга.

Благодаря дружбе с Бородиным, который был не только химиком, но и композитором, Дмитрий Иванович с увлечением слушал музыку, и впоследствии рассказывал: «В 1861 г. мы ездили в Фрейберг (швейцарский) слушать знаменитый тамошний орган, для чего должны были складываться человек по пяти и платить франков по двадцать с человека, невзирая на свои скудные средства, для исполнения музыки».

Все увлечения дружбой, любовью, музыкой, путешествиями, шли параллельно работе, не затмевая ее. Наука всегда оставалась для Дмитрия Ивановича главным и любимым. А в любимой науке назревали события, и для обсуждения их был в 1860 г, созван съезд. Этот важнейший в истории химии съезд состоялся в Карлсруэ, главном городе герцогства Баденского, с 3 по 6 сентября. Съехалось больше сотни участников, среди них много русских: А. Н. Зинин, Л. Н. Шишков, Натансон, Савич, Лесинский и Д. И. Менделеев.

Вот что писал 7 сентября 1860 г. Дмитрий Иванович о причинах и задачах съезда в письме к своему учителю, профессору Александру Абрамовичу Воскресенскому: «Химический конгресс, только что окончившийся в Карлсруэ, составляет столь замечательное явление в истории нашей науки, что я считаю обязанностью хоть в кратких словах описать вам заседания конгресса и результаты, которых он достиг.

Существенным поводом к созванию международного химического конгресса служило желание уяснить и, если возможно, согласить основные разноречия, существующие между последователями разных химических школ. Сначала г. Кекуле предложил было для разрешения многие вопросы: вопрос о различии частицы атома и эквивалента; вопрос о величинах атомического веса, т. е. принять ли паи Герара или паи Берцелиуса, измененные впоследствии Либихом и Паггендорфом, а ныне применяемые большинством; далее — вопрос о формулах и даже, наконец, о тех силах, какие при современном состоянии науки надобно считать причиною химических явлений. Но в первом же заседании, 3 сентября, собрание нашло невозможным в такое короткое время уяснить такое большое число вопросов и поэтому решилось остановиться только на первых двух.

Была избрана комиссия, в которую вошло до 30 человек, для предварительной разработки этих двух вопросов; был в ней, конечно, и С. Канниццаро, одушевленная речь которого по справедливости была встречена общим одобрением. На втором заседании конгресса 4 сентября, комиссия вынесла выработанную ею резолюцию такого содержания: «Предлагается принять различие понятий о частице и атоме, считая частицею количество тела, вступающее в реакции и определяющее ее физические свойства, и считая атомом наименьшее количество тела, заключающегося в частицах. Далее предлагается понятие об эквиваленте считать эмпирическим, независящим от понятий об атомах и частицах». При голосовании за резолюцию большинство подняло руки. Кто против? Робко поднялась одна рука — и опустилась.

Результат неожиданно единодушный и важный. Приняв различие атома и частицы, химики всех стран приняли начало унитарной системы; теперь было бы большой непоследовательностью, признав начало, не признать его следствий.

Третье заседание. 5 сентября, было посвящено вопросу об атомных весах, главным образом углерода, принять ли новый вес 12, или остаться при прежнем — 6, применявшемся тогда почти всеми. После долгих обсуждений, на последнем заседании 6 сентября Ж. Дюма произнес блестящую речь, предлагая новые атомные веса применять только в органической химий, оставив старые для неоргаников. Против этого горячо возражал С. Канниццаро, указывая, что всюду должны быть применены одни и те же атомные веса. Голосования по этому вопросу не было, но огромное большинство встало на сторону Канниццаро.

К этому рассказу прибавлю замечание, что во всех рассуждениях не было ни одного враждебного слова между обеими партиями. Все это, мне кажется, есть полное ручательство за быстрый успех новых начал в будущем. Из полутораста химиков уже теперь ни один не решился вотировать против этих начал».

С этого времени можно считать основным в химии «унитарное» направление, не делающее различий между органической химией и неорганической и соединяющее их в одну науку. С этого времени частица или молекула становится основной химической единицей и вся химия — молекулярной или частичной.

Но не только этим историческим съездом отмечено в химия начало 60-х годов. В том же 1860 г. профессоры Гейдельбергского университета Бунзен и Кирхгоф сделали открытие, разом неизмеримо расширившее возможности химических исследований. Они открыли спектральный анализ.

Белый солнечный луч при прохождении через призму разлагает свой сложный белый цвет на множество простейших цветных лучей; отраженные на экране эти лучи называются сплошным спектром. Все раскаленные тела также посылают лучи, разнящиеся только в яркости. Раскаленные же пары дают спектры прерывные, т. е. состоящие из некоторых цветных полос, строго определенных для каждого испаренного вещества, так, пламя паров натрия даст желтую линию, лития — красную и оранжевую, калия — красную и синюю и т. д. При этом линии элементов занимают в спектре строго определенные места. Отсюда по спектру можно узнать вещество. В этом заключалось открытие, сделанное Бунзеном и Кирхгофом.

«Если к сказанному прибавить, что для получения спектра нужны ничтожные доли вещества, то важность спектрального метода станет еще яснее; так, например, 1: 3 000 000 миллиграмма натрия уже дает возможность обнаружить его спектральным путем».

Спектральный анализ был открытием, не только уточнившим и расширившим метод химических исследований, но и оказавшим могучее влияние на развитие других наук. Достаточно, например, указать, что благодаря ему чрезвычайно расширились представления человека о вселенной, так как была получена возможность точнейшим образом узнать состав солнца, отдаленнейших звезд и т. д.

Два года, проведенные Дмитрием Ивановичем в Гейдельберге, оказались фундаментом, на котором в дальнейшем строились его жизненные навыки, усилия и отношения с людьми. В Гейдельберге понял он во всем объеме вопрос о ценности среды для ученого. Общество, с которым он там сталкивался, было обществом людей науки, преимущественно физиков и химиков, живущих одними интересами с ним. Возникало научное соревнование, стимулирующее работу. Университет, лекции лучших профессоров Европы, сосредоточенность всех окружающих на вопросах науки, все время идущей вперед, — все это давало такое чувство, что живешь на самом высоком уровне своего века. За работой Бунзена и Кирхгофа, наверное, внимательно следили молодые ученые, открытие спектрального анализа вызвало большой отклик и тоже было лишним стимулом в работе не одного только Дмитрия Ивановича.

Нельзя забыть и о съезде в Карлсруэ, на который молодой Менделеев попал благодаря своему пребыванию в Гейдельберге. Там он сумел дохнуть воздухом самых вершин науки, встретить людей, двигающих своим трудом мировую культуру вперед и понять, что и его место здесь, в этой среде ученых. Съезд дал ему возможность познакомиться и завязать долголетние связи с известнейшими химиками мира. Опыт гейдельбергских лет реализовался Дмитрием Ивановичем его последующую жизнь.