Книжный Клуб «Клуб Семейного Досуга»

2018

ISBN 978-617-12-5204-2 (epub)

Никакая часть данного издания не может быть

скопирована или воспроизведена в любой форме

без письменного разрешения издательства

Электронная версия создана по изданию:

Дизайн обложки агентства «Тим+»

Усі ми зі шкільної лави знаємо, що Колумб відкрив Америку, Кук — Австралію, а Ньютон — автор трьох знаменитих законів. Це аксіома. Утім, історії відомий феномен «множинного відкриття», коли винахідника через якісь причини забували, а його відкриття приписували іншій людині. Ця книга розповість, хто насправді відкрив Америку, знайшов вакцину від поліомієліту, винайшов радіо, телефон, електронне телебачення і паровоз, хто автор методу розв’язування кубічних рівнянь і періодичної системи хімічних елементів…

Рабинович М.

Н52 Неоткрытые открытия, или Кто это придумал? / Марина Рабинович.— Харьков : Книжный Клуб «Клуб Семейного Досуга», 2018. — 336 с.

ISBN 978-617-12-4767-3

Все мы со школьной скамьи знаем, что Колумб открыл Америку, Кук — Австралию, а Ньютон — автор трех знаменитых законов. Это аксиома. Но истории известен феномен «множественного открытия», когда изобретателя по каким-то причинам забывали, а его открытие приписывали другому человеку. Эта книга расскажет, кто на самом деле открыл Америку, нашел вакцину от полиомиелита, изобрел радио, телефон, электронное телевидение и паровоз, кто автор метода решения кубических уравнений и периодической системы химических элементов…

УДК 608

© Книжный Клуб «Клуб Семейного Досуга», издание на русском языке, 2018

© Книжный Клуб «Клуб Семейного Досуга», художественное оформление, 2018

Вступление

Случайности и совпадения

Извечный спор о том, создан ли мир Творцом или человеческим творчеством, наверное, не будет разрешен никогда, ибо и то и другое представление до определенной степени верно — хотя бы уже потому, что творчество в человеке можно рассматривать как функцию Творца. Однако ничто нам не мешает, с определенной долей уверенности с одной стороны и скептицизма с другой, утверждать, что окружающее человека в той или иной мере цивилизованное пространство, вкупе с самим человеком, — это результат цепочки открытий и изобретений, сделанных людьми на протяжении тысячелетий, а может быть, и миллионов лет.

Не секрет, что, говоря о самых знаменательных открытиях, мы чаще всего представляем себе Архимеда в ванной или Ньютона под яблоней. Даже периодическая таблица элементов, приснившаяся человеку, работавшему над правительственным заказом по изобретению наиболее оптимального рецепта водки, или Америка, ни с того ни с сего вставшая на пути Колумба, незамедлительно попавшего в многочисленные легенды о «голубе мира», воспринимаются нами хоть и как кусочек исторической правды, но изрядно политый анекдотической глазурью. А если взглянуть вглубь — что такое открытие? Везение, неожиданность, чудо или все-таки закономерность, в основе которой лежит стремление расширить горизонты познанного мира?

Множество открытий застали врасплох не только широкую общественность, но и все научное сообщество разом со сделавшим то или иное из них первооткрывателем. Вероятно, поэтому за ними закрепилась слава открытий случайных или, если угодно, неожиданных. В этой категории и рентгеновские лучи, и радиоактивность, невесть откуда взявшаяся еще тогда, когда атом считался неделимым, и электрон как единица электрического тока, относящийся к тому же периоду развития науки, и наконец атомная энергия.

И все-таки любые открытия, в том числе якобы случайные, являются следствием предшествующих исследований, иногда весьма многолетних и зачастую более чем дорогостоящих. Оставляя в покое атомную энергию, чье существование предполагалось многими исследователями задолго до официального признания, заметим, что и Америка была открыта еще в те времена, когда вместо Берингова пролива был перешеек суши; и водопроводы с банями строились задолго до Архимеда; а без знания всех тонкостей геометрии, геодезии и астрономии невозможно было бы построить пирамиды, древнее которых, как утверждает наша история, якобы вообще ничего не было.

Так что, как сказал польский афорист Лешек Кумор, «Ложный шаг не раз приводил к открытию новых дорог». И зачастую, добавим, к повторному открытию тех же самых дорог. Ибо новое — лишь хорошо забытое старое.

Продолжая тему Колумба, который, как оказалось, плыл куда глаза глядят или, лучше сказать, куда кривая выведет, представим себе на секундочку обстоятельства, благодаря которым был обнаружен огромный неизвестный материк. Колумб обращается к руководству страны с, мягко говоря, сомнительным проектом, требующим огромных капиталовложений, — достичь Индии, «страны несметных богатств». Опираясь на карты тех времен, построенные на основании церковного мракобесия о том, что Земля — плоская, и собственные геодезические домыслы. Совершенно неожиданно для него самого ему таки выделяют эскадру (пусть и небольшую), и он отправляется по бескрайней водной глади в неизвестность, а тут на тебе — какая-то суша, оказавшаяся ого-го какой большой. Согласитесь, такое стечение обстоятельств просто немыслимо!

И все-таки задумаемся: в эпоху Великих географических открытий путешественники всегда отправлялись в неизвестность — считается, что они не могли даже предполагать, что и где отыщут. Сама сферичность Земли была эмпирически доказана лишь совершившими (намного позже Колумба, Несущего Свет Христа1) кругосветные путешествия Фернаном Магелланом (1522 г.) и Фрэнсисом Дрейком (1580 г.)2. Так упорные поиски новых земель практически вслепую сделали дальнейшие находки закономерным следствием.

К слову, ошибок в мореплавании и картографии известно множество. Так, знаменитый француз Лаперуз был убежден, что Сахалин — это полуостров. В его авторитетном мнении не позволил себе усомниться еще Иван Крузенштерн (1770—1846), другой знаменитый мореплаватель, к тому же адмирал. И только экспедиция Невельского исправила это заблуждение.

Лишь с появлением воздушных, а потом и космических судов Земля окончательно перестала быть плоской, а география — наукой случайных поисков и непредсказуемых открытий. Чего, впрочем, не сказать о других областях знаний. Значительная часть случайных открытий относится к естественным наукам: химии и близким к ней областям (биохимия, биофизика, фармацевтика), причем многие из них касаются неведомых ранее элементов или соединений. Хотя даже в этом случае можно усмотреть свою закономерность. Ведь все открываемые вещества уже существуют в природе, и понятно, что раньше или позже они будут открыты. Это только вопрос времени и имени первооткрывателя.

Сейчас стоит вспомнить другой исторический анекдот — историю о том, как кот открыл йод. Как рассказывают современники Бернара Куртуа, у французского химика был любимый кот, который обычно умащивался на плече своего хозяина, наблюдая за его трапезой. Однажды пугливое животное из-за непонятного шума за окном рвануло с подоконника на пол, зацепив хвостом какие-то бутылки. Те упали и разбились. Повалил сине-фиолетовый дым, все зашипело. Оказывается, Куртуа на своем (обеденном!) столе держал самое необходимое: суспензию золы водорослей в этаноле и концентрированную серную кислоту. Жидкости вытекли, смешались, и вскоре повсюду мельчайшие капельки образовавшегося газа осели в виде черно-фиолетовых кристалликов с металлическим блеском и едким запахом. Это и был неизвестный доселе йод.

Случайность этого открытия, заметим, оказалась лишь в том, что исходные элементы смешались не по воле ученого и не в результате его запланированных действий. Просто не у каждого на кухонном столе можно найти бутыли с подобным содержимым, а только — и это важно! — у поистине увлеченного своим делом «сумасшедшего профессора», который всю свою жизнь посвятил научному поиску. А «если очень хочешь, то всегда добьешься», какими путями — не важно, сами обстоятельства сложатся в слово «эврика!». Вот поэтому-то именно у Бернара Куртуа оказался такой кот. Самому ученому осталось только сделать правильные выводы, рассмотрев результаты этого случайно-неслучайного эксперимента.

Действительно, в химических и географических открытиях элемент случайности играет не последнюю роль. Но только в силу многолетних упорных и планомерных усилий первооткрывателей в своей области. Доказательством неизбежности таких научных достижений служат многочисленные повторные открытия.

В истории науки давно известно, что большинство из 500 открытых Робертом Гуком законов были параллельно сформулированы другими учеными; лорд Кельвин сделал 32 открытия, которые совершили практически одновременно с ним и 30 других ученых; в одно время с Альбертом Эйнштейном многие аспекты теории относительности разработал Анри Пуанкаре. Мы вернемся еще и к Гуку, и к Эйнштейну и поговорим об этом подробнее.

Что особенно поражает, многие открытия сделаны не дважды, а трижды и четырежды (известны также и пятикратные, и шестикратные)3. Причем некоторые — почти одновременно несколькими учеными независимо друг от друга, иногда с разницей в несколько часов или минут! Один из самых ярких примеров — теория естественного отбора. Ее представили 1 июля 1858 года в Линнеевском обществе сразу двое исследователей — Дарвин и Уоллес. При этом Дарвин разрабатывал свою теорию эволюции видов 20 лет, а Уоллес — всего неделю. Другой подобный пример: Александр Чижевский пришел к выводу о совпадении социальных кризисов с максимумами солнечной активности одновременно с этнографом Василием Анучиным, тот описал это в книге «Социальный закон».

Как правило, за невероятным историческим совпадением или анекдотом стоят годы кропотливого труда, просто с неба ничего не падает. Мало кто знает, что прежде чем Менделееву приснилась таблица химических элементов, он работал над ней далеко не один год. Еще меньше людей осведомлено, что параллельно с Дмитрием Ивановичем в ту же область были направлены мысли и тщательно разработанные гипотезы Адольфа Штреккера, Александра де Шанкуртуа, Джона Ньюлендса, Жана-Батиста Дюма, Иоганна Деберейнера, Леопольда Гмелина, Макса фон Петтенкофера, Уильяма Одлинга, Юлиуса Лотара Мейера, а возможно, и других исследователей, не получивших такую известность.

В общем, надо отчетливо себе представлять, что ни одно открытие не делается на пустом месте. Побочным благоприятным эффектом этого правила стало понимание того, что у нас есть возможность, проанализировав работы предшественников, сделать предположение о возможности грядущих достижений. К таким предугаданным находкам, когда был использован названный принцип, можно отнести малую планету Плутон, существование которой за четверть века до официального признания было расчетным путем доказано астрономом Персивалем Лоуэллом. Так же обнаружение спутников Урана предсказали астрономы Николай Горькавый и Алексей Фридман. Д. Менделеевым было предопределено открытие тогда еще не найденных веществ: экаалюминия (сейчас мы его называем галлием), экабора (это скандий) и экасилиция (германий). Существование инертных газов было предсказано Уильямом Рамзаем. Радиоволны найдены Герцем, который был согласен с предположением Максвелла об их существовании.

Сегодня же речь идет уже об открытии на основании астрономических расчетов обитаемых или пригодных для жизни планет в других звездных системах.

Наряду с этими ожидаемыми открытиями науковедению известно множество находок непризнанных гениев. Речь идет о таких невероятных и нелепых с точки зрения официальной науки своего времени прозрениях, которые ученое сообщество попросту не могло принять, игнорируя даже очевидные факты, — они шли совершенно в разрез с традиционными представлениями, почему им и не виделось прикладного применения. Как правило, такие открытия, считающиеся преждевременными, позже, зачастую уже после смерти первооткрывателя, становятся основой для более точного понимания реальности. Вот некоторые из наиболее известных:

• Гелиоцентрическая система была предложена в начале III в. до н. э. Аристархом Самосским, но вплоть до открытия Николая Коперника оставалась в забвении.

• Казалось бы, что-что, а уж вес вещества — вещь очевидная: достаточно положить его на весы и убедиться. Тем не менее предрассудки нередко оказываются сильнее. Так, еще в XVII в. стало известно, что вес некоторых веществ увеличивается при обжигании. Об этом очевидном факте рискнул заявить французский химик Лефевр. Правда, из-за чего это происходит, он не знал, так что предположил, что причиной служит присоединение к веществу некоего «всеобщего духа». Конечно, в кругу ученых мужей долго смеялись, ведь все знают, что дух бесплотен, а значит, не имеет веса. И ведь давно известно, что при горении из вещества выделяется флогистон («огненная субстанция»), тем самым облегчая вес. В общем, Лефевра с его «неправильными весами» послали «учить матчасть». Факт увеличения веса ряда тел при их обжиге был вновь открыт уже во второй половине XVIII в. и сыграл огромную роль в создании кислородной теории горения, разрушившей флогистонную теорию.

• Первый шаг на пути к современной генетике сделал аббат августинского монастыря австриец Грегор Мендель. Работая над выведением новых сортов растений и гибридизацией, он еще в XIX в. выявил законы наследования признаков и связал их с сочетанием неких наследственных факторов. Но в то время в высших научных кругах его понять были не готовы. Вся важность открытия Менделя выяснилась лишь в начале 1950-х годов, когда Барбара Мак-Клинток обнаружила мобильные элементы, те самые гены, способные перемещаться по хромосомам, за что и получила Нобелевскую премию.

• Еще один монах, Фрэнсис Бэкон, зарекомендовал себя как выдающийся ученый, сделавший множество фундаментальных открытий. Примерно за век до выхода работы Исаака Ньютона «Математические начала натуральной философии» из его уст прозвучала догадка о силе тяготения, действующей между всеми телами во Вселенной. В те времена, несмотря на два уже случившихся кругосветных плавания, Земля еще считалась плоской. Особенно в плоском сознании служителей церкви.

Творения рук человеческих

Особняком в череде открытий стоят другие свидетельства проявления человеческого гения — изобретения. Их можно смело назвать рукотворными произведениями, созданными исключительно благодаря усилиям и фантазии человека. Но и здесь мы сталкиваемся с уже описанными тенденциями. К тому же история соперничества изобретателей зачастую куда более захватывающа, чем самый напряженный триллер.

В 1844 году Чарльз Гудьир открыл рецепт изготовления материала, который не размягчается в жару и не становится хрупким на морозе. До этого он многие годы безуспешно пытался улучшить качество каучука, пока случайно не нагрел его смесь с серой на кухонной плите. Изобретение резины стало одним из знаковых на пути создания современного автомобиля. Случайным его назвать можно лишь с большой натяжкой, ведь Гудьир много лет смешивал каучук с разными веществами, просто в этот раз ему повезло больше. Это типичный пример применения метода проб и ошибок, который в один прекрасный день заслуженно вознаградил исследователя за многолетние старания.

Думается, совсем уж непреднамеренных изобретений быть не может. Тем не менее здесь тоже есть место случайности. Хотя такие изобретения, как и открытия, скорее можно назвать не случайными, а ошибочными.

Печенье с кусочками шоколада появилось, когда хозяйка небольшой гостиницы Рут Уэйкфилд решила испечь масляное печенье. Женщина смешала кусочки шоколада с тестом, рассчитывая, что шоколад растает и придаст тесту коричневый цвет и шоколадный привкус. Однако ее подвело незнание законов физики, и из духовки она достала печенье с кусочками шоколада.

Клейкие бумажки для заметок появились в результате неудачного эксперимента по усилению стойкости клея. Сотрудник исследовательской лаборатории компании «ЗМ» пытался улучшить качество клейкой ленты (скотча). Однако вместо этого он получил не слишком активную субстанцию, которая не проникала в склеиваемые поверхности. Четыре года спустя его коллега, раздраженный тем, что закладки выпадали из книги, вспомнил о клее, который мог бы их закреплять, не повреждая страницы. Так на свет божий появились стикеры, сейчас просто незаменимые в любом офисе.

С развитием научно-технического прогресса на повестку дня выходило все больше актуальных задач, требующих своего решения для дальнейшего движения вперед в области техники и технологий. Над ними стали работать изобретатели из многих стран, так что явление одновременно сделанных изобретений вскоре перестало удивлять. Собственно, отсюда и пошло патентирование: кто первый зарегистрировал патент, тот и автор изобретения. Вот самые известные, даже драматические случаи таких изобретений.

Александр Грэхем Белл представил прошение на получение патента на телефон на два часа раньше Элиши Грея, чем отнял у него и славу, и вознаграждение за многие годы кропотливой работы над аппаратом.

Радио почти одновременно было изобретено Поповым и Маркони. Но это изобретение было невозможно без разработок Джагадиша Боше, Реджинальда Фессендена и Ланделла де Муры.

Лампа накаливания, сейчас чаще приписываемая гению Томаса Эдисона, имеет ни много ни мало трех изобретателей: это Томас Эдисон, Джозеф Свен и Павел Яблочков. И это еще без упоминания многих других ученых, работа которых в области электрофизики стала необходимой платформой, на которой и было «возведено» это открытие.

То же можно сказать и о целом ряде устройств и механизмов, без которых мы не мыслим своего нынешнего существования. Жизнь показывает, что любое существующее в природе явление рано или поздно будет открыто, а изобретение, особенно если оно опирается на какое-либо открытие или имеет серьезные наработки в прошлом, непременно свершится.

Приведем несколько историй, свидетельствующих о случайности/закономерности появления в нашей жизни даже самых, казалось бы, естественных вещей. Несмотря на схожесть с историческими анекдотами, это чистая правда.

Бренди

В Средние века торговцы-мореплаватели часто выпаривали воду из транспортируемого вина, чтобы оно не портилось в дороге и занимало меньше места. Вскоре кто-то находчивый решил обойтись без фазы восстановления воды, извлеченной во время перегонки. Он неожиданно обнаружил, что вкус крепленого вина великолепен, а его воздействие — гораздо сильнее. Так появился бренди, который сейчас столь популярен во всем мире.

Картофельные чипсы

Всеми любимая хрустящая картошка родилась как знак протеста. Один из клиентов повара Джорджа Крама постоянно жаловался, что картошка нарезана слишком толстыми ломтиками и не прожарена как следует. Когда повару надоело выслушивать претензии, он порезал ее ломтиками толщиной почти с лист бумаги и поджарил в огромном количестве масла. Крам и не подозревал, что его «месть» окажется такой вкусной и впредь ему только так и придется готовить картошку привередливому клиенту.

Булочки с изюмом

А вот эта история относится скорее к легендам, чем к достоверным фактам. Однажды генерал-губернатор Арсений Закревский, купив свежую сайку, увидел в ней... таракана. Вызванный на ковер булочник Иван Филиппов схватил насекомое и на глазах у изумленной публики съел, заявив, что генерал ошибся: это была изюминка. Вернувшись в пекарню, Филиппов распорядился срочно начать печь булочки с изюмом. Он и не подозревал, что они будут пользоваться спросом не один десяток лет.

Пенициллин

Шотландский ученый Александр Флеминг в 1928 году занимался исследованием борьбы организма человека с гриппом. Вырастив в трех чашках Петри культуры стафилококков, он обнаружил, что чашки были плохо вымыты и в них поселилась плесень. Флеминг огорчился, но, приглядевшись повнимательнее, заметил, что вокруг пятен плесени погибли и стафилококки. Спустя некоторое время из плесени был выделен пенициллин, первый в мире антибиотик.

Микроволновые печи

Если бы инженер Перси Гюнсер не любил шоколад, весь мир, возможно, до сих пор пользовался бы для разогрева пищи кастрюльками и сковородками. Во время Второй мировой войны на радарах союзников были установлены микроволновые излучатели. Работая около одного из радаров, Гюнсер в какой-то момент обнаружил, что излучатель расплавил шоколадку у него в кармане. Он немного расстроился, но потом задумался, а затем создал прибор, без которого, в общем, уже трудно представить нынешнюю кухню.

ЛСД

Диэтиламид лизергиновой кислоты первоначально интересовал ученых исключительно в качестве вспомогательного средства при родах. Однако швейцарский ученый Альберт Хофманн решил испытать новый препарат на себе. 19 апреля 1943 года он окрестил Днем велосипеда, так как под воздействием «кислоты» совершил незабываемую поездку на этом транспорте и с того дня посвятил свою жизнь изучению воздействия ЛСД на психику и сознание.

Виагра

Кто бы мог подумать, что знаменитая виагра появилась благодаря попыткам изобрести средство от ангины! Мужчины всего мира, да и женщины тоже, могут благодарить жителей уэльского города Мертир-Тайдфил. Именно здесь в 1992 году пациенты мужского пола отказались возвращать экспериментальные таблетки после окончания тестирования. Руководителей компании «Пфайзер» заинтересовал такой поворот событий — и вскоре миру был представлен новый препарат.

1 

Имя Колумба Христофор означает «Носящий в себе Христа» или «Чтящий Христа». (Здесь и далее, если не указано иное, примеч. ред.)

2 

Хотя Земля шарообразна еще в «Божественной комедии» Данте (XIII в.).

3 

Специально этим вопросом занимались Р. Мертон и Е. Барбер. См.: Merton R. The sociology of science. Chicago, 1973; Новиков А. С. Научные открытия: повторные, одновременные, своевременные, преждевременные, запоздалые, 2003.

Часть первая. Споры о приоритете

Феномен множественных открытий Идеи носятся в воздухе?

Итак, подойдем плотнее к явлению открытий, сделанных в разных концах света практически одновременно. Если все проанализировать, то станет ясно, что к этому нельзя относиться просто как к случайности, ведь среди них — самые фундаментальные, без которых не было бы прогресса вообще. Например, огонь, порох, ткачество появились примерно в одно и то же время в Китае, Индии и Европе. А за пальму первенства в приручении коня по сей день соперничают сразу несколько народов Евразийского континента. Как объяснить это явление? Может ли быть, что существует своего рода всеобщий планетарный интеллект — он-то и есть истинный изобретатель?

В уже обозримый и фиксируемый историей период сразу несколько выдающихся ученых приходили к одним и тем же выводам в своих разработках — так появлялись универсальные теории, законы, методы и устройства.

Считается, что теорию математического анализа сформулировал Ньютон. И действительно, Лейбниц пришел к открытию дифференциального и интегрального счислений позже на четыре года, но в публикации результатов опередил Ньютона.

Видимо, к середине XIX века идея точного (а не художественного) запечатления явлений назрела настолько, что в 1839 году Луи Дагер в Париже и Уильям Генри Фокс Тальбот в Лондоне независимо друг от друга продемонстрировали изобретенные фотографические аппараты.

В 1840 году Джеймс Джоуль сам по себе и Эмиль Ленц сам по себе открыли закон, дающий количественную оценку теплового действия электрического тока. Вот почему этот закон носит название закона Джоуля—Ленца.

В 1845 году английский астроном Джон Адамс рассчитал положение Нептуна на основании данных о небольших возмущениях в движении Урана. То же самое, используя тот же принцип, сделал и француз Урбен Леверье, только годом позже.

В 1900 году трое ученых — немец Карл Корренс, голландец Хуго Де Фриз и австриец Эрих фон Чермак, — работая независимо друг от друга, наткнулись на статью Менделя 35-летней давности, в которой описывалось открытие, сделанное каждым из них самостоятельно! Более того, в тот же год английский ученый Уильям Бейтсон тоже нашел статью Менделя и вскоре представил ее вниманию других ученых. К концу года Мендель наконец получил признание, которое заслужил в своей жизни.

Наконец, один из виднейших социологов ХХ века, американец Роберт К. Мертон, взял на себя ответственность заявить, что в науке множественные открытия — не исключение, а скорее правило. Об этом явлении Бернард Вербер в своей «Секретной книге муравьев» пишет так: «Можно подумать, что некоторые идеи витают в воздухе и что те, кто наделен особыми талантами, просто вылавливают их из атмосферы, как рыбу из пруда, и стандартизируют мировой разум!»

Но что любопытно: оказывается, речь в данном случае может и должна идти не только о науке, но и о литературе! Шарль Бодлер, много лет переводивший стихи Эдгара Аллана По, сокрушался: «Вы знаете, почему я так терпеливо переводил? Потому что он похож на меня. В первый раз, когда я открыл его книгу, я с ужасом и восторгом увидел, что в ней не просто сюжеты, которые я обдумывал, но и точно такие же фразы, какими я их формулировал. Однако он написал все это двадцать лет назад».

После публикации некоторых из стихов Э. А. По на французском это сходство настолько бросилось в глаза критикам и читателям, что злые языки не преминули заметить, мол, сборник Бодлера «Цветы зла» — это бледная копия поэзии Северной Америки. Будучи несправедливо уязвлен, несчастный Бодлер простонал: «Я потерял так много времени, делая переводы Эдгара По, и что я получил? Меня обвинили в том, что я позаимствовал у него стихи. Хотя я написал свои за десять лет до того, как познакомился с работами американца».

Удача, случайность, закономерность — можно ли свести феномен множественных открытий к одному из этих трех понятий? А есть и четвертое представление — веление времени, и пятое — зрелость общества и культуры.

Может ли быть, что открытия и изобретения, необходимые для дальнейшего движения по пути эволюции, происходят сами собой, поскольку настало их время, ибо общество созрело? А когда те или иные цивилизации близки по уровню своего развития, то и происходят эти «прозрения» одновременно в разных умах. К тому же считается, что история человечества часто состоит из давно забытых или в свое время незавершенных открытий, которые «вспоминаются» позже другими людьми. Так, словно изобретатели и ученые подхватывают у предшественников невидимую эстафетную палочку.

Выше мы упоминали об одновременном открытии теории эволюции Дарвином и Уоллесом. Толчком же для обоих послужил реферат Мальтуса «Опыт закона о народонаселении», опубликованный в 1797 году, то есть за 60 лет до их докладов в Линнеевском обществе. Так почему же это не произошло раньше, а только в 1858 году? Время пришло? Как заметил биограф Чарльза Дарвина, «больше удивляет не само совпадение открытий, а медлительность этого совпадения». К слову, когда теория эволюции была сформулирована, британский зоолог и орнитолог Альфред Ньютон признавался, что ему трудно определить: он больше раздражен тем, что сам не сделал этого ранее, хоть и пришел к тем же выводам, или все-таки больше счастлив, что об открытии наконец объявлено.

Итак, если открытие само по себе витает в воздухе и ждет только, когда время созреет, то не сводится ли роль первооткрывателей к нулю? А с другой стороны, если оно подхвачено именно этими первооткрывателями, то почему же именно ими? Как же разрешить эту дилемму?

Видимо, даже когда настало время для определенного открытия, для него все равно требуется чутье, исключительный интеллект, а иногда и благоприятный шанс его актуализировать. Необходим разум ученого, сонастроенный с грядущим открытием и созвучный с ним настолько, чтобы стать той благоприятной почвой, в которую зерно открытия согласилось бы упасть, уверенное, что прорастет в ней прекрасным цветком.

Как заметил британский писатель и журналист Артур Кестлер, «некоторые великие открытия представляют собой такие подвиги силы, что “зрелость” кажется слабым их объяснением, а “удача” вообще не объясняет их». Таким образом, «зрелость», подготовленность общества является необходимым, но недостаточным условием для открытий. «Если бы все зависело от зрелости, гений в истории играл бы роль скорее не героя, а акушера: он лишь руководил бы рождением заранее установленного закона», — продолжает Артур Кестлер.

Итак, оба, и Ньютон и Лейбниц, своими путями подошедшие к теории математического анализа, — пусть даже при помощи целого ряда предшественников, которые проложили им путь, — были совершенно необходимы для появления открытия дифференциальных и интегральных счислений на свет, играя в этом роль гораздо более значительную, чем роль акушера. Пусть идеи и носятся в воздухе, но всегда нужен будет тот, кто сможет их уловить и сформулировать.

Химия, физика, математика

Открытие кислорода: Джозеф Пристли, Карл Вильгельм Шееле, Антуан Лоран Лавуазье

Классический спор о приоритете открытия кислорода затрагивает имена сразу трех ученых, имеющих законное право претендовать на звание первооткрывателя. Это шведский химик Карл Вильгельм Шееле (1742—1786), английский священник Джозеф Пристли (1733—1804) и французский химик Антуан Лоран Лавуазье (1743—1794).

Первым исследователем, получившим относительно чистую пробу кислорода, был шведский аптекарь Карл Вильгельм Шееле (1742—1786).

Он родился 9 декабря 1742 года в Штральзунде (Померания), тогда находившемся в Шведском королевстве. В детстве посещал частный пансион, учился в гимназии. Поступив в ученичество в аптеку Бауха в Гетеборге (1756), освоил основы фармации и лабораторной практики, усердно изучал (главным образом по ночам) труды химиков И. Кункеля, Н. Лемери, Г. Шталя. Обучение, по обычаям того времени, должно было длиться около десяти лет, но Карл Шееле уже через шесть лет успешно сдал экзамены и получил звание аптекаря. В совершенстве овладев профессией, он перебирается в Стокгольм и приступает к самостоятельным научным изысканиям.

За свою карьеру Карлу Шееле довелось потрудиться в аптеках Стокгольма (1768—1769), Упсалы (1770—1774), Чепинга (1775—1786).

Работы и открытия Шееле охватывают всю химию того времени: учение о газах, химический анализ, химию минералов, начала органической химии (еще не ставшей самостоятельной наукой). Первая его работа была посвящена кислотам: винной, выделенной им в 1769 году из соли — «винного камня» (гидротартрата калия), и плавиковой (фтороводородной), выделенной из плавикового шпата — фторида кальция. В 1774 году, исследуя пиролюзит («черную магнезию»), Шееле доказал, что это соединение неизвестного металла, впоследствии названного марганцем. В этом же исследовании была открыта «тяжелая земля» — оксид бария. Действуя на «черную магнезию» соляной кислотой, Шееле открыл зеленоватый удушливый газ, который назвал «дефлогистированной соляной кислотой». Природа газа была позднее определена другими учеными, и его назвали хлором.

После переезда сначала в Упсалу (здесь Шееле тоже ждала большая аптека), а потом — в маленький и тихий городок Чепинг исследования пытливого аптекаря продолжились и дали поразительные результаты. Шведский химик оказался автором стольких открытий, что их хватило бы на добрый десяток ученых. Многие его открытия относились к получению и очистке кислот.

В 1775 году Шееле приготовил мышьяковую кислоту, в 1782—1783 гг. — синильную (циановодородную) кислоту, в период с 1776 по 1785 гг. — целый набор органических кислот: мочевую, щавелевую, молочную, лимонную, яблочную, галловую, а также глицерин.

Он показал, что молочная кислота, выделенная из кислого молока, отличается от аналогичной кислоты, полученной из других источников. Объяснение этому явлению было найдено спустя столетие, после открытия изомеров. Чрезвычайно интересен его метод получения синильной кислоты из угольного ангидрида, угля и аммиака. Этот опыт некоторые авторы рассматривают как первый органический синтез, проведенный за сорок лет до Фридриха Вёлера, немецкого химика, занимавшегося синтезом карбамида. В процессе получения синильной кислоты Шееле выделил краску, названную «берлинской лазурью».

Шееле первым получил и исследовал перманганат калия — всем известную «марганцовку», которая теперь широко применяется в химических экспериментах и в медицине, разработал способ получения фосфора из костей, открыл сероводород. Окислением молибденита получил «молибденовую землю», то есть молибденовый ангидрид. Обрабатывая кислотами минерал тунгстен, получил «тунгстеновую кислоту» — вольфрамовый ангидрид. Впоследствии минералоги назвали вольфрамит кальция в честь ученого шеелитом.

Наиболее значительный труд Карла Вильгельма Шееле — «Химический трактат о воздухе и огне» (Chemische Abhandlung von der Luft und dem Feuer, 1777 г.). Эта книга описывает результаты его многочисленных экспериментов 1768—1773 гг. по исследованию газов и процессов горения. Из трактата видно, что Шееле — независимо от Пристли и Лавуазье и за два года до них — открыл кислород и подробно описал его свойства. При этом кислород он получал несколькими способами: прокаливанием оксида ртути (как это сделали Пристли и Лавуазье), нагреванием карбоната ртути и карбоната серебра и др. Несомненно, Шееле первым (в 1772 г.) «держал в руках» чистый кислород.

В Упсале химик начал изучать природу огня, что привело его к необходимости задуматься над тем, какое участие воздух принимает в горении. Ему уже было известно, что сто лет назад Роберт Бойль и другие ученые доказали, что свеча, уголь и любое другое горючее вещество или тело могут гореть только там, где достаточно много воздуха.

Воздух тогда считали элементом — однородным веществом, которое нельзя расщепить на более простые составные части. Шееле тоже сначала придерживался этого мнения. Но он стал проводить опыты с различными химическими веществами в герметически закрытых сосудах — и был вынужден изменить свои представления. Какие бы вещества ни пытался Шееле сжигать в закрытых сосудах, он всегда обнаруживал одно и то же явление: воздух, который находился в сосуде, обязательно уменьшался при горении на одну пятую часть, и по окончании опыта вода обязательно заполняла одну пятую часть объема колбы. И его озарила догадка: воздух не является однородным.

Далее он стал изучать разложение множества веществ нагреванием и получил газ, который поддерживал дыхание и горение. По некоторым данным, уже в 1771 году Карл Шееле при нагреве пиролюзита с концентрированной серной кислотой наблюдал выделение «виртольного воздуха» — кислорода.

Желая раскрыть загадку огня, Карл Шееле неожиданно обнаружил, что воздух — не элемент, а смесь двух газов, которые он назвал воздухом «огненным» и воздухом «негодным». Но тайна огня и полученного им «огненного» воздуха так и осталась для Шееле тайной. Виной всему была господствовавшая в те времена теория флогистона: считалось, что всякое вещество может гореть только в том случае, если в нем присутствует некая материя — флогистон, а горение представляет собой распад сложного горючего вещества на флогистон и другие составные части.

Карл Шееле и сам был сторонником этой теории, а потому объяснял, что «огненный воздух» имеет большое сродство («влечение») к флогистону, отчего и сгорает в нем так быстро, а «негодный» воздух не имеет влечения к флогистону, поэтому в нем и гаснет всякий огонь. Это было довольно правдоподобно, но оставалась одна загадка, которая казалась совершенно необъяснимой: куда уходит во время горения «огненный» воздух из закрытого сосуда? Наконец он придумал такое объяснение: когда сгорает какое-нибудь тело, говорил он, то выделяющийся из него флогистон соединяется с «огненным» воздухом, и это невидимое соединение настолько летуче, что оно незаметно просачивается сквозь стекло, как вода сквозь сито.

С флогистоном покончил другой великий химик XVIII века — француз Антуан Лавуазье. И сразу странное исчезновение «огненного воздуха» и многие другие непонятные явления потеряли всю загадочность.

Шееле действительно был первым исследователем, получившим относительно чистую пробу кислорода (1772). Однако он опубликовал свои результаты позже, чем это сделал Джозеф Пристли (в 1777 г.), поэтому формально не может считаться первооткрывателем кислорода. Впрочем, многие академические издания по химии отдают приоритет именно Карлу Вильгельму Шееле. Кроме того, ему принадлежит неоспоримый приоритет открытия других химических элементов — хлора, фтора, бария, молибдена и вольфрама.

Шееле не имел высшего образования и был рядовым аптекарем, тем не менее в 32 года его избрали членом Стокгольмской академии наук. Ему предлагали кафедру в Упсальском университете, работу в центре шведской горнометаллургической промышленности в Фалуне, кафедру в Берлинском университете, однако ученый отклонил все предложения, предпочитая заниматься своими опытами.

Годы упорного самоотверженного труда, к сожалению, подорвали здоровье этого поразительного человека — он прожил всего 44 года.

В истории химии с открытием цианистого водорода Шееле связан еще один миф: якобы первооткрыватель погиб в момент открытия. На самом деле Шееле впервые получил синильную кислоту из желтой кровяной соли в 1782 году, а умер через четыре года. Не подлежит сомнению, однако, что Шееле погубили органолептические методы исследования4. В XVIII веке было принято пробовать на вкус продукты реакции, а Шееле, помимо цианидов, работал с соединениями ртути и мышьяка... Умер К. В. Шееле в Чепинге 21 мая 1786 г.

Вторым официально признанным претендентом на лавры первооткрывателя кислорода стал Джозеф Пристли (1733—1804), английский священник и химик.

Первого августа 1774 года Джозеф Пристли наблюдал выделение «нового воздуха» при нагревании ртутной окалины с помощью двояковыпуклой линзы без доступа воздуха. Это твердое вещество было известно еще алхимикам как жженая ртуть. На современном химическом языке это вещество называется оксидом ртути.

Получаемый при нагревании оксида ртути неизвестный газ Пристли выводил через трубку в сосуд, заполненный не водой, а ртутью: ученый ранее уже убедился, что вода слишком хорошо растворяет газы. В собранный газ Пристли из любопытства внес тлеющую свечу, и она вспыхнула необыкновенно ярко.

В 1774 году Пристли писал: «Я поместил под перевернутой банкой, погруженной в ртуть, немного порошка “меркуриус кальцинатус пер се” (оксид ртути). Затем я взял небольшое зажигательное стекло и направил лучи солнца прямо внутрь банки на порошок. Из порошка стал выделяться воздух, который вытеснил ртуть из банки. Я принялся изучать этот воздух. И меня удивило, даже взволновало до глубины души, что в этом воздухе свеча горит лучше и светлее, чем в обычной атмосфере».

Сам Пристли, будучи, как и Шееле, сторонником теории флогистона, тоже так и не смог объяснить суть процесса горения; он защищал свои представления даже после того, как Антуан Лавуазье обнародовал новую теорию горения.

Да, Пристли получил особый, неизвестный газ, в этом его сторонники правы. Но проба газа, полученного ученым, не была чистой, и если получение кислорода с примесями считать его открытием, тогда то же в принципе можно сказать обо всех тех, кто когда-либо заключал в сосуд воздух.

Кроме того, если Пристли считать первооткрывателем, то когда в таком случае было сделано открытие, тоже сложно судить. В 1774 году он считал, что получил закись азота, то есть разновидность газа, которую он уже знал, а через год — что полученный газ является дефлогистированным воздухом, но еще не кислородом.

Третий официальный претендент на звание первооткрывателя кислорода, французский химик Антуан Лавуазье (1743—1794), начал работу, которая привела его к открытию, сделанному уже после эксперимента Джозефа Пристли в 1774 году, и, возможно, благодаря намеку с его стороны. Из своих собственных опытов и предшествовавших опытов Пристли и Шееле Лавуазье уже знал, что с горючими веществами связывается лишь одна пятая часть воздуха, но природа этой части была ему неясна. Когда же Пристли в 1774 году сообщил ему об обнаружении «дефлогистированного воздуха», он сразу понял, что это и есть та самая часть воздуха, которая при горении соединяется с горючими веществами. Повторив опыты Пристли, Лавуазье понял, что атмосферный воздух состоит из смеси «жизненного» (кислород) и «удушливого» (азот) воздуха, и объяснил процесс горения соединением веществ с кислородом.

В начале 1775 года Лавуазье сообщил, что газ, получаемый после нагревания красной окиси ртути, представляет собой «воздух как таковой без изменений, за исключением того, что он оказывается более чистым, более пригодным для дыхания». К 1777 году, вероятно, не без второго намека Пристли, Лавуазье пришел к выводу, что это газ особой разновидности, один из основных компонентов, составляющих атмосферу. Правда, сам Пристли как сторонник теории флогистона с таким выводом никогда бы не согласился.

Таким образом, важнейшей фигурой в истории открытия кислорода все же следует считать Лавуазье, а не Шееле и Пристли. Они просто выделили новый газ — и только.

Исследования Антуана Лавуазье сыграли выдающуюся роль в развитии химии XVIII века. Речь идет прежде всего о создании им теории горения, ознаменовавшей отказ от теории флогистона, что кардинально отличает его работы от экспериментов Шееле и Пристли.

В борьбе со сторонниками теории флогистона у Лавуазье был замечательный союзник, который хорошо помогал ему в работе. Шееле и Пристли тоже имели такого союзника, но они не всегда пользовались его услугами и не придавали большого значения его советам. Главным помощником Лавуазье были... весы.

Приступая к какому-нибудь опыту, Лавуазье почти всегда тщательно взвешивал все вещества, которые должны были подвергнуться химическому превращению, а по окончании опыта снова взвешивал.

Как и Шееле, Лавуазье тоже пробовал сжигать фосфор в закрытой колбе. Но Лавуазье не задавался вопросом, куда исчезает пятая часть воздуха при горении, весы давали ему совершенно точный ответ. Перед тем как поместить кусок фосфора в колбу и поджечь, Лавуазье его взвесил. А когда фосфор сгорел, Лавуазье взвесил всю сухую фосфорную кислоту, оставшуюся в колбе. По теории флогистона, фосфорной кислоты должно было получиться меньше, чем было фосфора до горения, так как, сгорая, фосфор разрушался и терял флогистон. Если даже допустить, что флогистон вовсе не имеет веса, то фосфорная кислота должна весить ровно столько, сколько весил фосфор, из которого она получилась. Однако выяснилось, что белый иней, осевший на стенках колбы после горения, весит больше сгоревшего фосфора. Следовательно, та самая часть воздуха, которая якобы исчезла из колбы, в действительности вовсе не уходила из нее, а просто соединилась во время горения с фосфором. Из этого соединения и получилась фосфорная кислота (сейчас мы называем это вещество фосфорным ангидридом). Лавуазье понимал, что горение фосфора не исключение. Его опыты показали, что всякий раз, когда сгорает любое вещество или ржавеет металл, происходит то же самое.

Опыты по изучению горения веществ Лавуазье начал в 1772 году и к концу года представил в Академию результаты, которые считал важными. В прилагаемой им записке сообщалось, что при сгорании серы и фосфора вес продуктов горения становится больше, чем вес исходных веществ, за счет связывания воздуха, а вес свинцового глета (оксида свинца) при восстановлении до свинца уменьшается, при этом выделяется значительное количество воздуха.

В 1877 году ученый выступил со своей теорией горения на заседании Академии наук. Сделанные им выводы существенно ослабляли основы теории флогистона, а окончательное поражение ей было нанесено исследованиями состава воды. В 1783 году Лавуазье, повторив опыты Кавендиша по сжиганию «горючего» воздуха (водорода), сделал вывод, что «вода не есть простое тело», а является соединением водорода и кислорода. Ее можно разложить пропусканием водяного пара через раскаленный докрасна ружейный ствол. Последнее он доказал совместно с лейтенантом инженерных войск Ж. Менье.

Так кто же, в конце концов, является первооткрывателем кислорода? И когда он был открыт? Претензии Антуана Лавуазье на этот счет являются более убедительными и основательными, но они также оставляют почву для сомнений. Все дело в том, что подробное изучение свойств кислорода и его роли в процессах горения и образования окислов привело Лавуазье к выводу о том, что этот газ представляет собой кислотообразующее начало, что является неверным. В 1779 году Лавуазье даже ввел для кислорода название «oxygenium» (от греч. «окис» — кислый, и «геннао» — рождаю) — «рождающий кислоты».

С 1777 года и до конца своей жизни Лавуазье настаивал на том, что кислород представляет собой атомарный «элемент кислотности» и что кислород как газ образуется, только когда соединяется с «теплородом» («материей теплоты»). Понятие «элемент кислотности» было изгнано из химии только после 1810 года, а понятие теплорода умирало до 60-х годов ХIХ века.

Так что, строго говоря, то, о чем писал Лавуазье в своих статьях, начиная с 1777 года, было не столько открытием кислорода, сколько кислородной теорией горения.

Поэтому разумно все же называть авторами открытия всех троих — ведь без исследований Шееле и Пристли Лавуазье вряд ли пришел бы к своим революционным выводам. Или потратил бы на опыты слишком много времени.

Химическая связь атомов: Эдуард Франкленд, Арчибальд Скотт Купер, Фридрих Август Кекуле, Александр Бутлеров

Происхождение термина «валентность» представляется возможным отследить с 1425 года, когда его начали использовать в научных текстах в значении «экстракт», «препарат». Первое использование в современных понятийных границах зафиксировано в 1884 году.

В 1789 году Уильям Хиггинс опубликовал работу, в которой высказал предположение о существовании связей между мельчайшими частицами вещества, однако представление о химической связи атомов в молекуле, по сути, отсутствовало вплоть до середины XIX века. Собственно говоря, отсутствовало и само атомно-молекулярное учение, оно было лишь одной их гипотез, которую многие химики подвергали сомнению. Тем не менее уже тогда существовали химические формулы и уравнения, в той или иной мере отражавшие определенные превращения веществ. Что же это были за формулы и как их составляли, ведь атомы и молекулы еще считались чем-то потусторонним, недоступным для непосредственного изучения?

Кінець безкоштовного уривку. Щоби читати далі, придбайте, будь ласка, повну версію книги.

На жаль, цей розділ недоступний у безкоштовному уривку.

На жаль, цей розділ недоступний у безкоштовному уривку.

На жаль, цей розділ недоступний у безкоштовному уривку.

На жаль, цей розділ недоступний у безкоштовному уривку.

На жаль, цей розділ недоступний у безкоштовному уривку.

На жаль, цей розділ недоступний у безкоштовному уривку.