Глава 2

Глава 2

Студент университета! Первое предупреждение. Наследие корифеев русской науки. Воспоминания о Д. И. Менделееве. Д. П. Коновалов. Что такое физическая химия? Н. А. Меншуткин. А. Е. Фаворский. Созвездие талантов.

Прекрасен гордый город, раскинувшийся на берегах Невы. Прекрасен в любое время года, но по-особому летом. Кончились белые ночи, но еще не наступила осенняя пора с ее серыми деньками и длинными вечерами. В июле и августе северная природа достигает своего наивысшего расцвета, в пышную зелень одеваются сады и парки города, мягкое солнечное сияние подчеркивает красоту и величественность его архитектуры. Летом 1895 года и произошло первое знакомство Сергея Лебедева с этим замечательным городом, гордостью русской культуры, за которым прочно укрепилось название «Северная Пальмира».

5 августа 1895 года Сергей Васильевич подал прошение о зачислении его в число студентов математического факультета по естественному разряду Петербургского университета. 16 августа этого же года это зачисление было осуществлено. А затем ему пришлось по существовавшему тогда порядку на отпечатанном типографским способом бланке дать подписку следующего содержания:

«1895 г. августа 28 дня я, нижеподписавшийся, обязуюсь не только «не принадлежать ни к какому тайному обществу, но даже без разрешения на то, в каждом отдельном случае, ближайшего начальства, не вступать и в дозволенные законом общества, а также не участвовать ни в каком денежном сборе; в случае же нарушения мною сего обещания подвергаюсь немедленному удалению из заведения и лишаюсь всякого права на внесенные мною в пользу недозволенного сбора деньги».

Так, косвенным способом юный студент был предупрежден университетским начальством, что революционный дух молодежи не сломлен и даже самые невинные проявления ее свободолюбия внушают властям глубокие опасения.

С осени 1895 года Сергей Васильевич Лебедев начал свои занятия в Петербургском университете.

Вторая половина XIX века была эпохой блистательного и плодотворного развития химии в стенах Петербургского университета: кафедру общей химии долгие годы возглавлял здесь Дмитрий Иванович Менделеев, а кафедру органической химии — Александр Михайлович Бутлеров. Эти славные имена привлекали молодежь, мечтавшую о трудном, но увлекательном пути научной деятельности. К моменту поступления С. В. Лебедева в университет на кафедру химии пришли уже последователи этих замечательных корифеев русской науки. В 1886 году в расцвете сил безвременно ушел в могилу А. М. Бутлеров, а Д. И. Менделеев, в 1891 году поддержавший молодежь во время студенческих волнений, был вынужден под давлением реакционных сил уйти из университета. Однако студент, а затем и молодой ученый С. В. Лебедев имел возможность слышать выступления Д. И. Менделеева, которые произвели на него неизгладимое впечатление.

Он сам красноречиво описал те переживания, которые он испытывал при встречах с великим ученым, педагогом и лектором.

Непосредственно после смерти Д. И. Менделеева под свежими впечатлениями горестной утраты Сергей Васильевич писал:

«Те, кому выпало на долю завидное счастье видеть Дмитрия Ивановича на кафедре, слушать его лекции и доклады, хорошо помнят то особое настроение, которое овладевало аудиторией. На кафедре мощная, слегка сутуловатая фигура с длинной бородой и длинными вьющимися волосами. Раздается низкий, сильный голос; речь льется чрезвычайно неровно, как будто Д. И. Менделеев не находит слов; человеку, впервые слушающему его, становится как-то неловко, хочется подтолкнуть, подсказать недостающее слово. Напрасное беспокойство! То слово, которое он ищет, будет найдено непременно, слово образное, неожиданное, точно выкованное из стали.

Речь становится все образнее и смелее, предмет лекции совершенно овладевает всем вниманием лектора, он то низко наклоняется над кафедрой, то поворачивается спиной к аудитории, точно там на доске желает найти нужную форму выражения. Мысли родятся, опережают одна другую, начатая уже мысль как будто не заканчивается, развивается новая, потом заканчивается первая. Впечатление негладкой, неровной речи куда-то исчезает, видишь перед собой широко поставленную задачу, наслаждаешься образностью, силой и новостью изложения и звуком низкого, чрезвычайно богатого интонациями голоса.

Это свойство его голоса было одной из причин того, что, не обладая даром красноречия в общепринятом смысле слова, он так всегда владел аудиторией, часто потрясал, ее. С другой стороны, завлекала в его лекциях, неизменно сопутствующая им, как подпочва, философская основа его научных воззрений, которая сквозила в широко объемлющих формулах и глубоких аналогиях».

За год до поступления С. В. Лебедева в Петербургский университет там была открыта новая химическая лаборатория. Прежняя стала тесна да и по оборудованию своему сильно устарела.[1]

Отделение общей химии одновременно с практикумом по этому разделу предусматривало проведение некоторых работ и по физической химии, которая в то время еще не была представлена в университете как самостоятельная дисциплина. Оборудование этого отделения позволяло производить все основные химические и физико-химические измерения и имело все необходимое для исследований при высоких температурах, для фотографирования и оптических работ, для работы при постоянной температуре. Лаборатория была обеспечена своими источниками постоянного и переменного тока. Во втором этаже здания помещалось отделение количественного анализа, отделение технической химии и большая химическая аудитория с амфитеатром.

В третьем этаже здания помещалась малая аудитория, предназначенная для чтения специальных курсов, и в этом же этаже было расположено отделение органической химии. Здесь каждое рабочее место для студента состояло из вытяжного шкафа и рабочего стола, так что, не сходя с рабочего места, студент мог пользоваться тягой и, кроме того, имел в своем распоряжении подводку газа и воды, раковину, прибор для создания разряжения в аппаратуре, воздушную баню и небольшую водяную баню с постоянным уровнем. Особое внимание при строительстве лаборатории было уделено вентиляции. Кроме того, все отделения имели специальные помещения для работы профессоров, ассистентов и вспомогательные комнаты. Таким образом, ко времени поступления Лебедева в университет там сложились весьма благоприятные условия для изучения химии и получения необходимых экспериментальных навыков.

Преподавание основных дисциплин на естественном отделении физико-математического факультета в то время осуществлялось выдающимися представителями русской науки. На первом курсе, кроме химических дисциплин, С. В. Лебедев слушал лекции талантливого естествоиспытателя В. М. Шимкевича по зоологии позвоночных, известного физика и популяризатора О. Д. Хвольсона по термодинамике, знаменитого П. Ф. Лесгафта по физиологии. Но особой популярностью пользовались лекции Д. П. Коновалова, читавшего курс общей химии. Их посещали студенты не только естественного отделения, но и других специальностей. Как вспоминал впоследствии сын соратника и друга Д. И. Менделеева профессор Б. Н. Меншуткин, студенты-первокурсники специально приходили раньше на час-два и терпеливо прослушивали лекции по органической химии, которые читались в той же аудитории, лишь бы занять местечко на лекцию Коновалова.

Дмитрий Петрович Коновалов был замечательной фигурой в русской науке того времени. Он обладал удивительным умением сочетать теоретические исследования с практическим их применением в промышленности. В 1878 году Д. П. Коновалов первым в выпуске окончил Горный институт, получил звание горного инженера первого разряда, и его имя, по обычаю того времени, было занесено на мраморную доску в актовом зале Горного института. Но Дмитрий Петрович этим не ограничился. Стремясь посвятить себя исследованиям в области химии, он заново поступил в Петербургский университет. Получив основательную подготовку в области неорганической химии, он ощутил нехватку экспериментальных навыков в области органической химии, которую читал в то время в Петербургском университете А. М. Бутлеров. Поэтому Д. П. Коновалов решил на работе у большого мастера увидеть, как «делается» наука. Хотя в дальнейшем органическая химия и не оказалась главным направлением работ Д. П. Коновалова, но выполняемые им за время пребывания в лаборатории Бутлерова исследования по нитрованию непредельных углеводородов и поныне вошли в «золотой фонд» идейного наследия бутлеровской школы.

В дальнейшем Д. П. Коновалов сосредоточил свои научные интересы на вопросах физической химии и свою магистерскую диссертацию защитил на тему «Об упругости пара растворов», экспериментальную часть которой выполнил также в лаборатории А. М. Бутлерова. На основе этой работы он установил теоретические основы разделения жидких смесей, носящие в настоящее время название «законов Коновалова». В докторской диссертации Коновалов развил и экспериментально подкрепил оригинальные взгляды Менделеева на явления катализа — область, значение которой со временем необычайно возросло.[2]

В дальнейшем Д. П. Коновалов сосредоточил свое внимание в области теории растворов. В 1891/92 учебном году после вынужденного ухода Д. И. Менделеева из университета Д. П. Коновалов занял кафедру общей химии, на которую его, уходя из университета, рекомендовал сам Менделеев. В бытность Д. П. Коновалова руководителем этой кафедры исследовательские работы в ее лаборатории носили ярко выраженный физико-химический характер.[3] Хотя обязательного курса физической химии во время пребывания Сергея Васильевича Лебедева в университете не читалось (в 1884 Д. П. Коновалов читал этот курс как факультативный, а в 90-х годах этот курс также в качестве необязательного читал В. А. Кистяковский); но курс неорганической химии в истолковании Коновалова, по сути дела, был курсом общей химии: одновременно с вопросами неорганической химии в нем излагались основные положения новой науки — физической химии. Об этом можно судить по сохранившемуся в архиве Академии наук конспекту лекций Коновалова, относящемуся ко времени пребывания С. В. Лебедева в университете.

Что касается учебных пособий для подготовки студентов к экзамену, то Д. П. Коновалов признавал только одно: а именно «Основы химии» Д. И. Менделеева — книгу, которая по охвату научного материала в то время далеко выходила за рамки обычного объема знаний по химии, рассчитанного на подготовку студентов-химиков в других учебных заведениях.

Добавим к этому, что Д. П. Коновалов был выдающимся лектором: читаемый им курс был не только предельно ясен и строен, но и увлекателен, так как он смело привлекал для своего изложения богатейший фактический материал из различных областей практики.

Один из товарищей С. В. Лебедева по университету и его многолетний друг, В. Г. Шапошников, так писал об этом: «Первокурсники сразу же попадали в руки Д. П. Коновалова. Крупный ученый, специалист, он вместе с тем являлся человеком исключительно широкого образования и кругозора, обладавшим, кроме того, даром исключительного красноречия, остроумным, живым, магнитизировавшим своих слушателей. Кажется, никогда не пришлось Дмитрию Петровичу получить себе должную оценку, между тем как в сотнях своих слушателей он будил лучшие чувства, закреплял глубокую преданность науке, давая для многих тот толчок, который дальше определял их жизнь».

Естественно, что близость к этому яркому таланту определила выбор С. В. Лебедевым дальнейшей своей специальности, сыграла решающую роль в формировании его научных интересов. Именно изучение химических процессов в их движении, привлечение физических методов к своим химическим исследованиям были особо характерны для творчества Сергея Васильевича. А взгляды Д. П. Коновалова на явления ассоциации и диссоциации и развиваемая им мысль о взаимосвязи этих явлений, о их диалектическом единстве в дальнейшем пронизывали исследования Сергея Васильевича, проводимые им на протяжении всей его жизни.

Органическую химию в университете в этот период читал Николай Александрович Меншуткин, который заменил на этой кафедре А. М. Бутлерова. В годы создания А. М. Бутлеровым теории химического строения Н. А. Меншуткин принадлежал к лагерю ее противников и критиков, но факты, добытые в работах А. М. Бутлерова и его школы, и плодотворное применение теории Бутлерова к решению практических задач органической химии в дальнейшем были столь неопровержимо убедительны, что Н. А. Меншуткин нашел в себе мужество признать несостоятельность прежних своих возражений, и в годы, когда он читал курс органической химии в университете, он уже всецело стоял на позиции теории химического строения. Он читал курс органической химии очень интересно — в строго теоретическом плане и к его изложению также привлекал большое количество материала, относящегося к физической химии.

Органическая химия, говорил Меншуткин, должна все глубже разрабатывать вопрос о строении вещества. Определив атомный состав углеродных соединений, этот отдел химии, исходя из четырехатомности углерода, дает простые правила, допускающие привести в чудный по простоте порядок состав бесконечного числа углеродных соединений.

Один атомный состав органических соединений, продолжал он, не может дать указание на его строение, как это возможно для сравнительно просто составленных неорганических соединений. Физические и химические свойства органических соединений обусловливаются не только химической природой углерода и элементов, с ним соединенных, но и способом соединения атомов в частицах соединения. Развивая теорию четырехатомности углерода, теория химического строения позволяет нам как бы проникнуть в глубину частиц органических соединений и показать, с какой неизменной правильностью проявление определенных физических и химических свойств юс находится в соотношении с определенным способом соединения атомов элемента в частице…

Неудивительно, что это определение выдержано в чисто бутлеровском духе. Изложение описательной части органической химии по отдельным классам соединений в курсе Н. А. Меншуткина, также в основном, принципиально не отличалось от построения курса, принятого А. М. Бутлеровым.

Свой курс Н. А. Меншуткин начинал с общего раздела, в котором излагал основные теоретические положения. В этом разделе, кроме подробного изложения основ теории химического строения, уделялось большое внимание вопросу физических свойств органических соединений и вопросу их образования.

Он так говорил об этом:

— Мы изучили теорию химического строения и стереохимическую гипотезу, которые обобщают правильность состава органических соединений, Мы видели, что определенным случаем строения отвечают определенные проявления в физических и химических свойствах. Нам остается рассмотреть те общие положения, которыми химик опытно воспроизводит разнообразнейшие системы атомов, и в каких условиях эти равновесные системы теряют устойчивость и распадаются или изменяются.

Далее он рассматривал различные виды энергии и с материалистической точки зрения правильно выделял химическую энергию как наиболее сложный и высший вид энергии, подчеркивая, что эквивалент для перевода химической энергии к более простым видам энергии еще не установлен. В дальнейшем, после рассмотрения вопроса обратимости и необратимости химических процессов и закона действующих масс, Н. А. Меншуткин переходил к рассмотрению вопроса о скоростях химических реакций как меры интенсивности химических процессов. Такой подход к ним тоже был очень новым и перспективным.

В своих экспериментальных работах Н. А. Меншуткин часто обращался к изучению и механизма самой химической реакции. И в этом он был новатором.

Таким образом, слушая курс органической химии Н. А. Меншуткина, Сергей Васильевич получал фундаментальные познания теоретических основ этой науки и особенно в области применения физико-химических методов исследования, в частности методов изучения кинетики химических реакций, для выяснения вопроса взаимного влияния атомов в молекуле на ее реакционную способность, то есть «химическую активность». Таковы были истоки тех больших успехов, которые ждали С. В. Лебедева в дальнейшем, когда он, законченный исследователь, должен был сказать новое слово в изучении сложнейших процессов гидрогенизации и полимеризации.[4]

В 90-х годах прошлого века в Петербургском университете не было специальной кафедры аналитической химии. Преподавание аналитической химии осуществлялось на кафедре технической химии, которую возглавлял Алексей Евграфович Фаворский. Читал же курс аналитической химии Вячеслав Евгеньевич Тищенко; он же руководил работами в лаборатории количественного анализа. Сам А. Е. Фаворский читал лекции по технической химии, руководил работами в лаборатории количественного анализа и имел в своём распоряжении лабораторию на десять мест для подготовки дипломантов (кафедру органической химии в Петербургском университете А. Е. Фаворский занял в 1902 году, после ухода Н. А. Меншуткина из университета во вновь созданный Политехнический институт).

А. Е. Фаворский, ученик Бутлерова и сам выдающийся химик-органик, с особым интересом изучал процессы изомеризации, то есть такие внутримолекулярные превращения органических соединений, которые приводят к изменению строения молекулы без изменения ее состава и молекулярного веса. Располагая относительно большим количеством мест в лаборатории для дипломантов, А. Е. Фаворский имел многочисленных учеников, которые стремились работать под его руководством в той области органической химии, которую так блестяще начал развивать А. М. Бутлеров.

Нелишне напомнить, что с истолкования явления изомерии с точки зрения теории химического строения (до Бутлерова это явление оставалось необъяснимым) и началось триумфальное шествие бутлеровских идей.

На третьем курсе университета Лебедев начал работать в лаборатории А. Е. Фаворского. Его привлекала сюда царившая здесь атмосфера высокой научности. Здесь жила и развивалась бутлеровская теория химии органических соединений (несмотря на то, что эта лаборатория находилась при кафедре технической химии), и на этой основе изучались механизмы сложных химических реакций.

Несмотря на то, что С. В. Лебедеву довелось поработать в лаборатории А. Е. Фаворского сравнительно недолго — с осени 1897 года по весну 1898 года, — С. В. Лебедев всегда считал себя и называл учеником этого ученого. В этой лаборатории им была выполнена дипломная работа на тему, одобренную А. Е. Фаворским: «Исследование трихлорметил-ометоксифенил-карбинола». Эта студенческая по форме работа, по существу, однако, достойно примкнула к циклу основных работ лаборатории.

Сергей Васильевич Лебедев на всю жизнь сохранил большое уважение и любовь к А. Е. Фаворскому. Когда в конце ноября 1921 года академик Н. С. Курнаков обратился с просьбой к Сергею Васильевичу (тогда уже профессору) составить характеристику (научной деятельности А. Е. Фаворского, необходимую для представления в Академию наук, в связи с предстоящими выборами его в члены-корреспонденты академии, Сергей Васильевич от души написал:

«Среди той школы русских химиков, которую создал А. М. Бутлеров, которая внесла в науку так много, которой по праву может гордиться Россия, А. Е. Фаворский представляет самую крупную фигуру. Он ученик А. М. Бутлерова — продолжатель его традиции. За свою более чем тридцатилетнюю научную деятельность он передал эти традиции нескольким поколениям русских химиков. Несколько десятков его учеников оставили след в химической науке. Некоторые из его учеников имеют уже своих учеников. В нем и в них живут традиции Бутлерова.

Эти превосходные традиции неизменно жили в лаборатории Алексея Евграфовича, в его школе. Оценивая значение представителя науки, мы привыкли считаться не только с ценностью того, что он личным трудом и особенностями своего ума внес в науку, но и живучестью того импульса, который он сообщил научному творчеству своих учеников. И в том и другом А. Е. Фаворский представляет индивидуальность большого веса…»

Далее, излагая основные работы А. Е. Фаворского, Сергей Васильевич продолжал:

«Весь этот обширный труд трех с лишком десятилетий объединен общей идеей, придающей ему и цельность и значение. Это идея усовершенствования структурной теории путем исследования условий устойчивости частиц органических соединений. Грядущая структурная теория (ибо нынешняя уже не удовлетворяет) в обширных экспериментальных исследованиях А. Е. Фаворского найдет тот материал, из которого она будет черпать свои аргументы»,