Дмитрий Иванович Менделеев

Для того, кто дал себе труд проследить за ранними исканиями Менделеева-«рабочего», кропотливо собиравшего, наряду с другими, фактический материал своей науки, не покажется неожиданным главное направление его новых теоретических поисков.

«Вся сущность теоретического учения в химии… лежит в отвлеченном понятии об элементах, – писал он в том же предисловии к третьему изданию «Основ химии». – Найти их коренные свойства, определить причину их различия и сходства, потом, на основании этого, предугадать свойства образуемых ими тел, вот тот путь, по которому наша наука твердо пошла… и еще немало остается сделать здесь. Главный интерес химии – в изучении основных качеств элементов. А так как их природа нам еще вовсе не известна и так как для них мы поныне твердо знаем только два измеряемые свойства: способность давать известные формы соединения и их свойство, называемое весом атома, то остается только один путь к основательному с ним ознакомлению – это путь сравнительного изучения элементов на основании этих двух свойств».

Мы уже помним, как после введенного в науку Ломоносовым разграничения понятий атома и молекулы был извлечен из пыли забвения и возвращен химии способ определения относительного веса частиц (будь то атомы или молекулы) путем сравнения равных объемов состоящего из этих частиц газа. Этот способ был успешно применен для определения атомных весов многих элементов, плотность газа которых легко измерима. Были найдены также другие косвенные способы проверки атомных весов (например по теплоемкости элемента). Химики соединяли элементы, атомные веса которых были выяснены, с элементами еще неизвестными, сравнивали анализы разных соединений. Таким образом, они сумели, к описываемому времени, открыть около 64 различных элементов и измерить веса их атомов (не всегда еще, впрочем,

точно).

У большинства ученых, даже признававших существование атомов, в то время существовало твердое убеждение, что атомы разных элементов – это совершенно независимые друг от друга составные части мироздания. Только наиболее пытливые умы искали следы сходства среди их взаимных отличий, черты единства в их разнообразии.

Их постигали неудачи, причины которых были вполне закономерны.

После того как француз Шанкуртуа безуспешно искал признаки закономерности в отношениях элементов, расположенных по винтовой нарезке, нанесенной на цилиндр, англичанин Ньюлендс пытался уловить соотношения между отдельными элементами, которые напоминали бы те, которые существуют между каким-либо музыкальным тоном и его октавой. Как известно, каждый отдельный тон созвучен тому же тону октавой выше или ниже, вследствие связи между числом колебаний струн, порождающих эти тона. Подобие этого явления Ньюлендс находил в совпадении признаков элементов, занимавших одинаковое положение в построенных им «октавах». Ньюлендс вписывал элементы в свои «октавы», размещая их в строчках по семь элементов в каждой.

В первых строчках его «октав» сходство между элементами, занимавшими вторые, третьи, четвертые и т. д. места в разных «октавах», проявлялось довольно отчетливо. Но последующие строчки построений Ньюлендса заключали в себе больше отступлений от «закона октав», чем подтверждений его. Естествоиспытателям не мог прийтись по душе произвол в перестановке элементов, который Ньюлендс допустил, чтобы уложить непокорные элементы в прокрустово ложе своих семизначных строчек. Он искусственно «подгонял» расположение многих элементов под формулировку «закона октав». Кроме того, его «система» охватывала только известные к тому времени элементы и не оставляла места для возможных новых открытий.

Насилие над фактами, которое он, таким образом, учинял, не сопровождалось попытками отыскать дополнительные подтверждения справедливости теории, во имя которой приносились такие жертвы. И, может быть, не так уже несправедливо звучал обращенный к Ньюлендсу насмешливый вопрос председателя британского съезда естествоиспытателей: «Не пробовал ли достопочтенный джентльмен располагать свои элементы в порядке алфавита и не усмотрел ли он и при этом каких-либо закономерностей?»

Менделеев, в отличие от Ньюлендса и Шанкуртуа, наивно подгонявших элементы под свои надуманные схемы, руководствовался в своих поисках твердой уверенностью в необходимости существования какого-то общего закона природы, который был бы связан с массой атома и определял бы все сходства и все различия элементов между собой, а может быть, и правила их сочетания. Это ожидание, как мы знаем, окрепло в нем еще в студенческие годы – во время учения в Главном педагогическом институте – и было подкреплено дальнейшими его исследованиями, руководимыми той же идеей.

Он располагал элементы в порядке возрастания их атомных весов, но, вглядываясь в составленный таким образом перечень и сравнивая между собой различные элементы, он пытался сблизить не только сходные, но и несходные. Он не стремился навязывать природе свои предположения. Он хотел лишь уловить действительную связь, которая, как он ожидал, должна была существовать между атомным весом и другими свойствами элементов, и, прежде всего, их способностью присоединять к себе то или иное количество атомов других элементов.

Он помог успеху своих поисков простым и наглядным приемом. Он воспользовался запасом ненужных визитных карточек – узеньких полосок картона. Из этих картонных карточек он составил нечто вроде подвижной картотеки элементов. На обороте каждой карточки он записал под названием элемента его атомный вес и формулы основных соединений, которые данный элемент образует с другими. Свойства этих соединений он, знал наизусть и главнейшие записал здесь же. Этим главнейшим свойством была «атомность», сыгравшая такую большую роль в предшествующих работах самого Менделеева и Бутлерова.

Разложив перед собой эти карточки, комбинируя их во всевозможных сочетаниях, сопоставляя их между собой по свойствам элементов, он с большой легкостью мог охватить умственным взором всю совокупность элементов со всем сложным переплетением их свойств. Все более отчетливо проявлялись в его сознании признаки системы, которой подчинялось все это пестрое и разнородное собрание земных тел.

Ученики Менделеева, ссылаясь на его собственное признание, рассказывали, будто на него снизошло внезапное откровение. Ему будто бы во сне привиделось, как нужно перетасовать карточки с названиями элементов, чтобы удался химический пасьянс, который не выходил наяву. Если эта история и основана на действительном происшествии, то дело было, конечно, не в чудесном «откровении».

Менделеев действительно не раз вспоминал о том, как он часами переставлял элементы в рядах, вчитываясь в свои заметки до ряби в глазах. Голова у него кружилась от напряжения. Ведь когда с места на место перекладывались легкие карточки с названиями веществ, в сознании исследователя приходили в движение целые эшелоны сведений об этих веществах. Зная изумительную память Менделеева, можно не сомневаться, что он держал в голове наготове материал, которого хватило бы для нескольких справочников. Мельничные жернова перекатывать было бы легче! И даже, когда, утомленный, он засыпал за своими размышлениями, неугомонная, бессонная мысль продолжала биться в мозгу исследователя.

Гениальная, проникновенная мысль!

И весьма возможно, что именно в тот момент, когда более поверхностные, мешающие раздражители были заторможены сном, свободно и до конца оформилось наблюдение, которое было подготовлено годами труда и уже складывалось в сознании.

Вот в чем состояла суть этих наблюдений. Связь между самыми несхожими элементами обнаруживалась! Прежде всего, свойства элементов, расставленных в ряд по весу их атомов, через более или менее правильные промежутки повторялись. Так, например, в строю элементов, расположенных по порядку возрастания атомных весов, на втором месте стоял элемент литий. Литий – это легкий, так называемый щелочной металл. Ближайший, сходный с ним, элемент был отделен от него семью другими, совсем на него не похожими. Восьмым-родственным ему – был тоже довольно легкий, как и литий, горючий металл, жадно соединявшийся с другими элементами, – натрий. Через определенный промежуток, или период, в строю элементов опять обнаруживался легкий горючий металл – калий.