Последствия одного визита

В середине апреля 1902 г. Д.И.Менделеев приехал в Париж по делам, связанным с проблемами метрологии (в то время он возглавлял Главную палату мер и весов в Петербурге). Произошло ли событие, о котором пойдет речь, по его собственной инициативе, или ему посоветовал кто-нибудь из коллег – мы не знаем. Но достоверно известно, что 16 апреля  (29 апреля по новому стилю) он впервые наблюдал радиоактивные явления. В своей записной книжке по этому поводу Менделеев заметил: «16/29 апреля. Вторник. В 3 ч у Беккереля (Jardin de Plantes) c Mr et Mme Curie. Все, что можно, радиоактивное видел. Radium-223. Очень характерно, но не ясно. Отчего содействует разряду? ZnS светит от раствора. Заряжение проходит».

Однозначно расшифровать эту запись непросто. В ней Менделеев кратко отразил те вопросы, которые возникли у него при ознакомлении с экспериментами французских коллег.

Во флигеле, расположенном в парижском Ботаническом саду (Jardin de Plantes), находилась лаборатория Анри Беккереля. Здесь он 1 марта 1896 г. наблюдал испускание солью урана невидимых лучей с сильной проникающей способностью. В этом, собственно, и состояло открытие явления радиоактивности. Беккерель и супруги Пьер и Мария Кюри стали пионерами этого исследования, причем в 1898 г. Кюри открыли новые радиоактивные элементы — полоний и радий. Их символы (Po и Rа) спустя некоторое время заполнили пустовавшие клетки периодической системы (как аналоги соответственно теллура и бария).

Во время предыдущих командировок во Францию Менделееву наверняка довелось познакомиться с Беккерелем и Пьером Кюри. Этого, однако, нельзя определенно утверждать в отношении Марии Кюри. Между тем двоюродным братом Марии, польки по рождению, был И.Г.Богуский, который в 1870-х гг. помогал Менделееву в работах по исследованию упругости газов.

В одном из писем Менделееву (1899) он, в частности, сообщал: «Сестра моя г-жа Кюри-Склодовская открыла два новых элемента: полоний и радий. Первый несомненный: я получил уже рисунок его спектра; а второй (полоний) труднее изолировать. Аналитически он близок к висмуту. Может, он окажется эка-сурьмой. Радий похож на барий в аналитическом смысле, а все его соединения испускают огромное количество Х лучей…» [1, с. 62].

Ответил ли Богускому Менделеев — неизвестно. Но во всяком случае сообщенные сведения не содержали для него новых фактов. Во-первых, о полонии и радии ему уже было известно из публиковавшихся статей. Во-вторых, – и это наиболее существенно — к радиоактивным явлениям он относился с весьма большой настороженностью и в работах конца 1890-х гг. фактически их игнорировал. Этот негативизм был данью приверженности Менделеева к химико-механической трактовке природы химических элементов. Поэтому, в частности, он не признавал открытия электрона, а ранее скептически отнесся к теории электролитической диссоциации.

Однако получилось так, что визит в лабораторию Беккереля имел глубокие последствия и привел Менделеева к пересмотру его взглядов на явление радиоактивности. Во всяком случае он счел необходимым провести экспериментальные исследования ее природы в лаборатории Главной палаты мер и весов. В России отсутствовали собственные радиоактивные препараты и соответствующие исследования фактически не проводились. Менделееву удалось приобрести препараты бромистого радия у немецкого физика Ф.Гизеля.

Работа, которую Менделеев поручил лаборанту М.В.Иванову, ставила целью «наблюдения над разрядной способностью радия». Причем акцент был сделан на выяснении влияния внешних условий на процесс радиоактивного распада. В течение 1903–1904 гг. Иванов, проводя эксперименты в различных условиях, пришел к заключению, что ни давление, ни температура не оказывают никакого воздействия на скорость распада. Важно подчеркнуть, что, намечая направление исследования, Менделеев выбрал самую «больную точку» процесса радиоактивности: его независимость от внешних условий.

В то же время ученый начинает активно высказываться по вопросам радиоактивности в печати. В конце 1902 г. он публикует одну из своих самых оригинальных работ – «Попытка химического понимания мирового эфира» [2, с. 470–516].

Эта работа была детально рассмотрена в газете «Химия» (1996, № 6), см. также [3, с. 539–543]. В ней Менделеев впервые в своих публикациях уделяет внимание явлению радиоактивности, причем пытается связать ее с мировым эфиром. Он считает эфир легчайшим химическим элементом, лишенным, подобно аргону и гелию, способности к химическим соединениям. Но для нас особый интерес представляет то, что Менделеев попытался высказать собственную гипотезу о природе радиоактивности. Суть ее заключалась в следующем. Уран, торий и радий как элементы с наивысшими атомными весами обладают особой притягательной способностью накапливать вокруг своих атомов мировой эфир и по мере накопления испускать его. «Если допустить такое особое скопление эфирных атомов около урановых и ториевых соединений, то для них можно ждать особых явлений, определяемых истечением части этого эфира» [см. 2, с. 514]. Среди подобных явлений Менделеев называет радиоактивные излучения.

Конечно, «эфирная» гипотеза Менделеева представляет лишь сугубо исторический интерес. Однако она важна хотя бы уж тем, что демонстрирует отход Менделеева от его прежнего равнодушного отношения к радиоактивности.

Наиболее полно свои взгляды на радиоактивность Менделеев изложил в 8-м издании «Основ химии» (июль 1905 г.). Правда, они не выделены в специальный раздел, а представляют лишь часть дополнения «Радиоактивные вещества» к главе 21 «Хром, молибден, вольфрам, уран и марганец». Этому дополнению предшествует весьма обстоятельное рассуждение, относящееся к урану: «Между всеми известными химическими элементами уран выдается тем, что обладает наивысшим атомным весом и… кругом него нет известных элементов…

Должно приписать немалое значение для того интереса, который, очевидно, возрастает по отношению к урану, особенно с тех пор, как с ним оказались связанными два из важнейших… открытия физики и химии, а именно аргоновых элементов (особенно гелия) и радиоактивных веществ. Те и другие представляют своего рода неожиданность и крайность… связанные с крайностью в эволюции элементов самого урана… Наивысшая из известных, концентрация массы весомого вещества в неделимую массу атома, существующая в уране, уже a priori должна влечь за собою выдающиеся особенности… Убежденный в том, что исследование урана, начиная с его природных источников, поведет еще ко многим новым открытиям, я смело рекомендую тем, кто ищет предмета для новых исследований, особо тщательно заниматься урановыми соединениями…» [см. 2, с. 522–523].

Откровенно говоря, к высказыванию ученого могли прислушаться только те, кто занимался исследованием радиоактивности. Уран привлекал внимание лишь как родоначальник одного из радиоактивных семейств. Иные физико-химические свойства элемента не представляли интереса; более того, они были плохо изучены. Источник получения радия – вот в чем состоял многолетний удел урана.

Отношение к нему изменилось после открытия в 1932 г. нейтрона, который сыграл огромную роль в осуществлении искусственных ядерных реакций. Спустя шесть лет, 22 декабря 1938 г., свершилось открытие, едва ли не самое зловещее в истории человечества: немецкие ученые Отто Ган и Фриц Штрассманн наблюдали явление деления урана под действием медленных нейтронов. Открытие само по себе рассматривалось бы как рядовое, однако выяснилось: урановые ядра распадаются на «осколки» – элементы середины таблицы Менделеева, которые способны сами по себе испускать нейтроны. Если каждое ядро-«осколок» испускает более двух нейтронов, то эти нейтроны могут «взрывать» другие ядра урана. Таким образом, создаются предпосылки для цепной ядерной реакции, выделяющей огромную энергию.

Так открылся прямой путь к овладению внутриатомной энергией. Над человечеством навис дамоклов меч атомной угрозы. Уран действительно обнаружил «выдающиеся особенности».

В фрагменте главы «Радиоактивные вещества» из «Основ химии» содержится подробное описание свойств радиоактивных излучений, говорится об открытии «особых радиоактивных элементов». «До сих пор, – писал Менделеев, – признается три таких элемента: радий, сходный с барием, полоний, сходный с висмутом, и актиний, сходный с торием… Доныне удалось выделить в более чистом виде только радий» [см. 2, с. 525].

Что касается сущности радиоактивности, то, по мнению Менделеева, ее «пожалуй, можно считать даже свойством или состоянием, в которое могут придти довольно разнообразные (но едва ли всякие) вещества, подобно тому, как некоторые тела могут быть намагничены… Мне кажется затем вероятным, что радиоактивность связана со свойством вещества поглощать из окружающего пространства и выделять в него особое, еще неизвестное вещество, близкое к тому, которое образует мировой эфир и проницает все тела» [см. 2, с. 526–527]. Здесь он повторяет мысль, высказанную еще в статье об эфире.

В то же время Менделеев решительно не признает превращение радия в другие элементы, равно как и вообще взаимопревращения элементов.

Завершает он свою оценку радиоактивных явлений следующими словами: «…всякие решительные суждения, касающиеся радия по дисциплине науки, должно считать рановременными. Тем не менее, несомненно, что в радии научный интерес громаден и его открытие принадлежит к числу очень важных» [см. 2, с. 528].

И все же настороженность Менделеева по отношению к радиоактивным явлениям не исчезла вовсе. Как вспоминал Н.А.Морозов, народоволец, отсидевший в Шлиссельбургской крепости более 20 лет, ему удалось встретиться с Менделеевым незадолго до кончины ученого. Морозов обсуждал с ним основные идеи своей книги «Периодическая система строения вещества». В ней он, в частности, «развивал идею эволюции современных элементов из более первоначального вещества». Однако в этом не встретил понимания со стороны великого собеседника. «Скажите, пожалуйста, много ли солей радия на всем земном шаре? Несколько граммов! И на таких шатких основаниях хотят разрушить все наши обычные представления о природе вещества!» – такие слова Менделеева привел Морозов в своих воспоминаниях [см. 4, с. 75].

Литература

1. Макареня А.А. Д.И.Менделеев о радиоактивности и сложности элементов. Изд. 2, перераб. и доп. М.: Атомиздат, 1965.
2. Д.И.Менделеев. Периодический закон. Основные статьи. Серия «Классики науки». М.: Изд-во АН СССР, 1958.
3. Д.И.Менделеев. Периодический закон. Дополнительные материалы. Серия «Классики науки». М.: Изд-во АН СССР, 1960.
4. Д.И.Менделеев в воспоминаниях современников. Сост. А.А.Макареня, И.Н.Филимонова, Н.Г.Карпило. Изд. 2, доп. и перераб. М.: Атомиздат, 1973.

Д.Н.Трифонов