Александр Ферсман – Занимательная геохимия. Химия земли (страница 55)

В 1748 году после многолетней борьбы он наконец организует в Петербурге на Аптекарском острове первую в России научную химическую лабораторию, где ведет точный учет меры, веса и пропорций вещества.

В 1752–1753 годах Ломоносов читает первый в мире курс «физической химии». «Широко распростирает химия руки свои в дела человеческие», — говорит он и упорно работает над тем, чтобы удовлетворить практические запросы своей страны. Он получает новый состав оптического стекла; после трех тысяч опытов начинает изготовлять цветную смальту для мозаики, строит специальную мозаичную фабрику, изучает состав минералов Урала, занимается проблемами селитры и фосфора.

Среди первых задач, поставленных новой экспериментальной лабораторией, Ломоносов намечает приготовление чистых веществ. Это приводит его к изучению чистых металлов, солей, селитры, и старые уроки технологии и минералогии воскресают в новом виде. Для него минерал есть смешение первоначальных частиц, и его свойства зависят от «взаимного союза частиц».

Камень так же, как и всякое другое вещество, имеет свою историю жизни и смерти, и Ломоносов призывает к изучению природных минералов новыми методами.

Условия образования минералов он связывает с геологическими процессами, ищет их разгадки в глубинах, в расселинах вулканов, насыщенных раскаленными парами серы, на поверхности он видит зарождение камней в остатках животных, растений. Так в представлениях Ломоносова, замечательно сочетавшего в себе естествоиспытателя, натуралиста и философа-химика, камень оживает в свете новых идей.

Вот что пишет М. В. Ломоносов в своей замечательной книге «О слоях земных» 1763 года: «Вот каковы земные недра; вот слои, вот прожилки других материй, кои произвела в глубине натура. Пускай примечают их разное положение, цвет, тягость, пускай употребляют в размышлении совет от математики, от химии и обще от физики».

Это уже не старая скучная описательная минералогия, а новая наука — геохимия, химия Земли. И подобно тому как впервые в истории научной мысли на границах между физикой и химией он закладывает мощное здание физической химии, так на границах химии и геологии он зачинает новую науку, у которой в то время еще не было имени.

Надо было, чтобы прошло еще 70 лет, пока слово «геохимия» впервые в 1838 году прозвучало в устах крупнейшего натуралиста начала XVIII века, швейцарского химика Христиана Фридриха Шёнбейна (1799–1868), который спустя 4 года писал:

«Уже несколько лет тому назад я публично высказал свое убеждение, что мы должны иметь геохимию прежде, чем может идти речь о настоящей геологической науке, которая, ясно, должна обращать внимание на химическую природу масс, составляющих наш земной шар, и на их происхождение, по крайней мере, столько же, сколько на относительную древность этих образований и в них погребенных остатков допотопных растений и животных. С уверенностью можно, конечно, утверждать, что геологи не вечно будут следовать тому направлению, последователями которого они сейчас являются. Они для расширения своей науки, как только окаменелости не смогут достаточно служить им, должны будут искать новые вспомогательные средства и, без сомнения, тогда введут в геологию минерало-химические пути исследования. Время, когда это совершится, кажется мне не столь далеким».

И здесь история науки рассказывает нам, как в результате предшествующего развития мысли создалось и новое понятие и новый успех.

Для того чтобы широкие химические закономерности могли быть надежно обобщены в геохимические законы, чтобы они из гениальных догадок превратились в твердо установленные и проверенные научные обобщения, потребовалась длительная и кропотливая работа над фактами.

Огромная заслуга в этом направлении принадлежит великому русскому ученому Дмитрию Ивановичу Менделееву (1834–1907), который открытием закона периодичности свойств химических элементов подвел реальное основание под бесплодную до тех пор мысль о единстве строения всей Вселенной.

Д. И. Менделеев как ученый-химик начинает свою деятельность в пятидесятые годы XIX столетия, когда стала энергично развиваться русская промышленность. И Менделеев, горячо любя свою родину, не отгораживается от практики, а занимается ею со всей присущей ему энергией.

Он пишет об использовании нефти, каменного угля, об их запасах и происхождении, находит состав бездымного пороха, изучает возможности развития железной промышленности.

Конечной целью научного изучения он считает «предвидение и пользу».

Главный труд Д. И. Менделеева — это «Основы химии», изданные впервые в 1869 году, выдержавшие при его жизни 8 изданий и неоднократно издававшиеся после его смерти.

Эту книгу Дмитрий Иванович считает своим любимым детищем. «В них мой образ, мой опыт педагога и мои задушевные научные мысли».

«В „Основах химии“ вложены мои духовные силы и мое наследие детям», — писал он в 1905 году.

Открытие Периодической системы химических элементов, безусловно, указало новые пути развития химии и принесло Дмитрию Ивановичу Менделееву мировую известность.

Замечательную оценку дал этому закону Ф. Энгельс. Он говорил: «Менделеев доказал, что в рядах сродных элементов, расположенных по атомным весам, имеются различные пробелы, указывающие на то, что здесь должны быть еще открыты новые элементы. Он наперед описал общие химические свойства одного из этих неизвестных элементов… Несколько лет спустя Лекок де Буабодран действительно открыл этот элемент… Менделеев, применив бессознательно гегелевский закон о переходе количества в качество, совершил научный подвиг…»[67]

Менделеев предсказал новые химические элементы, исправил атомные веса и дал правильные формулы многим химическим соединениям.

Менделеев первый уподобил атомы небесным телам — звездам, Солнцу и планетам — и предположил, что строение атома сходно со строением небесных систем, вроде солнечной или системы двойных звезд.

Для геохимии периодический закон явился той основой, которая сделала возможным систематическое изучение законов сочетания химических элементов в природных условиях.

Закон был открыт. Но для того чтобы объяснить его, указать его смысл и значение для всего нашего миропонимания, нужно было, чтобы прошло еще 75 лет, чтобы прошел период грандиозной исследовательской работы, период борьбы различных течений; нужно было, чтобы проделаны были новые многочисленные эксперименты.

Устанавливая глубочайшие связи между химическими и физическими явлениями, Менделеев осуществил знаменитые слова Ломоносова: «Химик без знания физики подобен человеку, который всего искать должен ощупом. И сии две науки так соединены между собой, что одна без другой в совершенстве быть не могут».

Почему периодический закон химических элементов играл, играет и будет играть такую исключительно важную роль в истории науки? Потому что таблица Менделеева очень проста и представляет собой простой ряд природных фактов, правильно сопоставленных друг с другом в определенной пространственной, хронологической, энергетической и генетической связи. В ней нет ничего придуманного. Она — сама природа. Доступный нашему восприятию 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 обобщения и новые представления будут сменять устаревшие понятия; величайшие открытия и эксперименты будут далеко превосходить все прошлое и открывать невероятные по новизне и широте горизонты — все это будет приходить и уходить, но периодический закон Менделеева будет всегда жить, развиваться, уточняться и руководить исканиями.

Менделеев в своих работах призывал всех к дальнейшему развитию закона.

В одном из введений к «Основам химии» он писал: «Зная, как свободно и радостно живется в научной области, невольно желаешь, чтобы в нее вошли многие, и этому я подчиняю свое изложение. Поэтому невольно многие места моей книги полны желания, чтобы химическое миросозерцание, которое я старался развивать у читателей, побудило их к дальнейшему изучению науки. Набор на службу науке молодого поколения пусть не страшит тех, которые понимают настоятельную необходимость родины в практической деятельности — в области сельского хозяйства, промышленности и заводского дела. Лишь тогда, когда узнаются истины сами по себе в своей абсолютной чистоте, они могут прилагаться к жизни».

Этот призыв к молодому поколению всегда звучал у Менделеева. К нему на лекции стекались студенты всех факультетов. Его слово подчиняло себе слушателей, и аудитория была полна. Студенты приходили послушать не готовые схемы, а послушать, как думает, мыслит и творит великий учитель.

В XIX веке изучение химического процесса поставило минералогию в связь с физической химией и влило новое, более точное содержание в понимание тех перегруппировок химических атомов, которые идут в земной коре.

Это течение, укрепившееся в последние годы XIX века, подготовило почву для геохимических идей, выдвинув необходимость при анализе процесса образования минералов обращать внимание на те элементы, из которых они слагаются.

И тем не менее геохимия не могла родиться, пока оставалось неясным само представление об атоме, элементе или кристалле.