ГЛАВА 6

ГЛАВА 6

Магистр химии. — Докторская диссертация. — Энтузиасты нового дела. — Загадка Черного моря.

Вернувшись из-за границы, факультетский стипендиат Н. Д. Зелинский сразу начал обработку экспериментального материала, полученного им во время практических занятий в Лейпциге и Геттингене. Результатом этой работы были 10 статей, напечатанных за 1887–1888 годы в немецком журнале «Берихте» и в журнале Русского физико-химического общества.

В следующем году среди десяти его новых печатных работ была и магистерская диссертация «К вопросу об изомерии в тиофеновом ряду», основой которой послужили исследования, проведенные в лаборатории Виктора Мейера в Геттингене.

В этой работе молодой ученый показал себя вдумчивым исследователем, критически оценивающим полученный им богатый экспериментальный материал, стремящимся найти общую связь, единые закономерности в различных явлениях. Он писал в ней о выделении ароматических соединений в обособленную группу: «…Такое деление искусственно… оно не соответствует общему идейному направлению в химии, цель которого и заключается в том, чтобы найти общую связь, общую нить там, где ее пока еще нет, и таким образом громадный материал углеродистых соединений свести в одно целое, как следствие немногих, но непреложных законов».

Более полувека упорного, напряженного труда потребуется Зелинскому, чтобы разрешить поставленную в этой первой работе задачу, и он разрешит ее — объединит углеводороды в единую «химическую семью».

После сдачи магистерских экзаменов и защиты диссертации Н. Д. Зелинский был зачислен приват-доцентом Новороссийского университета. В том же 1889 году по поручению физико-математического факультета он начал читать курс общей химии. В его первых шагах на научном поприще ему помогли заведующий кафедрой химии А. А. Вериго и неизменный друг П. Г. Меликишвили.

Вскоре Николай Дмитриевич начал работать над докторской диссертацией. Темой ее был тот же вопрос стереоизомерии, объектом изучения — предельные соединения. Окончательная ее формулировка была: «Исследование явлений стереоизомерии в рядах предельных углеродистых соединений».

Явления стереоизомерии предельных соединений считались противниками теории строения Бутлерова доказательством ее непригодности. По мнению же Зелинского, они, напротив, могли явиться доказательным ее подтверждением, но в новом, более углубленном ее понимании, ее развитием в свете стереохимических представлений.

К этому времени Николай Дмитриевич уже сумел сплотить вокруг себя молодых химиков, интересующихся идеями стереохимии, и эти его первые ученики — Безредка, Бычихин, Крапивин, Бухштаб, Фельдман — с увлечением включались в организованную им работу. Николай Дмитриевич разработал новый метод синтеза янтарных, глутаровых, пимелиновых кислот[2]. Почти все они были получены в двух стереоизомерных формах. Кислоты были подвергнуты тщательному сравнительному исследованию и подробно охарактеризованы.

В своей работе молодой ученый все больше осознавал необходимость привлечения физических методов для изучения химических явлений. «Химия не должна ограничиваться только описанием свойств различных химических соединений. и способов их получения, — думал Николай Дмитриевич, — она должна ставить также своей задачей отыскание законов, управляющих химическими взаимодействиями. Для этого химия должна теснее сблизиться с физикой и усвоить физические методы исследования и наблюдения явлений». «Химик без знания физики подобен человеку, который всего искать должен ощупом», — писал когда-то Ломоносов. Эти слова Зелинский часто повторял своим ученикам.

Николай Дмитриевич решил отправиться в Лейпциг к В. Оствальду, в первую в мире лабораторию физической химии, чтобы ознакомиться с новыми физическими методами.

Физическая химия была в ту пору еще очень молодой наукой. Колыбелью ее считали организованный в 1887 году институт под руководством В. Оствальда. В. Нернст, один из основоположников физической химии, назвал ее дисциплиной, взявшей на себя дипломатическое посредничество между физикой и химией. Но значение физической химии гораздо большее. Эта наука впервые раскрыла взаимосвязь между физико-химическими свойствами веществ и их составом. Пользуясь методами физики, она помогла раскрыть законы управления физико-химическими явлениями и глубоко проникнуть в природу вещества и во внутренние процессы его превращения. Физическая химия, введя в химию математику, содействовала превращению ее из науки описательной в точную.

Н. Д. Зелинский раньше других понял и оценил те громадные возможности, то оружие, которое давала физическая химия химикам. Понял и стал горячим поборником новой науки. Он неоднократно подчеркивал в своих высказываниях решающее значение метода исследования. «Вы знаете, что в наших науках значит метод», — писал он много лет спустя Вернадскому. С первых своих шагов в химии он стремился привлечь новые методы для развития любимой науки и не мог пройти мимо тех возможностей, которые рождались на стыке химии с физикой.

В Лейпциге он нашел полное, понимание и поддержку своих взглядов. «Когда в устоявшуюся, текущую уже по ровному простору область науки проникают новые методы исследования, новые идеи из соседней или отдаленной области науки, она как будто получает новую кровь», — говорил Оствальд.

В короткий срок Николай Дмитриевич освоил новый физический метод, и диссертация его обогатилась еще одной главой — исследованием электропроводности стереоизомерных кислот.

Вся диссертация состояла из 8 глав, изложенных на 190 страницах. Эта работа была ценным вкладом в теорию строения Бутлерова, ее развитием и дополнением. Анализируя результаты своих исследований, Николай Дмитриевич сделал ряд широких обобщений, имеющих принципиальное значение. В противовес взглядам Кольбе и некоторых других химиков старой школы, высказавших тезисы о непознаваемости сущности химических явлений, Зелинский в своей работе последовательно проводил материалистические воззрения на природу органической молекулы и на механизм ее превращения. Он высказывал мысль о неразрывности материи и движения.

Мысль о необходимости глубокого взаимопроникновения наук Николай Дмитриевич распространил и на другую область — биологию. Изучая работы Луи Пастера, Зелинский заинтересовался методом разделения оптически деятельных соединений путем избирательного поглощения микроорганизмами одного из оптических антиподов. В своей докторской диссертации он сделал глубоко идущие выводы о взаимосвязи явлений природы, доказывая, что соотношение между жизнедеятельностью микроорганизмов и химическими изменениями некоторых соединений указывает путь к познанию новых, неведомых еще законов, связывающих живую клетку с вечно движущейся молекулой вещества.

Развивая мысли о взаимосвязи состава, строения, формы, взаимного расположения в пространстве атомов и оптической их деятельности, он указывал, что изучение этой взаимосвязи послужит к развитию новой области — химической механики. В этих его мыслях проявилась уже способность Зелинского к великому провидению будущего, он показал в них пути дальнейшего развития химии, свидетелями которого мы теперь являемся.

Мысли Николая Дмитриевича о необходимости преодоления статических представлений теории строения, динамического ее развития показывали полную зрелость его как ученого и определяли сущность его научного мировоззрения.

В своей дальнейшей научной работе, в особенности в изучении контактно-каталитических явлений, Н. Д. Зелинский сумел развить именно динамическую сторону бутлеровской теории строения.

В 1891 году Николай Дмитриевич блестяще защитил свою докторскую диссертацию.

После ухода из университета Ильи Ильича Мечникова и даже после его отъезда в Париж «партия» Мечникова продолжала существовать. Во всяком случае, в кругах одесской реакционной интеллигенции не переставали так называть ученых прогрессивного направления. Если верить их мнению — а в этом им следует верить, — эта «партия» даже численно разрослась, вышла из стен университета, пустила свои ответвления в городе и приобрела еще большую популярность. Говорили, что последователи Мечникова имеют свой штаб и даже два. Называли их адреса. Первый помещался по Гуляевской улице, в доме № 4, в квартире доктора Гамалеи, второй — на даче А. О. Ковалевского, семья которого жила там круглый год.

В 1886 году молодой талантливый врач Николай Федорович Гамалея вернулся из Франции, где он изучал методы прививки от бешенства. Врачи Гамалея, Бардах и бактериолог Мечников организовали первую в России и вторую в мире бактериологическую станцию. Первая станция существовала в Париже, созданная знаменитым ученым Луи Пастером. Основной работой одесской станции были прививки людям, укушенным бешеными животными, но проводилась и большая исследовательская работа. Бактериологическая станция обслуживала широкую периферию. Сюда обращались даже из-за границы — Румынии и Турции.

Н. Д. Зелинский интересовался работой бактериологической станции. Он и его ученик Безредка часто бывали на Гуляевской улице.

В 1888 году Н. Д. Зелинский вторично прощален с Мечниковым. Первые проводы были в студенческие дни, когда любимый профессор уходил из университета. Теперь он уезжал из России — надолго, может быть навсегда. Перед Мечниковым встал вопрос: приспособиться к тупому царскому режиму или свободно заниматься в чужих краях любимой наукой? Измученный организованной против него травлей, Мечников решил уехать в Париж, к Пастеру. К Мечникову в Париж после окончания университета уехал ученик Зелинского А. М. Безредка.

Впоследствии Безредка стал вице-директором Пастеровского института в Париже. Дружеская связь его с первым учителем не прекращалась, он переписывался с Зелинским.

После отъезда И. И. Мечникова заведующим бактериологической станцией стал Я. Ю. Бардах. Станция продолжала работать. Зелинский поддерживал связь с этими передовыми деятелями медицины и бактериологии. Летом 1891 года он провел совместно с ними большую работу.

Профессор А. О. Ковалевский предложил Зелинскому принять участие в экспедиции на Черном море.

— Вам, Николай Дмитриевич, — сказал он, — предстоит решить то, что не могли до сих пор выяснить ученые, — откуда в Черном море взялся сероводород: появился ли он в глубинах вследствие какой-либо химической реакции или пробился из земной коры сквозь трещины.

Николая Дмитриевича заинтересовало сказанное Александром Онуфриевичем. Выявить причины появления ядовитого газа, не переносимого живыми существами, было интересной задачей для химика, особенно для Зелинского, прожившего много лет у берегов Черного моря.

Ковалевский рассказал, как подготовлялась экспедиция. После долгих разговоров морское министерство согласилось помочь и выделило канонерку «Запорожец», но денег не дало ни копейки. Пришлось собирать с миру по нитке. Нашлись средства в Новороссийском обществе естествоиспытателей и географов. Удалось получить субсидию из средств города, ведь исследования представляли интерес и для Одессы.

Александр Онуфриевич сообщил Зелинскому, что в исследовании глубин Черного моря примут участие доктор Я. Ю. Бардах и бактериолог Брусиловский, работник бактериологической станции. Брусиловский, как и Николай Дмитриевич, будет работать в море на борту «Запорожца».

Еще до своего отъезда Николай Дмитриевич засел за предварительную работу и ознакомился с отчетами Андрусова и Лебединцева о прежних экспедициях. Выводы их показались Зелинскому неубедительными. Едва ли происхождение сероводорода в море можно было объяснить разложением белковых тел. Ведь фауна Черного моря бедна и не может вызвать такого необычного развития сероводорода.

Прежними экспедициями сероводород обнаружен начиная с глубины 200 метров, а процесс гниения и тления органических веществ происходит при свободном доступе кислорода воздуха и, следовательно, должен совершаться у поверхности моря.

Своими мыслями Николай Дмитриевич поделился с А. А. Вериго, также занимавшимся этим вопросом.

Вериго и Ковалевский поддержали Николая Дмитриевича, критически оценивавшего имеющиеся данные. От экспедиции ждали окончательного решения вопроса.

Я. Ю. Бардах оказал экспедиции широкую помощь. Он снабдил Зелинского и Брусиловского образцами питательных сред для экспериментов прямо на канонерке и, провожая, напутствовал их не только как ученый ученых, но как человек, страстно любящий море.

«Запорожец» отплыл.

Канонерка целое лето бороздила воды Черного моря. Участникам экспедиции во время плавания пришлось пережить сильный шторм.

Николай Дмитриевич уверял, что на больших глубинах содержание сероводорода должно увеличиваться, и это вскоре подтвердилось. Образцы морского грунта брали с пяти различных пунктов Черного моря, с глубин в 16, 40, 389, 870 и 1 207 морских сажен. Характер грунта менялся: с серо-зеленого на небольших глубинах он перешел к темно-бурому с сильным запахом сероводорода на больших.

Тут же, на канонерке, производились все анализы. Брали пробы для посевов на различных питательных средах. Уже эти исследования показали, что все образцы грунтов с больших глубин заключают в себе микроорганизмы, выделяющие сероводород. Впоследствии на берегу, на бактериологической станции и в химической лаборатории, исследования показали то же самое. Эти микроорганизмы, как выяснили дальнейшие эксперименты, продолжали свою деятельность и в условиях, лишенных кислорода воздуха. Открытый исследователями микроб был назван «бактериум гидросульфурум понтикум».

Так Н. Д. Зелинский разгадал «загадку» Черного моря, установив, что наличие большого количества сероводорода в глубинах Черного моря является результатом не проникновения его сквозь донные трещины, не какой-либо химической реакции, а продуктом жизнедеятельности найденных микроорганизмов.

Впоследствии в статье «О сероводородном брожении в Черном море и одесских лиманах» Николай Дмитриевич сделал далеко идущие выводы:

«…Как Черное море, так и одесские лиманы находятся в современную нам эпоху в стадии сероводородного брожения, которое в отдаленное от нас время было незначительно, теперь же достигло средней интенсивности, а в будущем, как можно думать, процессы сероводородного брожения в Черном море под влиянием более благоприятных условий значительно усилятся, что и отразится еще более, чем теперь, на уменьшении фауны и своеобразном характере небогатой флоры Черного моря».

Однако жизнедеятельность микроорганизмов и выделение в результате ее сероводорода — процесс, протекающий длительное время, поэтому для окончательного подтверждения своего взгляда молодой ученый запаивает в трубки образцы ила с глубин Черного моря. Здесь они будут покоиться несколько десятков лет, после чего их надо будет вскрыть и закончить начатое исследование. Зелинский не рассчитывал сам дожить до того времени и полагал, что. «загадку» Черного моря решит кто-нибудь из его преемников. Этот эксперимент характерен для научного стиля Зелинского: неважно, кто сделает открытие, важно общее развитие науки, поступательное ее движение, приводящее к познанию тайн природы.

Но Николаю Дмитриевичу посчастливилось самому сделать и этот последний шаг — через 45 лет он сам вскрыл трубки. Значительное количество содержащегося в них сероводорода и обнаруженные под микроскопом живые микроорганизмы полностью подтвердили правильность сделанных им полстолетия назад выводов.

Весна и лето 1893 года были последними, которые проводили Зелинские в Одессе, осенью они уезжали в Москву. Николай Дмитриевич был приглашен работать в Московский университет.