«НАУКА О ТЕЛАХ, КОТОРЫЕ НЕ СУЩЕСТВУЮТ» (1861–1865)

«НАУКА О ТЕЛАХ, КОТОРЫЕ НЕ СУЩЕСТВУЮТ»

(1861–1865)

Весной 1861 года железная дорога из Кенигсберга доходила только до Эйдкунена, прусского пограничного городка. С русской стороны железнодорожный путь был доведен только до Вильны, и переезжать границу и ехать через пограничную станцию Вержболово и Ковно до Вильны путешественникам приходилось на лошадях. Но пассажиры, особенно торопящиеся попасть в Петербург, нередко предпочитали скакать на перекладных не в Вильну, а в Динабург, что было прямее, дешевле и скорое. Именно этим путем решил ехать и Дмитрий Иванович Менделеев, которому секретарь русского посольства в Берлине поручил доставить срочный пакет в министерство иностранных дел и вручил подорожную дипломатического курьера.

Ранним утром 12 февраля 1861 года курьер с невиданным доселе титулом «доцента императорского Санкт-Петербургского университета» сошел с поезда в Эйдкунене. «Дали тут нам санки, и проехали мы заставу, сперва прусская была поднята, шлагбаум русский опущен, и два солдата. Паспорт спрашивают и на водку просят. В таможне не осматривали ничего — благо курьер».

В Вержболове подвернулась оказия: строительство участка между Вержболовом и Ковно было близко к завершению, и курьера с его багажом в служебном поезде довезли почти до самого Ковно. Здесь, в канцелярии губернатора, Дмитрий Иванович получил подорожную до Динабурга, и началась бешеная двухсотверстная гонка. Рвались постромки, летели из-под копыт комья мокрого снега, курьера и холодило и горячило. И на исходе шестнадцатого часа сани промчались по гати через Двину, проскочили через лощину, и за городом, на горе ездок увидел дымящий паровоз и состав.

«Въехали — звонят — это последний звонок. Подкатив, вбегаю, — говорят, нельзя. «Курьер» — можно, только вещей нельзя, но и вещи взяли. Заплатил и обрадовался, вошел уже покойно в вагон 2-го класса. Хотелось соснуть…

Спал, конечно, крепко, хоть и согнулся в дугу, но не надолго. Толки да еда. Так вот до Царского Села и не заметил».

Менделеев вернулся на родину в то время, когда в столице кипела хотя и всем известная, по скрытая лихорадочная деятельность. «Все знали, что великий акт освобождения миллионов рабов вскоре совершится, и все трепетно ждали его обнародования, — вспоминал об этом времени Сеченов. — Общее настроение, как перед большим праздником, было напряженно-тихое, выжидательное, без всяких вспышек». Сам Дмитрий Иванович быстро ощутил это настроение. 16 февраля он записал в своем дневнике: «Об освобождении много слышал, — говорят, 5-го, что государь говорил в народ, что хочет ко дню молитв назначить срок, что печатают уж манифест…»

Чутко уловив желание Александра II возвестить освобождение крестьян 18 февраля 1861 года — в пятилетнюю годовщину его царствования, — не только главные деятели реформы, но и весь чиновный люд с невиданной доселе расторопностью готовил и оформлял документы для всякого рода комиссий, комитетов, заседаний. Но, как почти всегда бывает в подобных случаях, одного дня все-таки не хватило, и к царю на подпись манифест попал только 19 февраля. Еще две недели ушло на печатание манифеста, и наконец 5 марта документ был опубликован в Петербурге.

Когда прошло первое возбуждение от обнародования манифеста, все как-то вдруг осознали, что ничего в нем не поняли, что это совсем не то долгожданное освобождение, о котором думали и мечтали. Недоумение — вот слово, которое характеризовало тогдашнее настроение. Вскоре начали доноситься слухи о ропоте и недовольство манифестом со стороны крестьян. И передовые люди шестидесятых годов уже не сомневались, что недоразумения и столкновения неизбежны.

В марте 1861 года стало известно, что 25 и 27 февраля в результате нападения кавалерии на варшавян, выходивших из костелов после траурной службы в честь годовщины Гроховской битвы, были убитые и раненые. В конце сентября под влиянием этих событий начались студенческие волнения в Петербургском университете, завершившиеся закрытием его на неопределенный срок. А весной следующего года заполыхали знаменитые петербургские пожары: горел Апраксин двор, горели жилые кварталы, горели казармы…

«Всего в 1861 г., — докладывал царю шеф жандармов князь И. Долгоруков, — оказано крестьянами неповиновение в 1176 имениях… Убиты 140… ранены 170… наказаны шпицрутенами 117».

Мощные процессы, происходившие в толще русской народной жизни, оказались тесно связанными с демократическим движением российского студенчества, энергично выступившего против произвола царского правительства. И демократическая направленность передовой русской профессуры ни в чем, быть может, не проявилась так ярко, как в ее поддержке справедливых требовании студенчества.

Менделеев сочувствовал освобождению крестьян, как человек, далеко отстоящий от конкретных частностей реформы. Но очень скоро ему предстояло убедиться в том, что такие, казалось бы, далекие от деятельности доцента понятия, как земельные наделы, выкупные платежи и прочие частности, повлияют на все дальнейшее точение русской жизни и в том числе на течение жизни доцента Менделеева. В биографических заметках, написанных 45 лет спустя, Дмитрий Иванович упоминает о наиболее запомнившихся ему событиях этих лет: «Возвратился с долгом 1000 р. (А. И. Вышнеградскому для Фойхтман) и места не получил… Работал у Фрицше. Жил на Петербургской за 2-м корпусом, где уроки… Написал Органическую химию… 20 декабря при закрытии университета остался за штатом. Пожар Измайловского полка; польское восстание».

Из этой скупой записки видно, какое тяжелое время было тогда у Менделеева. «В денежных средствах Дмитрий Иванович, как мне казалось, всегда был стеснен», — писал приятель Менделеева М. Панков, вспоминая студенческие годы. Но только по возвращении из-за границы Дмитрий Иванович узнал, что такое настоящая стесненность в деньгах. Много лет спустя он говорил одному из своих коллег, что в эти годы он еле успевал на извозчике переезжать из одного учебного заведения и другое: столько ему приходилось тогда читать лекций. «Зачем же вы набрали так много работы?» — спросил его собеседник. «А вот почему: когда я жил за границей, у меня была интрижка, а от нее плод, за который и пришлось расплачиваться». Предметом этой интрижки была провинциальная немецкая актриса Агнесса Фойгтман, которой Дмитрий Иванович был сильно увлечен в Гейдельберге. Отношения между ними сложились трудные и доставили Менделееву немало душевных терзании: «Все мои беды оттого, что не единственно направление моей воли, то она уму повинуется… то следуешь за сердцем и оттого идешь за Фойгтман, когда бы надо было бежать…» Так или иначе, Менделеев заботился о дочери и высылал Фойгтман деньги до тех пор, пока девочка не выросла и не вышла замуж.

Заботы о заработке — вот что больше всего занимало Менделеева в это время. И, как назло, все было будто против него. Найти педагогическую работу в феврале, когда началась уже вторая половина учебного года, было очень трудно, и Дмитрий Иванович был близок к тому, чтобы вообще переехать в Москву, где Зинин хлопотал о месте для него в Сельскохозяйственном институте (ныне Тимирязевская сельскохозяйственная академия) и в Московском университете.

Но мало-помалу дела Менделеева начали выправляться. На первых порах выручил Воскресенский, передавший ему свое место преподавателя в корпусе инженеров путей сообщения. В новом учебном году Дмитрий Иванович с августа начал читать в университете органическую химию. И хотя в декабре в результате студенческих волнении университет закрылся на неопределенный срок и Менделеев оказался «за штатом», он отнюдь не оказался без лекций. В Инженерном училище он преподавал физику, в корпусе инженеров путей сообщения — химию, во 2-м кадетском корпусе — химию и физическую географию. В феврале 1862 года Менделеев вместо с И. Сеченовым, А. Бекетовым (братом Н. Бекетова, с которым Дмитрий Иванович познакомился в Париже), Н. Костомаровым и другими читал публичные лекции в зале городской думы. Лекции эти были своеобразным ответом преподавателей на решение министра народного просвещения закрыть университет. Министром тогда был граф Е. Путятин — адмирал, который с легкостью перешел с палубы фрегата «Паллада» в министерский кабинет.

Энергичные действия министра-адмирала сыграли в судьбе Менделеева гораздо более важную роль, чем можно было бы подумать. Они вдруг предоставили в его распоряжение бездну (3–4 летних месяца) свободного от учебных занятий времени: университет был по-прежнему закрыт, а уроки в учебных заведениях, где преподавал Дмитрий Иванович, весною заканчивались. Присуждение Демидовской премии за «Органическую химию» разрешило главную проблему — материальную, — которая заботила и тревожила его в течение целого года. И тогда Менделеев решил, что пора заняться устройством своей личной жизни.

В первый же день своего приезда в Петербург он нанес визит Протопоповым и был обманут в ожиданиях. Феозва Никитична, встреча с которой рисовалась его воображению необыкновенно яркой и волнующей, в первый момент даже не узнала его. Через неделю-другую это ощущение рассеялось. «Милая, право, она. Если б не деньги, которых нет и самому-то, право, женился бы на ней». Дмитрий Иванович то убеждает себя: «Не для меня эта девушка. Нет, положительно нет». То вдруг обнаруживает с удивлением: «Что это Физа, опять она меня увлекать начала. И хорошая, право, была бы жена». Но снова очарование сменяется тревогой: «Физа сегодня сделала на меня что-то недоброе впечатление».

Конец этим колебаниям положила сестра Дмитрия Ивановича Ольга. Она была старше его почти на 20 лет и выступала, можно сказать, на правах матери. Именно Ольга Ивановна повела дело так, что Менделеев 10 марта 1862 года сделал предложение Феозве Никитичне, а 14 марта стал уже женихом. Пока шилось приданое, Дмитрий Иванович готовился к послесвадебной поездке за границу. Уже в этот период обнаружилось, что обе стороны вступают в брак не без колебаний. Перед Феозвой Никитичной иногда вдруг с пугающей ясностью вставала перспектива совместной жизни с таким вспыльчивым и раздражительным человеком, каким был Менделеев. Ее родственники и знакомые предостерегали от этого шага, и тогда она, сама в глубине души не уверенная ли в чем, самонадеянно говорила: «Я переделаю его своей любовью».

Дмитрий Иванович тоже колебался. Он писал сестре, что чем более он узнает невесту, тем больше убеждается, что у него нет чувств, которые должны быть у жениха. Но умудренная жизненным опытом Ольга Ивановна отмела эти не очень-то уверенные сомнения брата: «Ты помолвлен, объявлен женихом, в каком положении будет она, если ты теперь откажешься?»

Менделеев уступил, и эта уступка поставила его в затянувшиеся на много лет и мучительные для обеих сторон отношения. Конечно, выяснилось это не сразу, и после венчания, состоявшегося в конце апреля 1862 года, молодожены в самом радужном настроении отправились в свадебное путешествие по Европе, проживать ту тысячу рублей, которую в виде Демидовской премии принесла Дмитрию Ивановичу «Органическая химия».

Откровенно говоря, присуждение Демидовской премии не было для Менделеева полной неожиданностью. Еще в Гейдельберге летом 1860 года, размышляя о том, как бы добыть денег, он подумал о возможности представления какого-нибудь труда на соискание Демидовской премии. По-видимому, он просил своих петербургских друзей узнать подробности, так как один из них 9 августа 1860 года прислал ему выписку из правил. «На получение награды могут притязать только вообще вышедшие с 1-го ноября истекшего по 1-е ноября настоящего года оригинальные, напечатанные на русском языке… сочинения. Предмет сих сочинении может быть заимствован из какой бы то ни было отрасли человеческих познании, или приложение их к потребностям житейским». Конечно, о соискании премии в 1860 году нечего было и думать, но в следующем — 1861 году Дмитрий Иванович решил писать первый оригинальный учебник по органической химии на русском языке…

14 февраля прибыл он в Петербург, а уже 24 февраля начался этот беспримерный научный труд, показывающий, какая колоссальная духовная мощь таилась в этом 27-летнем человеке. Самое лучшее представление об обстановке, в которой велась эта работа, и о том горении, в котором находился Менделеев, дают слова, часто встречающиеся к его знаменитом «Гейдельбергском дневнике», названном так по недоразумению, ибо большая часть его написана Дмитрием Ивановичем уже в Петербурге: «Писал, писал и писал». И когда 18 июня рукопись была сдана в набор, Менделеев мог с полным основанием сказать: «Больше работать, как я с этой книгой работал, — нельзя».

Первого октября книга была уже отпечатана, и одни из первых авторских экземпляров Дмитрий Иванович повез Зинину. Николаи Николаевич внимательно пролистал Менделеевский труд, похвалил и сказал: «В год все разойдется».

Он оказался прямо-таки пророком: «Органическая химия» действительно разошлась с такой быстротой, что на следующий год ее пришлось выпустить вторым изданием. А весной 1862 года она была удостоена полной Демидовской премии. Казалось бы, этот успех должен был показать Менделееву, как глубоко правы были его доброжелательные учителя и коллеги, когда советовали ему обратиться к органической химии, на которой сосредоточился тогда интерес века…

Можно сказать: три открытия, сделанные в двадцатых годах прошлого века, положили, начало этой отрасли химии и придали ей тот мощный импульс, который определил ее развитие вплоть до 1880—1890-х годов. Первое из этих открытии — анализ — сделал германский химик Ю. Либих, разработавший удивительно простой, быстрый и точный метод определения состава органических веществ, то есть веществ растительного и животного происхождения. Второе открытие — синтез — сделал германский химик Ф. Вёлер, который в 1828 году впервые осуществил превращение неорганического вещества в органическое, что в то времена считалось доступным только таинственной жизненной силе. Третье же открытие — изомерия — родилось в результате страшного скандала, разразившегося между Либихом и Вёлером.

Но по порядку. Когда метод анализа органических соединений был окончательно отработан, Либих в восторге воскликнул: «Теперь даже обезьяна может стать химиком!» Отбросив возникающие в связи с этим заявлением ассоциации, нужно признать, что Либих действительно сделал очень важное усовершенствование. «Берцелиус, — писал он, — затратил на свои анализы органических кислот 18 месяцев, сделав всего 7 анализов… В последней нашей работе в три месяца сделано 72 анализа… Берцелиус со своим старым аппаратом должен был бы работать над этим ни больше ни меньше как пять лет!.. Он (Берцелиусов метод. — Г. С.) доступен лишь немногим экспериментаторам, когда же хотят строить большой дом, надо много работников».

Работники не замедлили явиться в невзрачную либиховскую лабораторию, расположившуюся в помещении бывшей гиссенской гауптвахты. И их дружными усилиями было проанализировано такое множество органических веществ, что уже к сороковым годам можно было приступать к их классификации и систематизации. Оказалось, что все без исключения органические вещества обязательно содержат в своем составе углерод. Это дало основание рассматривать органическую химию как химию углеродных соединений. Но почему углерод занимает такое привилегированное положение? Почему пришлось посвящать соединениям одного элемента целый раздел химии? Почему эта наука разделилась на две части: химию углерода и химию всех остальных элементов, вместе взятых?

Оказывается, углерод дает поразительное разнообразие всевозможных соединений. Одни только углеводородные соединения исчисляются сотнями, причем в их число входят такие непохожие вещества, как метан, горящий в наших кухонных плитах; ацетилен, при помощи которого режут и сваривают сталь; полиэтилен, пленка из которого нашла столь широкое применение и в промышленности, и в быту; скипидар, бензин, парафин, керосин и т. д. И все это разнообразие достигается лишь различными комбинациями атомов углерода и водорода в молекуле. Сколь же велико должно быть количество соединений углерода с водородом, кислородом, азотом, серой, мышьяком и другими элементами! Какое колоссальное поле открывалось перед исследователями!

Второе основополагающее открытие не повлекло за собой столь же быстрой разработки, как первое. Конечно, когда Вёлер кипячением раствора неорганического вещества — циановоаммониевой соли — неожиданно получил мочевину — вещество, считавшееся тогда сугубо органическим, — он оценил значение своего открытия. Реакция в его колбе перекинула мостик через ту пропасть, которая в те времена разделяла химию минеральную и химию растительного и животного миров. И это значило, что на его глазах косная мертвая материя без всякого участия пресловутой жизненной силы была превращена в продукт, прежде вырабатываемый лишь живым организмом. Но настолько вёлеровское открытие опережало свой час, что и спустя 15–20 лет крупнейшие химики Европы отказывались принимать его всерьез. Даже Жерар, проницательный Жерар, работы которого сыграли такую важную роль в формировании научного мировоззрения Менделеева, и тот в 1842 году писал: «…Химик… делает все противоположно живой природе; он сжигает, разрушает, работает с помощью анализа; одна только жизненная сила действует с помощью синтеза». А патриарх европейской химии шведский ученый Я. Берцелиус в 1849 году, то есть через 21 год после вёлеровского эксперимента, считал: «В живой природе элементы, по-видимому, подчиняются совершенно иным законам, чем в неорганической природе, ибо продукты, получающиеся при взаимодействии этих элементов, отличаются от тех продуктов, которые дает нам органическая природа. Если бы удалось найти причину этого различия, то у нас был бы ключ к теории органической химии; но эта теория до такой степени скрыта, что у нас нет никакой надежды открыть ее, по крайней мере, в настоящее время…»

Историю же третьего основополагающего для органической химии открытия следует начать с того, что Либих с детства увлекался взрывами. Работая в Париже у знаменитого Ж. Гей-Люссака, он и надумал исследовать гремучую ртуть и гремучее серебро, которые доставляли ему в детстве столько радости и столько нахлобучек от старших. И оказалось, что все это соли одной кислоты, которую он по аналогии назвал тоже гремучей. Либих гордился своим мастерски сделанным анализом, и вдруг ему попадается работа Вёлера, в которой тот приписывает точно такую же формулу циановой кислоте, по свойствам ничего общего с гремучей кислотой не имеющей. Либих обвинил Вёлера в грубой ошибке, Вёлер обвинил в грубой ошибке Либиха. И начавшуюся перепалку пришлось останавливать Берцелиусу. Проверив оба анализа, Берцелиус с изумлением убедился, что правы оба и что в природе существуют тела одинакового химического состава, но различающиеся по множеству свойств. Берцелиус отказался объяснить, в чем тут дело, но зато придумал для обозначения непонятного явления отличный термин — изомерия. А проникшиеся величайшим уваженном друг к другу спорщики сделали в знак примирения совместную работу и на всю жизнь стали лучшими друзьями.

К 1860 году, когда Менделеев начал работать над «Органической химией», три основополагающих открытия, сделанных почти одновременно, были разработаны весьма неравномерно. Поначалу центр тяжести исследовательских работ в органической химии сосредоточился, естественно, на анализе. Ученые выяснили: молекулы органических веществ можно уподобить зданию, сложенному из крупных блоков — радикалов. И как в здании связь между блоками слабее, чем прочность самих блоков, так и в молекуле радикалы между собой связаны не так крепко, как атомы, входящие в состав радикалов. Поэтому в большинстве реакций радикалы лишь перестраиваются по-новому, не распадаясь на отдельные атомы. На первых порах радикалов наоткрывали великое множество, но постепенно их сводили к общим типам, и наконец усилиями уже знакомых нам Ш. Жерара и О. Лорана все типы удалось привести всего к двум «первичным радикалам» — метану и бензолу.

Метан — болотный газ — простейший углеводород. Его молекула состоит из одного атома углерода, окруженного четырьмя атомами водорода. Таким образом, химическая формула метана — CH₄. Если у двух молекул метана оторвать по одному атому водорода, то два осколка сцепляются вместе и образуют более сложную молекулу этана — C₂H₆. Оторвав у вновь полученной молекулы один атом водорода и присоединив к нему еще один осколок метана, получим молекулу пропана — C₃H₈. Продолжая такую операцию сколь угодно долго, можно получить множество соединений, принадлежащих к одному ряду с общей формулой C_nH_2n+2. Если же оторвать у каждой молекулы метана по два атома водорода и сцепить вместе два получившихся осколка, возникнет молекула этилена — C₂H₄ — родоначальника ряда C_nH_2n. Следующий ряд — C_nH_2n-2 — открывает всем известный ацетилен — C₂H₂.

По предложению Жерара такие ряды соединении, состав которых выражается одной общей формулой, стали называть гомологическими рядами. Замещая отдельные атомы водорода и целые группы их атомами кислорода — O, азота — N, серы — S, гидроксильной группой — OH, нитрогруппой — NO₂ и т. д., можно получить ряды соединении, формулы которых выводятся из формулы метана. Все это многочисленное семейство называют рядом метана или жирным рядом, так как жиры также входят в это семейство.

Другой первичный радикал — ароматическая жидкость бензол — открыт М. Фарадеем в 1825 году. Его молекула состоит из шести сцепленных в кольцо углеродных атомов, каждый из которых соединен с одним атомом водорода. Замещая эти атомы, сцепляя бензольные кольца во всевозможных сочетаниях, можно получить второе обширное семейство веществ, получивших название ароматических. Правда, в 1860 году еще не было известно, что в бензоле атомы углерода сцеплены в кольцо, это было установлено пять лет спустя, но характерные особенности веществ ароматического ряда были уже установлены.

Что же касается органического синтеза, то после дивного вёлеровского открытия наука в течение многих лет не подвигалась дальше в этом направлении. Лишь в пятидесятых годах были возобновлены опыты в этом направлении и началась титаническая, захватывающая своей красотой и напряженностью работа французского химика Марселена Бертло. В 1853 году из простых органических соединений — глицерина и жирных кислот — он получает искусственные жиры. В 1855-м он синтезирует спирт из этилена, пропиловый спирт, горчичное масло. В 1856 году он берется за синтез углеводородов, в 1857-м — получает искусственный древесный спирт. И к 1860 году в его голове складывается план того ослепительного каскада синтезов, при помощи которых он получил едва ли не большинство известных в то время типов органических соединений из ацетилена — газа, который нетрудно получить из угля, извести и воды.

Тайна изомерии в 1860 году тоже была близка к разгадке. Уже публиковал некоторые соображения о структурных формулах Август Кекуле. Уже в голове Александра Бутлерова созревали идеи структурной теории, изложенные им 19 сентября 1861 года в его историческом докладе «О химическом строении веществ». А от них уже недалеко было до его блестящей работы «О различных объяснениях некоторых случаев изомерии», которую он опубликовал о 1863 году и в которой доказывалось: различие свойств органических веществ с одинаковым химическим составом есть следствие различия в строении их молекул.

Таким образом, интерес Менделеева к органической химии, бурно развивающейся и таящей в зародыше немало великих открытии, представляется вполне оправданным и объяснимым. Зато совершенно неоправданным и необъяснимым представляется то равнодушие, с которым он оставляет работу, принесшую ему такой успех и такое одобрение коллег. Складывается впечатление, будто мастер, занятый работой, настолько сложной и тонкой, что она недоступна для понимания подмастерьев, устал слушать их ворчание по поводу своего мнимого лентяйства или неумения. Отвлекшись ненадолго, подошел, сделал с блеском и с радостной яростью работу, над которой они корпели, поразил, продемонстрировал высшее мастерство и снова вернулся к своему тонкому и незаметному для непосвященных труду. И сделанная в запальчивости работа среди прочих творении мастера заняла какое-то странное и не совсем понятное для потомков место. Именно такое место в творчестве Менделеева и заняла «Органическая химия».

Действительно, еще в декабре 1860 года не было никаких намеков, что Дмитрий Иванович собирается заняться органической химией. Не далее как 10 декабря он написал попечителю петербургского учебного округа: Главный предмет моих занятий есть физическая химия… Блеск чисто химических открытий сделал современную химию совершенно специальною наукой, оторвав ее от физики и механики, но несомненно должно настать время, когда химическое сродство будет рассматриваться как механическое явление… Я выбрал своею специальностью те вопросы, решение которых может приблизить это время». И вдруг через каких-нибудь два месяца мы застаем его работающим над учебником органической химии.

Ну хорошо, может быть, передумал, пересмотрел свои взгляды. Может быть, успех «Органической химии» убедил в том, что раньше заблуждался. Но нет! Через некоторое время, когда Зинин начал сетовать на то, что Менделеев не продолжает работать над проблемами органической химии, Дмитрий Иванович пишет ему письмо, свидетельствующее о том, что он и не думал менять свои взгляды: «Разработку фактов органической химии считаю в наше время не ведущей к цели столь быстро, как то было 15 лет тому назад, а потому мелочными фактами этой веточки химии заниматься не стану».

Но ежели с самого начала знал, ежели всегда понимал, то зачем брался? Из-за денег? Но ведь на Демидовскую премию, как явствует из условий, можно было представить работу на любую тему, а уж в темах-то у Менделеева недостатка никогда не бывало. Биографы и исследователи творчества Менделеева всегда чувствовали, что в этой истории с «Органической химией» таится какая-то неясность, какая-то странность, и почти все они как-то затруднялись в оценке этого труда. Подчеркивая заслуги Менделеева в том, что именно он написал первый русский учебник органической химии; что именно он первый отказался от старого способа написания некоторых знаков и формул; что именно он ввел в русский химический обиход многие термины, сохранившиеся до наших дней; что именно он разработал теорию предельных органических соединений, они начинают мяться, когда дело доходит до оценки той роли, которую сыграла книга Менделеева в развитии органической химии. Едва ли не извиняющимся тоном начинают они говорить, что-де в то время органическая химия находилась как раз в состоянии полнейшего переворота, что теория пределов не давала объяснения проявлениям изомерии и что Менделеев почему-то не оценил по достоинству структурной теории Бутлерова, разъяснившей эту самую изомерию.

У каждого ученого есть исследование, которое лично для него означает гораздо больше, чем для науки; которое в формировании его собственных взглядов сыграло роль гораздо более важную, чем в формировании избранной им науки. Думается, что «Органическая химия» была именно таким трудом для Менделеева. Совершенно очевидно, что эта книга не сыграла значительной роли в развитии органической химии, зато она дала Дмитрию Ивановичу повод и возможность обдумать и решить для себя еще одну важную сторону волнующей его проблемы, сделать еще одни шаг по направлению к его великому открытию.

Что же могло привлечь внимание Менделеева к органической химии? Что могло заинтересовать его в этой науке, от которой он упорно отворачивался, несмотря на все попытки склонить его к ней? Пожалуй, на эти вопросы можно ответить уверенно: Менделеева побудили заняться органической химией гомологические ряды.

Действительно, нет в органической химии ни одного вещества, которое стояло бы одно, само по себе. Здесь каждое вещество — член гомологического ряда, член бесконечной цепи веществ, каждое из которых несет на себе неизгладимое клеймо рода. Зная, к примеру, что метиловый спирт определенным образом реагирует с натрием, мы можем уверенно утверждать, что любой спирт из уходящего в бесконечность гомологического ряда взаимодействует с натрием точно таким же образом. Пристраиваясь один к другому, гомологические ряды образуют классы органических веществ — углеводороды, спирты, альдегиды, кислоты, эфиры.

По всей вероятности, Менделеев испытывал эстетическое наслаждение, созерцая таблицы гомологических веществ. Вот выстроился вдоль горизонтали ряд углеводородов: метан, этан, пропан, бутан, пентан… Вот их формулы: CH₄, C₂H₆, C₃H₈, C₄H₁₀, C₅H₁₂. Закон прост: каждый последующий член ряда отличается от предыдущего только тем, что содержит лишний радикал CH₂. Взгляд Менделеева с удовлетворением останавливается на закономерно увеличивающихся значениях удельного веса и температуры кипения.

Ниже — второй ряд: этилен, пропилен, бутилен, амилен… C₂H₄, C₃H₆, C₄H₈, C₅H₁₀…

Еще ниже — третий ряд: ацетилен, аллилен, кротонилен, валерилен… C₂H₂, C₃H₄, C₄H₆, C₅H₈…

А вот и последний, завершающий ряд углеводородов — ароматические: бензол, толуол, ксилол, кумол… C₆H₆, C₇H₈, C₈H₁₀, C₉H₁₂…

Ясно, что перемещение вправо вдоль горизонтальной оси такой сетки сопровождается непрерывным возрастанием молекулярного веса. А что означает перемещение вниз по вертикали, по соединениям, содержащим одинаковое количество атомов углерода? Прежде всего это означает уменьшение молекулярного веса, но уменьшение, идущее за счет одного только водорода. Другими словами, двигаясь вниз по вертикали, мы постепенно переходим к соединениям, все менее и менее насыщенным водородными атомами. А что означает такое уменьшение?

Спустя много лет, вспоминая о поисках ответа на этот вопрос, Дмитрий Иванович писал: «Возвратившись из заграницы и начав чтение органической химии, я стал ее писать и тогда формулировал понятие о пределе, следуя за идеями Франкланда». Кто же такой был Франкланд и какими его идеями воспользовался Менделеев?

В 1853 году, изучая соединения азота, фосфора, мышьяка и сурьмы, английский химик Эдвард Франкланд обратил внимание на то, что один атом любого из этих элементов может присоединять иногда 3, а иногда 5 атомов других элементов. Исследовав вопрос, Франкланд предложил характеризовать способность элементов к насыщению термином «атомность» или «валентность». Если, к примеру, азот присоединил 3 атома водорода, то его валентность равна 3. Кислород образует воду, присоединяя 2 атома водорода, следовательно, кислород двухвалентен. В пятиокиси азота, состоящей из 2 атомов азота и пяти атомов кислорода, азот пятивалентен и так далее.

Это понятие, без которого немыслима современная химия, в 1860 году еще далеко не установилось в науке, и Менделеев не решился ввести его в учебник: «Не должно забывать, что понятие об атомности заключает в себе много условного и служит, как мне кажется, главным образом только для облегчения системы, не заключая в себе ничего абсолютного». Поэтому Дмитрий Иванович пошел по более наглядному пути. Он обратил внимание, что максимальное количество водорода на каждый атом углерода содержится в соединениях первого гомологического ряда. Он стал называть эти углеводороды предельными. Все нижележащие ряды — ряды непредельных углеводородов, причем чем ниже лежит ряд, тем меньше его соединения насыщены водородом и тем легче они вступают во всевозможные реакции.

Эта ясная, чрезвычайно наглядная картина перехода весового количества в химическое качество была так близка и дорога душе Менделеева, вносила столько ясности и понимания в систему его взглядов, что он весьма настороженно отнесся к структурным теориям и объяснениям изомерии, появившимся вскоре после выхода его книги. Структурные формулы и изомерия настолько усложняли построенную им модель, порождали столько новых вопросов, что Дмитрию Ивановичу пришлось проявить редкое умение — умение самоограничиваться. Он интуитивно ощутил: иногда пытаться ответить на все вопросы — значит отказаться от намерения понять хоть что-нибудь. И он не стал претендовать на то, чтобы объяснить все…

О причинах, побудивших его с осторожностью относиться к структурной теории Бутлерова, Менделеев писал: «…при изложении и 1860-х годах «Органической химии»…я старался выставлять на вид постепенность и непрерывность перехода от жирных соединении к ароматическим, выставляя на первый план то обстоятельство, что первые отвечают пределу C_nH_2n+2, а вторые — далекому от него классу соединений соответствующих углеводородам состава C_nH_2n-6… Ацетилены, терпены и тому подобные ряды должны поэтому составлять ступени перехода. Подобные, вполне естественные, соображения были совершенно забыты, особенно по поводу господства той части структурного… учения… по которой для предельных соединений признается цепеобразное строение… а для ароматических — замкнутое или кольцеобразное…»

Эти слова, в которых сквозит неприязненность к структурной теории, написаны в 1894 году, когда идеи Бутлерова в органической химии восторжествовали, и время показало, что здесь прав был именно Бутлеров. Но зато Менделеев открыл периодическую систему элементов. И быть может, и в том, что он сделал это великое открытие, и в том, что он оказался не прав в споре с Бутлеровым, проявилась одна и та же особенность его мышления — умение пренебречь усложняющими дело тонкостями и обнаружить мощный принцип, позволяющий увидеть порядок в груде материала, поначалу представляющейся хаотичной. Понятно о пределах — вот тот принцип, который дал возможность Менделееву охватить единым взглядом пеструю картину органических веществ. И позднее мы увидим, какую роль сыграет этот принцип в открытии периодического закона…

Иногда бывает очень интересно проследить первые шаги великого человека на ниве избранного им дела, особенно такие его шаги, в которых он волен сам принимать решения, волен выбирать то, что ему почему-либо представляется заслуживающим внимания. В этом смысле бесценным материалом для биографа, изучающего творчество Менделеева, следует считать «Журнал Министерства народного просвещении» за 1857 год, когда 23-летний магистр вел в нем раздел «Новости естественных наук».

Распределив опубликованные Менделеевым заметки по тематике, мы получим удивительную картину, показывающую, как рано и как точно сложились у Дмитрия Ивановича его научные интересы. Судя по заметкам, опубликованным в «Журнале Министерства народного просвещения» за 1857 год, 23-летнего магистра Менделеева больше всего интересовали неорганическая химия и свойства химических элементов… Второе, третье и четвертое места делили одинаково интересующие его области: органическая химия, минералогия и природные богатства России, физиология животных. Затем следуют физическая химия, сельское хозяйство, зоология и ботаника, стекло и стеклянное производство, метеорология и пироксилин.

Конечно, жизнь должна была внести свои поправки в пасьянс ранних менделеевских интересов, и она действительно внесла их. В 1861 году Менделеев написал курс «Органическая химия» и, подчиняясь своенравным, но неумолимым требованиям жизни, взялся за «технологию по Вагнеру». И в результате в раскладе его интересов стекло и стеклянное производство переместились с одного из последних мест на первое…

«Здоровье мое плохо, кашель и кровохарканье истощили мои силы очень значительно, — писал Менделееву в августе 1861 года профессор М. Скобликов. — С декабря месяца я решительно не в силах заниматься. Читаю разные книжки — вот и все мои занятия. Вы очень кстати, стало быть, предложили ваше намерение взять на себя редакцию Технологии Вагнера… Я хочу сказать, что я решился окончательно передать кому-нибудь ответственность по редакции этой книги. Если вы пожелаете, Дмитрий Иванович, принять на ваше имя редакцию Технологии Вагнера, напишите мне об этом». Прекрасный специалист по технической химии, профессор Петербургского университета Скобликов, готовивший переводное издание «Технологии по Вагнеру», в 1859 году тяжело заболел и вынужден был уехать для лечения за границу. Тогда они и познакомились с Менделеевым, сдружились, и между ними завязалась переписка. И эта встреча спустя 2–3 года обернулась для Дмитрия Ивановича работой, в которой проявилась новая грань его удивительной одаренности и которая связала его имя с Петербургским технологическим институтом.

По всей видимости, он с радостью взялся за технологию, и из мира скудных и бледных символических выражений отвлеченной науки его мысль перенеслась в хлопотливый, живой, веселый мир техники и промышленности. Бестелесные формулы вдруг обрели плоть и кровь, абстрактные термины — энергия, сила, масса — вдруг наполнились глубоким значением и начали волновать, как воспоминания детства. Дмитрий Иванович не смог избежать очарования научной истины, представшей перед ним в столь полнокровном конкретном выражении.

В течение 1862 года Дмитрий Иванович подготовил три выпуска: «Производство муки, хлеба и крахмала», «Сахарное производство», «Производство спирта и алкоголометрия». По когда дело дошло до четвертого выпуска — «Стекло и стеклянное производство», сердце его дрогнуло. Вспомнились детские впечатления, Аремзянка, завод… И захотелось разобраться, понять суть и смысл запомнившихся с детства, по недоступных детскому пониманию инструментов и операций. А когда полистал да почитал Вагнера, понял, как много неясного и вздорного почитается за истину в теории стеклянного ремесла.

Четвертый выпуск «Технической энциклопедии» дал Дмитрию Ивановичу возможность довести до полной ясности те идеи, которые были развиты в его доцентской диссертации «О составе кремнеземных соединений», которую он защитил в 1856 году. Соединения эти давно вызывали у Менделеева как у химика ощущение беспокойства. В самом деле, изучение чистого кремния показывало, что этот элемент очень сходен с углеродом (в наше время сказали бы, что углерод и кремний входят в одну группу периодической системы элементов). Не из-за этого ли сходства именно углерод и кремний поделили между собою живое и минеральное царства? Не из-за этого ли сходства вся органическая химия зиждется на соединении углерода с водородом, а вся минеральная — на соединении кремния с кислородом — кремнеземе? Но вот что удивительно: трудно сыскать в природе вещества, которые различались бы сильнее, чем соединения органические и минеральные. Какое поразительное различие, какая, противоположность в свойствах соединений вдруг оказывается у сходственных элементов — углерода и кремния. Если первый олицетворяет собой тонкую, переменчивую, уязвимую живую материю, то второй — символ материи минерального мира, материи холодной, косной, малоподвластной времени и разрушительным силам.

В 1864 году Дмитрий Иванович мог уже говорить о ясных результатах своих размышлений. Он понял, что органические и минеральные соединения являют собой два различных принципа организации, два различных типа упорядочения вещества. Органическая химия построена по первому принципу, в ней все вещества четко отделены одно от другого, содержание составляющих данное вещество элементов находится в строго постоянной пропорции, и нарушение этой пропорции равносильно уничтожению данного соединения. Химия минеральная совсем другое дело. Основа ее — кремнезем — твердое «огнепостоянное» вещество, способное сплавляться со многими окислами и образовывать с ними однородную массу. Но в отличие от обычных химических соединений, в которых жесткие связи однозначно определяют соотношение всех составляющих элементов, кремнеземистые сплавы способны соединяться во всевозможных отношениях и образовывать множество разнообразных соединений. Именно на этом свойстве кремния заждется второй принцип организации веществ, принцип, который дал минеральному царству богатство и разнообразие, немногим уступающее богатству и разнообразию живой природы.

«Техническая энциклопедия» сыграла важную роль в жизни Дмитрия Ивановича. Она принесла ему репутацию знающего химика-технолога, что послужило основанием для выдвижения его на должность исполняющего обязанности экстраординарного профессора технической химии в Петербургском университете. Однако министр просвещения отказался утвердить ходатайство факультета под предлогом, что у Менделеева не было докторской степени. И хотя в 1863 году будто в отместку министру Технологический институт, не входивший в систему министерства просвещения, избрал Менделеева профессором и дал ему казенную квартиру при институте, Дмитрий Иванович решил заняться работой над докторской диссертацией.

О степени популярности, того или иного ученого нередко свидетельствует обилие ходящих в народе анекдотов и слухов, в которых самым неожиданным и прихотливым образом расцвечиваются и перевираются сведения о его научных работах. О Менделееве ходило немало слухов такого сорта. Одни, например, говорили, что именно Дмитрий Иванович нашел секрет приготовления русской водки, прославившейся на весь мир своим необыкновенным вкусом. Другие же шли еще дальше, доказывая, что Менделеев заработал огромные деньги, изготовляя поддельные французские вина для известного в то время владельца магазинов Елисеева. За популярность приходится расплачиваться… Все эти фантастические измышления построены только на одном, действительном факте: докторская диссертация Дмитрия Ивановича называлась «О соединении спирта с водою».

В 1863 году, когда Менделеев занялся этими исследованиями, трудно было найти тему, которая вытекала бы так естественно и так закономерно из его предыдущих работ. Органическая химия, твердо поставленная предшественниками и успешно развиваемая современниками, дала ему повод разобраться и уяснить себе принцип построения многочисленных, органических веществ. Доцентская диссертация и «Стекло и стеклянное производство» явили его взору новый, еще мало изученный принцип, ответственный за многообразие минералов и стекол. Понять его, изучить его действие, объяснить, как образуются бесчисленные неопределенные соединения, в которых нет строго выдержанных соотношений между входящими в их состав компонентами, — вот что Менделеев поставил себе очередной задачей.

Но как неудобны для этой цели «огнепостоянные», твердые, неразложимые кремнеземистые соединения. Как трудно найти образцы, которые можно было бы считать однородными. Как труден их элементарный анализ по сравнению с анализом органических веществ. Как, наконец, труден, в сущности, даже невозможен для техники тех лет, синтез минералов с заранее заданным соотношением входящих в них окислов…

Редактируя «Технологию по Вагнеру», Дмитрий Иванович должен был дополнить главу об алкоголометрии. Работая над ней, он понял, что спирт, смешивающийся с водой в любых пропорциях, — прекрасный объект для изучения неопределенных соединении. Так волею обстоятельств Менделеев снова возвращается к любимым физико-химическим исследованиям.

После двухлетнего перерыва снова извлечены заветные приборы, с которыми Дмитрий Иванович работал еще в Гейдельберге. Руки ученого нежно прикасаются к стеклу, стали и бронзе саллероновских аналитических весов, гейслеровских термометров и чувствительнейшего пикнометра, изготовленного боннским стеклодувом по чертежу Дмитрия Ивановича. И затем начинается изнурительная подготовка к экспериментам, которым Менделеев отдал полтора года своей жизни.

Прежде всего он проанализировал работы предшественников, выявил недостатки и недочеты их измерений и предпринял все меры, внес все поправки в свою работу для того, чтобы устранить самую возможность малейшей неточности, малейшей ошибки. За сто с лишним лет до Менделеева его великий предшественник в физической химии М. Ломоносов писал: «Нужные и в химических трудах употребительные натуральные материи сперва со всяким старанием вычистить, чтобы в них никакого постороннего примесу не было, от которого в других действиях обман быть может». Хотя Менделеев не мог знать этого завета — труды Ломоносова были еще похоронены в архивах Академии наук, — он, не жалея сил и времени, избавлялся от всякого «примесу» в тех 15 ведрах спирта, которые он вместе с академиком А. Купфером весной 1863 года получил на казеином складе. Сначала он перегнал этот спирт в обычном кубе химической лаборатории Института инженеров путей сообщения. Потом любезный Шишков предоставил в его распоряжение спиртовой куб химической лаборатории Артиллерийской академии, и здесь, чередуя перегонку с пропусканием через негашеную известь, Дмитрий Иванович довел крепость спирта с 71,6 процента до 99,9 процента.

О выведенной из последовавших затем экспериментов формуле, которая содержала 30 членов и занимала 5 строк, Менделеев писал: «Эта формула все-таки есть одна из простейших…» Но данные, полученные из этой «простейшей» формулы, по точности превзошли цифры всех менделеевских предшественников, что было сразу же оценено питейными ведомствами. Измерения Дмитрия Ивановича были положены в основу алкоголометрии сначала в Голландии, потом в Германии, Австрии и России.

Таков был практический результат докторской диссертации. Для Менделеева же гораздо большую ценность представлял результат теоретический: наибольшее сжатие смеси происходит при взаимном растворении 45,88 процента безводного спирта с 54,12 процента воды. В переводе на язык химии это означало вот что: когда на каждую молекулу спирта в растворе приходится три молекулы воды, объем смеси становится минимальным, следовательно, удельный вес достигает максимума.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.