Ко дню рождения Д.И.Менделеева

Два лондонских чтения

В творческой биографии Д.И.Менделеева год 1889-й занимает особое место. Исполнилось 20 лет со дня открытия периодического закона, учение о периодичности признавалось теперь большинством естествоиспытателей – современников Менделеева. Он завершил работу над 5-м изданием «Основ химии» – переломным как по содержанию, так и по структуре. Оно заметно отличалось от предыдущих и послужило опорой для последующих. Именно это издание приобрело наибольшую известность за рубежом, было переведено на английский, немецкий и французский языки.

Иностранные академии и научные общества продолжали традицию – избирать русского ученого своим членом или почетным членом.

По-прежнему оставался широким круг его интересов, связанных с отечественной промышленностью и экономикой.

Но для него наиболее памятными и значимыми оказались те дни 1889 г., которые он провел в Англии с 24 мая по 4 июня (даты по новому стилю). Это была не просто зарубежная деловая поездка, каких в его деятельности насчитывалось множество.

...Еще в ноябре 1888 г. Менделеев получил приглашение прочесть лекцию в Британском Королевском институте; ему самому предоставлялось право выбрать тему выступления. Более того, он мог написать текст по-русски, ибо английским владел плохо. Перевод же должен был прочесть кто-либо из английских ученых.

Менделеева весьма тронуло приглашение. Не излагая подробно содержания ответного благодарственного письма, мы хотели бы обратить внимание на ту его часть, в которой ученый характеризует преимущественную направленность химических исследований в различных европейских странах. Так, он полагал, что «во Франции преобладает термохимическое направление, о структуре же частиц, т. е. о передовом вопросе нашей науки, никто не хочет знать... В Германии, напротив того, преобладают детальные исследования, касающиеся чаще всего сложных структурных вопросов... Как во Франции многие отрицают структурные учения, так в Германии обегают термохимические... Английские химики, не придерживаясь односторонних убеждений времени... ищут таких общих начал, которые были бы пригодны для реального постижения и обладания природою химических изменений вещества...». Едва ли эти своеобразные менделеевские характеристики химических «предпочтений» в крупнейших европейских странах конца 1880-х гг. знакомы современным историкам науки.

Менделеев далее подчеркивал: «Мои личные воззрения в химических вопросах наиболее склоняются в ту сторону, в которой находятся английские...» Эти слова не есть, однако, некий жест благодарности за приглашение. С английскими коллегами Менделеева уже много лет связывали тесные научные и дружеские отношения. Хотя, говорил ученый, русские химики «учились больше от французов и немцев», в отечественных исследованиях теперь все чаще «встречается самобытность направления, свойственная английским химикам».

Тема лекции, которую намеревался прочесть Менделеев, звучала так: «Попытка приложения к химии одного из начал естественной философии Ньютона». Ученый писал: «Мой ум давно ласкала мысль прямо приложить третий принцип бессмертного Ньютона к пониманию механизма химических замещений». Действительно, давно: тридцать лет назад, завершая свою первую заграничную командировку, Менделеев оставил небольшую рукописную заметку: «Еще Ньютон был убежден, что причина химических реакций лежит в простом молекулярном притяжении, обусловливающем сцепление и подобном явлениям механики... Блеск чисто химических открытий сделал современную химию совершенно специальной наукою, оторвав ее от физики и механики, но, несомненно, должно настать время, когда химическое сродство будет рассматриваться как механическое явление...»

Наступление этого времени предчувствовал Менделеев, что подтверждалось его естественнонаучным мировоззрением. В лондонском выступлении он заявлял уверенно: «Химическое равновесие, диссоциация, изучение скоростей химических процессов, термохимия и спектроскопия, а всего более определение влияния масс и искание связи между свойствами и весами частиц и атомов... ясно уже указывает на близость времени полного подчинения химических доктрин той дисциплине, которая создана в Рrincipa Ньютона».

Менделеев использовал положения учения о периодичности, поскольку речь шла об истолковании таких фундаментальных свойств элементов, как их массы и атомности (формы соединений), связанных периодической зависимостью. Химические взаимодействия атомов рассматривались им по аналогии с механическим взаимодействием макротел. Предполагалось, что атомы в молекулах движутся подобно планетам вокруг Солнца, а отнюдь не жестко закреплены. В конечном счете Менделеев делал попытку рассмотреть с позиций третьего закона Ньютона оба основных свойства элементов (атомный вес и атомность).

По существу, он с самого начала стоял на позициях химико-механической трактовки природы элементов и проявления ими различных свойств. Именно в силу этих убеждений он на стыке столетий весьма прохладно, если не негативно, отнесся к таким фундаментальным достижениям, как открытие электрона и явления радиоактивности. Скептическим было его отношение и к теории электролитической диссоциации.

Понятие массы Менделеев считал основополагающим. В 8-м издании «Основ химии» (1906) он специально подчеркивал: «От массы вещества находятся в прямой зависимости тяготение, притяжение на близких расстояниях и много иных явлений. Нельзя же думать, что химические силы не зависят от массы. Зависимость оказывается, потому что свойства простых и сложных тел определяются массами атомов, их образующих... Свойства атомов определяются преимущественно также их массою, или весом и стоят от нее в периодической зависимости».

Доклад Менделеева в Королевском институте состоялся 31 мая. Английский перевод прочитал профессор Дж.Дьюар.

...Однако едва Менделеев отослал письмо в Королевский институт, как получил другое предложение, не менее почетное. Лондонское Химическое общество приглашало выступить в июне 1889 г. с «Фарадеевским чтением», причем высказывалось пожелание, чтобы предметом доклада был периодический закон.

«Фарадеевские чтения» были учреждены в память великого английского химика и физика Майкла Фарадея. Участвовать в них приглашали наиболее выдающихся ученых-естествоиспытателей. Так, в разные времена выступали французы Ж.Дюма и Ш.Вюрц, итальянец С.Канниццаро, немец Г.Гельмгольц – имена, говорящие сами за себя. Нетрудно представить, какие чувства испытал Менделеев, удостоенный такой чести.

Чтение было назначено на 4 июня. Но Менделеев не смог присутствовать на нем. Накануне он получил телеграмму из Петербурга о тяжелой болезни сына Василия и срочно покинул Лондон. Текст доклада прочел секретарь Химического общества профессор Г.Армстронг.

Вкратце коснувшись обстоятельств, связанных с открытием «периодической законности», и процитировав основные выводы, сделанные 20 лет назад, Менделеев констатировал, что теперь их «можно выставить как сущность всем известной периодической законности».

В «Фарадеевском чтении» ученый впервые изложил основные предпосылки, способствовавшие установлению явления периодической зависимости свойств химических элементов. Эти предпосылки в предшествующих работах, так или иначе трактующие явление периодичности, Менделеев фактически не обсуждал. Теперь же он формулировал их достаточно четко. Так, по его мнению, важнейшее значение имело уточнение (к концу 1860-х гг.) величин атомных весов многих элементов. Далее, становилось все более очевидным существование «между атомными весами сходственных элементов» некоторых общих простых отношений. Например, последовательность атомных весов галогенов можно было изобразить в виде закономерно изменяющихся сумм чисел. Наконец, к концу 1860-х гг. удалось накопить много сведений о свойствах редких элементов.

Таким образом, заключал Менделеев, «в этих данных видны действительные задатки и вызов периодической законности». То, что она была с определенностью высказана лишь в 1869 г., по мнению Менделеева, заключалось в следующем.

Его предшественники (среди таковых он называл Ж.Дюма, А.Штреккера, А.Шанкуртуа, Дж.Ньюлендса, М.Петтенкофера, А.Ленссена; хотя едва ли их можно называть предшественниками, поскольку те пути, по которым они шли, не могли прямо привести к открытию периодического закона, а лишь накапливали запас некоторых необходимых сведений) подвергали сравнению элементы, сходственные между собой. Штреккер, Шанкуртуа и Ньюлендс, по мнению Менделеева, «стояли впереди всех на дороге к периодическому закону и им недоставало только решимости поставить дело на подобающую ему высоту, с которой видны рефлексы закона на факты». Между тем правильный путь заключался именно в том, чтобы «сличить все элементы по величине их атомного веса».

Подобная мысль «была чужда общему сознанию», но не сознанию Менделеева, который подобное сопоставление осуществил. Это и дало необходимую основу для разработки «Опыта системы элементов, основанной на их атомном весе и химическом сходстве».

Значительная часть «Фарадеевского чтения» посвящена философским вопросам атомистики и места, которое в ней занимает периодический закон. Однако глубинная сущность его оставалась для Менделеева загадкой. Он полагал, что мы не понимаем причины периодического закона, поскольку не знаем ничего «ни о причинах тяготения и масс, ни о природе элементов». Тем не менее периодический закон уже принес реальные плоды, способствовав «расширению видимого».

Прежде всего речь идет о предсказании существования и свойств неизвестных еще элементов, что подтвердилось в открытиях галлия, скандия и германия. Далее, закон периодичности, а точнее, периодическая система элементов, диктовал необходимость изменения (во многих случаях существенного) атомных весов ряда элементов (U, «редкие земли», In, Be, Ti и некоторые другие). Наконец, закон «позволил не только увидеть последовательность изменения химических свойств, но и привести в систему многие физические свойства, принадлежащие простым телам, показав, что и они подчиняются периодичности».

Менделеев коснулся вопроса об аналитическом выражении периодического закона, поскольку таковое не имело места, да и подходы к его отысканию были неясны. Дело в том, что «периоды элементов носят... иной характер, чем привычные периоды, геометрами столь просто выражаемые. Это точки, числа, скачки массы, а не ее непрерывные эволюции. В этих скачках, без всяких переходных ступеней и положений... должно видеть такую задачу, к которой приложение анализа бесконечно малых непригодно». Некоторые надежды Менделеев возлагал на использование представлений теории чисел. Будущее породило немало попыток математической интерпретации периодичности, но все они не увенчались, однако, нахождением искомого аналитического уравнения.

Тексты обоих докладов Менделеева были незамедлительно опубликованы на английском и французском языках. Сам ученый в России издал их отдельной брошюрой под названием «Два лондонских чтения Д.Менделеева» (Санкт-Петербург, 1889 г.), 2-е издание увидело свет в 1895 г.

Как вспоминал Менделеев: «Оба лондонских общества выслали мне на память драгоценные вазы из алюминия и золота». Кроме того, он был награжден медалью Фарадея, которой удостаивали всех, кому выпала честь выступать на этих чтениях.

Б и б л и о г р а ф и я

Тищенко В.Е., Младенцев М.Н. Дмитрий Иванович Менделеев, его жизнь и деятельность. Университетский период. 1861–1890 гг. М.: Наука, 1993.
Менделеев Д.И. Попытка приложения к химии одного из начал естественной философии Ньютона. В кн.: Д.И.Менделеев. Периодический закон. Основные статьи. Сер. «Классики науки». М.: Изд-во АН СССР, 1958, с. 529–554.
Менделеев Д.И. Периодическая законность химических элементов. «Фарадеевское чтение» в Лондонском Химическом обществе (23 мая/4 июня 1889 г.). М.: Изд-во АН СССР, 1958, с. 208–236.