«Ага!» и его секреты

Но это ему ясно, потому что он по крайней мере два десятка лет изучает свойства разных веществ и довольно много о них знает… А как объяснить студентам, почему одни вещества похожи, как братья, а другие настолько различны, что кажется, будто сделаны совсем из другого теста… Ведь и там и тут основа одна: и металл натрий и газ фтор состоят из мельчайших частиц вещества — атомов… разных атомов… Позвольте, позвольте… а что, если именно атомный вес и есть то общее, что объединяет все вещества в единую систему?.. Надо сравнить, и в первую очередь не родственные, а как раз далекие по свойствам вещества, и именно их атомные веса, а не валентность или что там обычно сопоставляют…

Профессор поискал, на чем бы записать этот неожиданный вывод, не нашел под рукой свободного листа бумаги, схватил письмо, отодвинул кружку с чаем, которую, задумавшись, поставил на него, и прямо на обороте своего отпускного свидетельства вывел два ряда химических символов…

Если бы он знал, как будут искать потом это письмо с черновыми записями, как станут вглядываться в каждую зачеркнутую им цифру, в каждую неразборчивую букву, наспех записанную рядом с расплывшимся пятном от кружки с чаем!

Он был очень педантичен, никогда не выбрасывал никаких черновиков и писем, но писал так много, что в его громадном архиве эти документы нашли лишь недавно. А тем временем сложились разные версии того, как произошло само событие.

Друг геолог зашел к нему домой как раз в то время. Он застал профессора в чрезвычайно мрачном настроении. Тот стоял у конторки и сосредоточенно писал что-то. С горечью пожаловался он другу, что никак не может выразить найденную закономерность, хотя в голове уже все сложилось.

Как рассказывал потом друг ученого, профессор проработал, не отходя от конторки, трое суток, но так ничего и не добился. Измученный, он прилег прямо здесь, в кабинете, на диван и заснул. И во сне ясно увидел, в каком порядке надо расположить химические элементы, чтобы была видна их взаимная зависимость. В волнении он проснулся и тотчас записал увиденное во сне на первом попавшемся клочке бумаги. Во всяком случае, так говорится об этом в одной популярной книжке для детей.

Сын профессора рассказывал совсем другое. Отец его будто бы сделал открытие в какой-то мере случайно. Он написал названия всех известных в то время химических элементов и коротко их свойства на отдельных карточках и, раскладывая что-то вроде пасьянса, натолкнулся на не замеченную раньше закономерность. Так утверждают все учебники химии.

Когда спрашивали самого профессора, он, пожимая плечами, отвечал: «Искать чего-либо, хотя бы и грибов или какую-либо зависимость, нельзя иначе, как смотря и пробуя…» И никто не догадался расспросить подробнее, как именно он пробовал и на что обращал внимание в первую очередь. По горячим следам проследить за ходом его мыслей было, разумеется, легче. Правда, открытие оказалось настолько значительно, что целые десятилетия ушли на его разработку и уточнение. До того ли было, чтобы выяснять, как же совершился сам факт научной находки. А когда заинтересовались всерьез и этим, расспрашивать оказалось уже некого: ни профессора, ни его друзей, ни даже его сына не осталось в живых.

Пришлось обращаться к архивам. И по черновикам, наброскам, письмам шаг за шагом удалось восстановить все события того знаменитого дня. Собственно, не события даже, а ход мыслей профессора, потому что он отложил поездку и весь день провел в своем рабочем кабинете, составляя таблицы, вычисляя, перекомпоновывая…

Нет, он, как мы знаем, не собирался в этот день заниматься научной работой. Он должен был уехать в Тверь, на сыроварни. Накануне он закончил очередную главу учебника, который взялся писать, когда начал читать в университете курс лекций по химии и обнаружил, что читать, собственно, не по чему. Он перебрал все учебники и книги по химии и ни в одной из них не нашел систематического изложения предмета.

Что порекомендовать студентам?

И он решил сам написать учебник, надеясь по ходу дела найти какой-то рациональный принцип для систематизации многочисленных химических элементов. Но вот закончены первая часть учебника и две главы следующей, а нужное объяснение все не отыскивалось. С описания каких элементов начинать очередную главу?

Эти мысли не выходили у профессора из головы. Ведь он не сомневался, что в огромном разнообразии химических элементов существует какая-то общность, благодаря которой родственные семейства обладают схожими свойствами.

За завтраком профессору, видимо, пришла мысль сопоставить между собой не близкие по свойствам вещества, что неоднократно делали до него, а как раз противоположные. Ведь если есть во всем этом многообразии какая-то система, то она должна проявиться именно при сравнении непохожих химических элементов.

Но что взять за основу для сравнения? И тут новое озарение. Конечно, атомные веса: разные вещества различаются в первую очередь по атомному весу, это их основное, качественное различие. А что такое атомный вес, как не главное свойство атома, мельчайшей, как тогда думали, частицы вещества? Значит, и сравнивать вещества надо по величине атомных весов.

Может, тут ключ к решению всей задачи? Это надо было проверить немедленно. Он начал писать прямо на обороте только что полученного письма с отпускным свидетельством.

В первом ряду: калий, натрий — щелочные активнейшие металлы, под ними другая группа не таких активных металлов. Торопясь, зачеркивая, исправляя, профессор стал вычислять разницу их атомных весов. Как будто наметилась определенная зависимость, только места для вычислений не хватило.

Профессор перешел в кабинет, встал у конторки, за которой привык работать, взял чистый лист бумаги и, стараясь не торопиться, обдумывая каждый шаг, начал писать.

Снова выстроились в ряд калий, натрий и все их семейство. Теперь под ними расположились неметаллы — фтор, хлор, бром, йод, взятые из первой части учебника. И сразу же обнаружилась любопытная деталь: атомные веса этих вторых веществ оказались на одну и ту же величину больше, чем у щелочных металлов.

Профессор стал заполнять третью строку — здесь он разместил группу кислорода: та же история. Он подписал дальше семейство азота, под ним углерода… Пока все шло как по маслу. Вскоре 42 элемента из 63 известных в то время выстроились столбцами друг под другом. Шесть групп наиболее изученных элементов, шесть родственных семейств.

И тут новое неожиданное наблюдение: начало второго столбца и конец третьего служили прямым продолжением друг друга. Выходило, что все шесть столбцов можно как бы вытянуть в одну линию, и тогда образуется непрерывный ряд элементов, у которых атомный вес будет постепенно возрастать.

Волнуясь, профессор смотрел на выстроившиеся, как на параде, шеренги химических символов. Как это он не обратил сразу внимания! Ведь ряд-то к тому же не непрерывный! У каждого восьмого элемента — ровно через семь (как раз по числу строчек в колонке) — удивительным образом повторялись свойства первого. Эти равномерные интервалы ясно говорили о том, что свойства элементов изменяются периодически. Пожалуй, можно было составить таблицу: шесть колонок по семь строчек — сорок два основных элемента войдут в нее. А вот как разместить оставшуюся треть? Атомные веса их вычислены не очень точно, да и сами они изучены меньше.

Теперь работа подвигалась не так быстро, не сразу нашли свое место свинец и алюминий. У бора пришлось произвольно изменить атомный вес, чтобы он попал в свое, а не чужое семейство. Долго не хотел становиться в общую шеренгу водород. Атомные веса многих элементов пришлось вычислять заново, он писал цифры тут же, рядом с колонками символов — некогда было отрываться, чтобы не потерять нить рассуждений. Листы испещрились помарками, зачеркнутые, вновь вписанные, исправленные знаки и цифры мешали сосредоточиться, путали картину…