Периодический закон: перезагрузка

Гениальный химик, первоклассный физик, плодотворный исследователь в области гидродинамики, метеорологии, геологии, глубокий знаток химической промышленности и промышленности вообще, оригинальный мыслитель – все это совместилось в одном человеке, в Дмитрии Менделееве.
Коллаж Михаила Минина

8 февраля исполнилось 175 лет со дня рождения Дмитрия Менделеева; 1 марта исполняется 140 лет со дня открытия им периодического закона (периодической системы) Менделеева. Довольно редкий случай в истории науки, когда дата и время великого открытия известны с точностью чуть ли не до часа. «Полигисторы» – так в Средние века называли естествоиспытателей, равно сведущих в различных областях знания и способствующих их дальнейшему развитию. Во второй половине XVIII века во Франции это понятие заменилось другим: «ученый-энциклопедист». В России XIX столетия таковым был Дмитрий Иванович Менделеев. По широте интересов, по глубине знаний, по постановке новых проблем ему не было равных.

«Всего более – четыре предмета»

Эти черты ученого, со свойственной ему проницательностью, подметил Александр Блок в письме к Любови Менделеевой (15 мая 1903 года): «Твой папа вот какой: он давно все знает, что бывает на свете. Во всё проник. Не укрывается от него ничего. Его знание самое полное. Оно происходит от гениальности, у простых людей такого не бывает┘ У него есть всё».

Существует неисчислимое множество публикаций о жизни и деятельности ученого: от изложения биографических сведений, освещения мало известных и неизвестных фактов его жизни и деятельности, от проникновенных эссе до набивших оскомину «баек» об «изобретателе сорокаградусной» и «чемоданных дел мастере»┘

Как ученому, пожалуй, наиболее полную характеристику дал Менделееву русский химик Л.А.Чугаев в 1924 году: «...Когда подходишь к оценке личностей, подобных Д.И.Менделееву, к анализу их научного творчества, невольно является желание отыскать в этом творчестве элементы, всего более отмеченные печатью гения.

Из всех признаков, отличающих гениальность и ее проявление, два, кажется, являются наиболее показательными: это, во-первых, способность охватывать и объединять широкие области знания и, во-вторых, способность к резким скачкам мысли, к неожиданному сближению фактов и понятий, которые для обыкновенного смертного кажутся далеко отстоящими друг от друга и ничем не связанными, по крайней мере до того момента, когда такая связь будет обнаружена и доказана┘

Гениальный химик, первоклассный физик, плодотворный исследователь в области гидродинамики, метеорологии, геологии, в различных разделах химической технологии (взрывчатые вещества, нефть, учение о топливе и др.) и других сопредельных с химией и физикой дисциплинах, глубокий знаток химической промышленности и промышленности вообще, особенно русской, оригинальный мыслитель в области учения о народном хозяйстве, который видел и понимал задачи и будущность России лучше представителей нашей официальной власти. Таков был Д.И.Менделеев... Он умел быть философом в химии, в физике и в других отраслях естествознания, которых ему приходилось касаться, и естествоиспытателем в проблемах философии, политической экономии и социологии».

Сам же Менделеев лаконично записал в дневнике (10 июля 1905 года): «Всего более четыре предмета составили мое имя: периодический закон, исследование упругости газов, понимание растворов как ассоциаций и «Основы химии»...

Спиральный вариант представления периодического закона, 1934 г. Источник: J.W. van Spronsen, The Periodic System of Chemical elements. A History of the First Hundred Years, Elsevier, 1969

Корни действительности

«Стиль – это человек», – гласит афоризм. Содержание «Основ химии», характерные особенности и манера изложения материала как бы созвучны духовному облику Менделеева. «Эти «Основы» – любимое дитя мое. В них – мой образ, мой опыт педагога и мои задушевные мысли┘»

Нужно обратить внимание на воспоминания сына Менделеева – Ивана, который гораздо глубже и прочувствованнее других понимал и пытался объяснить многие характерные особенности личности и творчества отца.

«Я знал как бы двух Менделеевых. Один – кропотливый собиратель фактов, мелочный эмпирик – гётевский Вагнер, для которого высшее наслаждение – обработка цифр, накопление данных, рассмотрение любопытных индивидуальных особенностей явлений. Другой – дерзновенный Фауст, уносящийся далеко в «мир духов», в мир идей, в мир общих законов и углубленных теорий под плоской поверхностью эмпирических явлений. Обе личности иногда враждовали между собой, изгоняли одна другую из какой-либо области – и тогда работа носила какой-то односторонний характер и не давала всего того, что в моменты гармонии могла дать. Вершины творчества отец достигал, когда обе личности сливались и помогали друг другу».

«Есть два типа исследователей, – продолжал Иван вспоминать откровения отца. – Одни – узкие эмпирики, движутся как бы по земле, ползут от явления к явлению, собирая факты. Они идут верно, мало ошибаются, но и мало дают. Другие умы, чуть коснувшись земли, тотчас уносятся за облака┘ Это иногда глубокие и способные люди. Но они часто <┘> уходят от реальности. Правильный путь такой: поднявшись с земли, взлететь мысленно как можно более высоко. Но затем, чтобы не заблудиться, тотчас опять спуститься на землю; по ней ориентироваться, поправить свой полет и – затем взлететь еще выше. Только таким способом <┘> можно проникнуть к глубоким и общим корням действительности».

Любимым поэтом Менделеева был Федор Иванович Тютчев. Слова из его стихотворения, по мнению Ивана, подходили к характеристике духовного облика отца:

Два демона ему служили

Две силы дружно в нем слились:

В его главе – орлы парили,

В его ногах – змеи вились┘

Ширококрылых вдохновений

Орлиный, дерзостный полет,

И в самом буйстве дерзновений

Змеиной мудрости расчет.

Загадка периодичности

Учение о периодичности на первых порах встретило прохладное отношение; оно проникало в научное сознание постепенно. По-настоящему же периодический закон и периодическая система Менделеева раскрыли свой подлинный смысл в начале XX века, когда была создана модель строения атома и объяснены физические причины периодичности. Но без менделеевского учения о периодичности разработка атомной теории встретилась бы с серьезными затруднениями.

«По видимости, периодическому закону будущее не грозит разрушением, а только надстройки и развитие обещает». – Справедливость этих слов, произнесенных Менделеевым на склоне лет, многократно подтверждалась впоследствии; подтверждается она и теперь. В последние десятилетия ядерный синтез позволил продвинуть верхнюю границу таблицы Менделеева почти до конца ее восьмого периода (до порядкового номера 118). Обнаружены многие неожиданные свойства у давно известных и, казалось бы, досконально изученных элементов. Однако мы едва ли погрешим против истины, если заметим, что действительно глубинные причины явления периодичности пока еще не вполне ясны.

Творческая деятельность Менделеева основывалась на целостности его научного мировоззрения. В 1861 году, возвращаясь из командировки в Германию, он записал в дневнике: «Еще Ньютон был убежден, что причина химических реакций лежит в простом молекулярном притяжении, обуславливающем сцепление и подобном явлениям механики.

«Основы химии», Д.И. Менделеева. Прижизненое издание. Из собрания библиотеки Политехнического музея, Москва. Фото предоставлено пресс-службой Политехнического музея

Блеск чисто химических открытий сделал современную химию совершенно специальною наукою, оторвав ее от физики и механики, но, несомненно, должно настать время, когда химическое сродство будет рассматриваться как механическое явление┘»

И впоследствии он неоднократно подчеркивал, что без понятий о массах, действующих друг на друга, химия была бы лишь описательным (историческим) знанием. «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».

Таким образом, Менделеев был убежденным сторонником решающей роли массы как коренного свойства элементов (атомов). Он исходил из постулатов сложившейся к тому времени классической атомистики (атом – материальная частица; все атомы одного элемента одинаковы; атомы неделимы и не могут превращаться). Поэтому он и не воспринял значимости таких фундаментальных достижений, как открытие явления радиоактивности, открытие электрона и последствия этих открытий. Он сетовал, что химия «запуталась в ионах и электронах». (Это, в частности, обусловило неприятие его гидратной теории растворов.) Подобный образ мышления оказывался непреодолимым препятствием в разработке собственных плодотворных химических идей, тем более что химия все увереннее переходила на рельсы электронных представлений.

Без органики

Мотивация его поступков для современников химиков иногда выглядела непонятной. Так, в отличие от подавляющего большинства российских и зарубежных химиков он раз и навсегда отказался от исследований в области органической химии. И это при том, что в 1862 году стал автором первого на русском языке учебника «Органическая химия», содержавшего немало плодотворных идей.

Это был осознанный выбор. Величественное здание органической химии выстраивалось благодаря многим тысячам реакций, причем экспериментаторы должны были обладать специфическими качествами. Менделеев же, строго говоря, не был расположен к такого рода экспериментальной деятельности.

Но, когда мы берем «физическую сторону дела», перед нами предстает совершенно другой Менделеев. «Мастер точных измерений», он заявил о себе в заграничной командировке (работа над капиллярностью), затем в экспериментах над упругостью газов. Но своей вершины ученый достиг в Палате мер и весов, которую он возглавлял последнюю четверть жизни. По существу, он превратил это учреждение в настоящий Научно-исследовательский институт метрологии.

«И чего я только не делывал в своей жизни!» – сказал он как-то на склоне лет.

По широте интересов, по оригинальности и практической значимости предлагаемых проблем, по стремлению углубиться в существо дела Менделеев представлял фигуру действительно нетривиальную, что не могло не привлечь широкие круги общественности. Добавим сюда его коммуникабельность, умение понять собеседника, наконец, его нелестную критику по отношению к явно неверным, нежизненным идеям и предложениям. В любом научном (да и не только в научном) обществе его личность всегда привлекала пристальное внимание (даже людей, никогда не слышавших о периодическом законе). Недаром он был выбран сочленом более 70 академий наук и различных научных обществ.