Рассказы о науке и её творцах

Наука — источник величайшей силы человечества; она помогает переделывать мир, ставит природу на службу человеку, раскрывает законы общественного развития.

На основе науки Маркса и Энгельса, развитой позднее в гениальном учении величайших ученых мира Ленина и Сталина, наш народ построил самый передовой в мире советский социалистический общественный строй.

Наука в Советской стране поставлена на службу народу. Исчезла стена, отделявшая науку от народа, теорию от практики,— стена, которую Ленин считал одной из самых отрицательных черт старого буржуазного общества.

Безграничный простор открывает социалистическая страна для развития науки, для невиданного расцвета производительных сил, для пытливой мысли, для могучего роста талантов.

Наука раскрывает тайны огромных миров и тайны мельчайших существ, стоящих на границе живой и мертвой природы. Наука открывает миллионы миров, каждый из которых насчитывает миллиарды звезд. Мы узнаем благодаря ей о существовании еще не познанного сверхтяжелого звездного вещества, в одном кубическом сантиметре которого содержится больше 30 тонн, и о легчайшем разреженном веществе других звезд, на кубический метр которого приходится всего лишь несколько атомов.

Наука обещает нам грандиозные источники энергии, в которых один грамм вещества будет заменять миллион тонн угля, и она же дает нам микроскопы, которые открывают новые миры с увеличением в тридцать тысяч раз. Она раскрывает новый мир превращения вещества в явлениях радиоактивности и умеет обнаруживать вирусы — невидимые частицы загадочного живого вещества. Наука находит новые способы борьбы за долголетие и новые средства победы над пространством.

...И в то же время при всей грандиозности своих достижений наука ежедневно сталкивается с новыми загадками. Ничтожна еще глубина проникновения человека в толщу земной коры. Никто не знает происхождения космических лучей. Еще не воспроизведен в лабораториях живой белок. Человек не научился еще управлять погодой. Еще плохо преобразуется энергия Солнца в электричество в фотоэлементах.

Грандиозные достижения творческой науки — это лишь этап на пути познания мира. Наука ждет новых ученых, новых творцов, которые обогатят человечество новыми величайшими открытиями.

областях науки — о физике и химии, об астрономии, минералогии, геологии и географии, о биологии и агрономии, о технике. В ней говорится о роли и мощи науки, о грандиозности научных проблем, о творцах науки и техники, об истории науки и задачах, стоящих перед нею.

Собирая материал для этой книги, мы следовали завету Горького. «Науку и технику, — писал он, — надо изображать не как склад готовых открытий и изобретений, а как арену борьбы».

На страницах нашей хрестоматии читатель встретит борьбу и искания. Он узнает о

годах поисков, о разочарованиях и подчас трагических ошибках. Он узнает о победах, которые всегда завоевываются упорным, кропотливым, иногда тяжелым трудом. Он поймет, что наука рождается порой из мельчайших фактов и наблюдений, подбираемых иногда столетиями, что она вырастает как плод усилий многих и многих поколений людей и что даже самые крупные ее завоевания иногда закрепляются не сразу.

Нашим читателям должны быть известны основы работ великих деятелей науки нашей страны: Ломоносова, Менделеева, Тимирязева, Павлова, Попова, Циолковского,

Жуковского, Чаплыгина и многих других, внесших бесценный вклад в мировую сокровищницу науки и техники.

Их жизнь и работа должны служить примером советской молодежи.

Иосиф Виссарионович Сталин говорил: «Наука знает в своём развитии не мало мужественных людей, которые умели ломать старое и создавать новое, несмотря ни на какие препятствия, вопреки всему». Знать историю науки, овладеть наукой, чтобы затем суметь двигать ее вперед, — такова задача, которую призвана решать советская молодежь.

Советская молодежь самоотверженно защищала колыбель передовой социалистической культуры от средневекового вандализма фашистских варваров и боролась за самые светлые и прогрессивные идеи лучших умов человечества. Нашей молодежи принадлежит прекрасное будущее. Она призвана построить в нашей стране коммунистическое общество. Но для этого надо с большой энергией и страстностью бороться за овладение культурным наследием прошлого и вершинами новейших знаний. Это поможет творчески и действенно участвовать в созидательном труде, прокладывать новые пути в неизмеримом океане знаний и не теряться в трудных условиях.

Пусть наша советская молодежь упорно овладевает наукой, чтобы отдать ее на службу своему народу, как этому учат величайшие гении человечества, наши вожди и учители — Ленин и Сталин.

КОСМОГОНИЯ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ

„...я построю мир”

еловек довольно хорошо исследовал планету, на которой он живет. Он избороздил Землю по суше, воде и воздуху, измерил и даже взвесил ее.

Неплохо изучена и солнечная система; ученые измерили и взвесили и другие планеты, нашли их расстояния от Солнца и время обращения вокруг него. Определен, наконец, и возраст солнечной семьи.

Тут мы сталкиваемся с одной из величайших загадок нашего времени. Разгадать ее, оказывается, далеко не просто. Возникла даже особая наука — космогония, которая занимается изучением происхождения солнечной и звездных систем. Это еще совсем новая наука, хотя в течение последних двух веков и высказывались различные гипотезы — предположения — о рождении небесных тел. А двести лет назад, к середине XVIII века, не было даже настоящих гипотез: их место занимали просто догадки, необоснованные домыслы.

В 1755 году появилась первая серьезная гипотеза — знаменитая космогоническая гипотеза философа Иммануила Канта. Вот как объяснял Кант происхождение солнечных систем — не одной нашей, а многих, существование которых он предполагал.

Вся материя в мире, полагал Кант, находилась когда-то в распыленном состоянии. Можно представить ее себе в виде редкого облака пыли или тумана — «туманности», как она называется в астрономии. В тех местах, где вещество туманности было гуще, возникали скопления материи. Притягивая к себе все больше вещества, эти скопления росли, словно капли воды, сгущаясь из обычного тумана.

Наконец, вся туманность распалась на шарообразные сгустки — плотные в середине и окруженные облаками разреженного вещества. Шары-сгустки стали вращаться, а частички разреженного вещества начали двигаться вокруг каждого из них. Позднее и эти частички собрались в шарообразные сгустки меньшего размера. Таким образом, большие шары вращались вокруг своих осей, а малые — и вокруг осей и вокруг больших шаров. Каждый большой шар — солнце, малые — планеты.

Огромное значение теории Канта в том, что это была первая подробно изложенная научная гипотеза. Не пользуясь религиозными сказаниями, Кант построил свои предположения только на законах природы. {9}

Чтобы показать силу рычага, древнегреческий механик Архимед шутя говорил: «Дайте мне точку опоры, и я подниму Землю». Подобно Архимеду, Кант писал: «Дайте мне материю, и я построю мир».

ТОЛЬКО ЗАКОНЫ ПРИРОДЫ!

Прошло четыре десятилетия. И вот, полтора века назад, великий французский математик Пьер Лаплас выдвинул свою, тоже ставшую знаменитой, космогоническую гипотезу. Хотя Лаплас сделал это независимо от Канта, главная мысль в обеих гипотезах одна и та же: солнечная система образовалась из туманности. Однако Кант только рассуждал, Лаплас же произвел строгие расчеты.

Полагая, что сгустки туманного вещества должны были сами собой начать вращаться и двигаться один вокруг другого, Кант ошибался: как показывает механика, этого не могло произойти. Поэтому Лаплас сразу предположил, что сама туманность вращалась, и была она, к тому же, в середине более плотной, чем по краям. Это предположение оказалось справедливым: сейчас известно много туманностей; большинство их уплотнено в центре, и все они вращаются.

Остывая, туманность сжимается, предполагал Лаплас, а поэтому она вращается все быстрее. В какой-то момент скорость вращения и сжатие настолько увеличиваются, что снаружи туманности остается кольцо из разреженного вещества. За первым кольцом отделяется второе, третье и так дальше. Кольца вращаются, потому что их вещество продолжает двигаться, как оно двигалось до отрыва от туманности.

Затем каждое из колец собирается в сгусток. С течением времени сгустки все больше сжимаются, уплотняются и принимают форму шаров. Как и бывшие кольца, они продолжают обращаться вокруг центрального остатка туманности и вращаются вокруг своих осей. Центральный шар — это будущее Солнце; возникшие из колец — планеты. Также и от них отделяются кольца — будущие луны, спутники планет.

Из гипотезы Лапласа видно, почему все члены солнечной семьи вращаются вокруг своих осей, планеты движутся вокруг Солнца, а луны обходят планеты; гипотеза показывает, отчего пути планет близки к кругам и почему все они лежат почти в одной плоскости.

Подобно Канту, Лаплас объясняет происхождение солнечной системы только законами природы — имя бога отсутствует в его гипотезе, что было необычным для того времени. Наполеон, первый консул Франции, ставший впоследствии ее императором, выразил Лапласу свое удивление по этому поводу. Лаплас ответил Наполеону: «Гражданин первый консул, мне не нужна была эта гипотеза». В те времена, когда религия властвовала и над наукой, слово «гипотеза», отнесенное к богу, прозвучало более чем насмешливо. Своим едко-остроумным ответом Лаплас хотел сказать, что бог — это только негодное предположение, к которому прибегают лишь тогда, когда не могут объяснить чего-либо.

Сходные между собой гипотезы Канта и Лапласа стали известны под общим названием: «гипотеза Канта—Лапласа». Впоследствии к этому названию прибавили слово «небулярная» — от латинского слова, означающего «туман».

ЭТОГО НЕ МОГЛО БЫТЬ

Более века небулярная гипотеза была незыблема. Она прекрасно все объясняла, все в ней выглядело понятным. Правда, с течением времени в ней стали обнаруживаться кое-какие неясности и мелкие неувязки. Но они казались не столь уж важными. Их старались устранять вспомогательными теориями и надстройками к главному зданию гипотезы. Само же здание, подобно скале, оставалось нерушимым.

Но появлявшиеся над ним тучки собирались в мрачные облака. Наконец последовал резкий удар, оставивший после себя непоправимую трещину: в 1905 году американский астроном Мултон показал, что туманное вещество, из которого должны были состоять лапласовы кольца, никак не могло сгуститься в планеты. Наоборот, оно должно было рассеяться в пространстве...

Одно это обстоятельство, не говоря уже о более мелких, было убийственным для небулярной гипотезы. А облака все грознее нависали над ее вековым зданием. Готовился еще один, решающий удар.

Чтобы понять, чем он был нанесен, рассмотрим

сначала такой пример: за час человек провез тележку с грузом в 1 тонну на расстояние в 10 километров. Вы скажете: этого не могло быть — у одного человека далеко не достаточно сил для выполнения такой работы с такой скоростью.

К подобному выводу пришли и астрономы. Вес, или, точнее, «масса», планет и Солнца, расстояния между ними и скорости обращения показывают, что наша солнечная система не могла возникнуть «по способу» Канта—Лапласа: слишком велики тут числа, как слишком велики они в примере с тележкой. Сейчас точно известно, что у вращавшейся туманности Канта—Лапласа не могло быть достаточно «сил» для образования солнечной системы в том виде, в каком мы знаем ее.

Лаплас не ошибся в подсчетах, они безукоризненны. Великий математик правильно решил поставленную перед собой задачу, и для своего времени все его выводы строго научны. Но он не знал многого того, что известно теперь. Ведь наука не стоит на месте — за полтора века она ушла далеко вперед. И то, что выглядело прежде правдоподобным, оказалось на самом деле неверным.

Итак, небулярная гипотеза не раскрыла загадки происхождения Земли. Однако ее историческое значение не стало от этого меньше: она сделала великое дело. Прочно заложив первые, главные камни космогонии, она заслужила себе бессмертие.

РОЖДЕННАЯ КАТАСТРОФОЙ

В примере с тележкой можно было бы предположить, что кто-то очень сильный помог человеку. Быть может, и Солнцу помогла какая-то большая, посторонняя сила породить планеты?

Такое предположение возникало у многих астрономов. Еще в 1880 году была высказана мысль, что планеты образовались от столкновения Солнца с другой звездой. Солнце — тоже звезда, обыкновенная, рядовая звезда, только оно в миллионы раз ближе к нам, чем другие звезды.

И вот в двадцатых годах нашего столетия с подобной, казалось бы, хорошо разработанной, гипотезой выступил известный английский астроном Джемс Джинс. Предполагая в рождении планет участие другой звезды, Джинс рисует картину события так. {11}

Происхождение солнечной системы по Джинсу. Вблизи от Солнца прошла другая звезда. Силой своего притяжения она вырвала из нашего Солнца струю его огненного газообразного вещества. Остыв, эта струя, сгустилась в огромные капли — будущие планеты.

С приближением звезды сила ее притяжения все более сказывалась на Солнце. А Солнце, как и вообще звезды, — не твердое тело: оно состоит из раскаленного газа. Поэтому звезда вызывала на Солнце приливы, подобные тем, какие Луна вызывает на земных морях и океанах. Расстояние между звездой и Солнцем все уменьшалось; сила притяжения звезды все увеличивалась; приливная волна на Солнце все росла и все более вытягивалась к звезде.

Наконец Солнце и звезда настолько сблизились, что произошла, как говорит Джинс, «великая мировая катастрофа»: вершина волны оторвалась от Солнца и полетела к звезде; за нею последовали более низкие части волны. Так из Солнца вырвался огромнейший поток газообразного вещества.

Но тут звезда стала удаляться. Ее влияние ослабело. Из Солнца уже более не выделялось вещество. Повисшую в пространстве струю горячего газа Солнце увлекло за собой. Эта туманная струя, растянувшаяся на миллиарды километров, должна была быть заострена на концах. Остывая, она сгущалась, подобно облаку пара, в капли — исполинские капли-шары. Самый большой шар образовался из средней, наиболее толстой части струи; чем ближе к концам струи, тем меньше становились шары. По законам механики, они стали обращаться вокруг Солнца. Шары эти — будущие планеты. Планеты действительно расположены по своим размерам приблизительно так, как это следует из гипотезы Джинса: ближе всего и дальше всего от Солнца — меньшие из планет, большие же — между ними.

Столкновение звезд Джинс справедливо считает мировой катастрофой. Поэтому гипотезы, объясняющие происхождение солнечной системы подобными событиями, называются «катастрофическими».

Итак, по гипотезе Джинса, Земля родилась благодаря катастрофе.

УЧАСТЬ ПРЕДШЕСТВЕННИЦ

У катастрофических гипотез интересная и вместе с тем неприятная особенность. Дело в том, что звезды отделены друг от друга огромнейшими расстояниями. Джинс говорит: если оставить во всей Европе только трех пчел, то пространство Европы будет гуще наполнено пчелами, чем мировое пространство звездами.

Звезды двигаются — они проходят десятки и даже сотни километров в секунду. Эти скорости кажутся огромными. Но попробуем мысленно уменьшить звезду до размеров пчелы. Тогда придется соответственно уменьшить и ее скорость. Она окажется равной всего одному метру в несколько суток. Вообразите теперь трех пчел, летающих с такой скоростью по Европе! Часто ли они будут встречаться друг с другом?

Почти никогда. Джинс вычислил, что «катастрофическим способом» только у одной из ста тысяч звезд могут появиться планеты, да и то лишь по истечении тысяч миллиардов лет. Эти числа чудовищно велики. Они показывают, что возникновение планет, а тем более, жизни на них — событие почти невозможное. Это явление должно быть редчайшим в мире. Оно должно быть результатом несчастного случая — катастрофы при случайной встрече звезд.

Место увлекательного образа Канта и Лапласа, рисующего рождение тысяч и миллионов солнечных систем, заступила мрачная картина Джинса. Она озадачивала и {12} вызывала недоумение; она тянула умы людей назад — от науки к религии. В самом деле, ведь церковь учила, что Земля — в центре мира; она — главное тело в нем, и только на ней бог создал жизнь и человека. Наука давно показала, насколько вздорно все это; Земля — только скромная планета, одна из многих. Катастрофическая же гипотеза снова ставит Землю и человека в какое-то исключительное положение в мире. Из нее вытекает то, что проповедует церковь: Земля — единственная в своем роде планета и, быть может, только на ней и есть жизнь. Таким образом, теория Джинса, ставшая всюду известной и много нашумевшая, оказалась наруку религии.

Наука не может согласиться с такой гипотезой. И вот опыт прошлых ошибок заставил астрономов, в особенности советских, строго проверить ее. Оказалось, что и гипотеза Джинса, несмотря на старательные расчеты ее автора, страдает недугом своих предшественниц. И ее погубила та загадочная особенность солнечной системы, объяснить которую не смогла до сих пор ни одна гипотеза.

Мы познакомились с этой особенностью на примере с тележкой. Речь идет все о том же «количестве вращения», как оно называется в механике. Ведь Солнце вращается вокруг своей оси, а планеты — и вокруг осей и вокруг Солнца. Чем больше масса планеты, ее скорость и расстояние до Солнца, тем больше у нее этого «количества вращения», как говорят физики. Если бы солнечная система образовалась из туманности, то на долю планет пришлось бы очень небольшое количество вращения; несравненно большая часть его сохранилась бы у Солнца. На деле же оказывается как раз обратное: у планет количества вращения раз в пятьдесят больше, чем у Солнца!

Оно стало роковым, это количество вращения! Непонятно, непостижимо, откуда его взялось столько у планет! Как о неприступную скалу, о него разбивались все гипотезы. Философ Кант не думал и не заботился о нем; математик Лаплас не учел его; авторы катастрофических гипотез придумывали встречи и столкновения Солнца с другими мировыми телами, лишь бы как-нибудь обнаружить его таинственный источник...

Но ничто не помогало. Не помогла и Джинсу его «чуждая звезда»: оказалось, что

Белый диск — Солнце. Так велико оно по сравнению с планетами. Солнечный диск намного больше кругообразного пути Луны в мировом пространстве. Почти гася масса солнечной системы сосредоточена в Солнце.

вместе с ее «взносом» у планет должно было быть раз в десять меньше количества вращения, чем его имеется на самом деле! Пытаясь спасти гипотезу Джинса, стали пристраивать к ней вспомогательные гипотезы — «гипотезы к гипотезе», призвали даже на помощь еще одну звезду...

Но спасения не было — один за другим следовали удары. В 1935 году московский астроном Н. Ф. Рейн и американский астроном Г. Рэссэл показали, что орбиты планет — их пути вокруг Солнца — должны быть по катастрофическим гипотезам совсем не такими, каковы они на самом деле. В 1938 году другой советский астроном нашел, что из вырвавшейся из Солнца струи вещества планеты вообще не могли образоваться. И джинсово здание, не продержавшись и двух десятилетий, рухнуло.

Однако и катастрофические гипотезы не прошли для науки даром, и они принесли большую пользу, сильно подвинув космогонию вперед. В связи с этими гипотезами астрономы произвели много важных исследований и интересных подсчетов, проложив тем самым пути для дальнейших космогонических работ.

„ЗВЕЗДА САМА ЗНАЕТ...”

Новейшие открытия показали, что многие звезды окружены планетами. Значит, солнечных систем много, они — не редкое и не случайное, а нормальное, естественное явление в мире звезд. Это возвращает нас к старой мысли: быть может, звезды все-таки способны как-то сами, без посторонней помощи, порождать планеты. Но как?

Ученые разных стран — и французы, и англичане, и американцы — пытались объяснить тайну рождения планет законами механики, они считались только с механическими силами природы. Но в одной ли механике дело? Быть может, в образовании планет участвовали еще какие-то другие силы? Быть может, возникновение планетных систем вызывается какими-то особыми причинами?

Так, совершенно по-новому подошел к задаче советский ученый академик В. Г. Фесенков. А суметь подойти к старому вопросу по-новому, суметь отвлечься от старых мыслей — большая заслуга.

Сейчас известно, что в звездах происходит много удивительного; например, одни химические элементы превращаются в другие. При этом развивается температура в десятки миллионов градусов. И вот, изучая явления внутри звезд, академик Фесенков выдвинул новую космогоническую гипотезу. Он исходит из того, что миллиарды лет назад скорость вращения Солнца была намного больше, чем теперь. Это объясняет, откуда у планет столько количества вращения. Предположение академика Фесенкова вполне допустимо: многие звезды вращаются гораздо быстрее Солнца; и оно могло вращаться прежде с большей скоростью.

Но не всегда, полагает академик Фесенков, в Солнце происходили превращения тех же элементов, что сейчас; было время, когда Солнце излучало свет и тепло за счет других веществ. Израсходовав их запас, оно должно было сжаться, а скорость его вращения — возрасти. Что же получилось при этом? {14}

От чрезмерной скорости фигура Солнца должна была измениться. Мы знаем, что происходит со слишком быстро вращающимися телами. Их фигура теряет свою устойчивость — вязкие тела растягиваются, а твердые — разрываются.

Подобное, полагает академик Фесенков, случилось и с Солнцем: вытянувшись в одном направлении, оно выбросило из себя, сразу или по частям, сколько-то вещества, из которого и образовались планеты. Забрав с собой какое-то количество вращения, планеты стали двигаться вокруг Солнца. А устойчивость фигуры Солнца восстановилась. «Создается впечатление, — говорит академик Фесенков, — что звезда сама знает, как обеспечить свою устойчивость...»

Итак, причину порождения Солнцем планет академик Фесенков видит не в механических силах, а в сложных превращениях вещества в недрах Солнца. Свое предположение он выставляет только как рабочую гипотезу; она служит лишь началом, указывает лишь направление, в котором надо продолжать работу. Уже в одном этом — в совершенно новом направлении мысли — огромная ценность гипотезы и не меньшая заслуга ее автора.

ИЗ МИРИАД НЕБЕСНЫХ ТЕЛ

Совершенно иначе, но также по-новому, подошел к загадке Земли другой советский ученый — академик О. Ю. Шмидт. Его гипотеза переносит наше воображение на такой участок вселенной, перед громадой которого теряется самая безудержная фантазия.

Ведь Солнце — одна из звезд огромной звездной системы — Галактики. Все звезды, которые мы видим на небе, входят в Галактику. Невооруженным глазом можно насчитать около 2,5 тысячи звезд, на самом же деле их в Галактике десятки миллиардов. Галактика так велика, что луч света пересекает ее из конца в конец только за десятки тысяч лет. А пробегает он по триста тысяч километров в каждую секунду.

Круглая и сплюснутая, Галактика несколько похожа по форме на карманные часы. Вообразите плоское, круглое облако из редких песчинок. Если смотреть изнутри облака вдоль его плоскости, взгляд встретит гораздо больше песчинок, чем в других направлениях. Точно так, когда мы, находящиеся внутри Галактики, смотрим на небо, мы видим вдоль плоскости Галактики гораздо больше звезд, чем в других направлениях. Большинство звезд так далеко от нас, что мы не различаем их в отдельности. И мириады как бы слившихся серебристых точек представляются глазу бледной, слабо светящейся полосой, гигантским кольцом опоясывающей небо. В воображении древних народов возникло сравнение ее с пролитым молоком, с дорогой из молока. Отсюда и название «Галактика», а по-русски — «Млечный путь». Кто не наблюдал его в ясные, темные ночи!

Звезды движутся вокруг центра Галактики; движется и Солнце, завершая свой исполинский «галактический путь» примерно в 185 миллионов лет. Проходя в каждую {15} секунду около 270 километров, оно увлекает за собой в своем стремительном беге Землю и остальные планеты.

Кроме звезд, в Галактике есть еще вещество в газообразном и распыленном состоянии; есть много мелких и более крупных тел — камней и глыб различной величины и состава. Это — метеориты.

Мы хорошо знакомы с метеоритами по явлению «падающих звезд». Название «падающая звезда» неправильно. Падают, конечно, не звезды: они в миллионы раз больше Земли и упасть на нее не могут. Это витающие в мировом пространстве метеориты сталкиваются с Землей. Врываясь в нашу атмосферу со скоростью в десятки километров в секунду, метеориты так разогреваются от сопротивления воздуха, что вспыхивают. Мелкие метеориты сгорают на большой высоте. Явление выглядит, как говорят в народе, словно «звездочка покатилась». Правильное название этого явления — «метеор».

Случается, что метеориты, иногда очень крупные, не успев целиком сгореть в атмосфере, достигают поверхности Земли. Их собирают и тщательно изучают; научное значение метеоритов огромно — они о многом рассказывают астрономам. Им же обязана своим появлением и космогоническая гипотеза академика Шмидта. Построена она на том, что пыль и метеориты рассеяны в Галактике неравномерно: местами они собраны в гигантские облака.

Совершая свой путь по вселенной, Солнце попало однажды в «галактическое облако» из пыли и метеоритов. Силой притяжения оно захватило и увлекло за собой мириады этих тел. Часть из них упала на Солнце, другая же часть, по законам механики, стала вереницей обращаться вокруг него.

В этой веренице неизбежны были столкновения. Сталкиваясь и притягиваясь друг к другу, неисчислимые пылинки и метеориты соединялись. А чем больше масса тел, тем больше и сила притяжения между ними. Поэтому у получавшихся крупных тел с ростом размеров росла и сила притяжения. Так, крупные тела поглощали все больше мелких, пока в конце концов почти вся вереница не собралась в несколько огромных тел — в планеты.

Академик Шмидт вычислил, сколько времени потребовалось, чтобы Земля выросла до ее теперешних размеров: около 7 миллиардов лет. Это число неплохо сходится с «возрастом» земной коры: геохимики нашли, что земная кора образовалась около 1¹/₂—2 миллиардов лет назад. «Зародыш» же будущей Земли должен быть, конечно, намного старше земной коры.

Теория академика Шмидта, уже довольно подробно разработанная, хорошо объясняет многие явления и особенности солнечной системы и Земли. Она объясняет и главное. Поскольку Солнце захватило движущийся рой метеоритов и пыли, эти тела стали обращаться вокруг Солнца не за его, а за свой счет; они вступили в солнечную систему с собственными «запасами движения». Вот где он может быть — таинственный источник количества вращения планет!

Все это говорит в пользу «метеоритной гипотезы». Однако и академик Шмидт не рассматривает свою гипотезу как окончательную. И он считает, что успокаиваться нельзя — надо продолжать разработку гипотезы, пока не будет достигнута полная ясность. Предстоит еще большая исследовательская работа, на которую уйдет немало времени и труда многих ученых.

Итак, сейчас созданы две совершенно различные, но замечательные космогонические гипотезы советских ученых. У каждой из них свои бесспорные достоинства. Но так ли произошли планеты, как рисуют эти гипотезы, окончательно сказать еще нельзя. Это покажет будущее — сейчас это еще не может быть известно.

Зато известно другое: мы твердо знаем, что путь научных открытий, хоть он и долог и полон исканий, — путь верный, всегда ведущий к истине. И впереди всех на этом великом пути — ученые Советской страны.

ПРОИСХОЖДЕНИЕ ЖИЗНИ

ЖИВОЕ И БЕЗЖИЗНЕННОЕ

есчисленные факты, собранные наукой за последние два-три столетия, позволяют нарисовать очень стройную картину развития окружающего нас мира.

Первичные скопления разреженного газа в мировом пространстве, рои метеоритов, звезды, кометы, планеты — все они находят место в этой величественной картине, отражающей их возникновение и развитие. Особое внимание уделяет наука истории нашей планеты — Земли. По общепринятым представлениям, сначала это был раскаленный газовый шар. Потом он остыл, уплотнился. На поверхности его появились океаны, материки — голая, грубая гранитно-гнейсовая пустыня. Постепенно этот суровый облик планеты изменялся. Земная кора, остывая и сморщиваясь, рождала горы. Ветер и вода разрушали первичные древние горные породы; над ними наслаивались новые отложения. Возникли первые, простейшие живые существа. Изменяясь и совершенствуясь благодаря естественному отбору, мир живых существ становился все более разнообразным и сложным. Появились рыбы, птицы, млекопитающие и, наконец, человек.

Такова общепризнанная теперь наукой историческая картина развития, или эволюции, материи.

Но все ли нам ясно и понятно в этой картине, рисующей длинный путь эволюции? Нет ли на этом пути разрывов, провалов?

Астрономы и геологи, основываясь на множестве фактов и наблюдений, с большой достоверностью восстанавливают историю развития неорганического мира—от первичной туманности до нашей Земли в ее теперешнем состоянии.

Биологи, исследовав остатки древних ископаемых существ и изучив до тонкости строение современных живых организмов, сумели очень точно и подробно восстановить историю развития живого мира — от простейших, одноклеточных существ типа бактерий или амеб до человека.

Но как перекинуть мост от истории развития минеральной материи к истории развития материи живой? Или здесь действительно существует непроходимая пропасть?

В самом деле, ведь безжизненное, минеральное, и «живое» — очень разные вещи. Сравните бесформенную глину с нежными цветами ландыша или грубый, неподвижный камень с бесконечно сложным организмом человека. Неужели между ними может быть что-нибудь общее? Неужели и {17} камень, и глина, и ландыш, и человек — лишь звенья одной цепи: цепи эволюции материи?

Чтобы суметь ответить на этот нелегкий вопрос, мы не должны доверять первым, поверхностным впечатлениям. Постараемся научно определить, чем отличается живое от неорганического, минерального.

Каждый живой организм резко обособлен от внешней среды, он не смешивается с нею — он, как говорят, имеет свою индивидуальность.

Любое живое тело, будь то тело человека или одноклеточного микроба, не есть простое, беспорядочное сборище атомов и молекул: оно построено в высшей степени сложно и организованно.

По своему химическому составу всякий живой организм состоит из разнообразных сложнейших химических веществ. Наиболее важные из них — это белки, соединения исключительно тонкого и сложного строения. Простейший представитель белков — всем известный белок куриного яйца.

Живой организм питается, то-есть поглощает извне питательные вещества и перерабатывает их внутри себя. Он обладает также способностью расти и размножаться.

Этих свойств мы не найдем ни у металла, ни у камня, ни у воды, ни у воздуха. Откуда же появились на Земле тела, обладающие такими свойствами?

Мы знаем, что когда Земля остыла и покрылась твердой корой, поверхность ее представляла собой голую, суровую каменную пустыню. Как же из бесформеннного камня родилась жизнь? И могла ли она родиться из косной, безжизненной материи?

Это казалось настолько невероятным, что некоторые ученые были склонны считать, что наша земная жизнь никогда не возникала, а была занесена на нашу планету из других миров. Так, известный шведский физик и химик Аррениус выдвинул гипотезу о том, что на Землю вместе с космической пылью залетают из мирового пространства споры, то-есть зародыши бактерий, которые могут безболезненно переносить страшный холод межзвездных пространств. По мысли Аррениуса, эти споры попали на Землю еще в древние геологические времена, и от них-то и произошли все другие живые существа. Эта гипотеза звучит как будто довольно правдоподобно, но на самом деле она должна быть решительно отвергнута. Вспомним об убивающих все живое невидимых ультрафиолетовых лучах, посылаемых Солнцем. Здесь, на Земле, мы защищены от них, так как их почти нацело поглощают верхние слои атмосферы. Но в межзвездном и межпланетном пространстве эти губительные лучи действуют в полную силу. Они убьют всякие зародыши жизни, если такие там окажутся.

Иной ответ на вопрос о том, как появилась на Земле жизнь, дал Фридрих Энгельс. Он считал, что живое вещество возникло из безжизненной материи в результате длительного, постепенного ее развития, путем последовательных превращений и усложнений.

Как именно происходили эти превращения, Энгельс не мог указать: в его время наука еще не располагала для этого необходимым материалом. Но с тех пор наши знания в области астрономии, геологии, биологии и химии очень сильно возросли. Мы можем теперь показать, что развитие материи на Земле шло таким путем, который неизбежно должен был привести к возникновению жизни.

ИСТОРИЯ УГЛЕРОДА

Вы, наверное, знаете, что материю, существующую в мире, представляют всего около девяти десятков химических элементов. Соединяясь друг с другом в различных сочетаниях, эти элементы дают все великое разнообразие веществ, которые мы видим вокруг себя. Из этих немногих элементов построены все земные минералы и руды, почва и вода океанов, а также звезды, Солнце, Луна и планеты.

Не все элементы обладают одинаковой способностью сочетаться друг с другом и давать при этом различные химические соединения. Есть элементы-«гордецы», которые вовсе отказываются вступать с другими в какие-либо соединения. Таковы, например, благородные газы — гелий, аргон, неон. Есть элементы, которые дают лишь по нескольку десятков соединений. Такова, например, платина. Но есть один элемент, который особенно легко дает соединения. Это углерод. Атомы углерода обладают свойством легко сцепляться в длиннейшие цепи, к которым присоединяются и атомы других элементов. Получаются самые {18} разнообразные вещества, подчас с очень сложными, огромными молекулами, в каждой из которых тысячи атомов и даже больше.

Девять десятков элементов все вместе дают лишь несколько тысяч химических соединений (их называют неорганическими веществами). Один углерод дает в сочетании с другими элементами сотни тысяч, если не миллионы, разнообразнейших соединений (их называют органическими, или углеродистыми, веществами).

Никакой другой элемент не способен дать такое разнообразие веществ, как углерод. Ни один из элементов не может дать соединения с такими огромными, чрезвычайно сложно построенными молекулами, какие дает углерод. Поэтому не случайно, что именно углерод оказывается важнейшей составной частью всех тех веществ, из которых построены живые организмы.

И если мы хотим узнать историю возникновения жизни, мы должны в первую очередь обратиться к истории углерода.

О самом раннем периоде истории углерода нам может рассказать астрономия. С помощью спектроскопа астрономы узнают, какие элементы имеются на отдаленных небесных светилах и в каком состоянии они находятся там. Оказывается, что углерод есть и на звездах, и на нашем Солнце, и на планетах. Чем горячей звезда, тем более разрознены атомы углерода, который входит в ее состав. На поверхности Солнца, где господствует температура 6 000°, можно обнаружить первые следы «слипания» отдельных атомов углерода в небольшие молекулы.

Очевидно, что и на нашей Земле, когда она находилась в состоянии раскаленной массы, был уже углерод. На первых порах он носился здесь в виде горячего газа. Но планета остывала, и углеродный газ превращался в жидкость или твердые частицы. Он в виде дождя или снега падал к центру формирующейся Земли и входил в состав ее центрального ядра.

Не думайте, что этот «снег» был холодный. Углерод — очень тугоплавкое вещество: тот, кто наблюдал вольтову дугу, знает, что угли в ней не плавятся, хотя температура дуги — около 3 000°. Стало быть, когда раскаленный углерод из газа превратился в жидкость или в твердое вещество, на Земле еще господствовала температура в 3 000—4 000°...

Шли века. Земля остывала все больше и больше. В глубинах твердеющего земного ядра углерод вступал в соединение с горячими металлами, образуя так называемые карбиды (так в горячих недрах доменной печи углерод кокса соединяется с железом и образует карбид железа — чугун).

О том, что дело происходило именно так, мы узнаем, исследуя метеориты, попадающие к нам из мирового пространства. Метеориты — это осколки небесных тел, родственных нашей планете. В них мы находим и карбиды и чистый углерод.

Карбиды по сей день, повидимому, сохранились в глубинах земного ядра. Но сейчас они скрыты от нас непреодолимой толщей верхних каменных слоев. А миллиарды лет назад, когда наружная кора Земли была еще очень тонкой, расплавленные огненные карбиды нередко вырывались из глубин на поверхность.

Во время этих страшных извержений совершался следующий шаг в развитии углеродистых соединений, то есть в развитии материи от безжизненного к живому.

В горячей атмосфере тогдашней Земли носились перегретые водяные пары. Когда карбиды огненными струями взмывали вверх, в атмосфере происходила мгновенная химическая реакция: углерод отнимал от водяных паров содержащийся в них водород и соединялся с ним. Получались углеводороды — легкие летучие соединения вроде нефти или парафина.

Такую реакцию легко может создать у себя в лаборатории любой современный химик. Для того чтобы реакция получилась, нужно только хорошо подогреть и карбид и водяные пары. А миллиарды лет назад такая же точно реакция совершалась в гигантских масштабах на открытом воздухе, если только можно назвать воздухом ту тяжелую, жгучую атмосферу, какая тогда окутывала Землю.

ОТ УГЛЕВОДОРОДОВ К БЕЛКАМ

«Дайте мне точку опоры, и я переверну Землю», — так сказал знаменитый ученый древности Архимед, демонстрируя силу рычага.

«Дайте мне углеводороды и воду, и я изготовлю самые сложные и чудесные органические вещества», — так может сказать современный химик. {19}

Имея углеводороды и воду и еще аммиак, химик в состоянии путем различных превращений создать бесчисленные органические вещества, которые входят в состав животных и растительных организмов.

Он изготовит вам крахмал, сахар, жиры. Он создаст из углеводородов и воды нежнейшие краски, тончайшие ароматы духов. Даже могущественные витамины, даже гормоны, ничтожные количества которых управляют таинственными процессами внутри нашего организма, — даже их научился изготовлять современный химик. И для этого в основном ему достаточно иметь углеводороды и воду, а иногда еще аммиак и серную кислоту.

Современный химик может искусственно приготовить многие из тех веществ, которые когда-то естественным путем возникли в природе. Только в природе это совершалось медленно, в течение многих тысячелетий.

К тому времени, когда Земля стала покрываться твердой корой, в ее атмосфере уже имелись и углеводороды и вода. Был там и аммиак. Иными словами, было все, что нужно для возникновения различных органических веществ.

В один прекрасный день на Землю пролился первый дождь. Это случилось тогда, когда атмосфера остыла настолько, что вода уже не могла находиться в ней только в виде паров. Чудовищные потоки низверглись на нашу планету. Они разлились по ее поверхности океаном. В этой воде уже содержались захваченные из атмосферы простейшие углеродистые соединения — такие, как формалин, спирты, кислоты и т. п.

Теперь вспомним про замечательную легкость, с которой углеродные атомы сцепляются друг с другом и с атомами других элементов. Представим себе какой-нибудь тихий водный бассейн на поверхности медленно остывающей, еще безжизненной Земли, какой-нибудь залив, лагуну...

В теплой воде такого бассейна были растворены простые углеродистые соединения. Медленно, но неуклонно вступали они между собой во все новые и новые реакции. Цепи углеродных атомов росли и росли; усложнялись молекулы, и, наконец, стали появляться органические вещества все более сложного состава и строения, со все более сложными и удивительными свойствами.

Академик Алексей Николаевич Бах в свое время поставил в лаборатории опыт, который в известной мере напоминает то, что происходило в этих древних бассейнах. Бах налил в сосуд формалин и раствор цианистого калия и оставил эту смесь стоять. Спустя некоторое время в растворе можно было обнаружить вещество, обладавшее некоторыми свойствами белков.

Так и в теплой воде древних водоемов должны были возникнуть эти вещества.

С их появлением закончился новый этап в истории углерода.

Появились сложнейшие из сложный веществ — белковые. Они обладали колоссальными молекулами, способными к самым тонким, самым удивительным превращениям.

Это еще не была жизнь, но это уже был материал, пригодный для дальнейшей эволюции, для жизни.

ВЕЩЕСТВО СТАНОВИТСЯ СУЩЕСТВОМ

Выше мы указали на одну из первых и наиболее характерных особенностей живого. Это — его организованное внутреннее строение, его самостоятельное существование, несмешиваемость его с окружающими веществами. Можно выразить все это одним словом — индивидуальность.

В растворах белков и других сложных углеродистых соединений, возникших в древних водных бассейнах, первоначально не было никаких признаков индивидуальности. Во всей своей массе эти растворы были однородны: всюду были одни и те же частицы, которые свободно перемешивались между собой. Эти частицы еще не обладали сложным строением, специальной организацией. В растворах еще не было отдельных, изолированных сгустков, комочков, индивидуумов, — называйте это, как хотите.

Но мы можем утверждать, что такие обособленные группы белковых частиц, не смешивающиеся с остальной массой раствора, в конце концов неизбежно должны были появиться.

Если смешать прозрачный раствор яичного белка с гуммиарабиком, то раствор замутится. Взглянув в микроскоп, мы обнаружим причину такого замутнения: мы увидим, что в растворе появились крохотные капельки, обособленные от окружающей

массы. Эти студенистые, полужидкие комочки называются коацерватами.

Если сегодня при определенных условиях коацерваты образуются в пробирке, то сотни миллионов лет назад они должны были при подобных же условиях возникнуть и в лагунах древних морей.

Это было новым важным шагом вперед в развитии материи по пути к жизни. В обособленной капельке коацервата молекулы располагались организованно, в определенном порядке. Благодаря этому они могли поглощать извне «посторонние» частицы. Внутри коацервата эти частицы подвергались различным превращениям, становились частью его самого. Иначе говоря, здесь происходило уже нечто вроде питания, роста.

Конечно, капельки коацерватов еще не были живыми организмами, но в них уже были зачатки некоторых признаков жизни. После миллионов лет дальнейшего развития из коацерватов должны были появиться уже настоящие, хотя еще и очень простые, организмы.

Представим себе только что возникшую из раствора капельку коацервата. Что с ней случится в дальнейшем? Останется ли она навсегда такой же дели в ней произойдут какие-нибудь изменения? Конечно, она будет изменяться: ведь она состоит из очень сложных молекул, которые легко подвергаются превращениям. Эти молекулы располагаются внутри коацервата в том или ином, но определенном порядке, зависящем от взаимодействия их между собой. Наконец, на коацерват влияет внешняя среда — морская вода, в которой он плавает.

Под воздействием наружных и внутренних сил коацерват легко может разрушиться и снова раствориться в окружающем веществе. Так оно и было с миллиардами миллиардов коацерватных капелек. Но миллиарды других удерживались, сохраняли свою индивидуальность. Это случалось с теми из них, у которых внутреннее строение складывалось наиболее удачно, наиболее устойчиво. Такие «счастливцы» поглощали извне частицы белка и других веществ, усваивали их, росли.

Когда рост достигал определенных пределов, коацерват делился на части, и каждая из них продолжала существовать, сохраняя тот устойчивый внутренний механизм, который успел сложиться в ее «предке», в «материнской» капельке. Это был прообраз размножения — третьего, важнейшего признака жизни.

Вы видите, что чудесные свойства, присущие живому, возникли сами по себе, без всякого чуда. Индивидуальность, сложное внутреннее строение, питание, рост и размножение — все это появилось путем естественного развития материи и не могло не появиться.

С течением веков устойчивые капельки вытесняли малоустойчивые, растворявшиеся в окружающем растворе органических веществ. Оставались, сохранялись только такие, у которых складывалась все более устойчивая внутренняя организация, которые наиболее успешно извлекали и усваивали из океана органические вещества. С неумолимой строгостью и четкостью действовал естественный отбор.

Из года в год, из века в век, из тысячелетия в тысячелетие материя становилась все более организованной. Признаки жизни становились все более определенными и четкими. Наконец появились настоящие, хотя и простейшие, живые существа.

Могут спросить: а почему же мы теперь не находим в естественных водных бассейнах коацерватов и почему мы не находим

там переходных звеньев от коацерватов к настоящим, живым организмам?

Ответ на это очень прост. В водоемах теперь живут мириады настоящих, высокоразвитых живых существ. Соперничать с ними было бы не под силу даже наиболее устойчивым коацерватам и простейшим первым существам. Новые, более совершенные организмы, появившиеся в результате дальнейшей биологической эволюции, уничтожили, или, попросту говоря, съели, своих «предков», и от них не осталось и следа.

Как уже сказано, коацерваты легко можно получить искусственно, в лаборатории. А если так, то нельзя ли искусственным путем превратить их в настоящие, живые существа? Нельзя ли в колбе создать живые организмы?

Нет, пока мы этого еще не умеем делать. Для того чтобы из коацерватов возникли живые организмы, нужны были миллионы лет естественного их развития. В распоряжении человека их нет.

Это не должно нас обескураживать. Наука, несомненно, в конце концов найдет, чем заменить могучее действие времени. Придет день, когда химик создаст жизнь из косной материи. И может быть, этот день не так уж далек.

В НЕДРАХ ЗЕМЛИ

ам давно уже известно, что Земли — одна из планет нашей солнечной системы. А вот что таит она в своих глубинах, мы до сих пор еще точно не знаем и можем только догадываться.

Во многих местах непосредственно под землей залегают пласты известняков, каменной соли, гипса. Подземные воды постепенно растворяют их, вытачивают себе проходы. Так образуются подземные пещеры и провалы, когда обрушиваются потолки пещер, а также глубокие колодцы, воронки и прихотливо изъеденные выходы камня.

Бесследно скрываются иногда в провалах не только ручьи, но даже целые реки, и снова внезапно вырываются где-нибудь из-под земли. Бывает и так: вдруг в озере начинает убывать вода, словно она куда-то уходит в недра Земли, а через некоторое время снова прибывает, даже выше прежнего уровня. Подобные озера так и называются периодическими озерами.

Особенно резко все эти явления выражены на известковом нагорье Динарских гор, в Югославии и Италии. По-хорватски это нагорье называется «карст», откуда и произошло название «карстовые явления», которые издавна интересовали геологов и географов.

По горным дорогам и тропам встречаются часто источники, выбегающие из расселины камня. И каким чудесным напитком кажутся в жаркий день усталому путнику их холодные, кристально чистые воды.

В других местах, наоборот, можно встретить горячие источники, иногда даже целые горячие озера.

Особой формы горы в виде гигантских насыпных куч — вулканы — время от времени выбрасывают густые клубы дыма и производят иногда страшные извержения. В группе Липарских островов выделяется по своей непрерывной деятельности на протяжении уже свыше трех тысяч лет вулкан Стромболи — «маяк Средиземного моря». Сильных извержений, однако, Стромболи не производит.

Клубы дыма, выбрасываемые днем вулканом, и зарево огня на темном фоне вечернего неба рождали легенды.

«Здесь, несомненно, находится кузница Вулкана» (бог огня и ремесел) — говорили древние жители Липарских островов и ближайших к ним вулканических районов. Так имя древнеримского бога — Вулкан — стало нарицательным для «огнедышащих гор», по старинной русской терминологии. Однако со своими «огнедышащими горами» — камчатскими вулканами-«сопками» и постоянно дымящими вулканами Курильских островов — {25}

Кунгурская пещера. Грот Данте. Видны сосульки — сталактиты. Иногда они доходят до пола пещеры.

русские люди ознакомились только в XVIII веке.

Современник Ломоносова академик С. П. Крашенинников (1713—1755) еще студентом принимал участие в знаменитой Северной экспедиции Академии наук и пять лет провел на Камчатке. Его выдающееся для своего времени сочинение «Описание земли Камчатки» пользовалось всемирной известностью, было переведено на многие европейские языки и долгое время служило основным источником знаний о далекой окраине Азиатского материка.

Постепенно растет осведомленность человека о той Земле, которая служит местом его обитания. Все меньше и меньше остается «белых пятен» на географических картах. Огромный вклад в борьбу с «белыми пятнами» внесли первые русские исследователи — неутомимые «землепроходцы» XVII века. Предприимчивый и ловкий казак Семейко Дежнев, как скромно именовал себя в донесениях Семен Иванович Дежнев, на утлом суденышке открывает в 1648 году пролив, вторично открытый капитан-командором русского флота Витусом Берингом в 1728 году.

Много славных страниц в изучение Азиатского материка, его заполярных окраин и, наконец, самого Северного полюса вписали неутомимые русские исследователи.

Географическая карта уже в конце XVIII века начинает приобретать знакомый нам облик, но как сильно отстает от познания поверхности Земли познание ее сокровенных недр!

«Если целые реки и озера бесследно исчезают под землею и из земных пластов источники выходят наружу — значит, в недрах Земли находятся огромные скопления воды, породившие некогда моря и океаны...

...Если из земных пластов выходят горячие источники и из вулканов вырывается огонь — значит, в недрах Земли находится не только вода, но также и огонь».

Так рассуждали древние исследователи природы.

Две противоположные стихии — огонь и вода — надолго привлекли к себе внимание ученых.

Высокообразованный для своего времени человек и наблюдательный исследователь Афанасий Кирхер (1601—1680), изучивший на месте вулканические извержения и мощные землетрясения, знавший неплохо практику горного дела и поисковой работы, дал в своем капитальном труде «Подземный мир» (1664) не только описание подземных пород, но даже воображаемый разрез Земли.

Это была первая и для своего времени научно обоснованная схема строения Земли. По воззрениям Кирхера, внутренность Земли представляет собой твердое тело, содержащее огромные пустоты, соединяющиеся между собой и с поверхностью многочисленными каналами. Центральное ядро заполнено огнем, а пустоты, расположенные ближе к поверхности, — частью огнем, частью водой, частью воздухом.

Как религиозный человек и ревностный {26} слуга церкви, Кирхер высказывает благочестивые мысли, что бог сотворил Землю по такому плану, чтобы очаги огня согревали ее, производили металлы и служили в то же время... чистилищем для душ умерших грешников. Подземный огонь питают не только сера, каменный уголь, асфальт, но также и другие минеральные вещества недр Земли. Подземные потоки воды порождают ветры, раздувающие огненные очаги, а вечные небесные двигатели в виде херувимов обеспечивают вращение Земли...

ОГОНЬ ИЛИ ВОДА?

Совершенно противоположные воззрения на строение Земли высказывал английский ученый Джон Вудворд (1665—1722). По его представлениям, внутренность Земли заполнена не огнем, а водой. Вода образует огромную водяную сферу, сообщающуюся каналами с морями и океанами. Значительное место Вудворд уделяет мощной земной коре, не выделенной в схеме Кирхера.

Первые указания на образование и закономерное расположение пластов горных пород земной коры были высказаны современником Кирхера — датчанином Нильсом Стенсеном (1638—1687), жившим много лет во Флоренции и хорошо известным там под фамилией Стенон.

Фантастическим воззрениям Кирхера он противопоставил правильные наблюдения и заключения, почерпнутые из практики горного дела.

Горняки давно уже отмечали закономерное расположение пластов осадочных пород. Стеной же дал правильное объяснение не только их образования, но также и дальнейших изменений. Эти пласты, по его заключению, осели из воды (отсюда и название «осадочные породы»). Первоначально они были мягкими и только впоследствии отвердели. Они залегали горизонтально, затем в результате позднейших вулканических процессов испытали значительные перемещения, чем и объясняется современный наклон пластов.

На основании изучения геологии Тосканы Стеной утверждал, что эта местность дважды была дном моря, дважды представляла собой низменную долину и дважды — горную страну. Следовательно, «горы не представляют собою постоянной величины», делал интересные выводы первый геолог еще в 1669 году.

То, что было правильным по отношению к осадочным породам, нельзя, конечно, распространять на все породы, слагающие земную

кору. Как они образовались: из водных растворов или огненных расплавов? Вода или огонь участвовали в образовании горных пород? Между сторонниками водного происхождения всех горных пород — нептунистами (Нептун — древнеримский бог воды и покровитель мореплавания) — и сторонниками огненного происхождения горных пород—вулканистами (Вулкан — бог огня и ремесел) — неоднократно возникали горячие споры. И только в 20-х годах прошлого столетия, когда окончательно было доказано вулканическое происхождение базальтовых пород, нептунисты вынуждены были признать себя побежденными.

Что же за порода базальт, которая послужила для нептунистов камнем преткновения и помогла разобраться в бесспорном для современной науки вопросе?

Базальт — самая распространенная вулканическая порода, образование которой происходит и в настоящее время при извержениях некоторых вулканов. От других пород базальты легко отличаются своей плотностью, тяжестью, темной окраской и особенно столбчатым сложением из пяти- или шестиугольных столбов часто огромной величины, в зависимости от мощности базальтового покрова. У нас базальты встречаются на Кавказе (в Армении), на Алтае, в Забайкалье и в других районах. Базальт — прекрасный строительный материал. Он используется также для мощения улиц кубиками брусчатки. При сильном нагревании базальт поддается плавке. Из него изготовляют литые изделия, обладающие ценными техническими качествами, — изоляторы, химические кислотоупорные баки, канализационные трубы и т. п.

Если изучение базальтов и внесло некоторую ясность в вопросы образования горных пород, составляющих земную кору, то решить задачу о строении Земли в целом было, конечно, значительно труднее.

ПЕРВЫЕ ТОЧНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

Первой ступенью в развитии научных представлений о строении Земли следует считать определение плотности Земли. С исключительной точностью и добросовестностью оно было выполнено в 1798 году выдающимся английским физиком и химиком Кэвендишем (1731—1810). Результаты получились поразительные. Оказалось, что Земля почти в пять с половиной раз тяжелее воды, в то время как горные породы земной коры в среднем только в два с половиной раза тяжелее воды. Как же, в таком {28}

Недра Земли заполнены водой, питающей океаны и моря, полагал английский ученый Джон Вудворд. «Не водою ли созданы все горные породы?» — думали сторонники водного происхождения горных пород: — нептунисты, названные так по имени бога воды и покровителя мореплавания — Нептуна.

случае, Земля может быть в пять с половиной раз тяжелее воды? Может быть Кэвендиш ошибся? Нет, ряд последующих определений подтвердил, что Кэвендиш был прав. Его выводы безукоризненны даже для сегодняшнего дня.

Но тогда что же отсюда следует? Очевидно то, что глубинные сферы Земли образованы породами, имеющими значительно больший удельный вес, чем породы земной коры. Железо, например, имеет удельный вес 7,8, никель — 8,9 и т. д. Земля, как известно, действует в целом как огромный магнит; это подтверждают предположения о скоплении больших масс железа внутри земного шара. В связи с этими выводами ученые уже в середине прошлого столетия начинают высказываться за существование более тяжелого по сравнению с наружными оболочками центрального ядра Земли.

Но и здесь, как в споре с нептунистами, нужны были, конечно, веские доказательства. Возможно ли удостовериться в том, что в недрах нашей планеты, на глубине нескольких тысяч километров, действительно находятся железо м никель? Нельзя ли как-нибудь раздобыть хотя бы всего только один «кусочек» вещества из самых сокровенных глубин Земли, исследовать его, узнать его состав... Задача казалась неразрешимой даже в условиях фантастического путешествия героев Жюля Верна «к центру Земли...», и в то же самое время она оказалась очень простой. Помощь пришла со стороны: правильно разрешить эту задачу помогли метеориты — обломки небесных тел, падающие на поверхность Земли.

Метеориты в основном делятся на две группы — каменные (иначе называемые хондритами) и железные (сидеритами). Первые по своему составу напоминают породы земной коры и по происхождению являются обломками наружных частей распавшихся небесных тел. Железные метеориты должны соответствовать по своему составу центральному ядру Земли и являются обломками внутренних частей небесных тел.

Опять, как и в споре с нептунистами, мы нашли в природе подтверждение наших предположений о составе центрального ядра. В каком же физическом состоянии должно находиться его вещество на столь значительных глубинах? Дело в том, что по мере углубления в недра Земли неуклонно наблюдается постепенное нарастание температуры, отмеченное еще Кирхером для глубоких рудников. В среднем температура повышается на 1° через каждые 33 метра (в пределах 20—40 метров). Для Москвы {29} это расстояние увеличивается до 39,3 метра, по данным последнего глубокого бурения до 1656 метров.

В глубоких золотых рудниках Невады (США) и каменноугольных копях Англии температура настолько высока, что пришлось прекратить разработки, несмотря на все ухищрения жадных до наживы капиталистов. В Сен-Готардском тоннеле в Швейцарии под толщей 1 743 метров горных пород температура доходит почти до 31°. В одной из глубочайших буровых скважин (3 400 метров), в штате Оклахома (США), на глубине 3 тысяч метров образуется перегретый пар в 140°, который с успехом используется местной промышленностью.

Постепенно по мере углубления все нарастает степень нагрева недр Земли. На некоторой глубине она будет столь высока, что горные породы должны переходить в расплавленное состояние, Однако одновременно с нарастанием температуры происходит также и увеличение давления вышележащих пород. Давление оказывает тормозящее действие, так как, повышая температуру плавления веществ, оно препятствует переходу породы в стадию расплава.

В каком же физическом состоянии находится вещество центрального ядра? Ученые еще в начале нашего столетия с одинаковой убедительностью высказывали различные предположения. Одни утверждали, что центральное ядро огненно-жидкое, другие — что оно газообразное, третьи — твердое, и т. д. Чем объясняются такие противоречия? Наука в то время еще не обладала необходимыми данными, чтобы сделать правильные выводы, так как осведомленность о состоянии вещества Земли ограничивалась незначительными глубинами... не глубже булавочного укола в ¹/₁₀ миллиметра для глобуса диаметром в 1 метр.

СТРОЕНИЕ ЗЕМЛИ

Некоторую ясность в наши представления о строении Земли внесла молодая еще наука, изучающая природу землетрясений — сейсмология. С помощью очень чувствительных самопишущих приборов — сейсмографов — удалось установить, что скорость прохождения волн землетрясения, иначе сейсмических волн, через различные сферы Земли неодинакова. Отсюда были сделаны выводы о строении Земли и о плотности составляющих ее сфер.

В этом направлении предстоит еще огромная работа, так как, по образному выражению крупнейшего нашего сейсмолога покойного академика Б. Б. Голицына, «всякое землетрясение можно уподобить фонарю, который зажигается на короткое время и освещает нам внутренность Земли, позволяя тем самым рассмотреть то, что там происходит».

Наше представление о строении Земли будет, конечно, далеко не полным, если мы ограничимся только ее недрами. Земля, как и некоторые планеты — Венера, Марс — окружена воздушной {30}

Базальтовый столб на о-ве святой Елены.

оболочкой — атмосферой. Вода тоже составляет водную оболочку, иначе гидросферу. Она покрывает значительную часть земной поверхности (около 71 процента), образуя единый мировой океан. Наконец, при изучении истории Земли мы не можем не учитывать деятельности живых организмов, которые вместе с атмосферой и гидросферой участвуют в процессе выветривания и образования минералов и почв. Живые организмы, распространяясь до 5 километров в атмосфере, на поверхности Земли и в почве (до 5—6 метров), а также заполняя всю гидросферу, образуют особую оболочку — биосферу, иначе — оболочку жизни.

Современные научные представления о составе и строении Земли наиболее полно и обоснованно выражены выдающимся нашим ученым, ныне покойным академиком А. Е. Ферсманом (1883—1945). Не вдаваясь в детали этого сложного вопроса, можно ограничиться следующей схемой.

Представьте себе пять вложенных друг в друга шаров (бывают такие детские игрушки — цветные деревянные шары, вкладывающиеся один в другой). Самый внутренний шар — центральное ядро, сидеросфера, следующий — промежуточная, рудная, оболочка, дальше — каменная, литосфера, за ней — земная кора с гидросферой и биосферой и, наконец, атмосфера.

В атмосфере различают два слоя: нижний, ближайший к поверхности Земли, — тропосферу и верхний — стратосферу. Мощность тропосферы — от 8 километров над полюсами до 17 километров над экватором (10,5 километра в средних широтах); мощность стратосферы — 200—300 километров (верхняя граница стратосферы неясна).

Гидросфера образует оболочку средней мощности в 3,7 километра, при отдельных глубинах океанов до 10,8 километра.

Литосфера простирается приблизительно до глубины 1 200 километров; давление достигает здесь 500 тысяч атмосфер, температура доходит до 1 500°; физическое состояние вещества отвечает расплавленному стеклу.

Поверхностная оболочка литосферы мощностью в 100 километров, резко отличная и по составу и по физическому состоянию находящихся в ней веществ, называется земной корой.

Мощность промежуточной, или рудной, оболочки принимается равной 1 700 километрам, давление в нижней ее части приблизительно 1,5 миллиона атмосфер, температура до 2 000°, а физическое состояние вещества — от стекловатого до твердого тела.

Центральное ядро мощностью до 3 400 километров находится под огромным давлением — свыше 3 миллионов атмосфер в центральных частях. Что же касается температур, то они здесь, по заключению весьма авторитетных исследователей, совсем не так велики, как предполагали раньше (до 8 000°), и вероятнее всего даже не доходят до 3 000°.

Выше мы уже говорили о небольшом удельном весе горных пород наружных частей литосферы. В составе этих пород преобладают легкие химические элементы, в основном — кремний, алюминий, магний. В более глубокой промежуточной, рудной, оболочке количество кремния и алюминия {31}

Современные представления строения Земли (по Зибергу). На этом рисунке отчетливо выделяются: атмосфера (1), наружная оболочка литосферы, в которой преобладают кремний и алюминий — «сиаль» (2), затем текучая зона с преобладанием кремния и магния — «сима» (3), дальше — промежуточная зона тяжелых магматических пород (4), оболочка ядра (5), и, наконец, железо-никелевое ядро — «нифе» (6).

уменьшается, зато увеличивается содержание более тяжелых элементов — железа и никеля; здесь возможны, кроме того, скопления титана, марганца, свинца и ртути. Центральное ядро в основном состоит из железа, никеля, кобальта, к которым, вероятно, присоединяются элементы из группы платины, близкие к платине по своим физическим и химическим свойствам и обычно сопутствующие ей в природных условиях.

Многие породы, составляющие земную кору прерывистого осадочного пояса, являются по своему происхождению вторичными породами, так как они образовались из уже ранее существовавших пород. Под влиянием процесса выветривания — смены температур, воздействия воды, деятельности ветра, живых организмов — и других процессов горные породы разрушались, и из продуктов их разрушения происходило образование осадочных пород.

На дне водных бассейнов отлагались минеральные частицы, химические и органические осадки. Путем последующего их уплотнения и изменения образовались осадки различного происхождения: механические, например, песок, гравий, глина и др., химические — соли, гипс и др., органические — мел, известняки и др.

Породы, сформировавшиеся в недрах Земли, как, например, граниты, или излившиеся наружу при извержениях, как лавы, базальты и другие, называются магматическими.

Как породы осадочные, так и магматические под влиянием огромных давлений, высоких температур и химического воздействия перегретых газов и растворов испытывают значительные изменения, иначе говоря — метаморфизируются. Так, например, известняки под влиянием давления и горячих водных растворов превращаются в кристаллический мрамор (метаморфическая порода).

РОЖДЕНИЕ КАМНЯ

Магма является тем исходным началом, из которого образовались все известные нам горные породы и минералы. Что же представляет собой магма? В отношении ее химического состава можно сказать, что в нее входят все известные нам элементы в виде различных соединений, причем одни из них словно растворены в других. Некоторые соединения образованы газами и летучими веществами, играющими большую роль при образовании минералов, почему они и называются газами-минерализаторами.

Остывание магматического очага сопровождается рядом разнообразных химических превращений. В зависимости от условий химических процессов в самой магме и окружающих породах возникают различные минералы. Они обладают настолько характерными особенностями и определенным минералогическим составом, что позволяют нам выяснить самый процесс и последовательность образования минералов.

Велика роль в этом отношении совсем еще молодой науки — геохимии, тесно связанной в своем возникновении и развитии с именами крупнейших наших ученых, пользующихся мировой известностью, — академиков В. И. Вернадского (1863—1945) и Л. Е. Ферсмана. Геохимия изучает распространение и перемещение химических элементов Земли. {32}

Следуя путем геохимического анализа, мы не только можем восстановить картину образования данного месторождения, но даже указать, какие элементы, в какой последовательности и в каких количественных отношениях можно встретить по мере удаления от данного месторождения и по мере углубления в его недра.

Предположим, перед нами — остывающий очаг гранитной магмы. В результате очень сложных химических и физико-химических процессов, изучение которых еще далеко не закончено, часть минералов выделяется непосредственно из магматического расплава. К ним, например, относится ценнейшее наше стратегическое сырье — магнитный железняк, титанистый железняк (ильменит) и хромистый железняк (хромит), которыми так богаты недра Урала. С глубинами Земли связаны также ценные металлы: платина, магний и никель. Из железа, хрома и никеля металлурги получают те чудесные хромоникелевые сплавы, которые определяют мощь танка и его устойчивость против бронебойных снарядов.

В местах соприкосновения магмы с окружающими породами происходит коренное изменение этих пород и образование так называемых контактовых рудных месторождений — железа, меди и молибдена.

Летучие газы и перегретые пары магмы по трещинам и разломам выносятся в окружающие породы. Там в непосредственной близости от остывающего очага образуются характерные пегматитовые жилы, имеющие огромное промышленное значение. Они резко выделяются своей светлой окраской и крупнокристаллическим строением. Среди полевых шпатов и кварца встречаются огромные кристаллы слюды (до 16 килограммов весом); исключительной красоты и яркости «рудные цветки» — флюориты (плавиковый шпат); драгоценные самоцветы — бериллы, топазы, турмалины; редкие и радиоактивные элементы — ниобий, цирконий, уран, торий — и, наконец, столь необходимые для техники и обороны вольфрам, молибден, олово и др.

На более значительных расстояниях от остывающего очага магмы перегретые пары в связи с понижением температуры и давления превращаются в кипящие растворы, постепенно остывающие по мере приближения к поверхности Земли. На стенках трещин и расколов выделяются из перегретых и перенасыщенных растворов различные минералы глубинных, средних и поверхностных жил.

В глубинных жилах накапливаются главным образом сернистые соединения цветных металлов — свинца, цинка, меди,— железные руды, а также золото и серебро. Жилы средней глубины богаты золотом, серебром и медью, а поверхностные, помимо золота и серебра, содержат еще ртуть и сурьму.

Еще древние рудознатцы отмечали не случайное, а определенно закономерное совместное нахождение некоторых минералов: например, золото всегда находят в кварцевых жилах, свинцовые руды встречаются с серебряными, гипс — с каменной солью, и т. д.

Эта связь возникает в процессе образования минералов и проявляется в закономерных линиях распространения химических элементов от магматического очага к поверхности Земли и в других направлениях. Геохимия дает нам ключ, который помогает последовательно и уверенно открывать богатства земных недр.

Подобные же закономерности рождения {33} минералов и геохимические связи элементов мы найдем не только в магматических, но также и в других породах.

С осадочными породами связано образование биолитов — минералов органического происхождения. Исключительно велика среди них роль каменного угля и нефти — основ нашей промышленности и транспорта.

Словно осуществив гениальную фантазию Жюля Верна, мы, даже не совершая «путешествия к центру Земли», все же сумели при помощи «фонаря — землетрясений», по выражению академика Голицына, «рассмотреть» недра Земли. Перед нашим взором отчетливо вырисовывается теперь схема строения Земли. Попутно мы ознакомились с происхождением горных пород и минералов. Интересно теперь узнать, много ли времени прошло с тех пор, как образовались древнейшие породы земной коры, узнать хотя бы приблизительно...

КАМЕНЬ И ВРЕМЯ

Есть, оказывается, чудесные камни. Они — словно природные часы с заводом... на миллиарды лет. Исследуя такой чудесный камень, мы можем более или менее точно определить запечатленное им время и сказать, когда он образовался.

Встречаются такие породы, которые содержат замечательное вещество — уран. Он медленно и непрерывно в течение миллиардов лет превращается в свинец.

Этот урановый свинец знающие специалисты-химики никогда не спутают с обыкновенным свинцом из свинцовых руд: при точных химических определениях он всегда будет несколько легче обыкновенного свинца

Зная, какое количество урана превращается, например, в течение миллиона лет в урановый свинец (а это нам точно могут сказать специалисты-физики), мы определяем общее количество в породе урана и уранового свинца и отсюда делаем соответствующие выводы, за какой срок в данной породе образовался урановый свинец. Этот метод так и называется «урановым методом» определения возраста Земли.

Процесс превращения урана в свинец протекает примерно следующим образом. Через 100 миллионов лет от одного килограмма урана останется 985 граммов, а 13 граммов превратятся в урановый свинец (недостающие 2 грамма приходятся на другое вещество — газ гелий). Через миллиард лет от урана останется 863 грамма, а уранового свинца образуется уже 118 граммов, и так далее.

С первого взгляда все здесь кажется просто. Стоит только что-то определить, затем произвести какие-то математические вычисления, и точный вывод уже готов — быстро и легко определен возраст породы. На практике же получается совсем не так...

Действительно, скоро сказка сказывается, да не скоро дело делается. Ведь самое количество урана, не говоря уже об урановом свинце и гелии, в породах весьма ничтожно. Определение их сопряжено с большими трудностями и требует весьма чувствительной, а потому очень тонкой и сложной аппаратуры. Кроме того, здесь есть еще много других дополнительных трудностей, которые пришлось преодолевать ученым.

Применение уранового метода к наиболее древним геологическим образованиям — пегматитовым жилам Северной Карелии — показало, что средний их возраст составляет около 1 600 миллионов лет. Что же касается возраста самой Земли, то он должен быть не меньше 3—4 миллиардов лет.

Насколько уточняются наши знания в определении возраста Земли, можно судить по тому, что еще приблизительно шестьдесят лет назад знаменитый английский физик Уильям Томсон (1824—1907) рассчитал, что Земле всею 100 миллионов лет...

Урановый метод является огромным вкладом науки в познание человеком тайн природы. Впереди предстоит еще много работы по изучению Земли и ее недр. Много трудностей еще на пути исследователей. Зато, конечно, неизмерима и радость открытий. Эту мысль прекрасно выразил основоположник русской науки, гениальный и вдумчивый исследователь природы М. В. Ломоносов еще в 1763 году:

«Велико есть дело достигать во глубину земную разумом, куда рукам и оку достигнуть возбраняет натура; странствовать размышлением в преисподней, проникать рассуждением сквозь темные расселины и вечной ночью помраченные вещи и деяния выводить на солнечную ясность».

И действительно, какой ценный вклад в познание природы вещества внес гениальный творец периодической системы элементов Д. И. Менделеев и сколько блестящих открытий было сделано затем советскими геологами!

Почетное место в мировой науке занимает первый советский президент Академии наук СССР академик А. П. Карпинский (1847—1936) — отец русской геологии. Он помог нам разгадать основные черты формирования лика Земли на русской платформе (Европейская часть СССР), понять отдельные вопросы развития жизни и изучить процессы рождения горных пород и полезных ископаемых в недрах Урала.

Познание законов распространения и перемещения химических элементов в земной коре последовательно открывает нам клады Земли. Идя по путям, намеченным гением Ломоносова и Менделеева, и руководствуясь блестящими исследованиями Вернадского и Ферсмана, советские геологи делают ценные открытия, выдвигающие нашу Родину на первое место в мире по многим полезным ископаемым.

Открытие грандиозного Верхнекамскою месторождения калийных солей связано с именами академика Н. С. Курнакова и профессора П. И. Преображенского, хибинские апатиты, Мончегорский никель, каракумская сера — с именем академика А. Е. Ферсмана.

Калий и фосфор — основа жизни растений. Верхнекамские и хибинские клады советской земли — надежная база богатейших урожаев колхозных полей и садов нашей Родины.

А сколько еще блестящих открытий было сделано за последние тридцать лет: Второе Баку, богатейшие месторождения меди, свинца, цинка, редких металлов, саратовский газ и т. д., и т. д.

Велики богатства наших недр, велики и запросы к ним сталинских пятилеток. Однако огромные возможности таят в себе еще неразгаданные клады Земли, и почетную роль в раскрытии их тайн должна сыграть подрастающая смена советских геологов.

Доктор биологических наук
профессор А. Н. Студитский

ЧАРЛЗ ДАРВИН И ЕГО УЧЕНИЕ

письмо

заявил, что считаю Вас из всех, кого я знаю, наиболее подходящим для этой цели... Не впадайте из скромности в сомнение или опасения относительно своей неспособности, ибо уверяю Вас: я убежден, что Вы и есть тот человек, которого они ищут». Гром с ясного неба! Он только что вернулся с экскурсии. В глазах еще маячили синие силуэты старых сосен, застывшие на белесоватой голубизне неба... хаос нагроможденных друг на друга обломков скал, причудливые складки горных напластований, пена стремительных потоков... Уэльс, край горнорудных богатств: железа и угля — хлеба английской промышленности.

Неужели это правда? Он опять пробегает глазами ровные строчки, аккуратно выписанные четким стариковским почерком. Да, сомнений нет. Его, именно его, ничем себя не проявившего двадцатидвухлетнего молодого человека, приглашают принять участие... И в чем? Есть ли на свете мечта более восхитительная!

Его выпуклые голубые глаза блестят. Он чувствует, как стучит его сердце. Да, конечно, он согласен... Он немедленно напишет милому доброму Генсло...

Да, отец ни за что не согласится. Бесполезно спрашивать. Он долго стоит в нерешительности, переминаясь с ноги на ногу. Ну, была не была!

...Пожилой джентльмен медленно поднимает седые брови и переспрашивает в изумлении:

— Принять участие в кругосветном путешествии? Тебе?

— Представляю себе эту компанию, с которой ты готов бросить семью, университет, родную страну...

— Это очень серьезное предприятие. Корабль «Бигль» снаряжается адмиралтейством для съемок берегов Южной Америки...

— Ну конечно, это серьезнее, чем твои увлечения собаками и охотой...

— ...Но отнюдь не то, для чего ты готовишься. Я не вижу никакого смысла в этом путешествии...

Лицо юноши мрачнеет. Что же, он и не ожидал иного ответа. Можно итти. И только {37} в дверях до его сознания доходят заключительные слова отца:

— Я мог бы согласиться, если бы нашелся хоть один здравомыслящий человек, который посоветовал бы тебе ехать...

ПО СОВЕТУ „ЗДРАВОМЫСЛЯЩЕГО ЧЕЛОВЕКА”

Был август 1831 года. Студент Кембриджского университета Чарлз Дарвин проводил каникулы в доме своего отца — в маленьком городке Шрюсбери, крошечный городок, домики которого казались еще меньше после величественных зданий Кембриджа — древнейшего университетского центра Англии.

Здесь протекали беззаботные годы его детства. Ужение рыбы, далекие прогулки по окрестностям, охота оставили у него гораздо больше воспоминаний, чем пребывание в школе. Древние языки, латынь и греческий, отбивали у мальчика всякий интерес к учению.

— Ты только и думаешь, что об охоте, собаках и ловле крыс и срамишь себя и всю нашу семью! — сказал ему однажды в раздражении отец.

Охота осталась его страстью до студенческих лет. Как живо он помнил первого убитого вальдшнепа! Он пришел в такое возбуждение, что не мог зарядить ружье, — до того дрожали его руки.

В школьные годы впервые возникла у него мечта о путешествии в далекие страны. Он прочитал книгу «Чудеса природы». С ее страниц струилась прохлада морских бризов. Сочился волнующий запах тропических лесов. Проступали чудесные видения коралловых островов с пальмами, склоняющими опахала листьев над зеркалами лагун.

Были « другие увлечения. Он собирал коллекции минералов, правда, интересуясь больше их разнообразием, чем значением своего собрания. Интересовался насекомыми — жуками, бабочками... По одной прочитанной книге познакомился с миром птиц и получал большое удовольствие от наблюдений за их жизнью в природе. Все это было гораздо интереснее школьных занятий. Но самым волнующим оказалось увлечение химией.

Его старший брат устроил себе настоящую химическую лабораторию в чулане, где хранились лопаты, грабли и другие садовые орудия. Оба засиживались в этом чулане до глубокой ночи. Брат снисходительно позволял Чарлзу участвовать в опытах с получением водорода, аммиака, окиси азота и других газов. Это была уже наука. Из чулана слышались треск и шипение, сквозь щели ползли облака дыма. В школе Чарлза стали называть «газом». Директор при всех сделал ему выговор за бесполезную трату времени.

Чарлз отчетливо помнил день, когда отец, видя, что школа не приносит пользы сыну, решил отправить его в Эдинбургский университет.

И вот он в старинном городе — столице Шотландии, усердно посещает занятия на медицинском факультете. Но и здесь преподавание было поставлено так, что медицинская наука не увлекала молодого человека. Лекции были невыносимо скучны. А к вскрытию трупов у Дарвина появилось непреодолимое отвращение. Единственным, что скрасило двухлетнее его пребывание в Эдинбурге, было увлечение естественными науками.

Нашлись товарищи, с которыми он собирал морских животных. У Дарвина появился микроскоп, с помощью которого он пытался изучать строение мелких организмов. Он сумел различить в одном крошечном существе, которое считалось растительным организмом, черты животного строения и доказал, что это микроскопическая личинка червя.

Доклад о своем наблюдении он сделал в студенческом научном обществе, собиравшемся в подвальном этаже университета. Здесь начались его знакомства с людьми, которые интересовались наукой и выбирали ее в качестве профессии. Эти люди и в дальнейшем привлекали его своим энтузиазмом, целеустремленностью, которой ему самому нехватало. Наибольшее влияние оказал на него профессор Генсло.

Знакомство с ним завязалось уже в Кембридже. Отец убедился, что сына не привлекает профессия медика, и решил дать ему богословское образование. Три года провел Дарвин в Кембриджском университете, готовясь стать священником. Но богословские науки совсем не увлекали юношу. Тяготение к природе, ее таинственной многообразной жизни сохранялось у него неизменным. Он продолжал собирать жуков, все еще не

отдавая себе отчета в значении этой склонности. Приобретения редких, незнакомых форм вызывали в нем восторг. Он долго видел перед собой столбы, старые деревья или обрывы, где ему выпадала удача сделать хорошую находку. Товарищам богословам увлечение Дарвина было непонятно. Но он продолжал свои занятия. И даже гордился ими, потому что к ним одобрительно относился сам профессор Генсло.

Генсло был профессором ботаники Кембриджского университета. Его лекции, открытые для студентов всех факультетов, привлекали Дарвина так же, как и далекие экскурсии, которые Генсло предпринимал для своих слушателей. Дом Генсло был открыт для всех, кто интересовался естественными науками. И, очевидно, в молодом студенте-богослове было что-то, отличавшее его от других, так как он получил приглашение от профессора посещать его вечера, на которых собирались почтенные люди, ученые, старые профессора. Вскоре Дарвин сблизился с Генсло настолько, что стал бывать у него чуть ли не каждый день, беседовать с ним о насекомых, растениях, минералах. О Дарвине говорили в городе: «Тот, что гуляет с Генсло». ...Милый, добрый Генсло! Молодому человеку становится грустно. Он опять в раздумье перечитывает письмо. Какое заманчивое предложение!.. И как больно от него отказаться. Но что же делать! Он садится к столу. Быстро пишет ответ. «...Очень благодарен... Ваша забота... К сожалению, не имею возможности... Примите уверения в моей искренней признательности. Ч. Дарвин».

И кто знает, как повернулась бы судьба будущего ученого, если бы не нашелся тот «здравомыслящий человек», совету которого обещал последовать отец Дарвина.

Это был дядя, который пользовался огромным авторитетом в семье отца Чарлза.

Отослав отказ, Дарвин отправился на охоту. В конце концов, нет никаких причин отказываться и от этого удовольствия. Но на этот раз охота не удалась. За ним послал дядя, узнавший о предложении Генсло.

— Мне кажется, что ты поступил бы благоразумно, приняв это предложение. Я берусь поговорить с твоим отцом.

Так решился вопрос об этом путешествии — одной из самых замечательных научных экспедиций XIX столетия.

ВЕЛИКАЯ ШКОЛА ПРИРОДЫ

«Бигль», флота ее величества десятипушечный бриг, под командой капитана Фиц-Роя, дважды пытался выйти из гавани, но каждый раз сильный юго-западный ветер

принуждал его возвратиться. Наконец, 27 декабря 1831 года, он отплыл из Давенпорта», — так начинает Дарвин свой знаменитый «Дневник путешествия на корабле «Бигль».

И вот морской ветер несет в лицо соленую влагу, гребешки волн вскипают на синеве воды... Кругом, до горизонта, — необозримые просторы океана. «Бигль» идет к берегам Южной Америки. Съемки берегов Патагонии, Огненной Земли, Перу и Чили — такова задача, которая стоит перед командованием судна. Богатейшая страна мира, захватившая в свои руки обширные земли на всех континентах земного шара, «владычица морей» — Англия нуждалась в хороших картах для своих торговых судов, а может быть — кто знает, — и для успешного ведения» войн в обоих полушариях.

Первая земля — Тенерифский пик, тот самый Тенерифский пик, мимо которого тридцать пять лет спустя поплывет созданная фантазией Жюля Верна яхта «Дункан», принадлежащая лорду Гленарвану, — показался на рассвете 7 января 1832 года.

«То была заря первого из многих дней, которых я никогда не забуду», писал Дарвин.

Дней этих оказалось больше, чем он предполагал вначале.

Остались позади острова Зеленого Мыса. Вот и долгожданные берега Южной Америки. Рио-де-Жанейро. Рио-Негро. Буэнос-Айрес. Патагония. Огненная Земля. «Бигль» медленно огибает Южную Америку, пробираясь через узкие проходы между островами, прикрывающими южный берег Огненной Земли. Тихий океан.

«Бигль» долго плывет вдоль берегов Чили и Перу, тщательно занося на карту заливы и бухты. Опять тропики. Бесприютные, обвеянные ветрами острова Галапагосского архипелага. Курс на запад — к знаменитым островам Южного океана. Таити. Новая Зеландия. Тасмания. Австралия. Остров Маврикия. И вот уже последние месяцы этого затянувшегося почти на пять лет плавания. «Бигль» прошел мимо Мадагаскара, обошел мыс Доброй Надежды и, проплыв через Атлантический океан, снова

пристал к берегу Южной Америки, завершив кругосветное путешествие. Через два месяца «Бигль» пристал к берегам Англии.

«Путешествие доставило мне такое глубокое наслаждение, что я не могу не посоветовать каждому натуралисту употребить все усилия, чтобы предпринять дальнюю поездку», писал Дарвин.

Великую книгу природы листал он страницу за страницей, ломая голову над ее загадками, восхищаясь ее чудесами, удивляясь ее могуществу и силе.

Вот он в пампасах Аргентины, совсем недавно вынесших трехлетнюю засуху. Ему рассказывали, что вся страна тогда имела вид большой пыльной дороги. Сотни тысяч животных погибли от голода. На дне рек Дарвин видел настил из костей. А затем шли сильные дожди, произошли наводнения, которые занесли кости илом и погребли их на многие тысячелетия.

«Что сказал бы ученый, найдя такое скопление костей под покровом земли? Он подумал бы, что это последствие потопа, а не результат естественного хода событий», записал Дарвин в своем дневнике.

С глубоким изумлением размышлял Дарвин над переменами, постигшими Американский материк.

Десятки экскурсий совершил он в глубь страны, собирая минералы, растения, насекомых. Огромная, неприветливая, пустынная равнина Патагонии, покрытая гравием, таила в себе великую тайну. То там, то здесь находил Дарвин гигантские кости — скелеты чудовищ: мегатериев, милодонов, токсодонов. «Звериная река», «Великанова гора» — так назывались местности, где проходил Дарвин. Не раз ему пришлось слышать рассказы о чудесных свойствах рек превращать маленькие кости в большие. Часами он размышлял над своими находками.

«В прежние времена, очевидно, материк был заселен огромными чудовищами, по сравнению с которыми современные обитатели этой земли— настоящие пигмеи», писал он в своем дневнике.

Но что было причиной исчезновения этих гигантов? Великая стихийная катастрофа? Землетрясение? Наводнение?

«Ничто так не поражает в истории Земли, как это повсеместное и столько раз повторявшееся в истории мира исчезновение его обитателей», писал Дарвин. {41}

Сильное впечатление произвели на Дарвина встречи с туземцами Огненной Земли. «Бигль» бросил якорь в бухте. Партия моряков с Дарвином высадилась на берег. Четверо дикарей направились им навстречу. Впереди шел старик в повязке из белых перьев на всклокоченных черных волосах. На его голом грязном теле медно-красного цвета кое-как держалась звериная шкура. Лицо пересекали яркокрасная и белая полосы. Гримасы и жесты дикарей вызывали изумление.

И все же это люди. Низкой, первобытной культуры, но такие же люди, как и утонченный джентльмен капитан корабля Фиц-Рой и сам Дарвин! На корабле «Бигль» было несколько огнеземельцев, проживших несколько лет в Англии. Они удивляли Дарвина своим быстрым восприятием культуры. Много лет спустя он вспомнит о них, когда будет размышлять о происхождении человека.

На берегах Магелланова пролива Дарвина поразило обилие диких и прирученных лошадей. В Южной Америке не было этих домашних животных, но в 1537 году их привезли в Буэнос-Айрес испанские колонисты. Колония была покинута, и лошадь одичала. И такова была быстрота ее размножения, что уже через сорок лет потомки завезенных лошадей появились у Магелланова пролива, за две тысячи километров от места их первоначального поселения.

Дарвин размышляет и о причинах великого многообразия живых существ на Земле. Эта мысль появилась у него во время пребывания на Галапагосских островах — архипелаге из 10 островов, 10 поднявшихся над морем шапок потухших вулканов. Чем объяснить сходство и различие птиц на островах? Большая часть пернатых обитателей архипелага относится к группе вьюрков — той самой, к которой относятся воробей, овсянка, зяблик. Каждый остров имеет свой вид вьюрка. Они сходны между собой, как все вьюрки, «и в то же время отчетливо

различимы друг от друга. «Как будто один вид взят и своеобразно изменен для каждого конца архипелага», пишет Дарвин о поразившем его явлении в своем дневнике.

Так впервые у Дарвина появляется мысль об изменчивости живых организмов.

Дни проходили за днями. В каждом крупном порту Дарвин сдавал на почту объемистый пакет — письма родным и профессору Генсло. Это были добросовестные отчеты обо всем виденном и добытом в пути. Их читали с восторгом и восхищением. Генсло мот гордиться своим учеником.

К концу путешествия Дарвин получил письмо от своих сестер, которые сообщали ему, что к отцу зашел профессор Седжвик — выдающийся английский геолог — и выразил уверенность в большой будущности Дарвина.

Человек, покинувший семью и родную страну неопытным любителем естествознания, возвращался зрелым ученым.

В ДАУНЕ

Даун... Маленькое, утопающее в зелени садов и парков местечко на юге Англии. Дарвину уже тридцать пять лет. По возвращении в Англию он жил несколько лет в Лондоне, работая над своими книгами. Но слабое здоровье не позволяло ему вести городской образ жизни. Он выбрал подходящую сельскую местность и с женой и детьми переселился в деревню, где и провел остаток своей жизни.

Он много работает. Его книги — геологические работы, отчет о путешествии на корабле «Бигль» — получают известность. Дарвин занимает почетное место среди английских ученых. Но подвиг его жизни еще впереди.

Он вернулся из путешествия с прочно засевшей в глубине сознания мыслью. Эта мысль не покидала и беспрерывно тревожила его, порождая странное, безотчетное беспокойство — ощущение необходимости что-то сделать, чтобы найти выход этой мысли, великое творческое беспокойство ученого.

Сотням ученых всего мира виды казались устойчивыми и прочными, как вся вселенная. Десятки тысяч животных и растений в спирту и в засушенном виде хранились в шкафах музеев и гербариев с этикетками: заяц серый, заяц белый, хрущ майский, хрущ июньский, фиалка обыкновенная, фиалка лесная. Это были виды — устои, опора зоологии и ботаники, мир живых существ, созданных творцом неба и земли, всего видимого и невидимого. Мир, пребывающий неизменным со времен творения. Ученые твердо верили в эту его неизменность. А ископаемых животных считали погибшими в результате стихийных катастроф — наводнений, землетрясений, извержений вулканов.

Дарвин взял с собой в путешествие на «Бигле» книгу «Основы геологии» Лайела — новатора в науке о Земле. Лайел установил, что лицо Земли меняют не катастрофы, а те силы, которые действуют и в наши дни, — ветер, вода, жара, холод. Размываются горные хребты, реки несут в моря взвешенные в воде частицы скал и горных массивов, на дне океанов отлагаются толщи {43} этих частиц. Идет беспрерывная разрушительная и созидательная работа. Лик Земли преобразуется.

Показать, что не только Земля, но и ее население — животный и растительный мир — подвергается непрерывному преобразованию, стало задачей жизни Дарвина.

Сначала это была маленькая записная книжка. Он заносил в нее все факты, которые казались ему пригодными для использования, выписки из книг, собственные наблюдения.

Одно сразу показалось ему несомненным — изменчивость видов в одомашненном состоянии. Англия в середине XIX столетия славилась искусством своих растениеводов и животноводов. Сельское хозяйство поставляло растущей промышленности самые разнообразные продукты полеводства и скотоводства. Один и тот же скотовод нередко держал овец, часть которых давала лишь грубые овчины, а другая — тончайшую шерсть высокого качества. Дарвин познакомился с тем, как выводятся породы сельскохозяйственных животных и сорта культурных растений, и убедился, что в руках человека строение живых существ меняется, как воск. Он изучил и средства, которыми пользовались животноводы и растениеводы для этих изменений. Это был отбор.

Если овцевод хотел вывести породу с более длинной и мягкой шерстью, он отбирал в своем стаде производителей, у которых была самая длинная и самая мягкая шерсть. Из их потомства он опять отбирал самых лучших. И из поколения в поколение шерсть становилась все длиннее и мягче. Так создавалась порода. Отбор был могущественным средством изменения видов в одомашненном состоянии. Но что его заменяло в естественных условиях? Вот был вопрос, над которым ломал себе голову Дарвин.

Все говорило о том, что виды меняются. И ископаемые чудовища Южной Америки, уступившие место на Земле своим далеким маленьким потомкам. И вьюрки на Галапагосских островах, похожие друг на друга так, что их общее происхождение бросалось в глаза. И множество других наблюдений, сделанных во время путешествия на «Бигле». Но почему происходят эти изменения, что является их движущей силой, если человек не вмешивается в них с искусственным отбором?

К основной мысли своей теории Дарвин пришел в 1838 году. Но только двадцать лет спустя решился выпустить в свет сочинение, в котором изложил учение о происхождении видов. Это была знаменитая книга «Происхождение видов путем естественного отбора». Она вышла из печати в декабре 1859 года и разошлась в один день.

ИСКУССТВЕННЫЙ ОТБОР

Его не удовлетворяли сведения, которые он находил в книгах. Естествоиспытатель сам должен изучать интересующий его предмет. Чтобы понять действие искусственного отбора, Дарвин стал разводить голубей.

Гончие с удивительными мясистыми наростами около клюва. Турманы, обладающие странной привычкой кувыркаться во время полета. Дутыши с огромным раздувающимся зобом. Павлины с тридцатью или сорока перьями вместо нормальных двенадцати в хвосте. Сотни голубей разнообразных пород шумели под крышей даунского дома.

Он воочию убедился в резких различиях пород друг от друга. Они отличались не только по внешнему виду. Дарвин находил различия в скелете головы, позвонков, грудины, в устройстве пищеварительных органов, в голосе и поведении... Если бы голуби нескольких пород попались зоологу в природе, он без колебаний отнес бы их к различным видам. И многие ученые утверждали, что каждая порода произошла от особого дикого предка.

Дарвин доказал, что это неверно. Предком голубей мог быть только один — каменный голубь, и поныне населяющий берега Средиземного моря. Это доказывалось тем, что при скрещивании некоторых пород иногда получается сочетание признаков, характерных для каменного голубя. А все разнообразие пород получилось в результате длительного отбора.

Среди голубей даже одной породы нельзя найти двух совершенно одинаковых. Всем живым организмам присуща изменчивость. И опытный глаз животновода без труда различает по множеству особенностей одно животное от другого. И — замечательное дело! — стоит только начать отбор по какому-нибудь признаку, как в потомстве производителей этот признак выступает в

усиленном виде. Если в хвосте у голубя лишнее перо, то как только удается подобрать второго родителя с таким же признаком, можно рассчитывать, что в их потомстве окажутся голуби не только с одним, но и с двумя-тремя лишними перьями. Если в цветке растения обнаружится всего только на один лепесток больше обычного, растениевод путем отбора потомства в конце концов сумеет получить махровый цветок.

Искусственный отбор — могучее средство преобразования природы в руках человека.

ЕСТЕСТВЕННЫЙ ОТБОР

За 600 миль к западу от Африки поднимаются над синевой океана вершины гор. Это маленькая группа гористых островов. Самый крупный из них — Мадейра — получил мировую известность за вино, вырабатываемое из местных сортов винограда. Мягкий климат островов отличается существенным недостатком — сильными ветрами. Всю ночь бананы отчаянно хлопают своими широкими листьями, шумят мандариновые и апельсиновые деревья, качаются магнолии. Животное население островов своеобразно. Среди роскошных магнолий и померанцевых деревьев не видно порхающих бабочек. Над ручьями и болотами не заметно прозрачных стрекоз. Большинство насекомых на островах не летает, а ползает по земле. Они лишены крыльев.

Во времена Дарвина один ученый подсчитал, что из 550 видов жуков острова Мадейра 200 не могут подниматься в воздух, так как крылья у них отсутствуют либо пребывают в зачаточном состоянии. На мелких островках, где ветры сильнее, бескрылых {45}

Ленивая овечка щипала траву, опускаясь на колени. Так было удобнее, но зато ноги у нее стали менее подвижны.

среди жуков еще больше. Им не страшен ветер, уносящий всех воздушных путешественников в море. Они совсем не поднимаются в воздух.

Чем объяснить это удивительное приспособление насекомых к условиям местного климата?

«Мудрость творца,— отвечали те ученые, которые верили в неизменность видов, — такими эти животные были созданы богом».

Как человек изменяет сельскохозяйственных животных и культурные растения посредством искусственного отбора, так стихийные силы природы изменяют все живое в естественных условиях, уничтожая всех, кто плохо приспособлен к условиям существования, путем естественного отбора.

В течение тысячелетий ветер уносил в море незадачливых летунов. Из обитателей островов сохранялись и оставляли потомство только те, у которых крылья были слабее и менее пригодны для полета. И из поколения в поколение шло это изменение строения, которое приводило к полному преобразованию видов.

Не только ветер осуществляет великий закон естественного отбора. Как часто вспоминал Дарвин о последствиях страшной засухи, виденных им в пампасах Южной Америки. Сколько живых существ было уничтожено стихийной силой природы. Но, очевидно, нашлись и такие, которые перенесли засуху. У них, может быть, сильнее, чем у других, была развита способность задерживать влагу и запас жира в тканях тела. Они уцелели, а в их потомстве полезные свойства усилились. Таково, вероятно, происхождение «корабля пустыни» — верблюда, который в своем горбе несет запас жира, а в желудке — влаги, расходуя их при длительном голодании. Недаром в пампасах процветают гуанако — маленькие животные, родственные верблюдам.

Отбор в природе осуществляется и через хищников, преследующих свои жертвы.

Помните ли вы ленивую овечку из рассказа Сэтона Томпсона «Кутенейский баран»? Она щипала траву, не расставляя передние ноги, как все остальные овцы, а опускаясь на колени. Так щипать траву было удобнее, но зато ноги у нее в суставах стали менее подвижны. И когда на стадо овец напали волки, ленивица пала первой жертвой: она бегала хуже других.

Быстрота бега выработалась у горных баранов в результате длительного отбора самых выносливых, крепких, быстроногих производителей. И этот отбор производил не человек, а сама природа — силами хищных животных.

При этом происходит изменение не только преследуемых, но и преследующих. Естественный отбор преобразует и хищников, сохраняя наиболее быстрых, ловких и подвижных, приспособленных к стремительной погоне за убегающей жертвой, а также наиболее хитрых, обладающих способностью подстерегать, подкрадываться и незаметно нападать на жертву. В Катскильских горах Северной Америки, как узнал Дарвин из наблюдений одного ученого, встречаются две формы волков. Одна — легкая и подвижная, как борзая, — охотится на оленей. Другая — более тяжелая — подстерегает стада овец. И та и другая, очевидно, приобрели «специальность» в результате естественного отбора.

Так развивается та изумительная приспособленность животных к условиям существования, которую в течение многих лет до Дарвина считали результатом мудрости творца.

Изменение видов — это развитие приспособлений.

ВОЛШЕБНЫЙ КЛЮЧ

Итак, естественный отбор — вот сила, преобразующая виды.

Куда ни падал взгляд Дарвина, он видел эту изумительную силу, ежеминутно, ежечасно действующую в природе, создающую поразительную целесообразность в строении животных и растений.

Часами он мог стоять, устремив взгляд на какой-нибудь цветок, пока ему не становилось ясным происхождение его устройства, так тонко приспособленного к размножению растения.

Вот желтая головка одуванчика — собрание крохотных цветков, устроенных в форме воронок. Его яркая окраска заметна издали. Цвет и медовый запах привлекают насекомых. Бабочки, пчелы, шмели садятся на цветок, суют свой хоботок в глубь воронки, чтобы достать нектар. Пыльцу, прилипшую к хоботку, они переносят на другие цветы. Опыление обеспечивает развитие семян. Отцветают одуванчики — и пушистые летучки уносятся ветром, увлекая созревшие семена. Как целесообразно и тонко приспособлен цветок для размножения растения! Как будто чей-то разум участвовал в создании этого произведения природы. Так и отвечали ученые на вопрос о целесообразности в живой природе. Здесь мудрость творца, воля ее создателя.

Такие объяснения были глубоко чужды Дарвину. Он нашел волшебный ключ и открывал им один тайник природы за другим. Этим ключом была теория естественного отбора.

Насекомые летят на цветы, привлекаемые яркой окраской лепестков и сильным запахом. Не мудрость творца, а естественный отбор создал эти признаки, так как у растений с более яркими и пахучими цветами оказалось больше шансов оставить потомство, чем у тех, которые не привлекали насекомых.

Летучки на семенах—это приспособление к распространению растений. Оно также выработалось естественным отбором, который сохранял именно те растения, у которых семена были легче и снабжены придатками, сообщающими семени свойство парить в воздухе.

Шипы на боярышнике, малине, защищающие растения от крупных животных, созданы также не волей творца, а естественным отбором. Те растения, которые были лишены этой защиты, вытаптывались лесными зверями, приходившими лакомиться ягодами.

Чем же полезно растению развитие сочных сладких плодов и ягод? А это — средство для распространения. Птицы поедают ягоды и вместе с пометом рассевают повсюду семена, оставшиеся неповрежденными в желудке.

Волшебный ключ раскрывал один тайник природы за другим.

МАСТЕРСКАЯ ПРИРОДЫ

Откуда же берется тот материал, из которого естественный отбор создает новые формы животных и растений?

Этот материал поставляется изменчивостью живых организмов.

Нет и не может быть живых существ, не отличимых друг от друга подобно оловянным солдатикам, отлитым в одной форме. Все живое изменчиво. Один заяц отличается от другого по длине, густоте и оттенку шерсти, по размерам и весу, по форме черепа. Один ландыш отличается от другого по количеству и размерам цветов, по ширине листьев, по длине и толщине корня. Природе есть из чего выбирать при создании новых форм. Меняется климат, становится холоднее — и зайцы с редкой и короткой шерстью безжалостно сметаются естественным отбором, слабея от холода и падая жертвой хищников. Становится суше — и из тысяч ландышей сохраняются и оставляют потомства только те, у которых корень глубже проникает в почву.

Изменения, подпадающие под действие естественного отбора, закрепляются и сохраняются в потомстве потому, что они наследственны. Без наследственности преобразование видов невозможно.

Изменения в строении живых существ наследственны. И если их сохраняет естественный отбор, они повторяются и усиливаются в потомстве.

Но отчего же происходят изменения? Отбор не производит их. Он действует уже на готовые изменения. Откуда же они берутся?

Ответ на этот вопрос может быть только один: действие окружающих условий — вот причина изменений живых существ. Тепло,

холод, свет, влажность, характер пищи — все может вызвать наследственные изменения у растений и животных. Но эти изменения отнюдь не обязательно соответствуют действию внешних условий. Изменения под влиянием тепла — это еще не приспособление к теплому климату. Эти приспособления развиваются только в результате естественного отбора.

Внешние условия, беспрерывно действуя на живые организмы, вызывают разнообразные изменения. Они долго могут существовать, не проявляясь резко, но передаваясь из поколения в поколение. Это — запас свободных деталей. Настанет момент — и естественный отбор будет создавать из этого запаса новые формы. И при этом, как и при искусственном отборе, изменчивость будет усиливаться в том направлении, в каком действует отбор. Зайцы, сохранившиеся при похолодании климата, спаслись благодаря более густой и длинной шерсти, чем у погибших. А в их потомстве будут зайцы с еще более густой и длинной шерстью. Изменчивость, наследственность, естественный отбор — главные силы, которые действуют в мастерской природы.

ОШИБКА ВЕЛИКОГО УЧЕНОГО

Англия была богатейшей из капиталистических стран. Ее сельское хозяйство славилось на весь мир. На высоком уровне была и промышленность. Пот и кровь рабочих превращались в сказочные барыши предпринимателей.

Между промышленниками шла жесточайшая борьба за сбыт своих товаров. Чтобы получать больше прибыли, нужно было больше продавать. Увеличению продажи мешали конкуренты — капиталисты. Промышленники снижали заработную плату рабочим и за их счет продавали свои товары дешевле, до тех пор пока конкурент не разорялся. Конкуренция между промышленниками приводила к ужасающей нищете {50} рабочий люд. Эта нищета усугублялась безработицей. Рабочие были вынуждены конкурировать друг с другом из-за устройства на работу и нередко принимали любые условия, чтобы не умереть с голода.

Эта неприглядная картина породила басню о перенаселении. Английские ученые пытались доказать, что нищета и жестокая борьба за кусок хлеба происходят не от того, что капиталисты грабят рабочих, а от того, что население увеличивается быстрее, чем растет производство продуктов питания. Недостаток пищи и вызывает «войну всех против всех».

Эта басня оказала большое влияние на Дарвина. Он не понимал, что эта «война всех против всех» специально выдумана буржуазными учеными для защиты капиталистического строя, для того, чтобы отвлечь рабочих от борьбы против угнетателей-капиталистов.

Дарвин думал, что эта вымышленная «война всех против всех» действительно существует, и не только в обществе, но и в природе. Ему казалось, что и в мире животных и растений существует конкуренция, которая неизбежно должна вытекать из непрерывного увеличения численности животных и растений. Все живые существа размножаются. Даже самые медленные темпы размножения должны через определенный срок привести к появлению четырех живых существ там, где были двое; спустя такой же срок — к появлению восьми новых жителей на месте четырех, и если бы размножение ничем не сдерживалось, всей поверхности Земли в конце концов нехватило бы для потомства одной пары.

Этого не происходит потому, что между организмами идет беспрерывная борьба — не на жизнь, а на смерть — за пищу, за место на Земле, за свет и воздух.

Плодовитость многих животных и растений поражает. Осетр производит в течение жизни 100 миллионов икринок. Одно растение полыни дает свыше миллиона семян. А некоторые грибы — вроде дождевика — приносят сотни миллиардов спор. Ясно, что огромному большинству этих кандидатов на жизнь предстоит гибель. Выживут и, в свою очередь, дадут потомство только избранники — наиболее приспособленные, которые сумеют отстоять себя в жестокой борьбе за существование.

Дарвин считал, что в этих условиях конкуренция между организмами неизбежна. Наряду с другими причинами она влечет к естественному отбору, изменяющему виды. Несомненно, в некоторых случаях конкуренция между живыми существами неизбежна.

Припомните, как выглядят деревья в густом лесу. Они вытягиваются, как свечки. Многие не прорываются своими кронами между соседями и чахнут в густой тени, лишенные света. Здесь, конечно, идет борьба за свет и влагу.

Однако отсутствие конкуренции отнюдь не означает прекращения естественного отбора.

Сотни причин приводят к естественному отбору и при отсутствии перенаселения.

На насекомых острова Мадейра ветер действовал независимо от их количества.

Засуха привела к гибели животное население пампасов тоже независимо от его плотности.

Естественный отбор привел к развитию колючек у боярышника без всякой конкуренции растений за свет и пищу.

Несомненно, Дарвин переоценил значение конкуренции для изменения видов.

Это было ошибкой великого ученого. Эту ошибку использовали капиталисты. Они говорили, что конкуренция и притеснение слабых сильными — всеобщий закон природы. Ссылкой на природу они хотели оправдать эксплоатацию человека человеком в капиталистическом обществе. В угоду своим хозяевам-капиталистам буржуазные ученые намеренно «забывали» о том, что законы развития природы — одни, а человеческого общества — совсем другие.

ЗАГАДКА ПРОИСХОЖДЕНИЯ ЧЕЛОВЕКА

«Еще в 1837 или 1838 году, как только я убедился, что виды изменчивы, я не мог уклониться от заключения, что и человек подходит под тот же закон», писал Дарвин в своей автобиографии.

Эта мысль напрашивалась у каждого человека при чтении «Происхождения видов».

Геолог Седжвик, когда-то пророчивший Дарвину судьбу крупного ученого, прочитав «Происхождение видов», со злобой подписался в письме к Дарвину: «Ваш бывший друг, а ныне потомок обезьяны».

Было ясно, что если все живые организмы возникли естественным путем, то и человек не мог составлять исключения.

Именно за это Дарвин и его книга подверглись яростным нападкам церкви.

«Когда подумаешь, как свирепо нападали на меня сторонники церкви, просто смешно вспомнить, что я сам когда-то имел намерение сделаться пастором», писал Дарвин.

Передовые ученые подхватили учение Дарвина. С каждым годом оно распространялось все больше и больше. Под его влиянием колебались устои религии, а вместе с тем разгоралась вражда церковников против дарвиновского учения. Озлобленные мракобесы нашлись и среди ученых.

«Я ослабел от бурш враждебных отзывов и едва ли на что-нибудь способен», писал в одном из своих писем Дарвин.

Но это было преувеличением. Невзирая на эту бурю, великий ученый усердно собирал факты и наблюдения для новой книги. Она вышла в свет в 1871 году. Это было «Происхождение человека» — большой труд, в котором Дарвин собрал все доказательства развития человека из низших форм и показал, как могло итти это развитие.

Плоть от плоти животного мира, человек не отделим от всей живой природы. Он — вершина ее развития, но неразрывно связан с ней своим строением, зародышевым развитием и работой всех органов.

Нашлись люди, которые, ссылаясь на происхождение человека, стали говорить о высших и низших расах. Эти люди пытались оправдать насилия белой расы над цветными в Африке, Азии, Австралии и Америке. Они утверждали, что черные, желтые и краснокожие люди — это существа низшей породы, недалеко ушедшие от обезьян, а потому самой природой предназначенные для подчинения высшей породе — белым людям. Из этих басен выросла впоследствии расовая «теория» фашизма.

Учение Дарвина о происхождении человека в корне противоречит этим воззрениям.

Он сам наблюдал дикарей, стоявших на самой низкой ступени культурного развития. Самым сильным впечатлением, вынесенным из путешествия на корабле «Бигль», было воспоминание об огнеземельцах — дикарях каменного века. Но ему никогда не приходило в голову, что это существа другой породы. «Природные американцы, негры {52} и европейцы, — писал он, — отличаются друг от друга не больше, чем и любые три из известных нам рас».

Он помнил, как воспринимали культуру огнеземельцы, побывавшие в Англии. Удивлялся их сметливости. Интеллигентность негритянских детей вызывала у него восхищение.

Человечество едино. И расовые различия настолько мало существенны, что Дарвин отказался объяснить их с помощью естественного отбора.

Прошло много лет, пока стала известной работа Энгельса, в которой было показано, какая же сила вызвала превращение обезьяны в человека. Причиной превращения был труд. Но это уже тема для другого рассказа.

ПОСЛЕДНИЕ ГОДЫ

Ему уже под семьдесят. Давняя болезнь препятствует его склонности встречаться с новыми людьми. Остатки сил он бережет для науки. В 1875 году вышла его книга о насекомоядных растениях. Теперь он усердно работает над вопросом об опылении у растений, проводя все часы, когда его не мучит болезнь, в оранжерее. Семья — сыновья, дочери — бережно охраняет его отдых.

Молодому человеку, нерешительно постучавшемуся в дверь даунското дома, в ответ на его вопрос ответили вежливым отказом — к сожалению, мистер Дарвин никого не принимает. Его здоровье очень плохо. Любая беседа вызывает у него бессонницу.

Но, повидимому, лицо молодого человека выразило такое огорчение, что его не решились отпустить. Он остается в приемной. С ним беседуют. И — удивительное счастье, выпадающее раз в жизни! — великий ученый появляется в комнате.

И вот они медленно идут по дорожкам сада — Дарвин и молодой ученый из Москвы, будущая гордость и слава отечества.

— Мистер Тимирязев ботаник? Физиолог растений? Это хорошо. В Англии нет ученых этой специальности.

— Кроме одного — величайшего из всех времен и народов! — Тимирязев смотрит на Дарвина восторженными глазами.

Дарвин улыбается. Ему нравится этот молодой человек — «такой добрый малый», как он выразился о Тимирязеве в одном из своих писем.

Они долго беседуют. Дарвин показывает Тимирязеву свою оранжерею. Эта встреча осталась в памяти у обоих — встреча двух выдающихся людей Англии и России.

Россия стала второй родиной дарвинизма. Тимирязев, Писарев и другие русские ученые и общественные деятели обеспечили распространение учения Дарвина среди русской интеллигенции шестидесятых и семидесятых годов. Дарвинизм стал знаменем передовой мысли в России.

Дарвин живо интересовался работами русских дарвинистов. Ему были хорошо известны труды знаменитого палеонтолога В. О. Ковалевского, с которым он был знаком и вел переписку. Но годы его жизни подходили к концу. Он чувствовал себя все слабее, хотя все еще не оставлял научной работы. В мае 1881 года он закончил последний труд о том, как земляные черви способствуют образованию почвы. Меньше чем через год он скончался — 19 апреля 1882 года.

Его похоронили в Вестминстерском аббатстве, рядом с другим великим ученым — Ньютоном.

СУДЬБА УЧЕНИЯ ДАРВИНА В СТРАНАХ КАПИТАЛА

Дарвинизм возник в XIX столетии в стране наиболее развитого капитализма — в Англии. Развивающемуся капитализму учение Дарвина было приемлемо. Оно подвело итоги работам английских селекционеров, выводящих новые породы скота и новые сорта растений, используемые промышленностью.

В период заката капитализм перестал испытывать нужду в науке, которая считала обязательным развитие, смену одних форм жизни другими. Дарвинизм стал мешать пропаганде неизменности капиталистического строя. Но возврат к додарвиновским представлениям о живой природе к концу XIX столетия был уже невозможен — слишком много накопилось фактов, неопровержимо доказывающих эволюцию, и тогда возникло замаскированное учение о неизменности природы. {53}

Это учение — вейсманизм-менделизм-морганизм.

Согласно этому учению, все организмы являются как бы двойными существами. Одно из них — смертное, изменяющееся под влиянием внешних воздействий. Другое — бессмертное, прочно огражденное от влияний внешней среды и не изменяющееся от ее воздействия. Одно существо — это тело организма, другое — его зародышевые клетки. Наследственность, по мнению вейсманистов, заключена исключительно в зародышевых клетках в виде особых зачатков. Тело, образующееся из зародышевых клеток, развивает полученные от них наследственные зачатки. Но само оно на зародышевые клетки воздействовать не может. По сравнению, предложенному одним из. вейсманистов, тело относится к зародышевым клеткам, как радиослушатель к радиопередаче: он подвергается ее воздействию, но сам, в свою очередь, не имеет возможности непосредственно воздействовать на нее.

Бессмертное и неизменное наследственное вещество зародышевых клеток передается из поколения в поколение, определяя бесчисленными комбинациями своих частиц все свойства организма.

Эта теория антинаучна потому, что не считается с фактами, доказывающими изменчивость наследственности. Она реакционна потому, что признает бессилие человека вмешаться в ход развития природы и преобразовать ее в своих интересах.

Эта антинаучная, реакционная теория возникла без всякой опытной основы. Только в начале XX столетия для ее защиты извлекли из забвения опыты австрийского монаха Менделя над гибридами гороха. А лет десять спустя американский исследователь Морган в качестве объекта для исследования наследственности ввел плодовую мушку — дрозофилу. Игнорируя сельскохозяйственную практику, накопившую огромный опыт исследования наследственности, морганисты в тиши своих кабинетов пересаживали дрозофилу из пробирки в пробирку, подсчитывали результаты скрещиваний, измышляли несуществующие закономерности.

Их «труды» изображали наследственность крупинками особою вещества, недоступного обычным воздействиям внешней среды, меняющегося раз в пять—десять тысяч лет и снова впадающего в неизменное состояние.

Такая «теория» вполне устраивала капитализм. Согласно этой «теории», изменения природы оказывались всего-навсего комбинациями каких-то незыблемых, постоянных элементов. По существу, это — отрицание эволюции, признание неизменности живой природы и бессилия человека вызвать ее изменение. Оно полностью совпадает с ложной идеей о неизменности буржуазно-общественного устройства.

Вот почему вейсманизм-морганизм-менделизм стал опорой реакционного мировоззрения, вошел как неотъемлемая часть в буржуазную идеологию.

Последователи Вейсмана называют себя неодарвинистами.

На самом же деле они антидарвинисты. Их теории противоречат дарвинизму — материалистической, научной теории развития органического мира.

Вторую родину дарвинизм нашел в нашей стране. На основе здорового, научного ядра дарвинизма возникло и стало новой, высшей ступенью его развития учение великого преобразователя природы — Ивана Владимировича Мичурина.

ВЫСШИЙ ЭТАП РАЗВИТИЯ ДАРВИНИЗМА

Объяснение законов природы было в течение многих лет основным содержанием науки. Мичурин поставил задачу — преобразование органического мира в интересах человека — и. показал способы решения этой задачи.

Объяснение эволюции живых существ было основным содержанием учения Дарвина. Главное в дарвинизме — учение об отборе. Дарвин представлял себе эволюцию животных и растений, как беспрерывное приспособление к меняющимся условиям существования путем естественного отбора.

Меняется климат — начинается отбор форм, пригодных для жизни в новых условиях. Все непригодное безжалостно бракуется и уничтожается природой. В суровых снегах северных тундр сохраняется полярная сова и белая куропатка — птицы с густыми перьями, предохраняющими от сильных морозов, и карликовая растительность, под снегом укрывающаяся от зимней стужи. В песчаных пустынях сохранился верблюд, переносящий длительное лишение воды благодаря запасу жира в горбе. {54}

Сходным образом в руках человека действовал искусственный отбор, хорошо изученный Дарвином. Из тысячи организмов растениевод или животновод отбирал такие, которые выделялись среди других по тем или иным признакам, интересным для человека. Получал от них потомство и в нем снова вел отбор по тем же признакам, пока не добивался нужных ему изменений.

Совершенно другая основа в мичуринских методах преобразования природы. «Отбор из массового посева какого-либо вида или сорта растений случайных отклонений... Такую селекцию я считаю самым низкопробным делом», писал Мичурин. Селекционеров он называл кладоискателями, рассчитывающими на милость природы. «Мы не можем ждать милостей от природы. Взять их — наша задача» — таков девиз Мичурина во всей его работе.

Не рассчитывать на случайные изменения, которые могут оказаться полезными, а самому активно воздействовать на природу растения, изменяя ее в интересах селекционера, — вот чем руководствовался великий ученый в своей работе.

Иван Владимирович Мичурин создал науку об изменении природы. Эта наука исходит из положения, что природа живых организмов, их наследственность, создается в неразрывной связи с условиями существования. Она меняется в результате воздействия внешней среды и соответственно этим воздействиям. И изменения, возникающие в организмах под влиянием внешней среды, могут передаваться потомству.

Вопреки менделизму, мичуринское учение полностью отрицает существование какого-либо «вещества наследственности». Наследственность — это природа организма, поэтому любая его часть наделена наследственностью и неотделима от нее. Весь организм находится в непрерывном взаимодействии с внешней средой. Она либо соответствует, либо не соответствует потребностям данного животного или растения. В первом случае обмен веществ организма с внешней средой не изменяет его строения. Во втором случае организм изменяется, приспосабливаясь к среде, не соответствующей или неполностью соответствующей его потребностям. Эти изменения могут передаваться потомству.

Таким образом, не комбинации несуществующих крупинок якобы неизменного «наследственного вещества», а действие внешних условий вызывает изменение наследственности.

И. В. Мичурин выяснил законы построения наследственности и показал, как можно управлять ими.

ПОБЕДА МИЧУРИНСКОЙ ШЮЛОГНИ

Советские биологи — ученики Мичурина — подхватили его учение и сделали его основой своей творческой работы по преобразованию природы в интересах человека, в интересах строительства коммунизма. На протяжении многих лет советские ученые-мичуринцы во главе с академиком Трофимом Денисовичем Лысенко вели непримиримую борьбу с реакционной буржуазной биологией. Это не было простым научным спором, это была борьба двух диаметрально противоположных направлений: борьба передового, прогрессивного, материалистического мичуринского направления против враждебного народу, враждебного передовой науке, реакционного, идеалистического, вейсманистско-морганистского направления.

Мичуринское учение является единственно правильным направлением в биологии потому, что в его основе лежит диалектический материализм, учение о революционном преобразовании мира в интересах народа. Именно потому оно глубоко враждебно вейсманистско-морганистской лженауке, идеалистической в своей основе, признающей в конечном счете божественное начало в развитии мира, призывающей к пассивному приспособлению человека к «вечным и неизменным» законам природы.

В борьбе с реакционными лжеучениями в биологической науке передовая советская наука одержала блестящую победу. В июле—августе 1948 года состоялась сессия Всесоюзной Академии сельскохозяйственных наук им. В. И. Ленина, которая подвела итоги этой борьбы. Доклад академика Лысенко «О положении в биологической науке», одобренный Центральным Комитетом большевистской партии, и обсуждение этого доклада показали, что советская биологическая наука является самой передовой в мире.

Академик Лысенко доказал, что борьба мичуринцев с вейсманистами является {55} проявлением классовой идеологической борьбы социализма с капитализмом на международной арене и с пережитками буржуазной идеологии у части ученых в нашей стране. Именно потому победа революционного мичуринского учения имеет огромное значение в укреплении естественно-научных основ марксистско-ленинского мировоззрения, в идеологическом воспитании передового советского человека, в практике строительства коммунизма.

Мичуринская биология — это наука о преобразовании природы в интересах человека. Это наука об управлении развитием живых организмов. Это наука о создании новых форм животных и растений для удовлетворения растущих потребностей человека.

Около трехсот тысяч форм растений насчитывает современная наука. За каждым из них — миллионы лет эволюции, бесконечно медленных превращений от простого к сложному.

Более трехсот форм новых, невиданных растительных организмов создал за несколько десятилетий И. В. Мичурин.

Учение Мичурина, для развития которого так много сделали его ученики во главе с академиком Лысенко, опирается на сельскохозяйственную практику и не отделимо от нее. Оно впитывает опыт передовых работников сельского хозяйства и в свою очередь питает этот опыт своими достижениями. Мичуринская биология отбрасывает вейсманизм-менделизм-морганизм, как изветшавший хлам, как негодное старье буржуазной идеологии. Свои представления о развитии в природе мичуринская биология, в полном соответствии с опытом сельскохозяйственной практики, строит из представлений о наследственности свойств организма, приобретенных в течение развития.

Десятки высокоурожайных сортов ржи и пшеницы, многочисленные новые сорта овощей и фруктов, льна и хлопка, замечательные породы коров и овец получены Мичуриным, Лысенко и их учениками путем сознательного управления наследственностью живых организмов, исходя из мичуринского учения.

Умирающий капитализм не нуждается в передовой науке, призывающей к преобразованию природы.

«Совершенно не случайно, — писал Мичурин, — что ни во Франции, ни в Англии, ни в Америке, ни в одной вообще стране капиталистического мира нет специальных учреждений по созданию новых форм растений. Не зря ко мне приезжали крупнейшие ученые-ботаники Америки. Но разве без враждебного капитализму и его идеологии диалектического мышления можно было усвоить мои методы? Разумеется, нисколько».

В царской России Мичурин был, как он говорил о себе, «незаметным отшельником экспериментального садоводства». После Великой Октябрьской социалистической революции Мичурин и его дело были спасены для народа Владимиром Ильичем Лениным и Иосифом Виссарионовичем Сталиным.

Только в Советской стране оказался возможным расцвет мичуринской биологии, подъем науки о развитии природы на новую, высшую ступень.

Мичуринская биология стала глубоко народной наукой, выражающей творческое, преобразовательное отношение к живой природе всего советского народа.

ПРЕДКИ ЧЕЛОВЕКА

оксфордский диспут

коло двухсот лет назад шведский ученый Карл Линней разместил по отдельным группам все известные ему виды животных и растений.

В одну группу — отряд приматов — Карл Линней поместил обезьян и человека.

Несколько десятков лет спустя, в 1809 году, в Париже была напечатана книга Жана-Батиста Ламарка. Этот смелый ученый высказал предположение, что человек произошел от древних обезьян. Но только еще через пятьдесят лет вопрос о происхождении человека и о его родстве с обезьянами стал занимать не только биологов, но и всех образованных людей.

30 июня 1860 года в Англии в Оксфордском университете состоялся знаменитый в истории науки диспут между молодым профессором Томасом Гексли и оксфордским епископом Вильберфорсом.

На диспуте обсуждалась книга Чарлза Дарвина «Происхождение видов путем естественного отбора», вышедшая незадолго до этого и наделавшая много шума. Епископ Вильберфорс выступил с резкой критикой книги Дарвина. Послушать его пришли не только студенты и профессора, но и многие почтенные прихожане.

Епископ пытался доказать, что, вопреки учению Дарвина, животные и растения, а также люди всегда были такие же, как и теперь, что виды, или породы, живых существ неизменны со времени их чудесного сотворения богом и что уже тем более невозможно допустить, чтобы какая-то порода обезьян превратилась в людей.

Издеваясь над Дарвином и его защитниками, самоуверенный и невежественный епископ говорил:

«До каких пределов мы должны допускать превращение видов? Неужели можно верить тому, что все более полезные разновидности репы в огороде стремятся сделаться людьми? (Аплодисменты и смех покрыли эти слова епископа.) Я хотел бы спросить профессора Гексли, — продолжал епископ, — который сидит против меня и готовится разорвать меня на части, когда я кончу свою речь: что он думает о происхождении человека от обезьяны? Считает ли он, что сам происходит от обезьяны со стороны дедушки или бабушки?» (Оглушительный взрыв смеха.)

Через полчаса в зале снова весело смеялись. Но теперь уже смеялись над епископом. Легко разбив все его «доводы» и приведя многочисленные доказательства {57}

Американская широконосая обезьяна «лысый короткохвост». Родина — Бразилия. Живет в глухих тропических лесах, преимущественно на верхних ветвях деревьев.

изменяемости лика Земли и населяющих Землю животных и растений, Гексли так закончил свое выступление.

«Человек не имеет причин стыдиться того, что предком его является обезьяна. Я скорее стыдился бы происходить от человека беспокойного и болтливого, который, не довольствуясь сомнительным успехом в своей собственной деятельности, вмешивается в научные вопросы, о которых он не имеет никакого представления, чтобы только затемнить их своей риторикой¹ и отвлечь внимание слушателей от действительного пункта спора красноречивыми отступлениями и ловким обращением к религиозным предрассудкам».

В книге Дарвина, которую Гексли защищал от нападок епископа, о происхождении человека упоминалось только в конце и очень коротко. «Много света будет пролито на происхождение человека и на его историю» — вот и все, что было там сказано. Но эта единственная фраза означала очень многое: ведь она приводилась в заключение изложения новой эволюционной теории Дарвина.

Дарвин доказал, что все виды живых существ произошли путем эволюции, без всякого участия сверхъестественных сил или бога, и что в ходе эволюции обычно идет постепенное развитие от менее совершенных форм к более совершенным. После этого оставалось только доказать, что человек относится к миру животных. Тогда неизбежным стал бы вывод, что и человек произошел от низших животных в результате длительного развития.

Задача Гексли на оксфордском диспуте и заключалась в том, чтобы доказать тесную связь человека с животным миром. Эту же задачу разрешил впоследствии сам Дарвин, выпустивший в 1871 году специальную книгу «Происхождение человека и половой отбор».

МЕСТО ЧЕЛОВЕКА В ПРИРОДЕ

В защиту мнения о близком сходстве, вернее, о родстве человека с высшими животными Дарвин привел много убедительных доводов.

Человек ощущает боль, страх и гнев, как и все высшие животные. Инстинкт самосохранения, инстинкт материнской любви, даже зачатки социальных инстинктов присущи животным, живущим стадами.

Строение тела человека заставляет отнести его, подобно тысячам других живых существ, к обширной группе позвоночных животных. По способу кормления детей, по волосяному покрову и по высокой температуре тела человек должен быть причислен к классу млекопитающих.

Ход утробного развития, свойства крови, строение скелета, положение глаз на лице, наконец, строение мозга сближают человека с обезьянами, и особенно сильно — с человекообразными обезьянами.

У всех животных, проделавших длинный путь развития, сохраняются следы этого развития в виде рудиментарных («остаточных») органов.

У человека также имеются рудиментарные органы. Например, у него есть скрытый остаток хвоста, а в кишечнике — червеобразный отросток слепой кишки (которая у многих млекопитающих животных очень сильно развита и служит для переваривания пищи).

Можно долго перечислять доказательства того, что человек по общему строению и жизнедеятельности своего тела принципиально ничем не отличается от других высших животных. Но и то, что мы уже сказали, {58}

Низшая узконосая («собакообразная») обезьяна Старого Света: павиан гамадрилл. Молодой экземпляр. Родина — Аравия, Абиссиния. Гамадриллы живут та открытой, безлесной местности среди скал. Обратите внимание на защечный мешок, набитый пищей.

неопровержимо доказывает животную природу человека.

Все же надо подчеркнуть, что наряду с доказательствами тесного сходства и даже родства человека и животных существует много столь же убедительных доказательств противоположного — доказательств того, что человек коренным образом отличается от всех остальных животных, в том числе и от человекообразных обезьян.

Теория Дарвина объясняет приспособленность животных к условиям их существования и целесообразность формы и строения их тела естественным отбором. Но если мы перейдем от животных к человеку, то сразу увидим, что основной закон Дарвина не может быть приложен к людям. В самом деле, у северных народов на теле нет густого волосяного покрова, как у полярных зайцев или белых медведей. Но зато северные народы носят меховые одежды. Этот простой пример показывает коренное отличие человека от животных: те приспособлены к внешней среде строением своего тела, своими привычками, человек же активно приспособляется к природе с помощью одежды, жилища и т. п. Мало того, он покоряет природу при помощи орудий труда.

Животные питаются готовыми продуктами природы: одни — плодами, зернами, листьями, другие — мясом. Если некоторые из них и воздействуют на природу, то только непосредственно при помощи органов своего тела: звери мордой и лапами роют норы; птицы клювом и ногами строят гнезда; своими ножками и жалами создают удивительные гнезда пчелы, муравьи, термиты. А кто не читал, какие дома-плотины делают себе бобры зубами и лапами? На первый взгляд кажется, что исключением из этого правила являются некоторые обезьяны. Макаки-крабоеды, например, разбивают панцыри морских раков камнями. Но камни-то они используют такими, какими находят на берегу, а затем тут же их и бросают.

Обезьяны не изготовляют орудий труда. В истории же человечества всегда играло огромную роль непрерывное совершенствование орудий труда, при помощи которых человек сам создает нужные ему продукты потребления.

А членораздельная речь, способность человека мыслить, умение планомерно работать — разве все это не отличает его от других животных?

Если, с одной стороны, мы можем утверждать, что человек — животное, то с другой стороны, должны к этому немедленно добавить: да, но такое, которое в известном смысле уже перестало им быть. Человек — животное, но он не целиком подчиняется в своем развитии законам, управляющим развитием животных.

Каким же образом могло случиться, что эволюция наших предков — животных — привела к возникновению человека?

Чтобы разобраться в этом очень сложном вопросе, надо шаг за шагом проследить, как шло развитие предков человека.

О ЧЕМ РАССКАЗЫВАЮТ КОСТИ

Ученые обнаружили в земле довольно много не то обезьяньих, не то человеческих костей, которые подтверждают происхождение человека от обезьяны. По таким находкам можно так же хорошо восстановить историю человека, как по костям других ископаемых животных были восстановлены родословные лошадей, слонов или медведей.

В 1911 году в пустыне Файюм, в Египте, геолог Макс Шлоссер нашел нижнюю челюсть какого-то небольшого древнего зверька. По количеству и строению зубов, сидевших в этой челюсти, ученые установили, что миллионы лет назад на Земле жила обезьяна величиной с кошку и что от этой обезьянки, названной парапитеком (от греческих «пара» — возле, и «питек» — обезьяна), произошли все современные человекообразные обезьяны и человек.

По одной найденной кости ученые часто восстанавливают строение и образ жизни животного, которому принадлежала эта кость. Они могут сделать это потому, что, как впервые доказал знаменитый французский ученый Жорж Кювье, между всеми частями организма животных существуют определенные соотношения. Так, у всех животных с широкими зубами, приспособленными для перетирания пищи, есть копыта; наоборот, ни у одного хищного животного с острыми зубами копыт нет. Существует также тесная связь между развитием крыла и грудной мышцы у птиц и величиной килевой кости их грудины. Если в земле найдена килевая кость птицы, то по ее форме и величине можно с уверенностью судить, хорошо или плохо летала птица, которой принадлежала эта кость. {60}

Ископаемые остатки животных изучаются особой наукой — палеонтологией. К настоящему времени палеонтологи нашли довольно много костных остатков древних обезьян и полуобезьян.

Палеонтологические исследования очень сложны. Мы не можем описать здесь кропотливую, подчас поистине героическую работу ученых, полностью или частично восстановивших по отдельным зубам, кускам черепов и другим частям скелета внешний вид наших далеких предков.

Мы просто используем уже готовые данные и, мысленно поблагодарив ученых-палеонтологов за то, что они сделали, попробуем на нескольких страницах рассказать о причинах, которые заставили карликовых парапитеков «вырасти» и превратиться в гиббонов и орангутанов, в огромных горилл и шимпанзе, а также в людей. Вот как можно представить себе эту картину.

Около тридцати пяти миллионов лет назад, в ту эпоху, которую геологи называют олигоценом (от греческих слов «олигос» — немного, и «ценос», правильнее, «кайнос» — новый), то-есть в эпоху, когда было еще немного новых форм животных, шло бурное развитие млекопитающих.

По костям, которые находят в отложениях олигоцена, ученые установили, что в ту эпоху появились новые группы млекопитающих, каких раньше на Земле не было. А еще задолго до олигоцена началось вымирание гигантских и многих других форм ящеров, ранее господствовавших на суше, в воде и в воздухе. Постепенно млекопитающие становились новыми «хозяевами» нашей планеты.

Среди них было в то время много сравнительно небольших и, казалось бы, ничем не замечательных зверьков. Но дальнейшее развитие жизни на Земле показало, что будущее принадлежало как раз потомкам некоторых из них. Одни из таких зверьков приспособились к жизни на равнинах, и их

развитие со временем привело к возникновению лошадей и некоторых других травоядных млекопитающих; другие завоевывали реки и моря; третьи были жителями лесов. Наряду с более мирными растительноядными животными возникли и развивались хищные.

К группе лесных растительноядных и отчасти насекомоядных животных и принадлежал наш предок парапитек, нижняя челюсть которого была найдена в пустыне Файюм.

Потомком парапитека и следующим звеном в длинной цепи, соединяющей человека с животными, был проплиопитек (от греческих слов «про» — пред, и «плиос» — большой) — древняя, более крупная обезьяна, жившая спустя несколько миллионов лет после парапитека. От него сохранилась тоже только нижняя челюсть, найденная Шлоссером недалеко от места первой находки.

При сравнении этих двух находок сразу бросается к глаза, что челюсть проплиопитека больше челюсти парапитека. А если мы посмотрим, как в ту эпоху шло развитие других групп млекопитающих, то увидим, что и среди них появляются все более и более крупные представители.

Видимо, большие размеры тела обеспечивали многим животным победу в борьбе за существование.

Многие крупные животные были сильнее, им легче было спасаться от врагов или, наоборот, нападать на других животных. Но зато крупным животным было труднее прокормиться, если пищи почему-либо становилось мало.

Только самые приспособленные, самые сильные, поворотливые и сметливые из них выживали и приносили потомство.

Борьба за существование и естественный отбор приводили к тому, что постепенно, с течением веков и тысячелетий, многие млекопитающие становились не только более крупными, но и более умными животными.

И вот в геологическую эпоху, следовавшую за олигоценом, в миоцене (от греческого слова «миос» — средний), мы встречаем уже не маленьких парапитеков, а других, более поздних наших предков — больших обезьян, мозг которых, вероятно, был уже хорошо развит. Костные остатки этих наших крупных предков — дриопитеков (от греческого слова «дриос» — дерево) — были найдены в Европе и в Азии. {62}

Увеличение размеров тела и развитие мозга были очень важным шагом вперед на пути превращения обезьяны в человека. Но ведь и у предков слонов и у предков лошадей в ту же эпоху тоже развивался мозг. Почему же эволюция только одной группы млекопитающих — обезьян, да и то не всех, а лишь одной из их пород — привела к возникновению человека?

Потому, отвечают ученые, что не одно увеличение мозга, но и другие причины вызвали «очеловечивание» одной из пород обезьян.

ЛЕСНЫЕ „АКРОБАТЫ”

Как уже было сказано, в миоцене продолжалось дальнейшее развитие млекопитающих. Это развитие шло по пути все большего их приспособление к разнообразным условиям жизни, существовавшим в различных местах.

В результате естественного отбора одни животные становились хорошими бегунами, другие — пловцами, третьи — «акробатами»-древолазами. Чем лучше были приспособлены животные к условиям жизни, тем легче им было прокормиться, выжить и оставить после себя потомство.

Специалистами-«акробатами» становились древесные жители — разные обезьяны, в том числе потомки проплиопитеков. Многовековое приспособление к древесной жизни привело ко многим важным изменениям в строении их тела.

Прежде всего, жизнь на деревьях выработала у наших предков — обезьян — умение точно определять расстояние и хорошо видеть. Прыжок с ветки на ветку высоко над землей более безопасен в том случае, если правильно рассчитана сила прыжка, если расстояние оценивается сразу двумя глазами. Для этого выгоднее, чтобы глаза были расположены спереди, как у современных обезьян, а не сбоку, как у. многих других животных.

У наших дальних предков — у парапитеков и проплиопитеков — глаза еще были обращены, вероятно, несколько в стороны. У дриопитеков, хорошо приспособленных к древесной жизни, глаза, наверное, уже были расположены спереди. Произошло это, конечно, не сразу.

В течение многих тысяч лет естественный отбор сохранял преимущественно тех

обезьян, у которых глаза располагались ближе один к другому.

Во время быстрого бега по деревьям обезьянам надо суметь ясно разглядеть сухой сучок, ветку, преграждающую путь, и в то же время заметить вдалеке, среди густой листвы, спелый плод или ядовитую змею. Вот почему постепенно главным органом чувств у обезьян стали глаза, а орган обоняния сделался для них менее важным, и нос у древесных обезьян стал меньше, чем у их предков.

При лазании по деревьям обезьянам приходится постоянно обхватывать стволы и ветви всеми четырьмя конечностями. Поэтому и чувство осязания также получило большое значение у наших предков — обезьян.

От дриопитеков мы и унаследовали хорошо развитые органы зрения и осязания. Однако от дриопитеков произошли не только люди, но и современные крупные человекообразные обезьяны — шимпанзе, горилла, орангутан. Они тоже унаследовали от наших общих предков относительно сильно развитый мозг, хорошее зрение, ловкие и подвижные руки. Но этого было недостаточно для превращения обезьяны в человека. Очевидно, были еще какие-то причины, заставившие одних позднейших потомков дриопитеков «очеловечиться», а остальных — остаться обезьянами.

ПЕРЕХОД К ПРЯМОХОЖДЕНИЮ

В 1934 и 1935 годах в Сиваликских холмах, в Индии, были найдены остатки рамапитеков (от имени индусского божества Рама) — обезьян, живших пять—семь миллионов лет назад — в плиоценовую эпоху (от греческого слова «плиос» — большой). Судя по их зубам, рамапитеки очень походили на современных нам человекообразных обезьян. Вероятно, они вели наземный образ жизни. Некоторые ученые считают рамапитека одним из предков человека. Но если это и так, то человек произошел не прямо от рамапитека, а от его еще более поздних потомков, вроде южноафриканских австралопитеков (от латинского слова «австралис» — южный). Остатки этих вымерших обезьян — черепа, челюсти, зубы, кости — найдены в Южной Африке.

Австралопитеки жили уже не на деревьях, а на земле. Непосредственными предшественниками людей были, повидимому, наземные обезьяны ростом примерно в 140—150 сантиметров, с сутуловатой спиной и короткой шеей, с ловкими и сильными руками. Костные остатки этих обезьян, живших в конце плиоцена, еще не найдены палеонтологами. Но нам известны довольно многочисленные остатки их близких родственников из Южной Африки — австралопитеков, которые жили несколько сотен тысяч, а может быть, и свыше миллиона лет назад. По их остаткам ученым удалось восстановить внешний вид и образ жизни их более «счастливых», не вымерших родственников — наших предков, которые были наземными обезьянами. Что же заставило «лесных акробатов» спуститься на землю? Вероятнее всего — голод, а затем и поредение лесов в связи с изменением климата.

Многие человекообразные обезьяны со временем стали настолько крупными животными и так расплодились, что для всех уже нехватало пищи на деревьях в сильно поредевших лесах. Это было еще в эпоху миоцена, миллионов десять лет назад. В поисках пищи обезьяны чаще и чаще спускались на землю. Здесь они попадали в совершенно новые, непривычные для них условия. Некоторые породы обезьян так и не смогли приспособиться к наземной жизни и вымерли — их уничтожили хищники; другие приспособились к новым условиям жизни самыми различными путями. Так, например, естественный отбор выделил породу наиболее {65}

Питекантроп с острова Ява. Реконструкция, сделанная скульптором А. В. Ватагиным. Статуя находится в Музее антропологии (Москва).

крупных обезьян, которые сделались даже более сильными, чем главные враги обезьян — леопарды. От этих могучих на земных обезьян произошли современны гориллы; их мощные клыки не менее страшны, чем клыки леопардов.

Естественный отбор выделил и другую группу наземных обезьян — тех, у которых еще раньше, при жизни на деревьях, выработались особенно резкие различия между ногами и руками. Эти обезьяны передвигались по деревьям в более или менее выпрямленном состоянии, придерживаясь руками за верхние ветки и опираясь ногами на нижние. Жили они, вероятно, в тропических лесах, где передвигались по толстым нижним ветвям деревьев. Перейдя к жизни на земле, некоторые из них постепенно приспособились к передвижению только на двух ногах, совсем без помощи рук. Именно от подобных обезьян и произошли впоследствии люди.

Освобождение рук от поддерживания тела имело большое значение для «очеловечивания» обезьян — наших предков. Переход к прямохождению отразился на различных частях организма. По-иному расположились внутренние органы, по-иному стали прикрепляться к костям мускулы, удерживающие тело в равновесии. Строение самих костей также сильно изменилось. Это хорошо видно при сравнении позвоночного хребта обезьян и человека.

Но какую, собственно, пользу давало прямохождение? Почему прямоходящие обезьяны смогли выжить рядом с более сильными, чем они, предками горилл?

Ответ на эти вопросы объяснит нам, наконец, как и почему обезьяны превратились в людей.

ОБЕЗЬЯНУ „ОЧЕЛОВЕЧИЛ” ТРУД

Карл Маркс и Фридрих Энгельс с огромным интересом следили за работами Дарвина, открывшего законы развития животных я растений. Но Энгельс в специальной статье «Роль труда в процессе превращения обезьяны в человека» показал, что одними биологическими законами нельзя объяснять превращение обезьян в людей. В этом превращении самую главную роль сыграла способность людей к труду, их трудовая деятельность в соединении с общественностью.

Освобождение рук от поддерживания тела дало возможность двуногим человекообразным обезьянам — ближайшим предкам древнейших людей — начать пользоваться орудиями труда, например, кусками твердых камней.

Предков человека вынуждала к этому простая, настоятельная необходимость добывать себе вместо плодов другое пропитание и защищаться от многочисленных хищников, кишевших, в открытых степях или равнинах, покрытых редкими рощами.

Когда-то на деревьях было достаточно пищи в виде плодов, почек, листьев. На земле нужно было уметь найти новые съедобные растения и избегнуть ядовитых.

Многие сочные, съедобные части растений — корни, луковицы — были под землей.

Но земля нередко была твердая, сухая. Как же было предкам человека вытащить пищу из земли? Голыми руками, вооруженными ногтями, а не когтями, многого не сделаешь, только раскровянишь пальцы. {66}

Наши предки начали вырывать из земли корни то камнями, то палками, подобранными тут же. Возможно, что они их после добывания корней и луковиц тотчас же и бросали, а в другом месте, в следующий раз, брали новые.

Острые камни служили им не хуже, чем острые и прочные когти служат роющим млекопитающим. А так как эти предки наши ходили на двух ногах и руки у них были свободны, то они стали носить с собой особенно удобные камни и палки.

Чем чаще в руках у наших древнейших предков оказывались камни или палки, тем прочнее они должны были удерживаться на ногах. Таким образом, приспособление рук к трудовой деятельности способствовало развитию прямохождения.

Двуногие существа с каменным или деревянным оружием в руках становились сильнее даже таких злейших и опасных врагов обезьян, как леопарды и тигры.

К тому же наши предки — обезьяны — жили не в одиночку, а стадами. Может быть, эти стада были и не крупными, объединяя 10—15—20 особей. Но, будучи вооружены и сплочены, они были опасны даже для хищника размером с леопарда и крупнее.

Поэтому борьба за существование стала несколько легче, и вместо того, чтобы исчезнуть, как многие родственные породы обезьян, не перешедшие к пользованию орудиями, наши предки начали быстро размножаться и заселять все новые и новые страны.

обезьянолюди

Наидревнейшими людьми на Земле были обезьянолюди, питекантропы (от греческих слов «питекос» — обезьяна, и «антропос» — человек). Костные остатки этих обезьяноподобных существ найдены в слоях земли, на острове Ява. Они жили около одного миллиона лет назад, а некоторые из них — и еще позже.

При жизни Дарвина находки ископаемых человекообразных обезьян и ископаемых людей были еще очень немногочисленными, и Дарвин предсказал, что «недостающее звено» — остатки полуобезьяны-получеловека будут найдены в жарких странах.

Это предсказание гениального творца науки об эволюции органического мира уже вскоре блистательно оправдалось.

Молодой врач Евгений Дюбуа, производя на острове Ява раскопки древних слоев земли, нашел в 1891 году на берегу реки Бенгаван, близ селения Триниль, черепную крышку невиданной формы.

Эта черепная крышка принадлежала какому-то неведомому дотоле существу — не то крупной человекообразной обезьяне, не то очень низко развитому человеку. Лоб у владельца черепа был такой же покатый, как и у обезьян. Низким было и темя.

Над глазницами и переносьем тянулся сплошной, выступающий вперед костный валик в виде козырька. Это, наверное, {67} придавало лицу живого питекантропа довольно звериное выражение.

Но были у питекантропа и человеческие черты. Это, прежде всего, крупные размеры его головного мозга.

Дюбуа чуть ли не двадцать лет сам высверливал породу, заполнявшую внутреннюю полость черепной крышки загадочного существа. Лишь после этого удалось измерить объем мозговой коробки, который оказался равным примерно 900—950 кубическим сантиметрам.

Между тем мозговая коробка даже самого крупного гориллы достигает максимального объема в 685 кубических сантиметров. Следовательно, мозг питекантропа был раза в полтора крупнее мозга гориллы.

Но в то же время он раза в полтора уступал мозгу современного человека, так как средний объем мозговой коробки современного мужчины равен 1 400—1 450 кубическим сантиметрам.

Дюбуа стало ясно, что питекантроп — это действительно промежуточное звено между обезьяной и человеком, если судить об этом по развитию его мозга. Но, может быть, это существо было все-таки по образу жизни обезьяной, может быть, оно жило на деревьях?

Дюбуа лихорадочно продолжал раскопки здесь же, в слоях земли, глубиной до 15 метров, в поисках костей остального скелета или хотя бы еще одной кости.

И вот в 1892 году ему удалось найти лишь в нескольких метрах от черепной крышки еще и бедренную кость левой ноги питекантропа. Эта кость была очень похожа на человеческую, а не на обезьянью, и Дюбуа с полным основанием заключил, что питекантропы ходили на двух ногах и жили на земле, а не на деревьях.

А раз так, то у них руки были свободны, и эти существа, обладая высокоразвитым по сравнению с обезьянами мозгом, вероятно, применяли, а может быть, и выделывали орудия.

С тех пор на острове Ява найдены остатки еще от десятка питекантропов, подтвердившие все выводы Дюбуа. Были найдены остатки древнейших людей и в других странах, с более суровым, чем на острове Ява, климатом. Как ни трудна была их жизнь среди диких зверей, под открытым небом, в суровом климате степей, древнейшие люди, в противоположность животным, не были в полной зависимости от природы. В ряде случаев они поступали даже вопреки природе.

Так, зубы древнейших людей не были приспособлены к тому, чтобы сдирать шкуру с крупного зверя, а между тем на стоянке древнейших людей — синантропов (от слова «цинь» — названия древней династии властителей Китая), раскопанной в Северном Китае, около Бейпина, у Чжоу-Коу-Тян, были найдены многочисленные остатки антилоп и оленей. Чтобы свежевать их туши, древнейшие люди пользовались острыми осколками камней, которые им заменили когти и клыки хищников.

Древнейшие люди жили коллективами — первобытными ордами, которые уже сильно отличались от обезьяньих стад. Зверей в стада объединяет в первую очередь совместная защита от врагов, а первобытных людей в орды объединяли совместное изготовление каменных орудий и совместная охота за крупной дичью. В древних ордах навыки по изготовлению и использованию орудий труда передавались от одного поколения людей к другому гораздо успешней, чем если бы люди жили в одиночку или небольшими семьями.

Когда в древнем становище наши предки — синантропы — грелись в холодное время у костра, его мерцающее пламя освещало уже не дикое стадо обезьян, а первоначальное стадо наидревнейших людей. Хотя низкий, покатый лоб синантропов, челюсть без подбородочного выступа и сильно развитый надглазничный валик и придавали им обезьяноподобный вид, но это в широком смысле слова уже были люди, потому что они пользовались огнем и орудиями труда.

Синантропы были, наверное, очень похожи на питекантропов, но поменьше ростом. И те и другие были еще обезьянолюдьми по своему физическому типу, по строению тела.

Но синантропы обладали гораздо более развитой культурой. Обостренная борьба за существование в менее плодородной и более открытой местности, развитие коллективной охоты на копытных животных и обилие камней, подходящих для выделки орудий, — все это способствовало тому, что синантропы чаще, чем питекантропы, пользовались орудиями труда, да и сами эти орудия были у них совершеннее. {68}

В пещере Чжоу-Коу-Тян синантропы жили долгие сотни, если не тысячи лет, и здесь жарили на кострах мясо убитых животных, а иногда, может быть, и своих собратий из чужих орд.

Здесь была их мастерская каменных орудий, здесь проходила их суровая, тяжелая, трудовая жизнь.

Труд не только защищал их от вымирания, но и являлся мощным двигателем их дальнейшего развития.

«Труд... — первое основное условие всей человеческой жизни, и притом в такой степени, что мы в известном смысле должны сказать: труд создал самого человека», писал Энгельс. И современная наука полностью подтвердила его вывод.

Чем дальше шло совершенствование орудий труда, тем меньше зависел человек от природы. Иные законы — законы общественного развитие — начинали управлять жизнью людей, потому что в процессе труда между людьми возникали новые, неизвестные в животном мире производственные, общественные отношения. Благодаря труду развилось в конце концов человеческое общество, возникла членораздельная речь, появилась человеческая форма мышления, появилось все то, что коренным образом отличает современного человека от животных.

ПЕРВОБЫТНЫЕ И СОВРЕМЕННЫЕ ЛЮДИ

За миллион лет, прошедших со времени появления питекантропов, люди, благодаря труду и общественной сплоченности, совместной охоте, пользованию огнем, одеждой и жилищами, все больше и больше освобождались от рабской зависимости по отношению к природным условиям жизни.

В то время как животные в лучшем случае собирают про запас зерна, семена и т. п., человек производит самые разнообразные нужные ему продукты.

Поэтому человек смог расселиться и расселился по странам с самыми разными климатами и другими природными условиями, мало изменяя свое телесное строение, не приспосабливаясь к этим условиям так, как это делают все другие виды животных, расселяющихся по разным географическим областям.

Без упорного и тяжелого труда человек не мог бы проникнуть в пустыни, горы, глухие лесные дебри и полярные области, удержаться там тысячи, десятки тысяч, а то и сотни тысяч лет, подчас изменяя эти области до неузнаваемости.

А так как все это люди осуществляли преимущественно искусственными орудиями, совместным трудом, то и тело их

изменялось в первую очередь так, что становилось лучше приспособленным к трудовой деятельности.

Люди держались все лучше и лучше на двух ногах, ходили прямее и устойчивее, позвоночный столб их приобретал изгибы, ноги распрямлялись в коленном суставе, череп занимал все более устойчивое положение на позвоночнике, головной мозг прогрессивно развивался, увеличивался в объеме и усложнялся в строении.

Всего обычно различают три ступени, или три стадии, развития человека на Земле: обезьяночеловеческую, неандертальскую (по имени деревни Неандерталь, близ города Дюссельдорфа, в Германии, где в 1856 году были найдены остатки первобытных людей) и современную. Конечно, это деление несколько искусственное, так как одна стадия переходила в другую в процессе эволюции.

Обезьянолюди дали начало неандертальцам, которые распространились по материкам Старого Света — Азии, Африке и Европе. Остатки этих первобытных людей стали впервые известными в 1848 году, когда в каменоломне на склоне горы Гибралтар, на самом юге Испании, был найден в твердой породе минерала неполный череп, повидимому, женщины-неандертальца: на нем был виден хорошо развитый надглазничный костный валик, покатый лоб и невысокое темя.

Но объем мозговой коробки был равен примерно 1 200 кубическим сантиметрам, а это значительно превышает вместимость черепа у женщин — синантропов или питекантропов. Что же касается найденных позже черепов мужчин-неандертальцев, то вместимость их мозговой коробки доходит в отдельных случаях до 1 600 кубических сантиметров.

И если сравнить в этом отношении неандертальцев и современных людей, то оказывается — разница между ними в размерах головного мозга очень невелика, составляя каких-нибудь 50—100 кубических сантиметров. Следовательно, мозг развивался очень интенсивно, в то время как форма черепа оставалась еще обезьяноподобной.

Еще больше отставали от мозга руки, бывшие у неандертальцев грубыми, не очень ловкими, и ноги, делавшие походку неандертальцев неуклюжей, ибо они не совсем разгибались в коленях. А позвоночный столб у неандертальцев был сильно похож на позвоночник шимпанзе, так как в нем еще почти не было тех изгибов в шейном и, особенно, поясничном участках, какие характерны для строения людей современного типа. Все это стало известно ученым главным образом за последние 40 лет, когда в разных странах Западной Европы стали чаще находить не только черепа, но и кости скелета неандертальцев. Например, в пещере Ла Шапелль, во Франции, в 1908 году нашли древнее погребение со скелетом неандертальца, умершего в возрасте 50—55 лет. В другой пещере — Ле-Мустье, во Франции, в том же году нашли череп юноши лет пятнадцати с прекрасно сохранившимися зубами.

Некоторые из найденных неандертальцев больше походят на обезьянолюдей, чем другие. А часть неандертальцев, которые жили позднее, обладают довольно многими чертами сходства с современными людьми. Много таких черт у неандертальцев, найденных лет 15 назад в пещерах Табун и Схул на горе Кармел, близ города Хайфа, в Палестине. Немало важных открытий ископаемых людей сделано советскими учеными. Очень интересная находка черепной крышки неандертальца была сделана в 1918 году в городе Пятигорске при раскопках близ реки Подкумок. Эту находку описал антрополог М. А. Гремяцкий. Оказалось, что найденный неандерталец был уже переходным к современному человеку. {70}

В 1924 году археолог С. А. Бонч-Осмоловский в Крыму, в гроте Киик-Коба (в 30 километрах от Симферополя), обнаружил кости обеих стоп, голени и кисти человека, находившегося на неандертальской ступени развития человеческого рода.

Находка типичного неандертальца в СССР была сделана в 1938 году археологом А. П. Окладниковым в гроте Тешик-Таш, в Узбекистане. Череп принадлежал 8—9-летнему ребенку. Вместимость мозговой коробки составляет 1 490 кубических сантиметров.

Эта находка замечательна не только полнотой сохранности черепа, но и тем, что является первой на территории Центральной Азии, в глубине материка. Она как бы связывает по своему местоположению западноевропейских неандертальцев с восточноазиатскими синантропами. В гроте были найдены кости горных козлов, на которых тешик-ташские неандертальцы, очевидно, с успехом охотились.

В тяжелую полосу похолодания климата, которая известна обычно под названием ледниковой эпохи или ледникового периода, неандертальцам пришлось отступать на юг, в более теплые области, вслед за животными, мясом которых они питались наряду с растительной пищей.

В стоянках неандертальцев ученые находят кости многих животных; среди них были даже мамонты, стада которых бродили по равнинам Европы и Азии. Охотились неандертальцы и на гигантских пещерных медведей, с которыми они часто вступали в ожесточенные сражения из-за обладания пещерами.

Коллективная охота на животных благоприятно влияла на развитие труда и человеческих форм общественности у первобытных людей. Первобытная орда все меньше и меньше походила на стадо обезьян с его чисто звериными взаимоотношениями.

Все больше развивалась коллективная выработка каменных, а затем и костяных орудий; все чаще при этом возникала потребность в общении друг с другом. У первобытных людей появились особые условные знаки приказания, разрешения, запрещения что-нибудь делать и т. п.

Наряду с языком жестов у неандертальцев развивалась и членораздельная речь: люди все больше и больше испытывали потребность сказать что-то друг другу. Усложнение трудовой деятельности и развитие

речи приводили и к дальнейшему развитию мозга и мышления.

В конце концов неандертальцы превратились в людей современного типа — кроманьонцев и других обитателей Старого Света.

Эти «новые», или, как их называют, «разумные», люди появились на Земле около 100—150 тысяч лет назад, в одних областях раньше, а в других — позже. В Австралию они добрались, вероятно, 50—40 тысяч, а в Америку и того позже — 25—20, если не 15, тысяч лет назад.

Превращение неандертальца в кроманьонца — это довольно резкий перелом в эволюции человека, заключительный этап, появление нового качества в виде «человека разумного» с зачатками и ростками более богатой духовной жизни, искусства, религии, науки, техники, производства, общественности.

По своему физическому типу кроманьонцы и другие «разумные люди», в общем, были уже очень похожи на современных. Их культура тоже сильно возвышалась над неандертальской. Со времени их появления эволюция человека выражалась — и выражается теперь — преимущественно в развитии «искусственных органов» — орудий. Не столько внешний облик, сколько гораздо более совершенные орудия труда, которыми мы теперь пользуемся, отличают нас от наших предков — кроманьонцев.

ЧЕЛОВЕЧЕСКИЕ РАСЫ

Все современные люди принадлежат к одному виду «гомо сапиенс» («человек разумный»). Представители этого вида уже давно расселились почти по всему земному шару.

Все люди, к какому бы народу или к какой бы расе они ни принадлежали, одинаково хорошо приспособлены к прямохождению и труду. Все они обладают высокоразвитым крупным головным мозгом: у всех людей лоб высокий и выпуклый, со слабо развитыми надглазничными дугами. Нижняя челюсть у всех современных людей имеет хорошо выраженный подбородочный выступ. Продольная ось головы располагается перпендикулярно к продольной оси туловища.

Позвоночный столб у представителей всех рас имеет четыре изгиба — шейный, грудной, поясничный и крестцовый.

У всех людей — широкая трудная клетка, крепкий широкий таз, довольно тонкие кости скелета, развитая кисть и сводчатая опорная стопа.

Все эти биологические особенности вида «человек разумный» связаны в первую очередь с прямохождением и трудовой деятельностью. Расовые же признаки, которые отличают, например, европейцев от китайцев или же негров от австралийцев, не имеют никакого или почти никакого отношения к способности трудиться.

Различие между расами заключается главным образом в цвете волос, глаз и кожи, в форме волос, верхнего века, носа, губ, головы, в росте и т. п.

Возьмем, например, американскую, или индейскую, расу. Известно, что индейцы отличаются особым желтовато-коричневым цветом кожи, черными, прямыми, длинными волосами, карими глазами, орлиным носом. Таковы характерные расовые признаки индейцев, которых многие с детства знают по рисункам в книгах. Но нельзя не заметить у индейцев и довольно сильного сходства с европейцами в строении лица. Здесь особенно отметим отсутствие у них «монгольской складки» века, или «эпикантуса», создающего у китайцев и других монголов впечатление «косых глаз».

Точно так же и каждая другая раса обладает свойственными ей признаками. Например, от индейцев резко отличаются австралийцы — туземцы Австралии, с их шоколадно-черной кожей, среднеразвитым волосяным покровом на теле, с волнистыми волосами на голове, с широким носом, толстыми губами.

На Земле существует всего десятка полтора-два разных — желтых, черных, белых и других — рас. Одни расы более резко выделяются, другие имеют много общего между собою, вплоть до того, что ученые-антропологи считают такие расы промежуточными.

Примером промежуточной расы могут служить эфиопы, типичные представители которых — абиссинцы — обладают смесью расовых признаков черных и белых рас. Волосы у эфиопов черные, волнистые или даже слегка курчавые, кожа красновато-шоколадного цвета, глаза карие, разрез глаз

Схема эволюции человека и его рас. Составил М. Ф. Нестурх на основе древа эволюции человеческих рас Н. Н. Чебоксарова. (Музей антропологии, Москва). I — обезьянолюди, II — неандертальцы, III — кроманьонцы (и другие ископаемые люди современного типа).

широкий, как и у негров, нос в общем прямой, губы толстые или средней толщины. Но овальное лицо, сильно развитый нос, более четко выраженный подбородок и достаточно развитый волосяной покров на теле сближают эфиопов с белой расой. Пример другой смешанной расы — саами (лопари) Мурманской области и северных районов Финляндии, Швеции. Норвегии. Смешение рас в последние столетия происходит на огромных территориях. На всем земном шаре около трети человечества состоит из людей смешанного расового состава.

Некоторые государства в Америке обладают весьма смешанным населением. Так, в Мексике из восемнадцати миллионов населения около половины людей смешанного происхождения — метисов от белых и индейцев, а в Колумбии подобными же метисами является подавляющее большинство населения.

Известны многочисленные случаи смешения, или метизации, между очень резко отличающимися друг от друга расами, причем потомство их вполне нормально, трудоспособно и плодовито.

О чем свидетельствуют все эти факты? Прежде всего о глубоком кровном родстве между людьми самых, казалось бы, отдаленных друг от друга рас, или, как говорят, о единстве их происхождения.

Поэтому следует сделать вывод, что ни одна человеческая раса не стоит как-нибудь особняком, не стоит «выше» или «ниже» других, как это утверждают реакционные буржуазные ученые — последователи человеконенавистнической лжетеории о существовании «высших» и «низших» рас. По всем своим биологическим особенностям, определяющим умственную одаренность и способность к труду, все народы и племена земного шара равны. Этот вывод основан на учении Дарвина и Энгельса о происхождении и эволюции человека.

ПРАВДА И ЛОЖЬ О ЧЕЛОВЕЧЕСКИХ РАСАХ

Все человеческие расы, как и само человечество в целом, произошли от одного корня. Это подтверждается не только сходством строения тела и тесным кровным {74} родством, но и сходством всех прирожденных основных черт психики людей любых рас.

Ни у одной расы мозг не ближе к мозгу обезьяны, чем у другой. Это доказано работами, в частности, наших советских ученых.

Дарвин и многие другие ученые, лично изучавшие разные племена и народы мира, категорически утверждали, что между всеми человеческими расами существует коренное единство психики и способов выражения своих внутренних ощущений.

Из русских ученых-антропологов в этом отношении на одно- из первых мест надо поставить всемирно известного исследователя Новой Гвинеи и Австралии Николая Николаевича Миклухо-Маклая.

Расисты утверждали, что у папуасов волосы растут иначе, чем у людей, принадлежащих к «высшим» расам. Но Миклухо-Маклай на основании своих наблюдений доказал, что это неверно. Он писал: «В распределении и свойствах волос думали найти самый характерный признак папуасов; поэтому я обратил на папуасские волосы особенное внимание. Прежде всего о распределении волос на голове папуасов: я исследовал его как у совсем маленьких детей, так и на головах более взрослых... Таким путем я мог получить ясную картину распределения волос на голове папуасов. Групповидного или пучкообразного распределения волос я решительно не заметил. Волосы на голове растут совершенно так же, как у европейцев».

Кроме этого, Миклухо-Маклай наглядно показал, что папуасы, которых тогда считали дикарями-людоедами, обладают теми же природными задатками к культурному развитию, как и люди других рас.

Именно Миклухо-Маклай пламенно протестовал против захвата Новой Гвинеи Германией. Он послал канцлеру Бисмарку гневную телеграмму, в которой написал, что туземцы Новой Гвинеи категорически возражают против превращения их родины в колонию Германской империи.

Буржуазные «ученые» не только при Гитлере, но и значительно раньше проповедывали человеконенавистнические идеи. В угоду своему господствующему классу немецкие ученые еще сто пятьдесят лет {76} назад сочинили разбойничью теорию о том, что будто бы существует «высшая германская раса» и что все другие расы и народы, как «низшие» по своей природе, должны подчиниться этой «высшей» расе.

Гитлеровцы подхватили и раздули эту «теорию», утверждающую, что есть только одна раса настоящих людей: «избранная арийская раса» — немцы. Претензии гитлеровцев на физическое и духовное превосходство над всем остальным человечеством с научной точки зрения совершенно нелепы. Множество научных фактов неопровержимо доказывает, что подобные «теории» ложны. Для истории человечества и отдельных народов и государств наиважнейшее, первостепенное значение имеет деление общества на классы, а не на расы. История человечества — это прежде всего история классовой борьбы.

Великая Отечественная война доказала несостоятельность лжеучения расизма: хвастливые «арийцы» были разбиты Советской Армией, основу которой составляют славянские воины — русские, украинцы, белоруссы — вместе со всеми другими национальностями СССР.

В послевоенный период лжеучение расизма, разбитое в одной империалистической стране, продолжает существовать и даже развиваться в других странах. Например, нашлись новые проповедники старого лжеучения о расовом превосходстве англосаксонских народов над всем остальным человечеством. Одним из таких «апостолов» расизма является Уинстон Черчилль, прекрасную отповедь которому дал И. В. Сталин.

«Следует отметить, что г. Черчилль и его друзья поразительно напоминают в этом отношении Гитлера и его друзей, — заявил товарищ Сталин. — Гитлер начал дело развязывания войны с того, что провозгласил расовую теорию, объявив, что только люди, говорящие на немецком языке, представляют полноценную нацию. Г. Черчилль начинает дело развязывания войны тоже с расовой теории, утверждая, что только нации, говорящие на английском языке, являются полноценными нациями, призванными вершить судьбы всего мира. Немецкая расовая теория привела Гитлера и его друзей к тому выводу, что немцы, как единственно полноценная нация, должны господствовать над другими нациями. Английская расовая теория приводит г. Черчилля и его друзей к тому выводу, что нации, говорящие на английском языке, как единственно полноценные, должны господствовать над остальными нациями мира».

«...Я не знаю, удастся ли г. Черчиллю и его друзьям организовать после второй мировой войны новый военный поход против «Восточной Европы». Но если им это удастся, — что мало вероятно, ибо миллионы «простых людей» стоят на страже мира, — то можно с уверенностью сказать, что они будут биты так же, как они были биты в прошлом, 26 лет тому назад».

В нашем Советском Союзе нет места неравноправию народов и рас. Ленинско-сталинская национальная политика сплотила множество народов нашего отечества в единую дружную семью. Она обеспечила их быстрый экономический подъем и культурный расцвет.

«Раньше «принято было» думать, что мир разделен искони на низшие и высшие расы, на черных и белых, из коих первые неспособны к цивилизации и обречены быть объектом эксплоатации, а вторые являются единственными носителями цивилизации, призванными эксплоатировать первых. Теперь эту легенду нужно считать разбитой и отброшенной. Одним из важнейших результатов Октябрьской революции является тот факт, что она нанесла этой легенде смертельный удар, показав на деле, что освобожденные неевропейские народы, втянутые в русло советского развития, способны двинуть вперед действительно передовую культуру и действительно передовую цивилизацию ничуть не меньше, чем народы европейские»¹.

Национальное и расовое равноправие зиждется на подлинно научной основе и на жизненной практике советского государства. Советской наукой заложены прочные основы для борьбы со всеми разновидностями реакционных расовых «теорий».

Профессор В. К. Никольский, доктор
исторических наук

Профессор Н. Ф. Яковлев, доктор
филологические наук

КАК ЧЕЛОВЕК ЗАГОВОРИЛ

ак к воздуху, которым мы дышим, привыкли мы с детства к нашей родной речи — русскому языку. Слушая слова матери, мы учились не только мыслить, но и чувствовать; привыкли не только говорить, но и переживать радость и горе.

Родная речь для нас — одновременно и мысль, и чувство, и повод к действию. Правильное и во-время сказанное слово способно поднимать людей на подвиг. Вооруженные словами Ленина, народы России свергли власть помещиков и капиталистов. Воодушевленные словами Сталина, народы Советского Союза изгнали с родной земли немецко-фашистских захватчиков.

Русский язык — один из богатейших языков мира. В нем свыше двухсот тысяч слов, то глубочайших по мысли, то нежнейших по чувству, то твердых и гибких, как сталь, способных будить мысль и волновать сердце.

«Карл V, римский император, — писал Ломоносов, — говаривал, что ишпанским языком с богом, французским с друзьями, немецким с неприятелями, итальянским с женским полом говорить прилично. Но если бы он российскому языку был искусен, то, конечно, к тому присовокупил бы, что им со всеми оными говорить пристойно, ибо нашел бы в нем великолепие и шпанского, живость французского, крепость немецкого, нежность итальянского, сверх того богатство и сильную в изображениях краткость греческого и латинского языков».

На русском языке писали величайшие поэты Пушкин и Лермонтов, искуснейшие мастера прозы Толстой и Горький, тонкие ценители красоты Белинский и Чернышевский. На русском языке написаны труды глубочайших мыслителей и вождей трудящихся — Ленина и Сталина.

МЫСЛЬ В ОДЕЖДЕ ЗВУКА

Язык неотделим от мысли. На каком бы языке человек ни говорил, он мыслит словами. Думая, человек не только рисует в мыслях предметы своих дум, но и мысленно называет их словами. Даже во сне люди часто двигают губами.

Мысль может быть выражена не одними звуками, — можно говорить движениями рук и тела, рисунками; можно объясняться, указывая на какие-либо предметы. Глухонемые, например, выражают свои мысли движениями рук и пальцев. Но и во всех этих {77}

Глухонемые объясняются жестами и мимикой.

случаях работа нашего мозга тесно связана с каким-нибудь способом наружно выражать свои мысли. Ученые, наблюдавшие глухонемую и слепую от рождения девушку, заметили, что она во время сна продолжала шевелить пальцами.

Работа мозга у человека тесно связана со способностью речи. Великий английский естествоиспытатель Чарлз Дарвин сказал: «Длинная и сложная нить мысли не может развиваться без помощи слов, как длинное вычисление — без употребления формул и алгебраических знаков».

Из всех способов людей сообщаться друг с другом только звуковая речь смогла стать достоянием всего человечества и превратиться в могучее орудие культуры. Человеческая речь — это сама мысль, одетая в одежду звука. Наш родной язык — это наше сознание, воплощенное в звуках. От мысли к речи—лишь один шаг. Недаром Ленин называл любое грамматическое предложение «ячейкой», «клеточкой» человеческой мысли. Ведь отдельное предложение — это простейшая целая мысль, выраженная словами.

«Непосредственная действительность мысли — это язык», писали Маркс и Энгельс. В этих словах выражена самая суть языка.

МИРОВЫЕ ЯЗЫКИ

Языковеды подсчитали, что на свете — от двух до трех тысяч языков. Некоторые из них распространены столь мало, что их понимают лишь сотни людей. Но есть мировые {78} языки, которые распространены в нескольких частях света. Русский язык называется мировым потому, что он распространен не только в СССР, но и во многих других странах. Русский язык изучают во всех славянских странах. В Чехии и в Болгарии он давно введен в средних школах. Сейчас, после Великой Отечественной войны и победы над фашизмом, популярность русского языка в странах Восточной Европы возросла еще сильнее. Его изучают теперь и в Румынии и в Финляндии. Многие ценители советской и русской культуры изучают русский язык также в Англии и Франции. Русский язык издавна распространился и на Востоке. Благодаря торговым сношениям его знают в Северном Иране. Много людей, умеющих говорить по-русски, — в Монголии, Синцзяне и Маньчжурии. А переселенцы еще в давние времена занесли его в США и в Канаду.

Даже в 1926 году (более свежих данных, к сожалению, пока нет) русский язык на земном шаре, по самым приблизительным подсчетам, употребляло более 250 миллионов человек. Из них 90 миллионов человек употребляли его как родной язык, остальные пользовались им как вспомогательным международным языком наряду со своей родной речью. С 1926 года, несомненно, распространенность русского языка во всем мире сильно возросла вместе с ростом популярности и значения первой в мире страны социализма.

На другом мировом языке — английском — как народном говорит население Англии, США и английских доминионов: Австралии, Новой Зеландии, Южной Африки, Канады. В качестве международного английский язык распространен в Индии, Китае, Египте и в странах Ближнего Востока. Всего английским языком пользуется около 540 миллионов человек. Родным же его считают 170 миллионов человек, в том числе 106 миллионов — американцы в США и 47 миллионов — англичане в самой Англии.

Среди менее распространенных мировых языков — французский. На земном шаре им пользуется около 107 миллионов человек, в {78} том числе родной он — для 45 миллионов человек, проживающих во Франции, Бельгии, на западе Швейцарии, на острове Гаити и отчасти в Канаде, США и в Северной Африке.

Есть международные языки и на Востоке. Один из крупнейших в мире языков — китайский. Правда, он распространен только в самом Китае, да и там делится на столько наречий, что даже сами китайцы — жители одних провинций не вполне понимают жителей других провинций.

Однако в Китае есть язык, который понятен каждому грамотному человеку. Это язык так называемых иероглифов — письменных знаков, которыми пишут китайцы.

Иероглифы — это очень сложные рисунки, состоящие из штрихов. Каждый иероглиф обозначает целое понятие. Например, понятие «лошадь» по-китайски пишется одним таким знаком, понятие «человек» — другим, и т. д. Иероглифы можно читать, и не зная их литературного произношения. Когда китайцы или другие народы Дальнего Востока не могут понять друг друга в устной речи, они обмениваются записками и таким образом молча разговаривают друг с другом.

Из Китая письмо китайских иероглифов проникло еще в глубокой древности в Корею, где и сейчас применяется наряду с национальной письменностью, а из Кореи в начале V века нашей эры — в Японию, которая до этого была еще дикой, некультурной страной и не имела письменности.

Распространилась китайская письменность также и в части Индокитая. Таким образом, письменный язык китайских иероглифов стал своего рода международным языком на Дальнем Востоке, понятным грамотным людям во многих странах.

Второй международный язык на Востоке — арабский. На арабском языке, как на родном, говорит около 40 миллионов человек в Марокко, Египте, Сирии, Аравии, Ираке. А с тех пор как этот язык сделался языком религии мусульман (на нем написана их священная книга коран), он Китайский распространился по всему Ближнему Востоку. Всего арабским языком как международным пользуется до 200 миллионов человек в различных странах.

МЕЖДУНАЦИОНАЛЬНЫЕ И МЕЛКИЕ ЯЗЫКИ

Кроме международных, есть на свете языки с более ограниченным распространением. Они почти не изучаются другими национальностями. Пользуются ими преимущественно только как родным. Однако каждый из них распространен не в одной, а в нескольких странах. К таким междунациональным языкам относятся испанский, на котором, кроме Испании, говорят все страны Латинской Америки, за исключением Бразилии, португальский, на котором, кроме маленькой Португалии, говорит самая большая республика Южной Америки — Бразилия, и голландский, применяемый в самой Голландии и на Малайских островах.

Что же касается немецкого языка, на котором прежде говорило до 80 миллионов человек в Германии, Австрии, Швейцарии, отчасти в Чехословакии и Польше, а также в бывших немецких колониях в Африке, то теперь он перестал быть международным языком. В результате чудовищных преступлений гитлеровской Германии, которая пыталась не только уничтожить все языки, кроме немецкого, но и поработить все миролюбивые народы, немецкий язык потерял

свое былое значение. После окончательной победы над германским фашизмом распространение немецкого языка настолько уменьшилось, что из международного он почти стал уже просто национальным языком.

Переходя от самых крупных языков в мире к самым мелким, мы наблюдаем во всех более или менее отсталых и глухих уголках мира огромную пестроту языков. Даже в сравнительно культурной Индии 319 миллионов населения (по переписи 1921 года) говорит на 223 языках.

Еще мельче языки в Африке: 50 миллионов наиболее культурных негров — банту — говорят на 75 языках; следовательно, одним языком пользуется в среднем около 600 тысяч человек. Менее культурные суданские негры говорят на 435 языках, а насчитывается их до 45 миллионов. В среднем одним языком у них пользуется всего около 100 тысяч человек.

Но особенно много мелких языков и наречий среди индейцев — коренных жителей Южной и Северной Америки, а также в Австралии, на острове Новая Гвинея и т. д. В Северной Америке известно около 100 языков и наречий индейцев, причем на каждом из них в среднем говорит только по нескольку тысяч человек. В Австралии насчитывают сейчас около 50 тысяч человек коренных австралийцев. Они дробятся на несколько сот племен, и каждое племя говорит на особом языке.

Известный русский путешественник Миклухо-Маклай, который первым из европейцев посетил остров Новая Гвинея и провел много времени среди жителей этого острова — папуасов, — рассказывал, что обитатели двух деревень, между которыми всего один час ходьбы, часто не понимают друг друга. И ему, отправляясь на расстояние более суток, приходилось брать с собой по нескольку переводчиков и разговаривать с жителями через их цепочку: каждый из них переводил другому вопросы и ответы, пока это не доходило до самого Миклухо-Маклая.

Такое дробление на языки и наречия характерно для самых диких и первобытных племен на Земле: чем менее культурно население, тем больше у него языков и тем мельче эти языки.

МЕРТВЫЕ ЯЗЫКИ

Кроме живых, на Земле есть и мертвые языки. Таков, например, латинский язык, на котором говорили жители древнего Рима. Древний Рим завоевал в свое время все {80} страны побережья Средиземного моря. Язык древних римлян — латинский — сделался международным языком во всем древнем мире. К началу средних веков не осталось населения, которое бы говорило на латинском языке как на родном. Однако латинский язык продолжал существовать. На западе его взяла под свое покровительство католическая церковь. Все богослужебные книги ее писались на латинском языке. А так как возле церкви тогда начала зарождаться наука, то и языком средневековой науки стал латинский язык. В университетах Западной Европы до XIV—XV веков лекции студентам читались исключительно на мертвом латинском языке.

Все научные сочинения до XVII века и даже позднее писались только на латинском языке. Латинские названия до сих нор употребляются во многих науках — в медицине, ботанике, зоологии и др.

К таким же мертвым языкам, но сохраняющим еще большое значение благодаря богатству литературы, относятся: древнегреческий, на котором написаны произведения великих философов и писателей древней Греции, древнееврейский, на котором написана библия — священная книга евреев и христиан, санскритский — древний язык Индии, на котором написаны священные книги буддистов и индусов, наконец старославянский язык, на котором написаны первые книги славянских народов.

Однако есть и такие языки, на которых не сохранилось никакой литературы. От них осталось только несколько надписей, вырезанных каким-нибудь древним царем на скалах в память о своих подвигах. Такие языки приходится изучать историкам, чтобы по этим надписям узнать о самом древнем периоде истории человечества. Таков этрусский язык, надписи на котором в Италии ученые до сих пор не могут как следует прочитать. До XVIII века на левом берегу Нижней Эльбы сохранялся славянский язык, так называемый полабский. На берегу озера Севан и в других местах Советского Союза сохранились памятники халдского языка. Клинописные надписи на нем видны очень высоко на прибрежных скалах, и удивительно — как туда могли забраться люди, чтобы высечь эти надписи! Халдские надписи — самый древний письменный источник по истории народов нашей Родины.

Наконец, есть и такие мертвые языки, о которых мы знаем, что они существовали, но на которых не осталось ни надписей, ни литературы. Известно, что в Центральной и Северной Германии к востоку от реки Эльбы первоначальное население было сплошь славянским. Об этом говорят названия городов и фамилии коренных местных жителей. Известно, что названия всех крупнейших немецких городов к востоку от Эльбы происходят от славянских имен. Таковы, например, Дрезден — Драждяны (от славянского слова «дрязга» — лес), Лейпциг — Липск (от слова «липа»), Штеттин — Щетино, Иена — Една и т. д. Наконец, фамилии таких известных немецких философов и ученых, как Лейбниц, Кант и др., происходят несомненно от славянских слов. Кант, например, по-польски и сейчас произносится «конт», что значит «кут», то есть угол.

ВЕЛИКОЕ МНОЖЕСТВО ЯЗЫКОВ

Если подсчитать все мертвые языки, то окажется, что две с лишним тысячи живых, современных языков — цифра сравнительно небольшая. Мертвых языков, на которых {81} уже не говорят, во много раз больше. Таким образом, пестрота языков, которые существуют и применяются сейчас, ничтожна по сравнению с великой пестротой существовавших прежде, ныне отживших языков.

Но сколько бы языков ни было на Земле, как бы дробны и неразвиты они ни были, каждый из них может служить орудием культуры, на каждом можно развить письменность. В нашей стране только после Октябрьской революции многие народы получили свою письменность и литературу. Раньше они не имели ее. На многих языках впервые прозвучали слова Ленина и Сталина, слова мировых писателей Пушкина, Шекспира, Мольера и др.

Среди наших прежде угнетенных национальностей появились свои писатели и поэты: Джамбул у казахов, Сулейман Стальский у лезгин и т. п. Впервые на основе развития социалистического общества, в результате ленинско-сталинской национальной политики, в нашей стране явилась возможность осуществить равноправие всех народов и языков. На каком бы языке ни говорили граждане необъятного Советского Союза, как бы ни отличались их слова по своему звучанию, выражают они одно: бесконечную преданность делу строительства коммунизма в нашей стране, делу Ленина—Сталина.

Но если это так, если на любом языке можно выражать одни и те же мысли, одни и те же чувства, одни и те же переживания, то откуда же произошло все это великое разнообразие языков? Почему люди не говорят на одном языке? Ведь тогда все могли бы без труда понимать друг друга.

Чтобы объяснить это, необходимо ответить на основной вопрос: как люди научились говорить.

ГОВОРЯТ ЛИ ЖИВОТНЫЕ?

Человек происходит от животных. Современная наука доказала это совершенно точно. Нельзя ли предположить, что и человеческая речь тоже развилась из какой-то речи, которая, может быть, существует у животных?

Наиболее близко к человеку по строению тела и умственному развитию стоят обезьяны, а из обезьян — человекообразные обезьяны: шимпанзе, орангутаны и другие. Поэтому многие ученые старались выяснить, не говорят ли обезьяны, нет ли у них языка.

Уже Дарвин отмечал, что многие обезьяны издают звуки, способные привести других обезьян в то же настроение духа, которое они сами переживают, — веселое, тревожное и т. п. Количество таких звуков у обезьян довольно велико, во всяком случае больше, чем наблюдается у самых умных домашних животных.

Один американец, некий Гарнер, всю свою жизнь посвятил изучению вопроса, есть ли у обезьян язык. Он многие дни и ночи проводил в зверинцах, заходил в клетки, наблюдал за обезьянами целые часы, даже научился, по его словам, «разговаривать» с ними, то есть научился подражать им и произносить такие же звуки, как они. Однако при всем своем увлечении он пришел к выводу, что «обезьяны вообще не ведут связного разговора; их речь обыкновенно ограничивается одиночными звуками или криками, которые повторяются одинаковым образом. Предполагать же, что их разговор разработан...— это значит утверждать безрассудное».

Лет двадцать назад много внимания уделил изучению этого вопроса американский ученый Роберт (Иеркс. Он привлек даже одну пианистку, чтобы она помогла ему записать на ноты обезьяньи звуки. В 1925 году Иеркс выпустил книгу «Понятливость шимпанзе и ее звуковые выражения». К книге был приложен «словарь» обезьяньего языка, вернее — обезьяньих выкриков. Оказалось, что шимпанзе, которые попадают в неволю в раннем возрасте и воспитываются среди людей, обладают способностью произносить до 30 разных звуков, похожих на наши слоги. В выкриках шимпанзе уже слышится нечто вроде человеческих звуков: гласных и согласных. Например, обезьяны Иеркса издавали звуки, похожие на согласные «м», «г», «к», «нг», а также гласные вроде: «а», «у» и другие.

Конечно, словами такие выкрики назвать нельзя, потому что обезьяны произносят их только для выражения своих мимолетных чувств и настроений. Но можно сделать один интересный вывод. Раньше ученые думали, что обезьяны не могут произносить согласных и гласных, которые образуются с помощью языка, потому что нижняя челюсть их лишена подбородка (у {82}

Способность обезьяны копировать поступки человека дает возможность научить ее несложным действиям.

обезьян нижняя челюсть впереди скошена по прямой линии). Наблюдения Иеркса полностью опровергли это мнение. Обезьяны могут произносить согласные и гласные звуки, весьма близкие к звукам человеческой речи, хотя и не так четко и внятно.

К такому же заключению пришла и русская исследовательница Лодыгина-Коте, которая воспитывала в Москве малолетнюю обезьяну шимпанзе вместе со своим ребенком.

Иеркс и Лодыгина пришли к выводу, что обезьяны легко подражают любому движению человека. Если человек сидит или стоит, то обезьяны нарочно передразнивают его, копируя все движения. Благодаря этому их легко научить вести себя в обществе подобно человеку: садиться за стол, брать в руки салфетку, пользоваться ножом и вилкой и т. д.

Многие чувства обезьяны выражают точно так же, как и человек. От гнева они сжимают кулаки, стучат ими, топают ногами.

Иногда они «плачут» и «смеются»: в глазах у них появляются слезы от боли; они хихикают, когда их щекочут. Обезьяна может придавать голосу умоляющий или угрожающий тон.

Но выяснилось также, что, в отличие от попугая, обезьяна не может подражать звукам человека. Не было случая, говорят Иеркс и Лодыгина, чтобы обезьяна повторила звуки, которые произносил перед ней человек. Иеркс даже специально поставил перед собой цель — научить обезьяну произносить самые простые слоги, например «папа», «коко», «нана». В течение многих недель он терпеливо произносил перед обезьяной эти звуки. Он пытался «заинтересовать» ее, давая ей понять, что вслед за произнесением, например, слогов «папа» отворится дверца специально устроенного ящика, из которого она сможет достать фрукты. Обезьяна, думал Иеркс, догадается в конце концов, что ей надо произнести «папа», чтобы получить фрукты. Несмотря на то что этот опыт повторялся много недель подряд, обезьяна ни разу не произнесла вслед за человеком самого простого сочетания слогов.

Таким образом, даже самая умная обезьяна добровольно не подражает звукам человеческой речи. И все же оказалось, что с помощью специальной дрессировки обезьяну можно научить произносить слова. Этим занялся американский исследователь Фернесс.

Чтобы научить своего орангутана произносить такие слова, как «мама» или «папа», Фернесс приближал свои губы вплотную к губам орангутана и произносил слово. При этом обезьяна чувствовала, как двигаются человеческие губы. Фернесс бился ровно шесть месяцев изо дня в день, и по истечении шести месяцев обезьяна стала произносить слово «папа». Фернессу казалось даже, что она стала понимать значение этого слова. На самом деле она, конечно, не понимала этого, а просто восприняла слово как кличку своего хозяина. Фернесс затем научил свою обезьяну произносить слово «кеп» — по-английски «чашка». И когда она однажды заболела, Фернесс уверял, что она специально произнесла это слово для того, чтобы ей подали пить.

Другие американские ученые, супруги Кэллог, тоже научили свою обезьяну {83}

Обезьяна может выучить лишь отдельные звуки человеческой речи.

шимпанзе произносить слово «папа». Следовательно, случаи обучения обезьян произношению человеческих слов не единичны. Но что же эти случаи показывают? Можно ли обезьяну научить говорить, как говорит человек?

Все эти случаи доказывают только, что обезьяну нельзя научить говорить по-настоящему. Если обучение слову «папа» потребовало целых шесть месяцев, то за всю свою жизнь обезьяна, если она преждевременно не умрет, выучит каких-нибудь 10—12 отдельных слов. Но ведь человек говорит не только словами, но и целыми предложениями. Человек выражает сложные мысли и произносит длинные фразы. Значит, научить обезьяну настоящей человеческой речи невозможно.

ОБЩЕСТВО, МЫШЛЕНИЕ, ЯЗЫК

Следовательно, опыты подтвердили, что хотя обезьяна и способна произносить человеческие звуки — гласные и согласные, но к языку, к речи все-таки неспособна.

Дело в том, что наш язык есть прежде всего средство выражать мысль. Когда мы говорим, мы как бы одеваем нашу мысль в одежду звуков и делаем ее доступной для всего общества. Поэтому человеческой речи можно научиться лишь тогда, когда у животного появляется мысль. Без мысли не может быть и речи.

Человеческий язык начинается не с отдельных слогов или звуков, — слоги и звуки сами по себе никакой мысли не выражают. Чтобы выразить самую простую мысль, мы должны сказать целое предложение, в котором выражается эта мысль. Значит, человеческая речь начинается не со звуков, а с целых предложений. Это впервые отметил знаменитый русский языковед Буслаев. Он писал в 1875 году в своей книге «Историческая грамматика русского языка»: «Из истории всякого языка убеждаемся, что первоначальная форма, в которой выразился дар слова, есть уже целое предложение, что совершенно согласно с истинным назначением слова передавать мысли членораздельными звуками, ибо только в целом предложении мысль может быть выражена».

Следовательно, даже у наиболее развитых животных, у человекообразных обезьян, не может быть человеческой речи, потому что у них нет мышления, нет и общества, а без общества и мышления не может существовать и язык.

ОТ ОБЕЗЬЯНЫ К ОБЕЗЬЯНОЧЕЛОВЕКУ

Итак, даже у наиболее развитых животных, человекообразных обезьян, нет общества, нет мышления, а следовательно, нет и речи — средства для выражения мысли.

В то же время с несомненностью установлено, что ближайший предок человека — человекообразная обезьяна.

Вывод отсюда может быть только один. Общество, мышление и речь появились в процессе превращения древних обезьян в человека. Изучением этого процесса и надо заняться, чтобы понять, как человек заговорил.

Чарлз Дарвин и Фридрих Энгельс {84} высказали в свое время предположение, что предком человека была «необычайно высокоразвитая обезьяна», жившая в жарком климате. По своему развитию она стояла значительно выше, чем теперешние человекоподобные обезьяны — шимпанзе, орангутан, горилла, гиббон,— и была гораздо ближе к человеку, чем они. Однако ни остатков скелета такой обезьяны, ни каких-либо следов существования ее на Земле долгое время не было найдено.

Немецкий ученый Геккель еще в 1886 году предположил, что первоначально должно было появиться переходное существо от. обезьяны к человеку, так называемый безмолвный обезьяночеловек (по-латыни «питекантропус алялус»). Он считал, что из этого безмолвного обезьяночеловека должен был развиться «человек глупый» («гомо ступидус»), а уже от «человека глупого» происходим мы, разумные люди («гомо сапиенс»).

Предположение Геккеля основывалось главным образом на том, что нижняя челюсть древнейшего обезьяночеловека, подобно челюсти обезьяны, была лишена подбородочного выступа, что, по мнению ученых того времени, препятствовало произнесению гласных и согласных звуков.

Однако мы уже говорили, что «позднейшие опыты русских и иностранных ученых над обезьянами полностью опровергли это мнение. Хотя и не так четко, как человек, обезьяны все же могут произносить как гласные, так и согласные звуки. Но ошибка Геккеля заключалась не только в этом.

По словам многих путешественников, побывавших в тропических странах, обезьяньи стада на воле настолько шумливы и крикливы, что для европейца очень трудно бывает долго выносить соседство с ними. Спрашивается: мог ли от таких крикливых предков произойти безмолвный обезьяночеловек, будто бы неспособный произнести ни одного звука?

С другой стороны, даже у самых диких племен на Земле основной способ общения — звуковая речь. Нет ни одного народа, который был бы безмолвным, — все говорят звуками. Отсюда следует, что догадка Геккеля неверна и что от вымершей ныне высокоразвитой обезьяны должен был произойти обезьяночеловек, не менее способный произносить звуки, чем шимпанзе, горилла, орангутан или гиббон.

После долгих безуспешных поисков, лет 25 назад, ученые открыли на юге Африки скелет одной из тех вымерших пород обезьян, которые могли быть непосредственными предками обезьяночеловека. Их назвали «австралопитеками», то есть южными обезьянами. Строение костей ног австралопитека говорит о том, что эта высокоразвитая обезьяна не жила на деревьях, а обитала на земле.

Жизнь на земле создала благоприятные условия для превращения обезьяны в человека. Перестав лазать по веткам деревьев, переселившись жить на землю, обезьяна перешла к прямохождению — задние конечности ее приспособились для хождения, как ноги человека, а передние конечности специализировались в хватании, как руки человека. Прямохождение же имело колоссальное значение для последующего развития наших отдаленных предков.

«Если бы обезьяна, — говорит Иосиф Виссарионович Сталин, — всегда ходила на четвереньках, если бы она не разогнула спины, то потомок ее — человек — не мог бы свободно пользоваться своими легкими и голосовыми связками и, таким образом, не мог бы пользоваться речью, что в корне задержало бы развитие его сознания»¹.

Спустившись на землю и начав ходить на двух ногах, предок человека приобрел более удобное для произнесения разнообразных звуков положение шеи и головы. Его гортань, органы речи приняли положение, более нормальное для образования звуков. У всех животных, например, у собаки и даже у обезьяны, морда вытянута вперед, потому что животное обычно стоит на четырех ногах. А от этого выдыхательная труба, которую составляют гортань и полость рта и носа, у них идет почти по прямой линии горизонтально. Когда же предок человека поднялся на задние конечности, его рот стал почти под прямым углом к гортани. Получился изгиб, удлинивший путь для выдыхаемого воздуха, что позволило предку человека легче образовывать звуки, подобные звукам речи. Ведь говоря, мы нарочно задерживаем воздух, экономнее расходуем его. И чем длиннее путь струи выдыхаемого воздуха, тем легче нормировать ее, тем удобнее создавать на ее пути различные {85}

Спустившийся на землю предок человека приобрел более удобное положение шеи и головы для произнесения звуков речи.

преграды для образования звуков (языком, губами и т. д.).

Все эти перемены в строении организма высокоразвитой южной обезьяны были следствием прямохождения; они подготовили почву к тому, чтобы человек мог заговорить уже настоящей речью.

Но одного появления возможности говорить было еще недостаточно, чтобы предок человека действительно заговорил. Для этого должна была еще возникнуть потребность говорить. Что же вызвало к жизни эту потребность?

ЧЕЛОВЕК - ТВОРЕЦ ОРУДИЙ

Великие ученые, борцы за освобождение человечества Маркс и Энгельс доказали, что началом и основой человеческого общества явились труд по изготовлению орудий и вытекающее отсюда господство над природой.

Как показали наблюдения ученых, уже обезьяны изредка способны применять палки и камни наподобие орудий. Если обезьяна не может достать фрукты, нарочно подвешенные к потолку, она сначала пытается подпрыгнуть, а потом начинает искать на земле что-нибудь подходящее. Если она находит длинную палку, то старается использовать ее. Если поблизости есть ящики, она ставит их один на другой, пока не достанет добычу. Если ей не удается разгрызть орех, она берет камень. Бывали даже случаи, когда, найдя две короткие палки, обезьяна старалась одну из них вставить в другую, чтобы получить более длинную палку и ею достать фрукты.

Из этого ученые делали вывод, что у обезьян есть орудия. Но между человеческими орудиями и теми предметами, которые применяют обезьяны, большая разница. Человек изготовляет орудие и специально обрабатывает его. Ветку дерева он очищает от сучьев и коры, заостряет с конца. Камень оббивает или обтачивает, чтобы придать ему необходимую форму каменного ножа или топора. Обезьяна никогда этого не делает. Она берет предмет в готовом виде — таким, как он валяется у нее под руками.

Человек, обработав орудие, бережет его и хранит постоянно при себе. Он не бросает его после работы, зная, что потратил на изготовление орудия свой труд. Обезьяна же, как только достала поднятой с земли палкой фрукты, сейчас же опять бросает ее и при себе не хранит. Следовательно, обезьяны еще не знают настоящих орудий. Палки и камни, изредка применяемые обезьяной, — это «случайные орудия», случайно попавшиеся под руку животному предметы, которые оно невольно теряет, как только исчезает возникшая в нем минутная потребность...

Первая же находка остатков жилища обезьяночеловека подтвердила мысль о том, что уже древнейший человек сознательно изготавливал и хранил свои орудия.

Хотя впервые кости обезьяночеловека голландец Дюбуа нашел па острове Ява еще в 1894 году, — прошло много лет, прежде чем узнали, как жил этот обезьяночеловек, какие орудия он выделывал, какой пищей питался. Лишь недавно в Китае удалось найти остатки жилища обезьяночеловека. Интересна история этого открытия.

Китайская народная медицина для приготовления лекарств использует кости различных животных, которые и продаются в китайских аптеках. В одну из таких аптек {86} возле Бейпина случайно зашел заезжий европеец и обнаружил среди выставленных костей странные зубы, похожие на человеческие. Он купил их, привез в Европу, и специалисты определили, что это зубы древнейшего человека, питекантропа.

После этого в Китай выехала специальная экспедиция. Путем расспросов установили, откуда попали странные зубы к аптекарю, и нашли пещеру, оказавшуюся жильем обезьяночеловека. Произведя раскопки, ученые обнаружили в пещере слой золы и таким образом узнали, что обезьяночеловек уже умел разводить огонь.

Далее нашли острые осколки камней, на которых были видны отчетливые следы их оббивания — намеренной обработки. Следовательно, обезьяночеловек не просто употреблял подобранные каменные осколки, но умел уже обрабатывать камень. Здесь же отыскали костяное орудие вроде шила и множество костей крупных животных, мясом которых уже привык питаться обезьяночеловек.

Итак, обезьяночеловек развивался в настоящего человека в полном смысле этого слова: он добывал огонь, выделывал орудия и жил обществом, которое, правда, было пока еще только человеческим стадом.

Спрашивается: нужна ли была такому древнейшему человеку речь и когда она ему понадобилась?

СОВМЕСТНЫЙ ТРУД ЗАСТАВИЛ ГОВОРИТЬ

Мы видели, что обезьяна никакой потребности в связной речи не испытывает. Спрашивать друг у друга и отвечать на вопросы обезьяны не умеют. Они обычно обмениваются однообразными одиночными выкриками, выражая ими лишь те чувства и желания, которые они переживают в данный момент. Они не могут ни говорить, ни думать о прошлом или будущем.

Поэтому мы должны предположить, что настоящая человеческая речь появилась только тогда, когда у людей возникла потребность во взаимном общении. Когда же могла возникнуть эта потребность?

У первого человека не было никаких готовых инструментов. Не было у него в готовом виде и огня. Чтобы добыть огонь трением, он должен был долго тереть одну палку о другую, пока дерево не начинало тлеть. А для этого в работе должно было участвовать несколько человек — один при таком примитивном способе ничего не сумел бы сделать. Передвинуть или сбросить крупный камень также нельзя в одиночку. Здесь опять необходим совместный труд группы людей.

Однако если такая группа людей будет трудиться сообща, но молча, не сговариваясь» то у нее может получиться нечто подобное беспорядочной деятельности муравьев. Муравьи, найдя крупное насекомое, схватывают его каждый со своей стороны и {87} начинают тащить в разные стороны. Не умея сговориться, они только мешают друг другу.

Именно в моменты совместного тяжелого физического труда над изготовлением орудий у первобытного обезьяночеловека и должна была проявиться речь: сообща нельзя трудиться без речи.

Необходимость согласовать свои усилия в общем труде заставила людей научиться мыслить и говорить. Во время самого труда они принуждены были обдумывать, как легче сделать ту или иную работу, и выкриками-призывами регулировали ход труда. Таким образом, в процессе совместного труда «формировавшиеся люди пришли к тому, — говорит Энгельс, — что у них явилась потребность что-то сказать друг другу... Неразвитая глотка обезьяны преобразовывалась медленно, но неуклонно... И органы рта постепенно научились произносить один членораздельный звук за другим».

Итак, самая первобытная, самая примитивная, несовершенная речь должна была появиться уже у древнейшего человека, у обезьяночеловека. В дальнейшем человек проходит в своем развитии очень долгую историю. После питекантропа (обезьяночеловека) на Земле появляется более развитый тип человека, так называемый «палеантроп» (то есть древний человек), или неандерталец. И только после палеантропа появился наконец современный нам разумный человек — «неантроп», или новый человек.

Все эти три этапа, три стадии, пройденные человеком в процессе своего развития от обезьяночеловека, который еще очень похож на своего предка — обезьяну, до. современного человека, заняли около миллиона лет.

КАКИМ СПОСОБОМ ВЫРАЗИТЬ МЫСЛЬ

Спрашивается: можно ли ясно представить себе, какова была речь у первоначального человека? Ведь эта речь, по подсчетам ученых, звучала почти миллион лет тому назад.

От орудий обезьяночеловека сохранились остатки, которые при раскопках находят в земле. От него самого остались окаменелые скелеты, отдельные кости. Но могло ли хоть что-нибудь сохраниться от его речи? Она не могла окаменеть подобно костям. Значит, речь обезьяночеловека непосредственно нигде не сохранилась, и мы можем представить ее себе, постараться ее восстановить только косвенным путем.

Прежде всего установим, какими органами начал этот человек говорить, то есть какими способами он внешне выражал свои мысли.

Были ученые, которые думали, что в самом начале человек был безмолвным и говорить начал руками, как теперешние глухонемые. Однако это предположение опроверг еще великий русский ученый Ломоносов, который в 1755 году писал в своей книге «Российская грамматика»: «Правда, что кроме слова нашего можно бы мыслями изображать было через разные движения очей, лица, рук и прочих частей тела..., однако таким образом без света было бы говорить невозможно и другие упражнения человеческие, особливо дела рук наших, великим были б помешательством такому разговору».

Действительно, представим себе, что речь возникает во время общей работы, да еще к тому же страшно тяжелой, потому что инструментов в первобытные времена почти не было. Руки у людей заняты, глаза их тоже заняты, потому что надо смотреть на работу. Можно ли в эти моменты говорить руками и воспринимать речь глазами? Нет, это крайне неудобно. Но говорить, объясняться надо. Чем же тогда, какими органами удобно говорить в такие минуты?

Естественно, что надо использовать те органы, которые могут действовать, не мешая работе рук. А такие, уже достаточно развитые, органы у обезьяночеловека были. Это, во-первых, те, которые находятся в гортани и полости рта, то есть голосовые органы, а во-вторых, уши, воспринимающие звуковую речь на слух. Конечно, на первых порах звуки, употребляемые как средство речи, могли сопровождаться и подкрепляться движениями головы, шеи, плеч и т. д.

В звуковой речи есть и другие большие преимущества перед речью «ручной» и речью движений. Переговариваться звуковой речью можно, не оборачиваясь друг к другу. При звуковой речи нет нужды внимательно смотреть друг на друга, как при разговоре жестами. Звуковая речь не отвлекает руки от занятия другим делом — она не отвлекает человека от труда. И так как несомненно, что речь первобытного человека должна

была начаться непосредственно во время самого труда, то она не могла быть никакой иной, как только звуковой речью.

ПЕРВОБЫТНЫЕ ЗВУКИ В НАШЕЙ РЕЧИ

Но можно ли представить себе, какими именно звуками пользовался древнейший человек, когда он только начинал говорить человеческой речью?

Речь служит для выражения мыслей. Но даже простейшую мысль нельзя выразить отдельным звуком, слогом или словом — ее можно передать только целым предложением: ведь предложение — это как раз и есть простейшая целая мысль, выраженная словами. Значит, речь должна была начаться не со звуков, слогов или слов, а с целых предложений. И в то же время она должна была быть очень близкой к одиночным выкрикам обезьян.

Исходя из этого, можно только одним способом наглядно представить себе первобытную речь обезьянолюдей. Надо попытаться найти в современных языках такие звуки, которые могут выражать целые предложения и которые в то же время похожи на одиночные выкрики обезьян.

В любом языке, в том числе и в русском, есть отдельные слоги, которые выражают целую мысль. Например, «да», «не» («нет»), «ну», «на». Но, конечно, не с этих слогов началась человеческая речь. Явственность и отчетливость этих слогов на слух и в произношении, их четкое деление на два звука каждый — на согласный и гласный — говорят о том, что они возникли гораздо позже, когда голосовой аппарат человека стал уже значительно совершеннее, чем у обезьяны. Однако в нашей речи есть и такие способы выражения мысли, в которых мы не можем как следует различить ни гласных, ни согласных звуков, но слышим лишь единый звукослог. Например, «гм-гм» в значении «да». Правда, здесь слышится два целых слога, но они не похожи на звуки обычной человеческой речи и их трудно изобразить буквами нашего алфавита, потому что нельзя в этом едином звуко-слоге выделить ни гласного, ни согласного звука.

С закрытым ртом мы можем иногда вести целый разговор, например: «Мм?» — то есть «А?», «что?», «Мык!» — то есть «нет». На Кавказе у грузин и у всех горских народов вместо «пет» говорят нечто вроде «нц». Получается как бы прищелкивание языком, сопровождаемое кивком головы в сторону.

Такие же прищелкивающие звуки есть в языках самых древних жителей Африки — бушменов и готтентотов. Различные прищелкивания языком играют у них роль наших согласных звуков.

Прищелкивающие звуки есть и у русских. Особенно часто употребляются они в обращениях нянь или матерей к грудным младенцам. Чтобы развеселить их, повторяют прищелкивание языком несколько раз: «Нц-нц-нц!» Когда же ребенок немного подрастет, то ему говорят, показывая какое-нибудь лакомство или игрушку: «Нц-ааа!.. Нц-ааа!...», чтобы он потянулся ручонками.

На Кавказе и на Украине, желая выразить удивление, щелкают языком несколько раз, покачивая при этом головой: «Нц-нц-нц-нц...» Тем же способом на Кавказе выражают соболезнование или сожаление, но с другим выражением лица и более медленным произношением.

Наконец, часто можно наблюдать, как наши дети, показывая ссадину на руке, произносят: «Ффф!..», втягивая воздух в себя. Этим они хотят как бы сказать: «Не тронь, мне больно!», «Посмотри, как мне больно!»

Таким образом, и сейчас во многих языках наряду с членораздельной человеческой речью существует способ выражения мысли, когда она обозначается не обычными человеческими звуками, а полуживотными одиночными звукослогами или их повторением. Эти звукослоги обычно сопровождаются движениями головы, изменением выражения лица или показыванием каких-нибудь предметов.

Много подобного рода звукослогов сохранилось и в обращении человека к животным. Например, чтобы остановить лошадь, кучера говорят: «Тпру!..» Мы пишем здесь несколько букв, хотя на самом деле слышится единый звук — дрожание губ. Подгоняя лошадь, кучера издают губами, втягивая в себя воздух, протяжный писк, нечто вроде: «Мцссс!..», что значит: «Прибавь шагу!»

Древность всех этих звуков подкрепляется еще и тем, что они не имеют строго определенного значения. Чтобы облегчить их понимание, приходится сопровождать их различными движениями головы, мимикой, показыванием предметов.

КАК ГОВОРИЛИ ПЕРВЫЕ ЛЮДИ

Все эти звуки и представляют собой тот материал, который может дать нам представление о первобытной речи. Нелепо думать, что у человека появились сразу все слова. Первобытный человек начал с самых грубых, еще полузвериных, полуобезьяньих звуков, но каждым таким звуком или его повторением он уже выражал целую мысль. Когда он работал над изготовлением орудий, добыванием огня и т. д., он одним звуком-выкриком как бы приглашал, побуждал соединить усилия, а другим — отпугивал, отстранял мешающих работе.

О том, что приведенные нами звуки могут быть очень древними, говорит существование в Америке одной низшей обезьяны — сапажу (цебус азаре), которая издает пищащие звуки. Они служат у нее сигналом смертельной опасности. Услышав их, целая стая бросается стремглав прочь от опасного места. От более поздней эпохи сохранилось наше «тпру». Оно как особый звук речи существует в абхазском языке, в котором «утпры» значит «насыщайся, наедайся!»

Таким образом, человеческая речь началась с отдельных выкриков-звуков, подобных {90} одиночным нечленораздельным крикам животных. Однако между человеческой речью и выкриками животных есть существенное различие. По своим звукам речь человека и выкрики животных могут совпадать, но у человека эти звуки выражают целую мысль, целое предложение, в то время как у животного — лишь чувство, непосредственно отражающее состояние их организма. Каждый такой выкрик у обезьяночеловека был по значению равен целому предложению и потому может быть назван звуком-предложением. Со звуков-предложений и начинается человеческий язык.

Следовательно, первоначальная человеческая речь, речь звуков-предложений, была еще нечленораздельной. Она не делилась на отдельные звуки и не состояла из слов. Нельзя же назвать словом, например, прищелкивание языком «нц!» в значении «нет». Слова в человеческой речи появились гораздо позднее, когда человеку пришлось называть отдельно предметы. Это было связано с появлением в человеческом обществе зачаточного разделения труда — так называемого естественного разделения труда по полу и возрасту. Люди перестали любую работу выполнять сообща всем человеческим стадом. Они поделили более тяжелую и более легкую работу между мужчинами и женщинами, между молодыми и стариками. А когда это осуществилось, у мужчин возникла необходимость уметь называть продукты, собранные женской частью человеческого стада, а у женщин — продукты мужского труда. Но это могло случиться уже не в стаде обезьянолюдей, питекантропов, а в орде древних людей, палеантропов. Только с эпохи, когда люди начали говорить, встречаясь друг с другом уже вне процесса труда, человеческая речь стала членораздельной. В самом же начале у обезьянолюдей человеческая речь появилась не для того, чтобы называть предметы, но чтобы регулировать, совершенствовать и облегчать самый процесс совместного труда. Она должна была состоять из призывов, приглашений к упорядочению и ускорению хода работы.

Таким образом, по своему значению первые крики-предложения были зачатком того, что мы сейчас выражаем в форме призывов, просьб и приказаний (то есть того, что по значению соответствует нашей форме повелительного наклонения).

ОТ МНОЖЕСТВА К ЕДИНСТВУ

Вот что рассказывает о происхождении языков священная книга евреев и христиан — библия. Когда бог сотворил Адама, он привел к нему всех скотов земных и птиц небесных, чтобы Адам дал им названия. Адам дал каждому существу свое имя, и отсюда будто бы появился человеческий язык. По библии выходит, что сначала все говорили на одном языке, но впоследствии, когда потомки Адама размножились, они, перед тем как расселиться по всему миру, захотели увековечить свое имя и для этого построить «столп» (башню) высотою до небес. Это предание называется легендой «о Вавилонской башне». Люди начали строить башню, говоря на одном языке, и строить им было легко, но бог будто бы увидел это с неба и остался недоволен. Он смешал языки, и люди перестали понимать друг друга. (Отсюда и получилось выражение: «Вавилонское столпотворение». И сейчас еще мы называем этим именем всякую неразбериху, беспорядок и несогласованность. Не понимая друг друга, люди бросили постройку башни и разошлись по лицу всей Земли.

Одно из диких австралийских племен тоже сложило сказку о том, почему на свете так много языков.

Жила-была на свете злая старуха, которая старалась напортить людям. Она ходила по ночам с палкой по дорогам и разоряла костры, вокруг которых спали люди. Когда она умерла, все очень обрадовались. Собрались все племена, чтобы отпраздновать ее смерть. По австралийскому обычаю, каждое племя должно было съесть кусок трупа покойницы. И как только каждое племя съедало свою часть, оно начинало говорить на непонятном языке. Так, по мнению австралийцев, злая старуха напортила людям и после своей смерти.

Но хотя кое-кто и до сих рассматривает многоязычие, как своего рода «наказание свыше», в действительности зарождение множества языков у человечества было естественным процессом. Легенда о том, что у людей был сначала один язык, неверна. Наоборот, с самого начала количество языков было много больше, чем сейчас, а сами они были дробнее, мельче по числу говорящих. Ведь каждое маленькое стадо в {91} несколько десятков обезьянолюдей самостоятельно вырабатывало свою речь, а таких мелких стад бродило великое множество.

Лишь потом, с течением времени, число отдельных языков стало уменьшаться, а они сами соответственно укрупнялись. Это произошло, когда стада и орды древних людей укрупнились в племена и начали говорить на общем племенном языке. Еще позднее племена стали объединяться в союзы племен, говорящие на более крупных, межплеменных языках. Отдельное племя в таком союзе отличалось только особым наречием.

В дальнейшем из племен складывались народы, говорившие на укрупненных, народных языках. Несколько столетий назад началось превращение народностей в нации, и в XVI веке в Западной Европе появилось уже шесть крупнейших национальных языков. Затем возникли языки межнациональные, и наконец, к началу XX века, окончательно оформились мировые, или международные, языки.

Таков был ход развития языков — от множества к объединению и укрупнению. Это с несомненностью доказал крупнейший советский языковед академик Марр. Он спорил со всеми буржуазными учеными, которые пытались утверждать, будто на свете все языки произошли от одного языка. Марр писал, что «единый язык у человечества в прошлом — это фикция» и что «зарождение, рост и конечное достижение человеческой речи можно изобразить в виде пирамиды, стоящей на основании».

БУДЕТ ЛИ ЕДИНЫЙ ЯЗЫК

Как хорошо было бы, говорят некоторые, если бы на свете существовал один язык: не приходилось бы изучать столько языков и все люди на Земле без затруднений понимали бы друг друга.

Но возможен ли переход всего человечества на единый язык уже в нашу эпоху?

В согласии с академиком Марром, мы думаем, что количество языков на земном шаре будет неизбежно постепенно уменьшаться. Об этом говорит постепенный процесс сплочения и укрупнения языков, который происходит все время по мере экономического и политического сплочения народов.

Но укрупнение языков — процесс очень длительный. Вопрос о едином языке для всего человечества на Земле может быть практически поставлен только через сотни лет. Значит, наша эпоха остается еще эпохой многоязычия в его теперешнем виде. И сейчас, в частности, после великой победоносной Отечественной войны с фашизмом, в период мирного строительства, в период укрепления мира между всеми свободолюбивыми нациями, наша задача заключается в том, чтобы всячески стремиться изучать иностранные языки, в первую очередь — языки международные.

Не уничтожение всех языков, кроме одного немецкого, как это пропагандировали гитлеровские расисты, а, наоборот, равноправие языков — вот закон, который действует у нас в Советском Союзе. Это одна из задач всех свободолюбивых стран. Чтобы жить в мире и дружбе с соседями, нужно уметь говорить с ними на одном языке, нужно уметь их понимать.

Товарищ Сталин так определил одну из задач послевоенного периода: «Советский патриотизм не разъединяет, а наоборот сплачивает все нации нашей страны в единую братскую семью. В то же время народы СССР уважают права и независимость народов зарубежных стран и всегда проявляли готовность жить в мире и дружбе с соседними государствами. В этом можно видеть основу растущих и крепнущих связей нашего государства со свободолюбивыми народами».

СПОР О ЗЕМЛЕ

„вниз головой”

емля — шар. Как это ясно, просто, понятно! Это известно теперь каждому школьнику. Об этом люди догадывались уже тысячелетия назад. Древние греки Пифагор и Аристотель учили, что Земля, наравне с другими планетами, имеет форму шара. А Эратосфен, живший в III веке до нашей эры, даже измерил несколько градусов земного меридиана. Но...

О том, что Земля — шар, ничего не сказано в библии. В этой древней книге описывается, как бог сотворил в шесть дней мир: небо, землю, светила небесные, растения, животных и человека — Адама. Заключить отсюда, что Земля — шар, никак невозможно. И богословы долго и упорно оспаривали шарообразность Земли, выискивая в библии тысячи доводов против этого.

Кое-кто из них прибегал и к помощи здравого смысла. Ведь если «по ту сторону» Земли есть люди (их называли антиподами), то как же они ходят? Вниз головой?

«Может ли найтись глупец, — восклицал один религиозный писатель, — допускающий, что существуют люди, у которых ноги выше головы? Что злаки и деревья растут вниз? Что дождь, град и снег падают вверх?»

Да, долго, очень долго люди думали, что во всем мире один общий низ и общий верх. Но эти понятия относительны: на любом месте Земли свой низ. Дождь, где бы он ни шел — у нас или у антиподов, — направлен не от Земли, а к ней: предметы падают всюду к центру Земли. Вот что значит «вниз».

Это понимали уже некоторые великие ученые древности. А столетия спустя церковная власть признала мысль о шарообразности Земли и антиподах «еретичной»... Вопрос был объявлен греховным, обсуждение его было запрещено. И в течение веков никто уже не осмеливался затрагивать его.

Но вот Христофор Колумб совершает свое знаменитое путешествие. Он ищет кратчайший морской путь в Индию — страну, лежащую на востоке. Однако, считая Землю шарообразной, Колумб решает плыть не на восток, а на запад: быть может, с «этой стороны» ближе... И он организует экспедицию из трех кораблей, которая в начале августа 1492 года покидает Испанию. О существовании Америки никто в те времена не подозревал. {95}

После многих злоключений в Атлантическом океане Колумб достиг в октябре земли, принадлежащей американскому континенту: он открыл некоторые острова Багамского архипелага, Кубу и Гаити. В Индию Колумб так и не попал, зато он «набрел» на неизвестную страну — Америку. И хотя она и была названа «Новым Светом», Колумб до конца жизни оставался уверенным, что он нашел не что иное, как западный путь в Восточную Азию — в Индию, Китай и Японию.

Открытия Колумба, по возвращении его из первого трансатлантического путешествия в Испанию, произвели огромное впечатление. Богословы же обрушились на отважного мореплавателя всей тяжестью библейской премудрости. И снова возгорается спор. Колумба награждают, весь культурный мир восторженно чествует его, а церковники продолжают упорно оспаривать истину.

Четверть века спустя выступает с планом дальнего плавания другой путешественник — Фернандо Магеллан. Он намеревается достичь островов, расположенных на юго-востоке Азии, отправившись на запад и обогнув Южную Америку. Магеллану удается организовать эскпедицию из пяти кораблей, и в 1519 году он покидает Испанию.

Вот краткая история этого замечательного путешествия. Флотилия прошла Атлантический океан, продвинулась вдоль берегов Южной Америки и остановилась в одном из заливов на зимовку. Команды судов, измученные трудностями, восстали. Магеллан подавил бунт, и в октябре 1520 года часть его флотилии вступила в Магелланов пролив — только часть, так как одно судно погибло, другое бежало и вернулось в Испанию, а третье попало в плен к португальцам. Через несколько недель остатки экспедиции вышли на спокойную гладь океана, который Магеллан назвал Тихим. В течение четырех месяцев корабли не встречали суши. Экипажи испытывали огромные лишения: нехватало продовольствия и пресной воды, стали развиваться болезни. Только в марте 1521 года экспедиция достигла Марианских, а затем Филиппинских островов, расположенных на юго-востоке Азии. Здесь Магеллан и часть его команды, приняв участие в междоусобице местных вождей, погибли в бою, а часть была убита {96}

Воображению индусов Земля рисовалась полушарием, которое покоится на четырех слонах, а слоны стоят на огромной черепахе.

Монах Козьма Индикоплевт представлял себе вселенную в виде прозрачного ящика. На дне его — окруженная четырьмя морями плоская Земля. К северу от Земли расположена большая гора, за которую Солнце убирается на ночь. Повидимому, оно погружается в глубокий колодец, из которого его по утрам вытаскивают...

одним из князей. Остальные, вследствие малочисленности экипажа, сожгли один из кораблей и на оставшемся отплыли в море.

Наконец, 8 сентября 1522 года корабль этот, совершив первое в истории кругосветное путешествие, продлившееся три года, возвратился в Испанию.

Участники экспедиции доказывали, что Земля шарообразна, так как их корабль объехал ее; доказывали, что антиподы существуют, так как они сами видели их. А богословы все еще настаивали на своем, спорили еще целых два века. И только после того как французские астрономы измерили часть земного меридиана и сами «святые отцы» отправились распространять среди антиподов «слово божие», шарообразность Земли получила наконец всеобщее признание.

НЕПОДВИЖНЫЙ ЦЕНТР МИРА

В древности большинство людей считало, что устройство вселенной таково, каким оно непосредственно представляется взору.

Ежедневно мы видим, как Солнце и Луна появляются из-за горизонта, описывают на небе свой путь и снова прячутся за Землю. Ночью загораются звезды: одни восходят и заходят, а другие только описывают на небе круги в поле нашего зрения. Все эти круги расположены концентрически: в их общем центре помещается Полярная звезда, которая вовсе не движется.

Мы замечаем далее, что взаимное расположение звезд изо дня в день не меняется. Правда, несколько звезд (древние насчитывали их пять) «блуждают» среди остальных, но это — редкое исключение.

Не ясно ли отсюда, что все звездное небо целиком вращается вокруг Земли? Оно должно представлять собой сферу — пустой шар, к внутренней поверхности которого прикреплены все звезды, кроме пяти блуждающих (их назвали «планеты», что по-гречески означает «блуждающие»).

Таким мы видим мир, и поэтому в древности думали, что так он и устроен в действительности. Где же, в каком месте мира помещается Земля? Очевидно, она должна находиться в центре. Если бы это было не так, говорил знаменитый древнегреческий астроном Птоломей, живший во II веке нашей

эры, то мы не отовсюду видели бы в точности половину небесной сферы.

В самом деле, вообразим себя внутри огромного стеклянного шара. Если мы находимся не в центре его, то в определенном направлении мы увидим меньшую часть шара, а в противоположном — большую. С любого же места Земли мы видим ровно половину небесного свода. Следовательно, Земля находится в центре мира.

Движется ли она? Очевидно, нет. Если бы она двигалась, говорил Птоломей, то взаимное расположение звезд на небе должно было бы изменяться, а мы этого не наблюдаем.

Вращается ли Земля вокруг своей оси, как полагали некоторые древние ученые? И на этот вопрос Птоломей давал отрицательный ответ. Ведь при вращательном движении развивается центробежная сила: если положить на вращающийся диск какой-нибудь предмет, то предмет отлетит в сторону. С Земли же ничто никуда не улетает.

А вот еще одно соображение, которое должно доказать, что Земля неподвижна.

Стрела, пущенная из лука вверх, падает к ногам стрелка. Если бы Земля вращалась, то за время полета стрелы она успела бы несколько повернуться на восток. Вследствие этого стрела должна была бы упасть к западу от того места, где стоит стрелок.

Основываясь на подобных доказательствах, Птоломей разработал «геоцентрическую систему» мира («гео» — по-гречески «земля»). По этой системе в центре мира находится неподвижная Земля, все же небесные тела обращаются вокруг нее.

Богословы ухватились за эту систему: она не противоречила священному писанию и потому оказалась для них как нельзя более кстати. Всесильная церковь объявила новое учение окончательным и непререкаемым; всякое возражение против него считалось богохульством.

На протяжении многих веков это учение служило оружием против науки и было ее величайшим тормозом.

Однако никого из астрономов, в том числе и самого Птоломея, геоцентрическая система не удовлетворяла. Небесные светила не желали слушаться ее: они обращались вокруг Земли не так, как этого требовало геоцентрическое «расписание». Особенно странным было поведение некоторых планет. Марс, например, в известные периоды внезапно останавливался и начинал «пятиться» назад. Затем, после следующей остановки, он снова принимался двигаться вперед, описав при этом на небе затейливую петлю...

Чтобы объяснить подобные явления, {98}

В 1519 году отправился в дальнее путешествие мореплаватель Магеллан. После многих злоключений он был убит. Через три года часть его спутников вернулась в Испанию, совершив с экспедицией, снаряженной Магелланом, первое в истории кругосветное путешествие.

приходилось непрерывно усложнять геоцентрическую систему. Сначала предположили, что вокруг Земли обращается не сама планета, а некий воображаемый круг — «эпицикл», по которому это светило движется. Однако наблюдения продолжали расходиться с действительностью: с течением времени обнаруживалось, что одних эпициклов далеко не достаточно для объяснения загадочных движений некоторых планет. Тогда вводили дополнительные эпициклы. Получалось, что небесное тело движется по кругу, центр которого описывает другой круг, и только этот второй круг обращается около Земли...

Но и двух эпициклов оказывалось недостаточно. Приходилось призывать им на помощь третий, четвертый, пятый, шестой... Их число достигало десятков! «Мы не должны отступать перед сложностью гипотез, — писал Птоломей. — Мы обязаны, по возможности, объяснять явления природы». Так геоцентрическая система все более запутывалась. Это продолжалось до тех пор, пока в астрономии не произошло событие, опрокинувшее все старые взгляды на устройство мира.

ЗЕМЛЯ - РЯДОВАЯ ПЛАНЕТА

В 1543 году вышла из печати книга великого польского ученого Николая Коперника «Об обращениях небесных кругов». Тридцать шесть лет автор хранил ее в рукописи и наконец решился сдать в типографию. Самому ему так и не пришлось узнать, какой великий переворот произвел его труд: первый отпечатанный экземпляр был доставлен Копернику, когда он лежал уже на смертном одре. Но книга вышла в свет и сделала свое дело.

Геоцентрическая система Птоломея ложна, писал Коперник, она расходится с наблюдениями. Коперник ссылался па древнегреческих ученых, которые высказывали предположение, что Земля вращается вокруг своей оси и движется вокруг Солнца. Эти догадки древних греков казались Копернику более убедительными, чем птоломеевское нагромождение эпициклов. Математически обосновав их, он построил новую систему мира — гелиоцентрическую («гелиос» — по-гречески «солнце»).

Если принять, писал Коперник, что не Солнце и планеты вращаются вокруг Земли, а Земля и планеты обращаются вокруг Солнца, то весь небесный механизм окажется хорошо слаженным. То, что в громоздкой системе Птоломея было загадкой, легко и просто объясняется движением Земли.

Нам кажется, что весь небесный свод вращается с востока на запад, рассуждал Коперник. Но если вообразить, что он находится в покое, а Земля вращается в обратную сторону, то получится та же самая картина. Гораздо проще допустить вращение одного небесного тела, чем вращение всего мира вокруг него.

С любого места Земли мы видим ровно половину небесной сферы. У Птоломея это служило доказательством неподвижности Земли в центре мира. Коперник делает отсюда совсем другой вывод — о том, что небесная сфера бесконечно велика по сравнению с Землей. Земля — только маленькая точка. Поэтому она может находиться не в самом центре мира, а около него. Движение ее вокруг центра не повлияет на величину видимой части неба.

Теперь мы знаем, что и Коперник был не совсем прав: никакой небесной сферы вообще нет — мир просто безграничен. Поэтому не существует и «центра мира». Но для опровержения взглядов Птоломея рассуждения Коперника было достаточно; мысль, что Земля — лишь песчинка во вселенной, была огромным и смелым шагом вперед,

Птоломей думал, что в случае вращения Земли предметы слетели бы с ее поверхности и даже сама Земля разорвалась бы под действием центробежной силы. Почему этого не происходит, несмотря на то, что Земля все же вращается, понимает теперь любой ученик средних классов: во-первых, Земля притягивает к себе все предметы; во-вторых, она вращается очень медленно — со скоростью

всего одного оборота в сутки. При такой небольшой скорости центробежная сила во много раз меньше силы тяжести.

Но во времена Коперника о силе земного тяготения ничего не знали. Неизвестна была и величина центробежной силы. Тем замечательнее довод, с помощью которого Коперник опровергает возражение Птоломея. Если вращение Земли может привести к разрыву ее на части, говорит он, то это тем более должно было бы случиться с небесной сферой: ведь она находится неизмеримо дальше от центра мира, чем Земля, и движется поэтому гораздо быстрее.

Не менее удачно опровергал Коперник рассуждение Птоломея о стреле, падающей к ногам стрелка. Он правильно указывал на то, что облака и все находящееся в воздухе участвуют в движении Земли. Что же касается тел, поднимающихся в пространство с поверхности нашей планеты, то они, «составляя как бы часть Земли, сохраняют ту же природу движения», что и Земля. За время полета стрелы и она сама и стрелок перемещаются в одном и том же направлении и с одинаковой скоростью. Поэтому стрела, пущенная прямо вверх, не отклоняется в сторону, а падает к ногам стрелка. Видимое на небе взаимное расположение звезд не изменяется. Долгое время это обстоятельство было одним из самых серьезных доводов против движения Земли. В самом деле, если, находясь в лесу, вы сделаете шаг в сторону, взаимное расположение деревьев покажется вам несколько изменившимся. {101}

С прогрессом техники — с увеличением точности и чувствительности приборов — удалось обнаружить и даже измерить смещение звезд. Оно оказалось исчезающе-ничтожным, ибо звезды невообразимо далеки от нас. Так справедливость гелиоцентрической системы была окончательно доказана.

Книга Коперника произвела на современников потрясающее впечатление. Одни стали горячими защитниками нового учения, другие — его заклятыми врагами. Между обеими сторонами происходили ожесточенные споры.

Новое, революционное мировоззрение до основания разрушало освященную церковью птоломеевскую систему. Оно не оставляло камня на камне от наивной библейской сказки о сотворении мира. По библии, бог создал Землю для того, чтобы поселить на ней человека, а для освещения ее он «зажег» в небе Солнце, Луну и звезды. По Копернику же, Земля, это великое «творение» бога, оказывалась лишь крошечным мирком, затерянным в колоссальной вселенной. Великий астроном объявил Землю рядовой планетой, послушно вращающейся в мировом пространстве вокруг Солнца — того самого Солнца, которое должно было служить для Земли лишь фонарем!

Богословам было от чего притти в ярость! «Этот дурак, — раздраженно говорил о Копернике глава христиан-протестантов Мартин Лютер, — хочет перевернуть все наши знания по астрономии!» И со всех сторон посыпались глупейшие доказательства в пользу того, что Земля находится в центре мира и что она никак не может двигаться. А один астроном (он же и служитель церкви) заявил, что Коперника за его книгу «следовало бы публично высечь розгами»...

„ВЗГЛЯНИТЕ - И ВЫ УБЕДИТЕСЬ!”

В начале 1610 года население Венеции было охвачено волнением. Из уст в уста передавались невероятные слухи. К площади Святого Марка стекался народ: там, на колокольне собора, стояла удивительная труба. Говорили, что сквозь нее можно увидеть невидимое: далекие корабли, плавающие в Адриатическом море; далекие дороги, ведущие в Венецию; далекие села, окружающие город.

Вид Луны в трубу ошеломил первых наблюдателей. Владелец инструмента, рыжий человек с блестящими глазами, охотно демонстрировал чудеса надземного мира. Это был знаменитый профессор Галилео Галилей. Узнав об изобретении зрительной трубы, он сам построил телескоп. И в памятный день 7 января 1610 года человек впервые взглянул вооруженным глазом на небо.

Галилей навел телескоп на Юпитер, и — о, чудо! — вокруг желтого кружочка, каким выглядит Юпитер в телескоп, висят четыре яркие точки. С течением времени Галилей заметил, что они обращаются вокруг Юпитера. «Это луны, спутники Юпитера!» — решил Галилей. И в маленькой системе Юпитера он увидел модель большой — той, о которой говорил Коперник, — системы Солнца и планет. Вот ее пример, вот хотя и косвенное, но наглядное доказательство того, что Коперник был прав.

Галилей навел телескоп на Венеру — самую яркую из планет. Что же он увидел? Вместо светящейся точки — маленький серп, такой же, как у Луны! Это Солнце освещает Венеру сбоку. Значит, Венера — такой же темный шар, как Луна. Вот они каковы — «блуждающие звезды», «планеты»!

Из ночи в ночь продолжает Галилей наблюдать Венеру. Ее серп так же меняет

свою величину и форму, как серп Луны. Смена этих «фаз» показала Галилею, что Венера обращается вокруг Солнца, а не вокруг Земли, — прямое доказательство того, что Коперник прав. Его теория превращается в бесспорную истину.

Но чем убедительнее были доказательства, тем большая злоба овладевала служителями церкви: если дело пойдет и дальше так, то народ совершенно потеряет веру в библию. Церковь лишится своей власти, богатств, колоссальных доходов. Пока не поздно, надо положить конец этой опасной астрономии.

Учение Коперника было решительно осуждено и запрещено. Профессора должны были присягать, что не придерживаются его; им запрещалось сообщать студентам об открытиях, сделанных с помощью телес копа.

«Взгляните — и вы убедитесь!» — уговаривал Галилей ополчившихся против него богословов.

Напрасно! Работу с телескопом они объявили «нечестивым» занятием, результаты наблюдений — абсурдными, а спутников Юпитера — «иллюзиями сатаны». Единственно правильный метод изучения мира, говорили они, — это толкование текстов священного писания.

Галилей возвестил об открытии гор и долин на Луне. Богословы объявили это открытие противоречащим библии. Горы отбрасывают тени? Стало быть, Луна светит не своим светом, а освещается извне Солнцем? Ересь! В божественной книге ясно сказано, что Луна — «великое светило».

Ненавистный телескоп добрался и до Солнца: на Солнце оказались пятна, и притом бóльшие, чем земные материки. Церковники решили, что это порочит созданное богом великое светило. И немедленно по всем католическим университетам Европы был разослан приказ: не сметь упоминать о пятнах!

Борьба принимала все более ожесточенные формы. Наконец Галилея, уже семидесятилетнего, больного старика, бросили в тюрьму. Его судили и пытками и угрозой мучительной смерти заставили отречься от учения Коперника и собственных многочисленных открытий, подтвердивших это учение.

Но, как ни старались служители церкви задушить научную мысль, им не удалось это. Не помогли ни угрозы адом на «том свете», ни тюрьмы, ни костры, на которых непокорных сжигали живьем. На смену Галилею приходили все новые и новые ученые. Телескоп совершенствовался, множились изобретения, делались все новые замечательные открытия. И все более раскрывался перед человеком бесконечный мир во всем его потрясающем величии.

ВЕЛИКИЙ СЕЯТЕЛЬ ИДЕЙ

ДИССЕРТАЦИЯ МАГИСТРА АРНОЛЬДА

университете немецкого города Эрлангена 12 октября 1754 года происходил научный диспут: магистр Иоганн Христоф Арнольд защищал диссертацию на получение должности доцента по физике.

Место доцента Эрлангенского университета считалось завидным, и магистр Арнольд тщательно готовился к диспуту. Он во что бы то ни стало хотел поразить будущих коллег высокой ученостью, показать знакомство с самыми (последними достижениями науки, блеснуть умением разбираться в трудах наиболее знаменитых ученых.

Что избрать темой для диссертации? Арнольд подошел к книжной полке и взял в руки увесистый том. «Новые Комментарии Санкт-Петербургской Академии», том первый. Как и все научные труды того времени, книга напечатана па латинском языке. Арнольд быстро нашел двести шестую страницу: «Размышления о причине теплоты и холода», диссертация члена Санкт-Петербургской Академии наук, профессора химии Михаила Ломоносова. Вот работа, которая всколыхнула ученый мир. Еще бы: русский академик полностью отбросил в ней общепринятые, десятки лет

господствовавшие в пауке взгляды, жестоко высмеял все доводы, которые приводились в их защиту, и выдвинул совсем новую, оригинальную теорию, положившую начало коренной перестройке всей физики.

«В наше время причина теплоты приписывается особой материи, называемой большинством теплотворной, — прочел Арнольд в двадцать восьмом параграфе диссертации Ломоносова. — ...Это мнение в умах многих пустило такие могучие побеги и настолько укоренилось, что можно прочитать в физических сочинениях о внедрении в поры тел названной выше теплотворной материи, как бы притягиваемой каким-то любовным напитком, и наоборот — о бурном выходе ее из пор, как бы объятой ужасом. Поэтому мы считаем нашей обязанностью подвергнуть эту гипотезу расследованию».

Арнольд пробежал глазами несколько параграфов. Нечего сказать, хорошенькое «расследование» произвел Ломоносов! После такого расследования камня на камне не осталось от признанной всеми теории, С подлинным юмором большого писателя и неотразимой логикой ученого разбивал Ломоносов все основания, на которых покоилась теория таинственной «теплотворной материи».

Не менее четко и убедительно обосновывал Ломоносов и свои собственные взгляды на природу теплоты. Магистр пробежал {105} остальные страницы его диссертации. Удивительно, как просто и ясно русский ученый объясняет все тепловые явления — расширение и сжатие, плавление и затвердевание, испарение и другие!

Иоганн Арнольд перебрал пачку научных журналов, присланных из разных стран. Да, статья Ломоносова всюду произвела огромное впечатление. Такое множество откликов вызывали лишь самые выдающиеся открытия. Конечно, не все критики соглашались с теорией Ломоносова. Некоторые из них находили его «Размышления о причине теплоты и холода» неверными. Но то, что почти все журналы сочли необходимым отозваться на диссертацию русского академика, само по себе свидетельствовало, что Ломоносов был всемирно известным ученым, с которым вынуждены считаться как друзья, так и противники.

О лучшей теме для диспута Арнольд не мог и мечтать. Показать умение разобраться в такой работе, как обратившее на себя внимание физиков всего мира сочинение крупнейшего ученого Ломоносова, значило наверняка произвести благоприятное впечатление на профессуру Эрлангенского университета. Арнольду оставалось только решить: примкнуть ли к взглядам Ломоносова или, наоборот, раскритиковать их?

Это был трудный вопрос. С одной стороны, теория Ломоносова необычайно убедительна, а его критика теории «теплотворной материи» убийственна. С другой стороны, Арнольд не слышал, чтобы кто-либо из профессоров Эрлангенского университета публично объявил себя сторонником теории Ломоносова. Что же, вступать в спор с профессурой? Нет, для Арнольда это невозможно: пропадай тогда желанная доцентура! Кроме того, было уже кое-что известно о роли, которую Ломоносов играл в Петербургской академии, — сведения о его борьбе против засилья иностранцев просачивались и за границу.

Взвесив все «за» и «против», магистр Арнольд решил выступить с опровержением взглядов Ломоносова...

НАУКА НА ПЕРЕЛОМЕ

Академик Михайло Васильевич Ломоносов, — знаменитый ученый, сочинение которого магистр Иоганн Арнольд избрал темой своей диссертации, — всего лишь за тринадцать лет до этого, 8 июня 1741 года, безвестным студентом возвратился в Россию после пятилетнего отсутствия. Командированный за границу Академией наук для усовершенствования в науках, он вполне достиг своей цели. Лекции опытных профессоров, чтение научных трудов крупнейших ученых, посещение рудников, шахт, металлургических и химических заводов в соединении с неутомимой любознательностью и гигантской работоспособностью сделали из него всесторонне образованного человека. Ломоносов возвращался на Родину, обогащенный глубоким знанием новейших достижений науки, полный сил и желания работать, как писал он сам, «для пользы отечества, для приращения наук и для славы Академии».

Ломоносов прекрасно понимал, что «ни во время войны государству надёжного защищения, ни во время мира украшения без вспоможения наук приобрести невозможно», и со всей серьезностью подходил к предстоящей ему научной деятельности. Много полезного получил Ломоносов во время заграничной командировки. Одного только не привез он на Родину: чувства слепого преклонения перед иностранным, духа раболепия перед европейскими авторитетами. Ломоносов в высшей степени критически оценивал приобретенный им научный багаж. Не все в нем одинаково удовлетворяло его.

Знакомство с математикой и механикой доставило ему наибольшее удовлетворение. К началу XVIII столетия обе науки, подгоняемые запросами производства, достигли высокого совершенства. Ремесленные мастерские и мануфактуры все больше оснащались станками и машинами. Постройка их требовала уже весьма глубокого познания механики твердых тел, а широкое использование в качестве двигателей водяных мельниц заставило заняться разработкой механики тел жидких. Ко времени Ломоносова законы механики были выражены с помощью точных математических формул, и Михайло Васильевич никогда не уставал восхищаться безупречной точностью и стройностью этой науки.

Зато остальные разделы физики оставляли желать многого. Они явно отставали от запросов практической жизни. Бурно расширявшаяся промышленность заставляла искать новые способы приводив в движение

все более и более сложные станки. Отдельные изобретатели уже ломали головы над усовершенствованием первых, примитивных паровых машин. А наука была почти беспомощна в теоретическом истолковании большинства важнейших свойств тел. Ученые объясняли их присутствием в телах особых, таинственных и неуловимых, невидимых и неосязаемых, сверхтонких и всепроникающих материй-жидкостей.

Тяжесть тел они объясняли присутствием особой «материи тяжести», упругость — «материей упругости», электрические и магнитные свойства — «электрической и магнитной материями». Теплоту тел они сводили к присутствию «теплотворной материи», а распространение света приписывали передвижению мельчайших частичек особо тонкой «световой материи». Напрасно было бы пытаться узнать: что же представляют собой эти «материи»? Этого не знали сами авторы трудов. Они говорили, что эти материи нельзя ни видеть, ни осязать, ни слышать, ни поймать в какой-нибудь сосуд, что они проникают сквозь любые стенки и совершенно неуловимы...

Ломоносова не радовали такие рассуждения. Почему землемеры вычисляют площади земельных участков и даже целых стран, не прибегая ни к каким таинственным материям? Почему астрономы определяют сроки появления звезд, комет, планет без помощи каких-либо таинственных сил? Почему механики рассчитывают размеры водяного колеса и высоту плотины водяной мельницы, не призывая на помощь чего-либо таинственного и непонятного? И почему без этого не обходятся физики? Ведь, по сути дела, безразлично—прямо ли сказать: «Я не знаю, что такое теплота» или: «Я знаю, что теплота — это теплотворная материя, но что таксе теплотворная материя, — я не знаю»...

Странные для нас теории невесомых «материй» в свое время создавались крупнейшими учеными и неплохо объясняли известные им факты. Эти теории были необходимым этапом в развитии науки. Но, указав путь к новым открытиям, теории невесомых «материй» постепенно перестали справляться с объяснением вновь открываемых фактов и ко времени Ломоносова {107} превратились в тормоз научного прогресса. Казалось бы, следовало отказаться от неправильных, устаревших взглядов. Но в книгах ученых всего мира попрежнему описывались невесомые материи, хотя уже накапливались факты, говорящие о том, что материя без веса существовать не может.

Еще меньше удовлетворяло Ломоносова изучение химии. На нее в то время смотрели как на искусство разлагать сложные тела на составные части, а из последних вновь создавать сложные тела. В учебниках химии описывались различные операции разложения и соединения тел и перечислялись все известные тогда вещества минерального, растительного и животного происхождения. Химия была не наукой, а именно «искусством» — ремеслом, не опирающимся на прочный теоретический фундамент.

А между тем именно от физики и химии ожидала «вспоможения» растущая промышленность — металлургия и пиротехника, красильное, мыловаренное и другие производства. Жизнь властно требовала ускоренного развития физики и химии, превращения их в такие же точные науки, как механика. Но для этого нужно было коренным образом пересмотреть их теоретические основы и объявить решительную борьбу устаревшим воззрениям.

Нужен был гениальный ученый, способный «преобразовать самый фундамент физики и химии, очистить эти науки от всех наслоений Средневековья, сделать их такими же совершенными, как математика и механика.

Гениальным ученым, осуществившим эту грандиозную историческую задачу, оказался великий сын русского народа Михайло Васильевич Ломоносов.

ВНУТРЕННЕЕ СЛОЖЕНИЕ ТЕЛ

«Мы считаем излишним призывать на помощь для отыскания причин упругости воздуха ту своеобразную блуждающую жидкость, которую очень многие — по обычаю века, изобилующего тонкими материями — применяют обыкновенно для объяснения природных явлений. Мы довольствуемся тонкостью и подвижностью самого воздуха и ищем причину упругости в самой материи его».

Так писал Ломоносов в диссертации «Попытка теории упругой силы воздуха», и эти слова можно отнести ко всем его работам. Ибо везде он решительно выступал против таинственных «тонких материй» и ставил своей целью «сыскать причины видимых свойств, в телах на поверхности происходящих, от внутреннего их сложения», то есть объяснить все свойства тел их собственной внутренней природой. К постижению этой внутренней природы тел и стремился прежде всего Ломоносов.

Еще философы древности пытались понять и объяснить атомным строением тел способность рыбы раздвигать воду при движении, свойство твердого тела становиться жидким при нагревании и свойство жидкости испаряться. Без представления об атомах — мельчайших, невидимых для нас частичках, из которых построены все тела,— нельзя дать единое объяснение всем этим фактам. Так из наблюдений над простыми явлениями природы две тысячи лет назад в науке зародилась атомная гипотеза.

Забытая потом надолго, атомная гипотеза возродилась в XVII столетии и с тех пор не выходила из круга внимания ученых. Она стала даже своего рода «модой», и многие ученые XVII—XVIII веков считали чуть ли не долгом создать «собственную» атомную гипотезу. Они усердно описывали мельчайшие составные частицы тел, наделяя их по своему вкусу самыми разнообразными свойствами. Одни считали их вихревыми кольцами, другие — абсолютно твердыми шариками. Если у одних они были материальными частицами, то у других — непротяженными и нематериальными сущностями. Их представляли либо совершенно гладкими и отличающимися только размерами, либо одинаковыми по размерам, но снабженными остриями, крючьями, отверстиями, с помощью которых они соединяются друг с другом.

Фантазия авторов находила широкое поле деятельности и нередко заслоняла то ценное, что имелось в их гипотезах. Но что хуже всего — все эти гипотезы прекрасно уживались со старыми воззрениями. И если прежде просто говорили, что, например, теплота обусловливается особой «теплотворной материей», то теперь дополнительно описывались атомы этой материи. Атомная гипотеза на первых порах была только новым платьем, в которое рядили старые воззрения; она не поднялась еще до создания {108}

Заиконоспасский монастырь в Москве (на Никольской), где находилась духовная академия, в которой учился Ломоносов.

новых воззрений. Ломоносов был первым ученым, дерзнувшим на это.

В своих трудах Ломоносов пользуется строго математическим методом. Он не дает слишком большой воли фантазии. Он начинает с описания наблюдений над действительными фактами и, обобщая их, приходит к аксиомам — истинам очевидным, не требующим доказательств. Основываясь на аксиомах, он формулирует и доказывает теоремы и разбирает все вытекающие из них следствия. А эти следствия проверяет опытами. Тем самым Ломоносов не дает фантазии увлечь себя в область беспочвенных измышлений; факты, с которых он начинает, и опыты, которыми заканчивает рассуждения, прочно привязывают его к реальной действительности.

Именно так выводит Ломоносов свою теорию строения тел. Что делается с металлами, когда они растворяются в кислотах? Куда деваются летучие тела при испарении? Что происходит с горючими телами в жарком пламени? Исчезают ли они бесследно? Нет, отвечает Ломоносов, они только разделяются на такие мелкие частички, которые в отдельности нельзя обнаружить с помощью глаз. Разве можно сомневаться в том, что у живых существ, видимых только под микроскопом, есть сосуды, животные соки и другие органы? Конечно, нет: ведь они живут и, следовательно, имеют части, сосуды, соки. Но можно ли увидеть эти отдельные части и сосуды, если и целое-то животное в 27 миллионов раз меньше самой крохотной моли?

Отсюда аксиома: «тела состоят из... частичек, удивительно малых и физически отделимых».

«Удивительная малость» частичек не мешает им, однако, иметь протяжение и фигуру — быть вполне материальными.

Одну за другой доказывает Ломоносов теоремы о том, что свойства тел — теплота и холод, удельный вес, цвет, запах, вкус, силы электрическая, магнитная, лекарственная и другие — зависят от протяжения, силы инерции, фигуры, движения и расположения частичек. А так как «наука движений, законы которых выводятся из протяжения, фигуры, силы инерции и расположения тел», есть механика, то и свойства тел могут быть объяснены законами механики.

Так Ломоносов пришел к гениальному выводу, что для объяснения многих физических явлений можно воспользоваться законами механики, изучая с их помощью поведение мельчайших частиц, из которых построены все тела.

...Пройдет сто тридцать пять лет, и великий ученый XIX века Фридрих Энгельс назовет физику «механикой молекул», как бы перекликаясь с великим ученым XVIII века Михаилом Ломоносовым, впервые сумевшим доказать, что «качества тел могут быть объяснены законами механики».

О ПРИРОДЕ ТЕПЛОТЫ И ХОЛОДА

Вооружившись математически разработанной теорией строения вещества, Ломоносов начал атаку на таинственные «тонкие материи». Именно тогда-то и досталось «теплотворной материи», на которую Ломоносов напал в 1744 году в диссертации «Размышления о причине теплоты и холода», послужившей темой для сочинения магистра Арнольда. {109}

К каким только нелепостям ни приводит теория теплотворной материи!

От ничтожной искры загорается порох в самый лютый мороз, когда теплотворной материи, казалось бы, не должно быть. Откуда же она берется? Неужели она появляется на мгновение специально затем, чтобы поджечь порох, причем не нагревает и не поджигает никаких окружающих порох тел? Вполне очевидно, что это «противоречит прежде всего опыту, а затем здравому смыслу».

Многие животные никогда не едят теплой пищи и, однако, так теплы, что даже согревают поднесенные к ним вещи. «Поборники и защитники теплотворной материи, истолкуйте, какою дорогою входит она в животные? Или она при этом становится холодной? Но «теплота студеная» — такая же нелепость, как темный свет, мокрая сухость, мягкая жесткость или четырехугольная круглость...»

Но даже и это еще не все. Ведь существуют ученые, считающие и холод особым веществом: оно якобы находится в солях, потому что при растворении солей часто раствор охлаждается. Но ведь те же соли нередко растворяются в других растворителях с разогреванием. Или в них одновременно с «материей холода» мирно уживается и «теплотворная материя»?

А между тем факты говорят очень ясно о действительной природе тепла. Потирая озябшие руки, мы согреваем их. (Приводя в движение прижатые друг к другу куски дерева, можно даже зажечь их. А какой кузнец не видел, как раскаляется железо при ковке? Движения рук, движения кусков дерева, движения молота вызывают появление теплоты. Зачем же гадать, откуда берется теплотворная материя в озябших руках, в молоте кузнеца, в куске дерева, когда сам собой напрашивается вывод о том, что причина теплоты кроется в движении? «Совершенно очевидно, что имеется достаточное основание теплоты в движении. А так как никакое движение не может происходить без материи, то необходимо, чтобы достаточное основание теплоты заключалось в движении какой-то материи».

...Пройдет сто шестьдесят лет, и великий ученый XX века Владимир Ильич Ленин в своей знаменитой книге «Материализм и эмпириокритицизм» озаглавит целый параграф: «Мыслимо ли движение без материи?» — и будет на многих страницах доказывать философам-идеалистам XX веки абсурдность предположения, что может быть движение без материи. Значит, и в XX веке многим буржуазным ученым было непонятно то, что Ломоносов еще в 1744 году представлял себе совершенно отчетливо!

Какое же движение вызывает появление теплоты? Мы можем целый век возить на телеге дрова, и ни одно полено не нагреется ни на один градус. Но оно быстро нагреется, если начать тереть полено о другое полено. Очевидно, поленья, крепко прижатые друг к другу, при трении приводят в движение мельчайшие частички, из которых они построены. Точно так же и молот, ударяясь о железо, заставляет быстрее двигаться частички железа. Внешнее движение всего тела превращается во внутреннее движение частичек, из которых оно состоит.

Вот это-то внутреннее движение частичек и есть теплота.

Правда, мы не видим движения частичек. Но во время сильного ветра листья и ветки деревьев тоже кажутся спокойными, если смотреть на них издали. «Здесь вследствие расстояния... в теплых телах вследствие малости частичек... колебание ускользает от взора», писал Ломоносов.

Как просто и естественно объясняет все тепловые явления эта теория! Когда мы берем в руку горячее тело, его быстро двигающиеся частички начинают подталкивать прикасающиеся к ним частички нашей руки, и мы ощущаем ожог.

Когда мы нагреваем твердое тело, его частички двигаются все быстрее и все сильнее отталкиваются друг от друга. Промежутки между ними увеличиваются, — оттого и расширяются тела при нагревании. При дальнейшем нагревании промежутки между частичками становятся столь значительными, что тело не может сохранять прежнюю форму — оно растекается, расплавляется. А когда скорость движения частичек становится настолько большой, что они уже не могут удерживаться одна возле другой, происходит испарение.

Чем теплее тело, тем быстрее движутся его частички. Можно ли представить себе самую большую возможную степень теплоты (температуру)? Очевидно, нет, потому что скорость движения частичек может возрастать и возрастать. Наоборот, чем холоднее тело, тем меньше скорость движения его частичек, а когда оно прекратится

полностью, наступит самая низкая возможная степень теплоты. Так Ломоносов впервые в истории науки ввел понятие об абсолютном нуле температуры.

Атака на «теплотворную материю» оказалась вполне успешной. Просто и изящно Ломоносову удалось без ее помощи не только объяснить все известные в его время тепловые явления, но и добиться того, что составляет смысл создания новых теорий, — предсказать еще неизвестные: абсолютный нуль температуры и возможность безгранично высокой температуры.

Своей механической теорией тепла Ломоносов положил основание научной термодинамике — теоретическому фундаменту всей современной теплотехники. Медленно, но верно завоевывали признание его идеи.

Только через сто лет механическая теория тепла была окончательно утверждена в науке. Через сто тридцать лет вошло в научный обиход понятие об абсолютном нуле температуры. А в наше время астрономы и астрофизики, определив путем сложных вычислений, что во внутренних частях звезд температура достигает десятков миллионов градусов, подтвердили правильность идеи Ломоносова о невозможности указать самую большую степень теплоты, до которой способно нагреться тело.

ФИНАЛ ИСТОРИИ АРНОЛЬДА

Свою диссертацию «Рассуждение о причине теплоты и холода» Ломоносов в январе 1745 года зачитал на двух заседаниях Конференции Петербургской Академии наук. Вскоре после этого диссертация была напечатана на латинском языке в журнале Академии наук, который рассылался всем иностранным академиям, университетам и научным обществам. Замечательная работа Ломоносова произвела большое впечатление {111} на русских и. иностранных ученых и вызвала многочисленные отклики в заграничных журналах.

Было ясно, что в науке произошло из ряда вон выходящее событие, и мировая известность русского академика быстро росла. В 1748 году Прусская Академия наук в Берлине объявила международный конкурс на лучшее сочинение о происхождении селитры. В связи с этим, по просьбе президента Прусской Академии, временно проживавший в то время в Берлине знаменитый математик, русский академик Леонард Эйлер специально обратился к президенту Петербургской Академии: «Я сомневаюсь, чтобы мог кто-либо, кроме г. Ломоносова, написать об этом лучше, почему и прошу убедить его приняться за эту работу».

И вдруг в самый разгар своей славы Ломоносов узнал, что в Эрлангенском университете состоялся диспут о его теории. Он прочел об этом в пространном отчете, напечатанном в немецкой газете «Беспристрастный гамбургский корреспондент». Автор отчета сообщал, что теорию Ломоносова «г. Арнольд совсем опровергает, принимая в свои доказательства также и г. Ломоносова некоторые предложения, но выводя из них противное нововыдуманной теории...»

Ломоносов внимательно прочел все возражения, которые выдвигал против его теории Арнольд, и до глубины души был оскорблен его недобросовестностью. Так не понять существа его взглядов мог только тупой невежда; так извратить его теорию способен только гнусный и бесстыдный враг. И магистр Арнольд вскоре убедился, что необоснованные и незаслуженные нападки на всемирно известного ученого не всегда проходят даром. Против его недобросовестных приемов ополчились честные люди науки в разных странах. И в первую очередь не остался в долгу перед противником сам Ломоносов. Он составил на латинском языке опровержение и 28 ноября 1754 года послал его в Берлин Леонарду Эйлеру. Ломоносов писал в сопроводительном письме, что автор статьи «не столько из любви к науке, сколько из недоброжелательства напал на мои неусыпные труды и, не поняв их, жестоко отделал. Посылаю на ваше проницательное рассмотрение самое очевидное доказательство его злобы и тупости... Все это заставляет меня не без причины подозревать, что тут кроется змея под травою и что столь незаслуженные и оскорбительные клеветы распространяются коварством какого-то заклятого моего врага... Здесь, в Петербурге, никто не знает и не будет знать об этих предположениях моих... Подозреваю, что и здесь принимают немаловажное участие в нанесении мне такого оскорбления».

В ответном письме Ломоносову (которое тот напечатал в выходившем в Петербурге на французском языке журнале «Литературный хамелеон») академик Эйлер писал: «Недобросовестность и слог немецких газетчиков мне очень хорошо известны и нисколько не трогают меня: я смеюсь, видя, как они терзают и стараются уронить прекраснейшие сочинения... я всегда буду такого мнения, что надобно презирать подобные статьи... Всякий знает, что появившиеся до сих пор трактаты о причинах теплоты еще не разъяснили вполне этого предмета, и занимающиеся его исследованием заслуживают величайшей похвалы. Вас нельзя не поблагодарить за то, что вы рассеяли мрак, покрывавший доселе этот вопрос... Я передал ваш мемуар... профессору Формею, который мне обещал поместить ваше возражение во французском журнале».

И. Л. Формей, непременный секретарь Берлинской Академии наук, напечатал статью Ломоносова в шестнадцатом томе научного журнала, издававшегося в Амстердаме на французском языке, и оттиск статьи прислал Ломоносову. Профессор Формей писал Ломоносову 27 мая 1755 года: «Как я желаю вам сделать обязательство во всем, что от меня зависит, я то исполнил и посылаю вам при сем листки из моего журнала, где оная диссертация напечатана. Сие было должность, чтобы защитить только праведное ваше дело от таких неправедных поносителей».

А Леонард Эйлер из своей стороны написал в июле того же года в Петербургскую Академию наук: «Совсем другое дело сочинение Ломоносова о причине теплоты: все, что другими было говорено о том, нелепо или неосновательно и потому весьма далеко от достоверного объяснения; возражения же противников доказывают, с одной стороны, что они его мысли не поняли, а с другой — обличают их грубое невежество...»

Так соединенными усилиями лучших представителей мировой науки был дан {112} достойный ответ ничтожествам, осмелившимся посягнуть на славу всемирно известного ученого Михаила Васильевича Ломоносова.

КИНЕТИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ ГАЗОВ

Одновременно с сочинением о природе теплоты в журнале Петербургской Академии наук были напечатаны еще три статьи Ломоносова, в том числе замечательная работа «Попытка теории упругой силы воздуха» — первая в истории науки строго обоснованная теория газов.

В этой работе Ломоносов объяснил важнейшее свойство воздуха (единственного известного в то время газа) —его упругую силу, способность очень сильно сжиматься при сдавливании и расширяться при уменьшении давления. Современники Ломоносова давали обычный ответ: между частичками воздуха находится тонкая «материя упругости», которая и расталкивает их в разные стороны.

Таинственная «материя упругости» так же мало удовлетворяла пытливого русского ученого, как и «теплотворная материя», от которой он только что избавил науку.

Ломоносов опять исходил из проверенных фактов.

Еще лет за восемьдесят до него англичанин Роберт Бойль, а затем француз Мариотт открыли, что давление воздуха возрастает ровно во столько раз, во сколько уменьшается его объем.

Но давление воздуха возрастает и без изменения объема, если нагревать его в закрытом сосуде.

Два разных действия приводят к одному результату. Видимо, в них есть что-то общее.

Сжатие уменьшает пустые промежутки между частицами воздуха — его молекулами. Нагревание увеличивает скорость молекул. Видимо, секрет упругой силы, секрет давления связан с движением молекул воздуха, потому что только движение молекул — общее в обоих явлениях. Значит, надо в поведении молекул воздуха искать разгадку этого секрета. И Ломоносов сумел Нарисовать картину поведений молекул воздуха.

Воздух — это беспорядочное скопление беспорядочно двигающихся молекул. Двигаясь беспорядочно, отдельные молекулы в ничтожные доли секунды сталкиваются с другими, отскакивают, налетают на третьи, снова отскакивают и, непрерывно отталкиваемые друг от друга частыми взаимными ударами, стремятся разлететься в разные стороны и при этом непрерывно бомбардируют стенки сосуда. Стремление рассеяться и есть упругая сила. А результат ударов молекул воздуха о стенки сосуда есть давление. Конечно, удара одной ничтожно малой молекулы стенка не заметит. Но когда ежесекундно многие миллиарды миллиардов молекул миллионы раз ударяются о стенку, эти удары в сумме создают такое давление, которое может разорвать самые прочные сосуды.

Сжатие уменьшает промежутки между молекулами. Молекулам становится теснее, и они сталкиваются между собою и налетают на стенки сосуда чаще. Давление возрастает. Нагревание увеличивает скорость молекул. Они быстрее преодолевают расстояния, поэтому чаще сталкиваются и чаще ударяются о стенки сосуда. Давление опять-таки возрастает.

В этом нет места для «материи упругости». Свойства Газов объяснены без участия таинственных сил. {113}

Пользуясь своей теорией, Ломоносов дал точный математический вывод закона Бойля-Мариотта. Это одно уже было огромным достижением: этого не удалось сделать самим авторам закона — англичанину Бойлю и французу Мариотту. Но Ломоносов сделал нечто гораздо большее. Он предсказал неизбежность отклонений от закона Бойля-Мариотта при очень большом сжатии газа. Когда газ сжат мало, пустые промежутки между молекулами велики. Если увеличить давление вдвое, молекулы беспрепятственно сблизятся, и объем газа уменьшится ровно вдвое. Но когда газ сжат очень сильно, пустые промежутки между молекулами очень малы. Молекулы начинают мешать друг другу, и сблизить их еще больше трудно. Чтобы при этих условиях объем газа уменьшился вдвое, надо повысить давление уже не вдвое, а гораздо больше.

И это предсказание Ломоносова полностью оправдалось.

СВЕТ И ЭЛЕКТРИЧЕСТВО

Ломоносов обладал удивительным чутьем ко всему новому и передовому в науке.

Во второй половине XVII века среди ученых-физиков разгорелся жестокий спор о природе света.

Первую теорию разработал знаменитый Ньютон. Он считал свет потоком мельчайших частичек «световой материи», непрерывно вытекающей из светящегося тела.

Вторую теорию высказал Гюйгенс. Он считав свет волнообразным движением мирового эфира, заполняющего всю вселенную. Световые волны распространяются от источника света подобно тому, как распространяются волны в стоячей воде от брошенного камня.

Большинство физиков XVII—XVIII веков, признавало «световую материю». Громадный авторитет Ньютона подавлял попытки критиковать его взгляды, и ко времени Ломоносова теория Гюйгенса была почти всеми оставлена. Это, однако, не остановило Ломоносова. Смело и решительно вскрывал он противоречия и нелепости, к которым приводит признание «световой материи». Теория Ньютона так, как она была высказана почти триста лет назад, была ошибочной. Только в наши дни, в очень измененном виде, учение о частицах света снова завоевало всеобщее признание. Но во времена Ломоносова теория Ньютона тормозила развитие науки, и поэтому рассуждения Михаила Васильевича о природе света были передовыми и очень интересными.

Прошло семьдесят лет, и все ученые примкнули к волновой теории света, оставив теорию Ньютона, против которой Ломоносов выступал в то время, когда все его современники склонялись перед научным авторитетом Ньютона.

В 1752 году Ломоносов вместе с академиком Рихманом приступил к подробному изучению атмосферного электричества. Для этой цели ученые устроили специальную «громовую машину». Рихман во время одного из опытов был убит молнией, и Ломоносов один продолжал работу. Она легла в основу написанного им в 1753 году большого сочинения о природе электричества и вызываемых им явлениях.

Ломоносов выдвинул свою теорию образования атмосферного электричества. Он связал его возникновение с впервые открытыми им вертикальными восходящими и нисходящими воздушными течениями. Зимою они бывают оттого, что холодные и, следовательно, более тяжелые массы воздуха из верхних слоев атмосферы падают вниз, — именно потому иногда зимою сразу после оттепели внезапно наступают великие морозы. Летом, наоборот, нижняя часть атмосферы нагревается от земли, становится более легкой и оттого быстро поднимается вверх. Это происходит обычно около трех часов дня, то есть сразу после полуденной жары. Как раз в эти часы чаще всего и бывают грозы, потому что в восходящем потоке воздуха частички насыщающих воздух паров «скорым встречным движением сражаются, трутся, электрическую силу рождают, которая, распространяясь по облаку, весь оный занимает». Разряды накопленного таким образом электричества и есть грозовые молнии и зарницы.

Одновременно с теорией грозы Ломоносов выдвинул и теорию северных сияний. Он считал их электрическим свечением в крайне разреженной атмосфере — на очень большой высоте над землей. Ломоносов произвел специальные опыты возбуждения электричества в сосуде, из которого выкачали воздух, и они подтвердили его мысль. {114}

Ломоносов предвидел огромное значение электрических явлений. В 1756 году он приступил даже к составлению большой работы: «Теория электричества, разработанная математическим путем», и написал две главы, но до конца работу не довел. Как и везде, он отвергает гипотезу «электрической жидкости», выдвинутую американцем Франклином. Он объясняет электрические явления свойствами мирового эфира, колебаниями которого объясняется и распространение света по волновой теории Гюйгенса. Тем самым Ломоносов впервые указывает на общий характер электрических и световых явлений.

Прошло пятьдесят лет, и идея Ломоносова о существовании восходящих и нисходящих потоков в атмосфере и их влиянии на погоду была принята всеми учеными. Но только в 1929 году, через сто семьдесят шесть лет, завоевала признание замечательная идея Ломоносова, что атмосферное электричество возникает в восходящих воздушных потоках! Немного раньше, в начале XX века, вновь созданная теория северных сияний подтвердила мысль Ломоносова о том, что это явление не что иное, как электрические разряды, происходящие на очень большой высоте, в крайне разреженном воздухе. А еще раньше, во второй половине XIX века, в трудах английского физика Максвелла нашла полное развитие смутно витавшая у Ломоносова мысль об общности природы световых и электрических явлений.

ОСНОВАТЕЛЬ НАУЧНОЙ ХИМИИ

Действительным членом Санкт-Петербургской Академии наук Михайло Васильевич Ломоносов был избран по кафедре химии. И не случайно. Химия была настоящей научной страстью ученого, которая овладела им в ранней молодости и не утратила свою силу до конца его жизни. Химия привлекала его не совершенством своих внешних форм, не строгой законченностью своего содержания — ничего этого не было, в то время у химии. Наоборот, все здесь было еще неясно, все только начинало строиться, все находилось в движении и становлении. Но это-то и составляло для Ломоносова главную прелесть химии. Законченное и совершенное восхищало Ломоносова, но не пробуждало в нем желания работать самому в данной области. Он любовался стройностью многих разделов математики и механики — и предоставлял другим ходить по гладким, проторенным дорожкам этих наук. Сам же смело пускался в неизведанные, покрытые туманом устаревших взглядов области науки, пролагая в них свои собственные — ломоносовские — пути, приводя их к тому совершенству, которым восхищался в математике и механике. Так поступал он в физике. Тем же самым — но в еще большей степени — привлекала его химия.

В 1741 году Ломоносов представил в Академию наук сочинение, изумившее всех своим названием: «Элементы математической химии».

Химия и математика! Одно сопоставление этих слов казалось нелепым современникам Ломоносова. В лучшем случае на химию смотрели, как на полунауку. Для большинства же ученых она все еще оставалась ремеслом, «искусством».

Ломоносов решительно покончил с подобными взглядами. Он сумел подойти к химии с такой стороны, с которой до него никто к ней не подходил.

Для Ломоносова химия — не ремесло, не «искусство», а настоящая наука: «В химии все высказываемое должно быть доказано», как это принято в настоящей науке. Для него «истинный химик должен быть теоретиком и практиком»: он должен уметь и производить опыты с телами и давать объяснение полученных результатов.

Ломоносов весьма искусно подводит под химию прочный теоретический фундамент. Химия — наука об изменениях, происходящих в телах. Все изменения вызываются движением. Наука о движении — механика. «А потому изменения эти могут быть объяснены законами механики». А так как механику нельзя знать без знания математики, то «стремящийся к... изучению химии должен хорошо знать и математику».

Положить в основу химии механику, обрабатывать полученные при изучении тел результаты математически — вот единственно правильный путь превращения химии из ремесла в науку. И хотя впоследствии выяснилось, что нельзя свести к законам механики все те сложные явления, с которыми имеет дело химик, это ничуть не умаляет заслуги Ломоносова.

Русский ученый гениально уловил связь между физикой и химией. Он составил программу новой науки — физической химии — и в 1752 году читал курс ее студентам. Это был первый в истории науки курс физической химий! Как и в физике, он объяснял химические явления свойствами и изменениями частичек, из которых построены тела. Но если для познаний физических явлений — теплоты, упругой силы и других — требуется знание внешнего устройства частичек — их величины, формы и т. д., то для познания сущности химических явлений необходимо знать их внутреннее устройство: «во тьме должны обращаться... химики без знания внутреннего... частиц сложения».

И Ломоносов с предельной точностью формулирует все основные понятия химии, связанные со строением вещества: об атомах и молекулах, об элементах и простых веществах. Через сто лет после этого химикам всего мира понадобилось созывать целый международный конгресс, чтобы сообща вновь установить те самые основные для химической науки понятия, которые высказал и которыми пользовался в своих трудах Ломоносов.

ЗАКОН ЛОМОНОСОВА

Строго применяя эти понятия, углубляясь с их помощью в самую сущность явлений, Ломоносов естественно пришел в 1748 году к открытию одного из величайших законов природы — закона сохранения вещества и энергий.

послужила работа Ломоносова над его уже упомянутой диссертацией «Рассуждения о причине теплоты и холода

Тщательно разбирая в этой диссертации все доводы сторонников теории «теплотворной материи», Ломоносов коснулся одной из работ знаменитого английского химика Роберта Бойля. Последний в 1673 году прокаливал различные металлы в запаянном стеклянном сосуде. «После двух часов нагревания, — писал он, — был открыт запаянный кончик реторты, причем в нее ворвался с шумом наружный воздух... По нашему наблюдению, при этой операции была прибыль в весе на 8 гранов». Бойль объяснил увеличение веса тем, что сквозь стекло реторты проникла «материя огня» и, соединившись с металлом, увеличила его вес.

Об этой работе и написал Ломоносов в тридцать первом параграфе своей диссертации: «Весьма известный Роберт Бойль доказал на опыте, что тела увеличиваются в весе при обжигании... Однако... почти что все опыты его над увеличением веса при действии огня показывают лишь, что... части воздуха, проходящего во время обжигания над прокаливаемым телом, обладают весом».

Мысль, что увеличение веса металлов при прокаливании объясняется присоединением частичек воздуха, Ломоносов продолжал развивать и после того, как закончил сочинение о природе теплоты. И вот в 1748 году его работа в этом направлении увенчалась открытием великого закона, обессмертившего его имя, — закона сохранения веса вещества и энергии. {117}

«Все изменения, случающиеся в природе,— писал он 5 июля 1748 года на латинском языке в Берлин Леонарду Эйлеру, — происходят так, что если что-либо прибавится к чему-либо, то столько же отнимается от другого; сколько часов я употребляю на сон, столько же отнимаю от бдения и т. д. Так как этот закон природы всеобщ, то он простирается даже в правила движения, и тело, побуждающее своим толчком другое к движению, столько же теряет своего движения, сколько сообщает другому, движимому им».

«Этой теорией, — заключал Ломоносов, — вполне устранено мнение о засевшем в обожженных телах огне. Нет никакого сомнения, что частички воздуха, непрерывно текущего над обжигаемым телом, соединяются с ним и увеличивают вес его».

Переписка между отдельными учеными во времена Ломоносова была одним из важнейших способов научного общения. Научных журналов в то время издавалось немного, и печатались они медленно. Поэтому деятели науки разных стран обычно спешили обнародовать свои открытия, сообщая о них в частных письмах к друзьям и знакомым. Эти письма нередко оглашались на заседаниях ученых обществ. Таким образом новые открытия и теории быстро становились всеобщим достоянием.

Подобный способ научной информации и использовал в данном случае Ломоносов. Письмо его к Эйлеру насчитывало целых тринадцать страничек. По существу, это была настоящая научная статья, и она произвела огромное впечатление на Эйлера, который сумел оценить исключительное значение открытого Ломоносовым закона. Эйлер понял, что открытие Ломоносова начинает новую эпоху в истории науки, и в особенности химии — науки о веществах и их превращениях. До открытия закона сохранения веса химики, изучая превращения веществ, обращали внимание только на видимые изменения их. Они не задумывались, например, над тем, куда исчезает значительная часть дерева при сгорании, когда от большого полена остается ничтожная кучка золы. Дерево «сгорело», бесследно исчезло... О чем же здесь еще думать? Но если вещества способны в процессе химических превращений бесследно исчезать или, наоборот, появляться из ничто, то ни о каком изучении этих процессов не может быть и речи.

Закон сохранения веса вещества утверждал, что при любых превращениях общий вес всех начальных веществ в точности равен весу всех конечных веществ. И если так не получается, то это говорит только о том, что опыт проведен неточно, где-то что-то потеряно, что-то упущено. Надо устранить источник ошибки, поймать это потерянное — и тогда вскроется истинная картина изучаемого процесса.

Закон Ломоносова превращал химию из полукустарного искусства в математически точную науку. Поняв это, Эйлер 24 августа 1748 года написал президенту Петербургской Академии наук графу Разумовскому: «Позвольте, Милостивый Государь, передать Вашему Сиятельству ответ господину Ломоносову об очень деликатном вопросе физики; я никого не знаю, который был бы в состоянии лучше развить этот щекотливый вопрос, чем этот гениальный человек, который своими познаниями делает честь настолько же Императорской Академии, как и всей нации».

В 1748 году, после упорной многолетней борьбы с немецкими чиновниками, которые пробрались в Управление Академии наук и вершили ее делами, Ломоносову удалось организовать химическую лабораторию. В ней он смог осуществить свою давнишнюю мечту — приступить к опытному изучению различных вопросов химии. Дошла очередь и до практической проверки закона сохранения веса вещества.

С этой целью Ломоносов в 1756 году проделал почти такие же опыты, как и те, что произвел Роберт Бойль, когда наблюдал прибавление веса металлов при прокаливании. Подобно Бойлю, Ломоносов «делал опыты в заправленных накрепко стеклянных сосудах, чтобы исследовать, прибывает ли вес металлов от чистого жару». Но в отличие от английского ученого Ломоносов взвешивал сосуды с металлами как до, так и после прокаливания, не вскрывая. «Оными опытами нашлось, — писал Ломоносов, — что славного Роберта Бойля мнение ложно, ибо без пропущения внешнего воздуха вес сожженного металла остается в одной мере». Следовательно, никакая «огненная материя» в сосуд не проникает и с металлом не соединяется.

Ломоносов установил, что с металлом при накаливании соединяется не таинственная, выдуманная «материя огня», а часть

воздуха, находящегося в сосуде. Но в строгом соответствии с законом Ломоносова — законом сохранения веса вещества — сколько прибавилось к металлу, столько убавилось от воздуха. И если взвешивать сосуд, как это делал Ломоносов, не вскрывая — «без пропущения внешнего воздуха», — вес остается неизменным: «в одной мере». При вскрытии же сосуда, как в опытах Бойля, на место воздуха, соединившегося с металлом, входит наружный воздух, за счет которого и образуется прибавка в весе.

Устранив ошибку английского ученого в методике проведения опыта, Ломоносов не только правильно вскрыл сущность изучаемого явления, но и строго доказал открытый им важнейший закон природы.

Теперь, получив доказательство на опыте, можно было опубликовать закон уже не в форме частного письма, а в официальном докладе Академии наук. Ломоносов так и сделал и 30 января 1758 года представил на заседании Конференции Академии наук написанную им на латинском языке диссертацию «Об отношении количества материи и веса». В этом сочинении Ломоносов почти полностью использовал свое письмо к Эйлеру от 5 июля 1748 года, дав ту же формулировку закона сохранения веса и энергии.

Понимая исключительную важность своего закона, Ломоносов этим не ограничился. 6 сентября 1760 года на торжественном публичном собрании Академии наук, в присутствии всех академиков и множества приглашенных высокопоставленных лиц, в том числе иностранных дипломатов, он прочитал «Рассуждение о твердости и жидкости тел», в котором выразил закон сохранения веса и энергии на русском языке.

Ломоносов сделал все от него зависящее, чтобы познакомить весь научный мир с открытым им законом. Он изложил его на латинском языке в письме к Эйлеру, проживавшему в то время в Берлине и постоянно общавшемуся с членами Прусской Академии наук. На латинском же языке он повторил свой закон в диссертации, представленной Конференции Академии наук. На {119} русском языке он огласил закон на многолюдном публичном собрании Академии наук. Наконец, он излагал его своим ученикам в лекциях по физике и химии, которые регулярно читал из года в год. Совершенно ясно, что все это способствовало распространению великого открытия Ломоносова среди широких кругов ученых всех стран, которые хорошо знали научные заслуги Ломоносова и внимательно прислушивались ко всем сообщениям о его новых работах. Избрание Ломоносова почетным членом двух иностранных Академий наук — Шведской и Болонской — красноречиво свидетельствует о прочной мировой славе великого русского ученого и о широкой известности, которую получили за границей его гениальные научные труды.

ДВА ХИМИКА

Ломоносов был уже зрелым ученым и адъюнктом Петербургской Академии наук, когда в Париже 26 августа 1743 года родился» Антуан Лоран Лавуазье, один из крупнейших французских химиков.

Как поразительно несхожа судьба двух гениальных ученых — Ломоносова и Лавуазье!

Сын крестьянина-помора, выходец из глухой деревушки на крайнем севере России, Ломоносов с огромным трудом пробивал себе путь к культуре, к знаниям, к научной деятельности. — Сын состоятельного парижского прокурора, Лавуазье с самого начала был избалован всеми благами жизни. Все было к его услугам — и обеспеченная жизнь богатого буржуа, и открытая дорога в любое учебное заведение, и возможность сделать карьеру в любой области государственной службы.

Только достигнув двадцатилетнего возраста, смог Ломоносов впервые попасть в школу — в духовную академию при одном из московских монастырей, — да и то лишь скрыв свое крестьянское происхождение, ибо был приказ «помещиковых людей и крестьянских детей, также непонятных и злонравных, отрешить и впредь таковых не принимать». В духовной академии великовозрастного ученика встретили насмешками: «Смотри-де, какой болван лет в двадцать пришел латине учиться». — Лавуазье к двадцати годам, благодаря богатству отца, уже окончил коллеж имени Мазарини, а затем и юридический факультет, получив звание адвоката.

Ломоносов в годы ученья терпел «несказанную бедность: имея один алтын в день жалованья, нельзя было иметь на пропитание в день больше, как на денежку хлеба и на денежку квасу, протчее на бумагу, на обувь и другие нужды. Таким образом, — вспоминал он, — жил я пять лет и наук не оставил». — Лавуазье, не испытывая необходимости работать ради заработка, бросил юридическое поприще и не торопясь пробовал свои силы в литературе, философии, математике, метеорологии, совершенствовал образование, посещая лекции крупнейших ученых Франции, изучая под их руководством физику, химию и другие естественные науки.

Чтобы попасть в Петербургскую Академию наук, Ломоносову пришлось преодолеть жестокое сопротивление окопавшихся там бездарных иностранцев, а затем всю жизнь тратить массу времени, сил и здоровья на борьбу с ними. — Лавуазье прошел в Парижскую Академию очень гладко, после того как обратил на себя внимание академиков участием в конкурсе на лучший способ освещения городских улиц (хотя его, работа и не получила премии), а в дальнейшем не только не растрачивал силы на борьбу за свои права, но, напротив, сделавшись вице-президентом академии, сам препятствовал проникновению в нее молодых ученых, выступив с протестом против проекта увеличить число академиков.

Ломоносов довольствовался скромным академическим жалованьем, не помышляя о богатстве и не занимаясь ради денег ничем, что могло отвлечь его от научной и просветительной работы. — Лавуазье любил внешний блеск, содержал роскошный салон, устраивал пышные приемы и всеми средствами стремился увеличить свое состояние. Через год после избрания в Академию наук он сделался генеральным откупщиком, вступив в «Компанию откупов» — одно из самых мрачных учреждений старой Франции. Вместе с другими откупщиками Лавуазье покупал у государства за известную сумму право взимать с населения налоги и пошлины, а затем многократно возмещал эту сумму, выкачивая последние соки из трудового народа. Стремясь повысить доходы откупщиков, Лавуазье предложил построить вокруг {120} Парижа стену, которая стоила французскому государству 33 миллиона франков и имела единственной целью помешать доставке в город продовольствия и товаров, не обложенных пошлиной. Не довольствуясь баснословными доходами откупщика, Лавуазье сделался управляющим селитренной и пороховой монополией и администратором Национальной учетной кассы, а в 1771 году женился на дочери главного откупщика. Все это позволило ему сколотить огромное богатство — около 1 200 тысяч ливров, сделаться одним из богатейших людей Франции, а одновременно за методы приобретения богатства стяжать ненависть французского народа.

В своей научной деятельности Ломоносов всегда был исключительно честен. Резко выступая против защитников старых, отживших взглядов, он всегда отдавал должное даже самым незначительным заслугам других ученых и никогда не пытался приписывать их открытия и теории себе. Русский ученый справедливо полагал, что ему вполне достаточно и его собственной, честно приобретенной славы. — Не довольствуясь собственными научными заслугами, Лавуазье не гнушался присваивать славу других, приписывая себе их открытия. Так, узнав от английского химика Пристли об открытии им таза кислорода, Лавуазье использовал это открытие без упоминания роли Пристли, как если бы это открытие сделал он сам — Лавуазье. А в дальнейшем он не стеснялся прямо писать: «Этому газу, открытому почти одновременна Пристли, Шееле и мною, я намерен дать название кислорода...» И эта явная недобросовестность, весьма напоминавшая мало благовидные «приемы» генеральных откупщиков, даже у буржуазных историков науки вызывала осуждение. «В действительности Лавуазье не открыл кислорода!» — восклицает, например, немецкий ученый Э. Ф. Липпман. «И в других случаях,— добавляет профессор Липпман, — Лавуазье присваивал себе открытия других исследователей, изменяя иногда даже даты своих работ».

Верой и правдой служа всю жизнь своему народу, Ломоносов пользовался уважением и любовью передовой части соотечественников и, умирая, мог сказать гордо, с твердой уверенностью: «Знаю, что обо мне дети отечества пожалеют». — Лавуазье целиком науке посвящал всего один день в неделю, занимаясь ею в другие дни лишь с 6 до 9 часов утра и с 7 до 10 часов вечера. Только третью часть своего времени отдавал он науке — занятиям, приносящим пользу всему обществу. Все остальное время он тратил на выполнение обязанностей, связанных с увеличением своего личного богатства. Ненавидимый народом эксплоататор-откупщик, он оказался среди врагов народа в дни французской революции 1789 года. В исторический день штурма Бастилии — мрачного оплота королевской Франции — Лавуазье отправил защитникам ненавистной тюрьмы-крепости транспорт пороха, к счастью перехваченный восставшими. Лавуазье не последовал примеру крупнейших ученых Франции, которые поставили свои знания на службу революции и отдали все силы на защиту отечества от армий феодально-монархических стран Европы. Находясь у руководства Академии наук, Лавуазье сгруппировал вокруг себя наиболее реакционно настроенных ученых и возглавил их борьбу против революционных масс. Цепь тяжких преступлений против собственного народа закончилась для Лавуазье тем, что 28 ноября 1793 года он вместе с другими откупщиками был арестован и предан суду революционного трибунала. Как «соучастники заговора, стремившиеся содействовать успеху врагов Франции путем вымогательств и незаконных поборов с французского народа... присваивавшие прибыли, которые должны были вноситься в казну, грабившие народ и национальное достояние с целью похитить у нации громадные суммы, необходимые для войны с коалицией деспотов, и передать эти суммы последним», Лавуазье и остальные подсудимые были приговорены к смертной казни и вечером 8 мая 1794 года сложили свои головы на гильотине.

НЕОПРОВЕРЖИМЫЕ ФАКТЫ

Получив блестящее, глубокое и разностороннее образование под руководством крупнейших ученых, Лавуазье, конечно, не мог не знать о научных трудах Ломоносова. Напечатанные по большей части на латинском языке, они рассылались Петербургской Академией наук в библиотеки всех стран Европы, в том числе и во Францию (с Парижской Академией наук у Петербургской {121} Академии с самого начала установились дружеские отношения — очевидно, в память о том, что инициатор создания нашей Академии, Петр I, был почетным членом Парижской Академии наук). Научная литература середины XVIII века была по объему настолько ничтожна, а научные журналы настолько малочисленны, что ознакомление со всеми печатными изданиями за последние десятилетия не составляло большого труда и являлось для каждого исследователя насущной необходимостью. Непременной обязанностью, конечно, был просмотр всех изданий Петербургской Академии наук, в которых печатались труды Ломоносова.

Лавуазье начал серьезно заниматься естественными науками всего несколько лет спустя после знаменитого спора о природе теплоты, нашумевшего в Европе в результате опубликования диссертации Ломоносова и неудачного выступления магистра Арнольда. Память об этом споре долго сохранялась в научных кругах, и Лавуазье не мог пройти мимо учения Ломоносова о теплоте, тем более, что заключительная статья русского академика — ответ Арнольду — была напечатана во французском журнале.

Изучая физику, Лавуазье не мог пройти и мимо работ Ломоносова об электричестве. Трагическая смерть сотрудника Ломоносова — академика Рихмана, убитого в 1753 году молнией во время их совместных опытов над атмосферным электричеством, произвела в свое время незабываемое впечатление во всем мире. О результатах опытов и о своей теории электричества — первой в истории науки — Ломоносов 26 ноября 1753 года произнес публичную речь на торжественном заседании академии. Как всегда, эта речь — «Слово о явлениях воздушных, от электрической силы происходящих» — была немедленно отпечатана и разослана заграничным научным учреждениям и отдельным ученым, многие из которых прислали в Петербург свои отзывы. Совершенно невероятно, чтобы Лавуазье ничего не знал об этом замечательном сочинении.

В 1777 году Лавуазье написал работу «О соединении огненной материи с испаряющимися жидкостями». Он упоминал в ней статью академика Рихмана «Об охлаждении жидкости при испарении». Статья Рихмана была напечатана в том самом выпуске «Новых Комментариев Санктпетербургской Академии», в котором были опубликованы четыре больших сочинения Ломоносова, в том числе его знаменитые диссертации «Размышления о причине теплоты и холода» и «Попытка теории упругой силы воздуха». Совершенно невероятно, чтобы, держа в руках этот том петербургского научного журнала, Лавуазье прошел мимо работ Ломоносова, составлявших добрую треть всего сборника.

К своей первой крупной работе по химии — исследованию процесса горения в связи с участием в конкурсе на лучший способ освещения городов — Лавуазье приступил в 1764 году. Ломоносов в это время был еще жив, и его известность в ученых кругах всего мира достигла наибольших размеров. Всего за год до того он был избран почетным членом Шведской Академии наук, а как раз в 1764 году — почетным членом Болонской Академии наук. В связи с избранием в Болонскую Академию, 12 марта 1764 года в итальянском научном журнале «Флорентийские ведомости» была напечатана большая, подробная статья о научной деятельности Ломоносова. Совершенно невероятно, чтобы Лавуазье не знал об этой статье, а прочтя ее — не заинтересовался и не познакомился с трудами ученого, написавшего сочинения о природе теплоты, о природе газов, о движении воздуха и других вопросах, имевших прямое отношение к той задаче, над которой работал он сам.

Один из образованнейших людей своего времени, наделенный от природы гениальными способностями, Лавуазье жил и работал не на необитаемом острове. Он находился в сердце Европы, в столице Франции Париже — городе, который в середине XVIII столетия поддерживал наиболее оживленные связи с другими городами и странами. Живя в этом центре мировой культуры того времени, научный деятель такого масштаба, как Лавуазье, не мог не быть в курсе важнейших открытий ученых других стран. Тем более не мог он не знать о тех работах зарубежных ученых, которые перекликались и. тесно соприкасались с его собственными научными исследованиями.

Среди мировых ученых XVIII века Ломоносов был тем ученым, работы которого чаще другие непосредственно затрагивали области науки, интересовавшие Лавуазье. Именно поэтому не подлежит никакому сомнению тот факт, что Лавуазье хорошо {122} знал научные достижения Михаила Васильевича Ломоносова. Предполагать обратное — значит бросать незаслуженную тень на такие общеизвестные факты, как глубокая образованность и исключительная начитанность выдающегося французского ученого.

„ПОДВИГ” ЛАВУАЗЬЕ

Всего лишь третью часть своего времени посвящал Лавуазье научной работе. Но и за это время он получил такие блестящие результаты, которые заставляют сожалеть, что этот гениальный ученый оказался не в силах преодолеть низменные частнособственнические инстинкты стяжателя-буржуа и в погоне за личной наживой не только без пользы для науки растратил большую часть прожитой им жизни, но и понес законную кару от своих соотечественников.

Правда, Лавуазье не смог достичь тех высот научного полета, до которых поднялся Ломоносов. В то время как Ломоносов решительно и полностью порвал с пережитками средневековой науки, Лавуазье в значительной мере оставался еще ее рабом. Ломоносов совершенно отбросил теорию таинственных «тонких материй» и доказал, что все свойства тел в действительности вполне объясняются тем, что они построены из мельчайших частиц — атомов и молекул. Лавуазье же до конца своей жизни не смог целиком освободиться от власти устаревших представлений о «тонких материях». Даже завершив работы по химии, прославившие его имя, он не решился отбросить старые взгляды и в составленный им список простых веществ на первое место поставил две такие «материи»—световую и теплотворную... Лавуазье писал, например, в 1789 году в своем знаменитом учебнике химии, что «теплотвор не только окружает все тела со всех сторон, он наполняет промежутки между их молекулами». И это почти полвека спустя после того, как Ломоносов разгромил учение о «теплотворной материи»! Следовательно, в области теоретических представлений Лавуазье сделал шаг назад по сравнению с Ломоносовым, который умер на 28 лет раньше его. Зато в области экспериментального (опытного) изучения Лавуазье явился прямым продолжателем работ Ломоносова — и в этом его бессмертная заслуга.

Мы уже говорили, что Лавуазье не мот не знать о таких научных трудах Ломоносова, как «Размышления о причине теплоты и холода», «Об отношении количества материи и веса» и «Рассуждение о твердости и жидкости тел». Из этих работ он узнал, во-первых; о несогласии Ломоносова с тем, как англичанин Бойль объяснял прибавку в весе металлов при обжиге (внедрение в них частичек таинственной «материи огня»); во-вторых — о том, что сам Ломоносов объяснял эту прибавку соединением металлов с частицами воздуха и, наконец,— о законе сохранения веса, который Ломоносов сначала вывел, разбирая опыты Бойля, а затем доказал собственными опытами. Эти работы русского ученого произвели, повидимому, большое впечатление на молодого Лавуазье, который написал 20 февраля 1772 года: «Я осознал необходимость сперва повторить опыты, сопровождающиеся поглощением воздуха, и умножить их число, чтобы, зная происхождение этого вещества, я мог проследить его действие в различных соединениях... С этих опытов я и счел должным начать».

И вот в 1774 году, через 18 лет после Ломоносова, следуя его примеру, Лавуазье повторил опыты над сжиганием металлов в запаянных и открытых сосудах. Подобно Ломоносову, взвешивая сосуды до и после прокаливания, до и после вскрытия, он получил те же самые результаты: часть воздуха при накаливании соединяется с металлом, причем общий вес всех веществ до и после химического процесса остается неизменным.

Таким образом, ломоносовский закон сохранения веса вещества был еще раз подтвержден опытами Лавуазье. Французский ученый прекрасно сознавал огромное, фундаментальное значение этого закона для всех бесчисленных химических процессов, протекающих в природе и используемых в технике (поэтому он во всех своих опытах, подобно Ломоносову, пользовался весами). Но Лавуазье и не подумал опубликовать закон в качестве своего открытия. Это и понятно. Лавуазье, так же как и другие ученые, знал, что закон сохранения веса уже открыт и опубликован Ломоносовым и что заявлять свои претензии здесь значило бы выставлять себя на посмешище.

Зато, узнав от посетившего его в 1774 году английского ученого Пристли об {123}

Только через 18 лет Лавуазье повторил гениальный опыт Ломоносова...

открытии им кислорода, Лавуазье, припомнив, что в опытах сжигания металлов не весь воздух, а лишь какая-то определенная составная часть его соединяется с металлом, сделал вывод, что эта часть и есть кислород, и поспешил опубликовать свой вывод, не упоминая о роли английского ученого. В этом случае он мог рассчитывать на «успех»: открытие Пристли было еще «свежим», и далеко не все ученые знали о нем; можно было, следовательно, претендовать на роль «сооткрывателя» кислорода...

Трудно сказать, зачем Лавуазье понадобилось присваивать себе открытие кислорода. Само по себе оно неизмеримо меньше того, что сделал он сам, установив роль кислорода в процессах горения. Но такова уж была противоречивая натура этого человека, в котором мирно уживались гениальный ученый и стяжатель-откупщик — он не брезговал ничем... И если тем не менее Лавуазье не решился прямо объявить себя автором закона сохранения веса, то это красноречиво свидетельствует только об одном: он знал, что авторство Ломоносова слишком широко известно и что поэтому его притязания ни к чему не поведут.

Выяснив роль кислорода в процессах горения и строго руководствуясь ломоносовским законом сохранения веса, Лавуазье подробнейшим образом исследовал множество таких явлений. В этих работах полностью выявилось изумительное экспериментальное искусство знаменитого французского ученого. Шаг за шагом он кропотливо изучал все тонкости химических процессов, в которых участвует кислород. А так как процессы с участием кислорода составляли подавляющее большинство известных в XVIII веке химических явлений, Лавуазье своими работами правильно разъяснил почти весь накопленный химией фактический материал. Это позволило ему выпустить в марте 1789 года знаменитый «Начальный учебник химии, изложенный в новом порядке, согласно современным открытиям». Только здесь Лавуазье впервые — через 41 год после Ломоносова — привел точную формулировку закона сохранения веса вещества. При этом Лавуазье не приписал открытие закона себе, — он говорил о нем как о хорошо известном, давно уже установленном законе. Применяя закон на протяжении всей книги, Лавуазье полную формулировку его поместил не в начале, не на самом видном месте, а всего лишь на сто сорок первой странице — в главе о винокурении (процессах брожения). Этот незначительный штрих лишний раз подтверждает, что для Лавуазье, как и для всех его современников, ломоносовский закон сохранения веса был не нов и давно уже служил привычным орудием научного исследования.

Но, не приписав себе открытия закона сохранения веса прямо, Лавуазье в то же время не выполнил непременного долга каждого честного ученого: он не упомянул {124} в своей книге имени человека, действительно открывшего этот закон, — имени Михаила Васильевича Ломоносова. А это имело серьезные последствия.

Новый учебник химии Лавуазье охватил все существенные открытия в области химии. С появлением его для большинства исследователей отпала необходимость лично обращаться к изучению научных трудов, опубликованных раньше, в особенности отдельных статей, напечатанных в старых журналах. Поэтому постепенно уменьшалось число ученых, знавших, что автором закона сохранения веса вещества был Ломоносов. А так как именно этот закон был краеугольным камнем здания новой химии и составлял главную опору новых взглядов, последовательно проведенных в учебнике Лавуазье, в котором имя Ломоносова не упоминалось, — читатели учебника невольно приходили к мысли, что автором закона сохранения веса является сам Лавуазье... И вот возникает вопрос: что же скрывается за внешне безобидным поступком Лавуазье — нарушением общепринятых правил добропорядочности? Простой ли акт недружелюбия и невежливости по отношению к великому русскому ученому или очень тонкий, хорошо продуманный, расчет?

Прямого ответа на это история не дает. Однако все, что история сохранила о моральном облике Лавуазье — человека, с одинаковой легкостью присваивавшего себе и трудовые сбережения своих соотечественников и научные открытия других ученых, — склоняет в пользу второго предположения.

ВЕЛИКИЙ СЕЯТЕЛЬ ИДЕЙ

Так или иначе, но поступок Лавуазье, не указавшего в своей книге имени настоящего автора закона сохранения веса вещества, привел к совершенно определенным результатам. То, на что прямо не решился сам Лавуазье, позднее сделали его последователи. Они объявили его автором этого закона, который в дальнейшем без стеснения стали именовать «законом Лавуазье». Обокрав Ломоносова, они полностью изгнали его имя из своих научных трудов, учебников и исторических сочинений. Великие заслуги всемирно известного русского ученого, вызывавшие в свое время страстные дискуссии в крупнейших научных центрах Западной Европы, были преданы забвению.

Постепенно имя Ломоносова-ученого стали забывать и на его родине. Чуждые своему народу, правящие классы царской России не дорожили славой гениального выходца из народных низов. Десятилетиями воспитывавшиеся в духе раболепия перед всем иноземным, с пеленок приучавшиеся смотреть на Запад, как на единственного поставщика всего нового, оригинального, значительного, представители дворянской и буржуазной интеллигенции царской России охотно похоронили память об архангельском мужике, дерзнувшем презреть уготованную ему судьбу безвестного «простолюдина» и показавшего всему миру величие русского гения.

А между тем Ломоносов сделал исключительно много для процветания и прославления своей Родины. Один из наиболее одаренных и разносторонних людей, каких только знает мировая история, Ломоносов никогда не замыкался в узкие рамки какой-либо одной темы или одной науки. Не довольствуясь работой в области физики и химии, где он сумел охватить все важнейшие разделы и высказал столько гениальных идей, что повторение и разработка их впоследствии потребовали труда многих десятков крупнейших ученых XVIII, XIX и XX веков, — он занимался еще геологией, минералогией, географией, историей и другими науками. Около дюжины наук охватил в своей деятельности Ломоносов, и всюду он щедрой рукой сеял идеи, всходы которых питали поколения ученых более полутора веков.

И в то же время Ломоносов занимался административной работой в Академии наук, где, не щадя сил, боролся с засильем бездарных немецких ученых, управлял заводом цветных стекол, руководил мозаичной мастерской, писал стихи, переводил научные труды иностранных ученых и создавал русский научно-литературный язык.

Вряд ли многие сейчас знают, что Ломоносов впервые ввел в употребление такие слова, как «чертеж», «молоток», «запруда», «крыша», «шнурок», «смола», «цинк», «маятник», «корень», «треугольник», «сложение», заменив ими взятые из иностранных языков и чуждые духу русского языка слова (в том же порядке): текен, киянка, бер, дак, кордон, {125} тир, шпиаутер, перпендикул, радикс, триангул, аддиция.

Мало кому сейчас известно, что такие привычные слова и понятия, как «горизонтальный», «диаметр», «квадрат»; «пропорция», «минус», «формула», «горизонт», «оптика», «селитра», «ареометр», «барометр», «термометр», «сферический», «поршень», «земная ось», «удельный вес», «преломление лучей», «законы движения», «кислота», «атмосфера», «огнедышащие горы», «зажигательное стекло», «воздушный насос» и великое множество других, были впервые придуманы и введены в русский язык Ломоносовым.

Ломоносов был великим сеятелем идей. Его идеи охватывали все основные и наиболее животрепещущие области науки его времени, а в ряде случаев касались и тех разделов, которые стали разрабатываться только спустя столетие и больше.

Следуя установившейся на Западе «традиции», иностранные ученые, развивая на основе нового фактического материала ломоносовские мысли, идеи, открытия, никогда не ссылались на Ломоносова, как на автора этих идей и открытий, хотя все они в свое время были опубликованы и публикации разосланы за границу. Немец Роберт Майер и англичанин Джоуль, создавшие в 1842—1847 годах современную теорию тепла, не упомянули, что эту самую теорию Ломоносов опубликовал еще в 1745 году и отстаивал от нападок немецкого магистра Арнольда в 1754 году. Немцы Август Крениг и Рудольф Клаузиус, разработавшие в 1856—1857 годах кинетическую теорию газов, не указали, что эту самую теорию Ломоносов опубликовал еще в 1748 году. Голландец ван-дер-Ваальс, пришедший в 1873 году к выводу о значении величины объема частиц газов, умолчал, что этот самый вывод Ломоносов опубликовал еще в 1749 году. Американец Симпсон, предложивший в 1929 году теорию атмосферного электричества, не сослался на Ломоносова, который докладывал об этой самой теории еще в 1753 году. Так поступали и еще многие зарубежные ученые, прославившиеся разработкой гениальных ломоносовских идей. Имя же Ломоносова все реже и реже появлялось на страницах иностранных научных книг и журналов. Если о нем и вспоминали иногда, то лишь как о поэте, создателе русского литературного языка...

Пробужденные Великой Октябрьской социалистической революцией, народы нашей страны начали кропотливую работу по восстановлению исторической правды во всех областях науки. Свободные от малейших проявлений шовинизма, советские люди не собираются умалять заслуги иностранных деятелей науки, литературы, искусства. Мы с уважением относимся к действительным научным заслугам даже таких зарубежных ученых, как Лавуазье, деятельность которого в качестве генерального откупщика вызывает у нас отвращение. Однако любые попытки замалчивать, а тем более похищать достижения славных представителей нашего народа встречают у нас твердый и решительный отпор.

Вот почему, отдавая должное французскому ученому Лавуазье — гениальному продолжателю начатого Ломоносовым дела преобразования химической науки, — мы со всей резкостью выступаем против попыток зарубежных ученых незаконно присвоить Лавуазье право именоваться автором закона сохранения веса вещества — фундаментальнейшего закона природы, который справедливо носит имя Ломоносова, открывшего и доказавшего его точными опытами.

Вот почему, признавая действительные заслуги Майера и Джоуле, Клаузиуса и Кренига, ван-дер-Ваальса и Симпсона и других иностранных ученых в деле дальнейшего развития гениальных ломоносовских идей, мы в то же время с законной гордостью произносим имя великого сына русского народа Михаила Васильевича Ломоносова — автора этих идей, сочетание которых составило основное ядро современной науки.

РУССКИЙ СВЕТ

„СВЕТОНОСНОЕ ЯВЛЕНИЕ”

ще совсем молодым ушел из жизни отец русской науки и первый в России гениальный исследователь электрической силы — Михайло Васильевич Ломоносов.

И прошло тридцать лет, прежде чем в России появился новый «достойный натуроиспытатель», способный продолжить исследования в области электричества. Этим человеком был выходец из народа, замечательный физик и первый русский электротехник В. В. Петров.

Василий Владимирович Петров родился 19 июля 1701 года в городе Обояни Курской губернии. Грамоте он обучался у малограмотного дьячка. Способный мальчик быстро освоил азбучную премудрость, а потом настойчиво стал требовать, чтобы отец определил его к другому учителю. Родные отвезли Василия Петрова в Харьков и поместили в духовную школу повышенного типа, носившую название «коллегиум». Проучившись здесь некоторое время, Василий Петров в своих письмах стал настойчиво упрашивать отца перевести его в другую школу. Юноша имел горячее стремление серьезно изучить физику и математику. Он бросил Харьковский коллегиум, переехал в Петербург и стал студентом Учительской семинарии. Однако и эта школа не могла утолить научную жажду Василия Петрова.

В 1788 году, не окончив курса семинарии, Василий Владимирович уехал в Сибирь, в город Барнаул, на должность учителя физики и математики в Колыванско-Воскресенском горном училище.

Никогда еще до сих пор в Барнауле никто так живо и увлекательно не преподавал физику и математику. Молодежь полюбила молодого педагога. Слух о замечательном педагоге дошел и до столицы.

В 1793 году Петрова, как выдающегося педагога Барнаульского горного училища, пригласили преподавать физику в Петербургской медико-хирургической академии.

Петрову обещали, что к его услугам будет физический кабинет, где он сможет вести задуманные исследования в области электричества. На деле оказалось, что физический кабинет выглядит весьма жалко. В течение нескольких лет Петров отдавал много сил тому, чтобы создать в академии хорошо оборудованный кабинет, не уступающий европейским. К этому времени в науке об электричестве было сделано очень важное открытие, весть о котором быстро облетела весь мир.

Итальянский профессор медицины Луиджи Гальвани заметил, что во время

прикосновения металлическим предметом одновременно к нерву и мускулу препарированной лягушки происходит судорожное вздрагивание ее конечностей, словно лапки лягушки ожили. Гальвани казалось, что в этом опыте он открыл существование особого, «животного», электричества. Но другой итальянский ученый, Александр Вольта, разгадал истинную причину вздрагивания Лапок.

«Все действие исходит, — писал Вольта, — из металлов, от соприкосновения которых электрическая жидкость входит во влажное или водянистое тело... На этом основании я считаю себя вправе приписать все новые электрические явления металлам и заменить название «животное электричество» выражением «металлическое электричество».

Однако прошло немало месяцев в ожесточенных спорах сторонников Гальвани и Вольта, прежде чем физики всего мира признали правильными взгляды Вольта. Десятки известных ученых принимали горячее участие в научном поединке. Жаркий спор Гальвани и Вольта расколол физиков на два враждебных лагеря. Противники напряженно следили за каждым новым опытом другой спорящей стороны. Малейшую обмолвку или неточность опыта они подвергали резкой и суровой критике.

Животное или металлическое электричество? Гальвани или Вольта?

Эти вопросы все еще становились предметом статей и заметок в научных журналах.

— Сокращения мышц лягушки могут происходить и при наличии одного металла, а не двух разных! — утверждали гальванисты.

— Жестокий обман! Опыт невозможен без взаимодействия двух разнородных металлов. Ваш металл неоднороден! Приглядитесь {128} и исследуйте — и вы убедитесь, что ваша проволока вовсе не однородна: по концам она различно окислена или обработана. И именно поэтому в вашем опыте возникает электричество, но не «животное», а «металлическое»,— опровергали вольтаисты.

— В металле нет электричества! Оно возникает только в соприкосновении с нервами и мышцами лягушки или другого животного. Значит, опыт с несомненностью доказывает, что существует «животное электричество»! — не сдавались сторонники Гальвани.

— Безумная мистификация! Электричество возникает только при соприкосновении двух разнородных металлов; органы лягушки отнюдь не источник электричества, а всего лишь чувствительный электроскоп, подобный электроскопу с расходящимися листочками! — снова опровергали вольтаисты, описывавшие все новые убедительные опыты в защиту своих научных воззрений.

Правда, более поздние исследователи явлений электричества установили, что и Гальвани не вполне ошибался. В организме животных и людей можно действительно наблюдать возникновение электричества. Установлено, что при каждом сокращении мышц и сердца, органов пищеварения и других в организме любого живого существа возникает электричество. Это явление использует современная медицина, чтобы предупреждать, распознавать и лечить различные болезни органов человека. Но это явление не имеет никакого отношения к тому опыту, который прославил Гальвани. В этом случае правда была на стороне Вольта, и все большее число ученых становилось его последователями.

из серебра и цинка. Каждую пару этих пластинок он разделил суконкой, смоченной слабым щелочным раствором. Все эти пластинки с разделяющими их суконками Вольта сложил столбиком таким образом, что у одного конца оказалась серебряная, а у другого — медная пластинка. К крайним пластинкам он присоединил концы проволочек. И вот, прикасаясь к этим проволочкам, Вольта чувствовал сильные удары электричества.

«Электрическим столбом Вольта» очень заинтересовался Василий Владимирович Петров.

Чтобы начать опыты по исследованию гальванического электричества, Василий Владимирович самолично изготовил гигантскую батарею, состоявшую из 4 200 вольтовых кружков. Такой батареи не имела еще ни одна лаборатория мира.

Когда Петров соединял между собой концы построенной им батареи, проскакивала сильная искра, напоминавшая разряд молнии.

«А нельзя ли в долгий свет для общей пользы искру батареи обратить?» — спросил себя Петров.

Эта мысль все упорней овладевала ученым, и он начал тщательно исследовать новый источник электричества...

23 ноября 1802 года профессор Петров пришел в физический кабинет академии сильно утомленным после нескольких часов занятий. Здесь было мрачно, холодно и неуютно, как в сарае.

Василий Владимирович взглянул на термометр и съежился:

О неблагоустройстве кабинета и отсутствии здесь отопления Петров послал начальству несколько рапортов. Но уже не первую зиму все оставалось без изменений.

Василий Владимирович подошел к шкафу и хотел налить в прибор воды. Наклонив сосуд, физик заметил, что вода замёрзла.

В первый момент он растерялся. И, только посмотрев на термометр, шутливо заметил:

— Минус пять. Вода есть лед... Все справедливо!

При этом профессора осенила мысль — изучить проводимость льда, как до этого он исследовал проводимость многих других веществ.

— Погода в кабинете благоприятствует сему опыту...

Василий Владимирович слегка согрел сосуд, чтобы извлечь из него цилиндрическую ледышку.

Вскоре все необходимое для опыта было готово. Оба конца ледяного цилиндрика профессор перетянул проволоками, к которым прикрепил начало и конец батареи. К одной из соединительных проволок, расположенных вертикально, профессор привязал тонкую нить, чтобы по ее отклонению судить о прохождении электричества. Этот простейший прибор — электрометр — изобрел сотрудник Ломоносова — русский физик академик Георг Рихман еще за пятьдесят лет до опытов Петрова.

Василий Владимирович действовал весьма осмотрительно. Он не решился послать через испытываемый ледяной цилиндр электричество всей батареи и присоединил второй конец цилиндрика не к последнему, а только к сотому цинковому кружку, При этом он заметил, что нитка электрометра отклоняется на большой угол. Постепенно уменьшая число кружков, Петров наблюдал, что нитка при этом хотя и слабо, но все еще отклонялась. Когда ученый присоединил проволоку к пятьдесят шестому кружку, нитка не шелохнулась. Значит, электричество пятидесяти шести вольтовых кружков, повидимому, было настолько слабым, что оно не проходило через ледяной цилиндрик. Все это было ново не только для Петрова, но и для всей науки об электричестве. В то время еще очень мало знали о сопротивлении вещества прохождению электрического тока.

Василий Владимирович хотел продолжить опыты по изучению проводимости льда, но эти опыты были прерваны другими, более интересными и важными.

Немного отогревшись в учительской комнате академии, Василий Владимирович снова направился в свой холодный физический кабинет. По дороге он вспомнил, что в шкафу кабинета уже несколько дней хранятся древесные угли, которые по его просьбе отжег ему из палок истопник академии. Профессор давно хотел исследовать электрическую проводимость угля. И вот, боясь, чтобы уголь не отсырел, Василий Владимирович

решил не откладывать дальше этого опыта и произвести его тотчас же.

Для этого он положил на стол две деревянные чурки и прикрыл их небольшим листом стекла. Получилось нечто вроде скамеечки. На стеклянный лист профессор положил угольный стержень и к его концам присоединил длинные куски изолированного провода.

Изоляцию проводов изобрел сам Василий Владимирович. Он заметил, что к металлической проволоке, покрытой сургучом или воском, можно безопасно прикасаться, когда она пропускает электричество даже всей батареи.

Случайно дернув провод, Василий Владимирович нечаянно надломил уголек. Ученый аккуратно уложил обломки угольной палочки, прижав концы друг к другу, и стал присоединять провода к батарее. Едва только он успел присоединить второй конец, как его глазам представилась невиданная картина.

В месте перелома немного разошедшиеся от сотрясения обе половинки угля быстро раскалились. Потом они вспыхнули ярким белым светом, от которого стало ослепительно светло во всех уголках кабинета.

Несколько секунд Василий Владимирович стоял, словно в забытьи, с разведенными в стороны руками и щурился от внезапно возникшего яркого, невиданного света, подобного солнцу. Он пришел в себя только после того, как раздался треск лопающейся стеклянной пластинки и прекрасное белое пламя исчезло.

В физическом кабинете воцарилась почти полная тьма. Василий Владимирович с трудом различал теперь лишь несколько огоньков: свечу и еще тлевшие угли, только что бывшие источником чудесного электрического света.

Когда глаза профессора снова свыклись с полумраком, он подошел к столу и, держась за «осургученный» провод, осторожно поднял тот конец угля, что упал прямо на стол.

В лицо приятно дохнуло теплом. Жар шел от стекла, сильно нагретого электрическим пламенем, вспыхнувшим между углями.

Профессор осторожно стал приближать удерживаемый в руке остаток угля ко второму, лежавшему на стекле. Когда угли соприкоснулись, послышался легкий треск. Василий Владимирович стал их разводить. И вот, когда расстояние достигло двух-трех линий (4—6 миллиметров), между углями проскочила яркая голубая искра, и снова вспыхнуло ослепительное пламя. Профессор стал еще более удалять один из углей. Выгнутое пламя чуть-чуть растянулось и погасло.

И на этот раз после замены углей между ними проскочила голубая искра, и кабинет снова озарился ярким электрическим светом. В пламени этого света легко раскалились, а потом и вовсе сгорели железная проволочка, гвоздь и даже тонкая медная пластинка. Из этого Василий Владимирович заключил, что «жар электрического пламени очень силен».

В этот день Василий Владимирович, забыв об усталости, голоде и холоде, оставался в физическом кабинете академии до тех пор, пока не были израсходованы все угли.

Радостный и гордый, с воспаленными от яркого света глазами, он возвратился домой, не переставая думать об открытом им удивительном «светоносном явлении».

Василий Владимирович тщательно прочитал все, что было написано о гальваническом электричестве. И, убедившись в том, что никто из ученых не производил опытов, сколько-нибудь похожих на его опыты с углями, он ознакомил со своим открытием профессоров академии.

— О подобном чуде мы еще и не слыхивали! — говорили искренне изумленные опытом Петрова его коллеги.

— Сим пламенем возможно добывать электрический свет, подобный солнцу, плавить металлы и исследовать химизм многосложных тел, — утверждал Василий Владимирович, высказывая этим гениальную догадку о будущем полезном широком применении электрической дуги в науке и технике.

Высшая администрация академии, узнав об открытии Петрова, предложила профессору произвести опыт воспламенения электрическим пламенем пороха в медной пушке. Этот опыт блестяще удался. Через {132}

Первый опыт электрического запала пороха в пушке был произведен В. В. Петровым.

некоторое время электрический запал пороха и взрывчатки стал применяться в военном деле.

Открытие профессора Петрова подняло авторитет физики как науки в стенах академии. Благодаря этому открытию Василий Владимирович сумел добиться отпуска средств на переоборудование физического кабинета и пополнение его новыми приборами. Проделав серию опытов, уточнивших первоначальные результаты, Петров счел своим долгом ознакомить с ними всех русских физиков. И он стал работать над своей научной книгой «Известие о гальвани-вольтовских опытах, которые производил профессор физики Василий Петров». Эта замечательная первая русская книга об электричестве вышла в Петербурге в 1803 году.

«Сколько мне известно, — писал в предисловии своей книги Василий Владимирович Петров, — доселе никто еще на российском языке не издал в свет и краткого сочинения о явлениях, происходящих от гальвани-вольтовской жидкости, то я долгом моим поставил — описать по-российски и расположить в надлежащем порядке деланные самим мной важнейшие, любопытнейшие опыты посредством гальвани-вольтовской батареи...»

В этой книге академик Петров впервые описал открытое им «светоносное явление» — электрическую дугу между двумя углями, дающую «весьма яркий белого цвета свет или пламя», от которого «темный покой довольно ясно освещен быть может».

Петров хотел, чтобы о его открытии прежде всего узнали на родине. Он «долгом... поставил» издать свой труд на русском языке и пренебрег латынью — официальным языком ученых.

Можно не сомневаться, что пребывавшие в Петербурге иностранцы передали в Европу и Америку весть об открытии Петровым «светоносной дуги». Однако случилось так, что почти через 10 лет русскую электрическую дугу вновь «открыл» англичанин Дэви. Открытие Петрова возвратилось в Россию под иностранным названием «вольтовой дуги». Раболепствовавшие перед всем иностранным царские академические чиновники сознательно попирали бесспорный приоритет русского физика.

Великое открытие Петрова возбудило в России большой интерес к электрическому свету.

Известно несколько попыток русских ученых применить электрическую дугу дли освещения. Так, в 1849 году русский академик Борис Семенович Якоби проделал в Петербурге опыт электрического освещения с башни адмиралтейства нескольких прилегающих улиц. «Световой фонарь» Якоби питался током 185 пар цинковых и угольных пластинок, каждая поверхностью в полтора квадратных фута.

Второй опыт практического применения «светоносного явления» Петрова произвел 30 марта 1853 года в Казани профессор физики местного университета Савельев. Лампа Савельева была установлена на крыше физического кабинета университета, и, как свидетельствовали очевидцы, свет ее был виден даже за две версты.

Профессор Савельев, вдохновленный своим эффектным опытом, писал:

«Поистине, свет этой чудесной лампы {133} представляется мне звездой, втрое большей, чем Венера!»

Третий опыт электрического освещения наблюдали москвичи в 1856 году, во время коронации Александра II. На здании Кремлевского дворца было установлено несколько дуговых электрических ламп («солнц»), которые питались мощной гальванической батареей, состоявшей из 600 элементов. Все это устройство было выполнено под руководством русского артиллерийского генерала Константинова техником Шпаковским.

В январе 1860 года профессор физики Московского университета Н. А. Любимов показывал опыты электрического освещения с помощью дуги Петрова на публичных лекциях. Об этом были напечатаны восторженные отзывы в газете «Московские ведомости».

На каждый из этих опытов были затрачены значительные средства. Но оказалось, что электрическая дуга для ее правильного горения нуждается в непрерывном наблюдении за углями. Кто-то должен был все время управлять этим светом, сближая угли по мере их сгорания. Кроме того, применение дуги в качестве источника освещения каждой квартиры было неудобно и небезопасно. Дуга излучает слишком яркий свет, и при этом на углях, образующих дугу, температура достигает нескольких тысяч градусов.

Над усовершенствованием осветительных устройств в восьмидесятых годах с увлечением работал замечательный русский электротехник Владимир Николаевич Чиколев. Но прошло более семидесяти лет, прежде чем великое открытие Петрова нашло сравнительно широкое применение.

Настоящим продолжателем дела Петрова стал выдающийся русский инженер-изобретатель Павел Николаевич Яблочков.

„РУССКИЙ СВЕТ”

Павлу Яблочкову едва исполнилось двенадцать лет, когда его школьные товарищи и педагоги заметили в нем талант изобретателя. В этом возрасте Яблочков уже изобрел землемерный инструмент, которым охотно пользовались крестьяне всего Сердобского уезда Саратовской губернии — на родине Яблочкова.

Позднее, как-то возвратившись в гимназию с каникул, Павел Яблочков привез проект своего нового прибора, отсчитывающего расстояние по числу оборотов колес кареты (подобными измерителями расстояния пользуются и поныне).

После гимназии Яблочков учился в Петербургском военно-инженерном училище, а затем служил в чине подпоручика в Киевском саперном батальоне.

Военное техническое училище дало Яблочкову хорошую инженерную подготовку.

В 1869 году Яблочков вышел в отставку и поступил на должность начальника телеграфа Московско-Курской железной дороги. К этому времени он уже стал «заядлым» любителем электричества, обзавелся домашней лабораторией и примкнул к московскому кружку физиков-электриков. Лаборатория поглощала все средства Яблочкова, а в голове его зрели планы все новых и новых опытов.

Яблочков оставил службу на телеграфе и поступил в мастерскую своего товарища, отставного капитана артиллерии Н. Г. Глухова.

Оба они страстно увлекались электричеством и превратили маленькую мастерскую в центр смелых и остроумных исследований.

У хозяев этой мастерской-лаборатории было горячее стремление к творческой работе. Но практическую жизнь они знали плохо. Работа в предприятии заставила их наделать много долгов. Кроме того, полиция подозревала изобретателей в связи с революционерами и запретила их опыты с грандиозными по тому времени прожекторами.

В 1875 году Яблочков и Глухов после долгих и сложных опытов разработали впервые в мире практический способ электрохимического добывания поваренной соли. Но недостаток средств помешал развитию этого предприятия, сулившего большие выгоды.

Тогда Яблочков решил поехать в Америку на Всемирную филадельфийскую выставку — показать изобретенный им электромагнит, чтобы добыть нужные средства для продолжения на родине своей изобретательской деятельности.

И вот за несколько дней до отъезда за границу в мастерской произошло событие, приведшее Яблочкова к изобретению чудесной «русской свечи».

Случилось так, что погруженные в электролитическую ванну параллельно расположенные

угли коснулись друг друга, и между ними образовалась яркая электрическая дуга. Бурное кипение электролита грозило гибелью дорогому аппарату. Но у Яблочкова нехватило сил оторваться от прекрасного зрелища.

— Смотри, смотри! — внезапно воскликнул Яблочков. — Для этой дуги и регулятора никакого не нужно!

Он и Глухов, как зачарованные, до боли в глазах глядели на яркий свет электрической дуги, пока сосуд не треснул и пламя не погасло.

Через несколько дней Яблочков уехал за границу.

До Америки он не добрался — нехватило денег.

Яблочков поселился в Париже, в Латинском квартале, где жило много русских эмигрантов. Чтобы иметь средства на жизнь, Павел Николаевич поступил на работу в известную мастерскую точной механики Антуана Бреге. Здесь после рабочего дня, с разрешения отзывчивого Бреге, Яблочков вечерами занимался в лаборатории мастерской. В это время у Яблочкова окончательно созрела его гениально простая идея «электрической свечи».

Два вертикально поставленных угля Яблочков разделил изоляционным слоем, который сгорал с такой же скоростью, как и угли. Получился источник электрического света, не требующий никакого обслуживания и регулирования. Яблочков поместил угли в подставку, напоминающую подсвечник, и вся конструкция стала похожей на свечу. Верхние концы углей соединялись тонкой запальной пластинкой. При включении тока пластинка почти мгновенно накалялась и сгорала, как бы зажигая пламя дуги Петрова в новой необычайной свече Яблочкова.

Около двух часов свеча горела ровным и устойчивым светом. {135}

Яблочкову теперь казалось даже странным, почему никто другой раньше него не предложил такого простого прибора для устройства электрического освещения. И он поторопился запатентовать свое изобретение.

23 марта 1876 года изобретатель получил первый патент на свою «свечу» в Париже. Демонстрация «электрической свечи» русского электротехника Яблочкова здесь, во Франции, стала славой России.

Парижские и лондонские газеты и журналы, рассказывая о великом изобретении Яблочкова, восторженно писали:

«Чудесная «русская свеча», выставленная на площадях -и улицах Парижа и Лондона, — центр ежевечернего паломничества всего населения».

«Русским светом» ярко освещены теперь театр Шатле, магазины Лувра, площадь Оперы в Париже, порт в Гавре, набережная Темзы в Лондоне. В одном только Париже тысяча «русских свечей» вытеснила с улиц 70 тысяч газовых рожков».

Павел Николаевич Яблочков с гордостью, достойной русского патриота, сообщал друзьям о триумфальном шествии «русского света». Он писал, что «русская свеча» в короткое время распространилась по всему миру, дойдя из Парижа до дворцов шаха персидского и короля Камбоджи...» (Индо-Китай).

Впервые в России узнали о «свече Яблочкова» 5 октября 1876 года, то есть через полгода после ее запатентования.

В этот день физик Петрушевский, вернувшийся из Лондона в Петербург, рассказал на заседании членов Русского физического общества о виденной им на выставке «электрической свече» Яблочкова.

Через несколько месяцев Павел Николаевич прислал в дар русским физикам четыре свечи, описав их устройство.

В 1878 году в Париже открылась Всемирная выставка, на которой «свеча Яблочкова» была в центре внимания. Это был подлинный триумф русского инженера.

Посетивший выставку и павильон Яблочкова великий князь Константин Николаевич предложил изобретателю организовать в России производство его «свечей». Этого дня долго ждал Яблочков. Что может быть радостнее возможности творчески работать на благо родины?

Дело в том, что Яблочков уже дважды обращался с предложением производить свои «свечи» к русскому правительству, но, не получив никакого ответа, уступил французам и русскую привилегию на свое изобретение. Теперь нужно было выкупить обратно у французской фирмы право производить «свечи» в России. Яблочков собрал все свои средства и, выкупив у фирмы за миллион франков русскую привилегию, прибыл в Петербург.

Квартира Яблочкова на Большой Литейной (угол Бассейной), где незадолго до того жил поэт Некрасов, была приспособлена для демонстрации «электрической свечи». По вечерам тысячи петербуржцев наблюдали с улицы яркий свет «свечи Яблочкова» в окнах квартиры изобретателя. {136}

Яблочкова везде чествовали в столице, признавали его заслуги перед родиной, печатали о нем статьи, помещали в газетах его портреты. Но практические опыты освещения Петербурга «свечами Яблочкова» начались только с марта 1879 года. Тогда были установлены первые восемь фонарей со «свечами Яблочкова». Они освещали Литейный мост через Неву. Появился новый электрический свет и на Екатерининской площади, близ Александрийского театра.

Ежедневно с наступлением темноты на нескольких петербургских площадях раздавались свистки, созывавшие публику на демонстрационные опыты — «как зажечь, как погасить «свечу Яблочкова».

К началу 1880 года в Петербурге горело более пятисот электрических фонарей.

Кроме старшего конкурента — газового рожка, — у них появился и новый, более опасный противник.

К 1880 году творческим гением другого русского электротехника, Александра Николаевича Лодыгина, была создана электрическая лампа накаливания.

Внедрение этого более совершенного способа электрического освещения полностью вытеснило изобретение Яблочкова. «Свеча Яблочкова» была «сдана в архив». Но в истории мировой науки деятельность Яблочкова оставила неизгладимый след.

«Свеча Яблочкова» возбудила у инженеров и ученых интерес к решению ряда других важных вопросов электротехники, в том числе побудила их заняться усовершенствованием источников тока—созданием новых конструкций электрических машин, передачей электрической энергии на расстояние и др. И многие из великих достижений электротехники и поныне светят миру, подобно изобретениям Яблочкова, светом русского гения.

СВЕТ БЕЗ ОГНЯ

Шум и веселое оживление мгновенно стихли, когда в комнату дежурных монтеров петербургского газового общества «Сириус» вошел старший нарядчик и сказал:

— Господина Лодыгина просит к себе управляющий конторой!

Лодыгин встал, стараясь сообразить, зачем его вызывает в столь ранний час главный хозяин.

Управляющий любезно встретил вошедшего техника. Он вышел из-за стола и подал ему руку.

— Здравствуйте, господин Лодыгин! Я давно уже хотел повидать вас... Присаживайтесь...

Необычная сердечность управляющего заставила Лодыгина насторожиться.

— Нет уж, нет — садитесь! Разговор у нас будет...

— О чем, позвольте спросить? — сказал Лодыгин, покорно усаживаясь в мягкое кресло.

— Вот вы работаете техником в конторе нашего известного газового общества. Дела «Сириуса» идут успешно. В этом заинтересованы мы — главные акционеры — и все служащие. Не так ли, господин Лодыгин?

— Может быть... — неопределенно ответил Лодыгин.

— Нет, нет, вы поверьте мне, что это так! Чтобы дела пошли еще лучше, нам нужно приложить к процветанию нашего общества все усилия...

— Я надеюсь, что моей работой общество довольно! — сказал Лодыгин.

— Да, это верно! С этой стороны мы никаких претензий не можем вам предъявить, господин Лодыгин. Но...

Управляющий встал с места, дважды прошелся по кабинету из угла в угол и вдруг, остановившись против Лодыгина, сказал:

— А как бы вы, господин Лодыгин, поступили, если бы увидели в своем доме нечто, что может угрожать вашей жизни? А?

— Вы мне предложили очень странный вопрос. Жизнь нужно защищать и нужно устранять угрожающие ей опасности... .

— Золотые слова, господин Лодыгин. Браво! Браво! Это очень справедливо: «Устранять угрожающие опасности»!

Лодыгин все еще недоумевающе смотрел на управляющего, в глазах которого внезапно вспыхнул злой огонек. Он взял со стола печатный листок и начал его выразительно читать вслух:

— «Опыты электрического освещения, произведенные на Песках для публики

В Петербурге толпы людей собирались посмотреть на лампы Лодыгина и послушать его объяснения о том, как устроена изобретенная им электрическая лампочка накаливания.

изобретателем Лодыгиным... В воскресенье, одиннадцатого сего июля тысяча восемьсот семьдесят третьего года, господин Лодыгин демонстрировал на Песках близ Преображенского плаца великому множеству собравшегося народа изобретенные им электрические лампы накаливания. В нескольких уличных фонарях газовые горелки были заменены лампами накаливания, изливавшими вокруг яркий белый свет. Публика восторженно любовалась этим невиданным светом без огня. Многие принесли с собой газеты и книги и сравнивали расстояния, на которых можно было различать текст при газовом и электрическом освещении. На панели, между фонарями, лежали провода с резиновой изоляцией толщиной в палец. Господин Лодыгин охотно показывал публике свою лампу накаливания и объяснял ее устройство. Сначала изобретатель пропускал электрический ток гальванической батареи через железную проволоку, и все видели, как она раскаливалась. Затем изобретатель пропускал ток через проволоку и кусочек угля, помещенный в герметически закрытом стеклянном шаре. Уголек ярко тлел в продолжение до тридцати минут. Затем изобретатель показал публике самые лампочки накаливания. Устройство первой лампы было следующее: между концами толстой медной проволоки был укреплен стерженек из прокаленного ретортного угля, который помещался в герметическом баллоне. При накаливании уголек отнимал кислород из воздуха баллона и затем продолжал тлеть в продолжение почти часа. В другой лампочке были помещены два уголька. Как объяснил публике господин Лодыгин, один уголек предназначался для поглощения кислорода, а другой, зажигаемый позднее,— собственно для освещения. Подобная лампа светила более двух часов.

Изобретатель обещает в непродолжительном времени еще более усовершенствовать свою систему. По его мнению, электрический свет более благоприятен для глаза, удобнее и безопаснее всех других способов освещения: керосинового, газового и прочих. Публика наградила изобретателя дружными рукоплесканиями...»

Управляющий кончил чтение и, тяжело дыша, уставился на Лодыгина.

— Так ли все это было, господин Лодыгин, как следует из оглашенной хроники?

— Все совершенно справедливо! Эту работу я продолжаю и думаю, что доведу ее до окончательного результата...

— Неужели вы не понимаете, что подобными действиями вы наносите ущерб газовому обществу?

Наступила мучительная пауза, после которой внезапно возбужденный Лодыгин еще смелее сказал:

— Я понимаю, господин управляющий, что мое дальнейшее пребывание на работе в вашей компании невозможно. Я буду считать себя уволенным... Но я твердо уверен в том, что электрическое освещение вытеснит {138} газовое так же, как городской водопровод вытеснил водовозов или пароходы — парусные суда и весельные баркасы!

Лодыгин быстро вышел из кабинета управляющего.

Не желая подвергаться допросу товарищей о результатах только что состоявшейся беседы, Александр Николаевич направился прямо на улицу. Он почувствовал себя свободным. Чувство гордости за свое поведение, однако, вскоре сменилось грустью, когда он опустил руку в карман и обнаружил там вместо денег жетон техника общества «Сириус»...

— Значит, опять без определенной работы. Будет трудновато...

Александр Николаевич Лодыгин пришел к опытам по изысканию новых источников электрического света не совсем обычным путем.

В молодости он увлекался разработкой проектов летательной машины. Средств на жизнь не было, тем более не было денег на постройку моделей. Но Лодыгин не унывал. Он уехал в Тулу и поступил на оружейный завод молотобойцем.

Отказывая себе во всем, он скопил немного денег на поездку в Петербург. Отсюда Лодыгин отправился искать счастья во Францию.

Шел 1870 год. Была в разгаре франко-прусская война. Немало приключений испытал Лодыгин, прежде чем попал в Париж. В Германии у него выкрали чертеж его изобретения, а во Франции его сочли шпионом и едва не расстреляли. Именно в этот момент он предложил французским властям свое изобретение.

— Я не шпион, я друг вашей страны и имею предложить проект спасения Франции с помощью своих летательных машин, — уверенно заявил Лодыгин командиру, который его допрашивал.

Вызванные специалисты решили, что проект Лодыгина заслуживает внимания. Была ассигнована значительная сумма на изготовление опытного образца летательной машины. В особом цехе известного завода Крезо закипела работа.

Обдумывая детали проекта, Лодыгин сообразил, что вольтовы дуги непригодны для освещения летательной машины. Их свет очень силен, а главное — излучение света сопровождается очень большим жаром, могущим воспламенить машину. Тогда-то Лодыгин и решил попытаться использовать для освещения другое электрическое явление.

Трудами русского физика Ленца и английского ученого Джоуля было установлено, что электрический ток, проходя по тонким проводам, сильно нагревает их. Путем несложного расчета можно определить величину электрического тока, которым можно не только нагреть, но и раскалить проводник. Это явление — тепловое действие тока — и применил Лодыгин в своих лампах накаливания.

Работа по созданию новых электрических ламп очень увлекла Лодыгина.

Быстро пролетели два года, в течение которых были сделаны сотни опытов накаливания током различных тел. Франко-прусская война уже закончилась. Лодыгину не могли отпустить на постройку летательной машины необходимые 50 тысяч франков — деньги нужны были на выплату огромной контрибуции победителям. Оставаться в Париже не было нужды. И Лодыгин, лишенный нужных средств для работы, снова очутился в Петербурге.

Чтобы иметь возможность существовать, он поступил техником на работу в общество газового освещения «Сириус». Все свободное время он отдавал работе над электрической лампой накаливания. Теперь, когда, казалось бы, Лодыгин был близок к завершению своего многолетнего труда, на пути его выросли новые серьезные препятствия: он снова остался без работы.

К нему на помощь пришли его отзывчивые друзья — Василий Федорович Дидрихсон и лейтенант А. М. Хотинский. Оба они не менее Лодыгина были увлечены опытами с электрическими лампами накаливания. Друзья решили не отступать перед трудностями и вопреки всему настойчиво продолжать разработку более совершенной конструкции лампочки накаливания. Лодыгину подыскали несколько уроков, которые позволили ему вполне сносно существовать и работать над лампочкой.

— Ваше изобретение, — предложил Лодыгину Хотинский, — нужно непременно показать морскому начальству и офицерам. Флотские люди всегда интересуются новостями техники. Они помогут... {139}

Весной следующего года Лодыгин, по совету Хотинското, показал лампочку накаливания в Галерной гавани морякам и офицерам русского флота. Изобретатель был восторженно принят ими. Появились многочисленные статьи и заметки о лампочке накаливания в местных газетах и журналах.

Работами Лодыгина заинтересовались в Академии наук. 25 декабря 1874 года, подробно обсудив сообщение физика Вильда о лампах Лодыгина, Академия наук присудила изобретателю денежную премию имени М. В. Ломоносова в тысячу рублей. Эти деньги быстро были израсходованы на работы по дальнейшему усовершенствованию лампы накаливания.

Теперь лампочка накаливания горела уже несколько часов. Этого Лодыгин и его помощники добились путем выкачивания воздуха из стеклянного баллона лампочки.

Осенью 1876 года новыми лампами освещались места подводных работ на строительстве нового Литейного моста через реку Неву в Петербурге.

Александр Николаевич видел, что дело создания электрической лампочки накаливания уже близко к завершению. Нужна была лишь серьезная и неотрывная работа, для того чтобы преодолеть некоторые стоящие на пути технические трудности. Изобретатель мечтал о лаборатории, оборудованной необходимыми аппаратами и приборами, где можно было бы вести эту работу.

И, может быть, под влиянием этих стремлений он согласился на предложение петербургского банкира Козлова использовать его денежный кредит для организации «Товарищества электрического освещения Лодыгин и К°».

Этот шаг оказался роковым для изобретателя. Лодыгин не получил нужных для работы условий. Финансовые операции поглотили его время. Нечестная биржевая игра и спекуляции вокруг акций, организованные многочисленными газовыми конкурентами во главе с дельцами из «Сириуса», привели товарищество Лодыгина к финансовому краху.

Но Лодыгин продолжал трудиться над усовершенствованием лампочки. Вместе с Дидрихсоном, у него на квартире, он вел опыты обугливания различных материалов для приготовления стойких угольных нитей своих ламп.

В 1877 году лейтенант А. М. Хотинский был командирован в Америку для приемки построенных там для русского флота кораблей. Он взял с собой несколько экземпляров ламп Лодыгина.

Как-то, навестив Эдисона, бывшего тогда уже известным в Америке изобретателем, лейтенант Хотинский показал ему электрическую лампу Лодыгина.

В роскошно оборудованной лаборатории американского изобретателя в Менло-Парке (в 38 километрах от Нью-Йорка) было все необходимое для творческой работы: станки и приборы, химические реактивы, плавильные печи, инструмент, лаборанты.

Лейтенант Хотинский подробно рассказал Эдисону о всех технических трудностях, которые преодолевали Лодыгин, Дидрихсон и другие русские изобретатели во время опытов с электрической лампочкой накаливания.

— Удобный электрический свет будет создан! — сказал Эдисон, прощаясь с Хотинским.

Американский изобретатель, конечно, не случайно сделал это категорическое, несколько хвастливое, заявление.

Из откровенных рассказов русского морского офицера Эдисон понял, что А. Н. Лодыгин — замечательный творец электрической лампочки накаливания — поставлен в крайне неблагоприятные условия. Лодыгин не имеет возможности у себя на родине довести свое великое изобретение до высокого совершенства. Теперь, после беседы с русским моряком, Эдисон мог стать на правильный путь для доработки уже созданной в России лампочки. Ведь о слабых местах своей лампочки не скрывая говорил Лодыгин; о них доверчиво рассказал Эдисону русский моряк.

И хотя Эдисон в то время был весьма далек от работ по электрическому освещению, он сообразил, что, обладая всем необходимым, сумеет добиться конечного результата.

Практическое чутье бизнесмена подсказало Эдисону, что он должен тотчас же

отбросить на неопределенное время все свои работы в области телефонии, телеграфии, с фонографом. Эдисон так и поступил: он полностью переключил себя и свою огромную лабораторию на разнообразные опыты по электрической лампочке накаливания.

Помощники Эдисона понимали, что в новом увлечении их шефа заключен не только научно-технический, но и, пожалуй в большей мере, коммерческий интерес.

— Лампочка — источник хорошего бизнеса! — повторяли уже многие не только в стенах лаборатории Эдисона.

Эдисон начал работу опытами по проверке всех положений русского изобретателя лампочки накаливания.

Так, по способу, изобретенному Лодыгиным еще в 1875 году, Эдисон стал прокаливать в тиглях при малом доступе воздуха стержни и нити (волоски), приготовленные из стеблей различных растений.

Не останавливаясь ни перед какими денежными затратами (Эдисон обладал достаточным капиталом и от результатов работы ждал еще более солидного его роста), не щадя людских сил, американский изобретатель снаряжал различные экспедиции. Люди Эдисона искали в Китае, Бразилии, Аргентине, Японии, Индии и других странах бамбуки и другие растения, пригодные для приготовления из их стеблей стойких волосков для электрических ламп.

Следуя по пути Лодыгина, Эдисон поставил далее в большом масштабе опыты по усовершенствованию разных систем насосов для откачки воздуха из стеклянного баллона лампочки. Эдисон убедился, что в вакууме (пустоте), как это и предвидел Лодыгин, раскаливаемая током нить может светить много десятков и сотен часов подряд.

Русский морской офицер рассказал Эдисону, что А. Н. Лодыгин считал необходимым добиться наибольшей (если не абсолютной) плотности устройства вывода концов нитей из баллона лампочки наружу. Эдисон многочисленными опытами подтвердил справедливость высказываний Лодыгина и предложил делать эти выводы (или {141} вводы) платиновыми проволочками, впаянными в стекло. Платина и стекло обладают одинаковой степенью расширения и при этом исключается образование щелей и проникновение через них воздуха в колбу лампы.

Эдисон явно торопился обнародовать «свою» лампочку. Однако потребовалось почти три года работы Эдисона и его многочисленных помощников, чтобы внести в русскую электрическую лампочку накаливания отнюдь не принципиальные, а лишь некоторые практические улучшения, которые сознательно намечал, но не имел возможности осуществить подлинный творец лампы А. Н. Лодыгин.

В ночь на 1 января 1880 года семьсот электрических ламп иллюминировали здание лаборатории Эдисона, двор, ворота и забор. Изобретенная в далекой России электрическая лампа начала победное шествие по всему миру.

Эдисон хорошо понимал, что для России — родины электрического света — его лампа не является оригинальным изобретением. Поэтому, когда 24 сентября 1881 года Эдисон брал в России патент, он писал, что претендует в данном случае лишь на «усовершенствование в проведении электрического света».

И, конечно, никем не должно быть забыто, что обновленная американским изобретателем лампа накаливания родилась в России, что она — детище России, той страны, где вообще впервые засиял электрический свет дуги Петрова.

Шли годы... В 1890 году Александр Николаевич Лодыгин сделал важное усовершенствование лампы накаливания: он изобрел электрическую лампу с металлической вольфрамовой нитью.

Новая лодыгинская лампа оказалась более экономичной, чем лампы с угольными волосками. Это обеспечило еще большее производство и распространение электрических ламп во всем мире.

Электрический свет появился в самых глухих уголках. Во всех странах число электрических ламп насчитывалось уже миллионами и миллиардами.

После Великой Октябрьской социалистической революции, когда в Стране Советов началась грандиозная работа по осуществлению великого ленинско-сталинского плана электрификации всей страны, народ назвал электрическую лампу накаливания задушевно дорогим именем — «лампочка Ильича».

Казалось бы, рассказ об электрическом свете окончен. Но через пятьдесят лет после изобретения Лодыгиным электрической лампочки накаливания ученые разглядели в ней очень серьезные недостатки...

ХОЛОДНЫЙ СВЕТ

Тщательно исследовав современную электрическую лампу накаливания, ученые и инженеры-светотехники убедились, что она обладает крупнейшим недостатком.

Все мы, пользующиеся электрическим светом, невольно оказались преступными растратчиками энергии. И вот почему: с точки зрения электротехника электрическую лампочку накаливания гораздо правильнее назвать электрической печкой...

В самом деле, нить светящей электрической лампочки раскаливается проходящим током до 2 500 градусов! А при этом в стоваттной электрической лампе накаливания примерно только 3,5 ватта энергии обращаются в свет, а остальные 96,5 ватта расходуются на тепловое излучение, то есть на бесцельный нагрев самой лампы и окружающего пространства.

Выходит, что лампа накаливания вместо того, чтобы превратить электрический ток только в свет, превращает его также и в тепло.

И вот ученые, инженеры и изобретатели всех стран вновь, как и много лет назад, стали усиленно работать над тем, чтобы создать новый, совершенный источник электрического «холодного света».

Как и во многих других случаях техники, решение этой важной задачи подсказала нам природа.

С древних времен люди наблюдали «холодное» самосвечение животных и растений.

Существует огромное множество червей, насекомых и особенно глубоководных рыб, которые носят на себе свои собственные «световые фонари». Существуют простейшие одноклеточные животные «ночесветки», огромные скопления которых заставляют светиться водные поверхности Атлантического океана, Средиземного и Черного морей.

В теле всех светящихся холодным светом {142}

1 — первая в мире электрическая лампочка, изобретенная в России А. Н. Лодыгиным в 1873 году; 2 — лампа накаливания, усовершенствованная Эдисоном в 1879 году; 3 — лампа с угольной нитью; 4 — современная газонаполненная электрическая лампочка накаливания; 5 — современная электрическая лампочка накаливания с уменьшенной теплоотдачей; 6 — электролюминесцентная лампа холодного света.

животных находятся особые люминесцирующие вещества. Люминесценция, или самосвечение, наблюдается при медленном сгорании — окислении — этих веществ.

Здесь энергия химическая непосредственно переходит в свет, минуя форму тепловой энергии, то есть без разогревания. Но свечение может быть вызвано и электрическим током. Электролюминесценцию наблюдали ученые при прохождении электрического тока через стеклянные колбы с разреженным газом.

Нечто похожее происходит и в природе: зарницы и полярные сияния — это тоже явления электролюминесценции («холодного свечения») разреженных газов в верхних слоях атмосферы, вызванной прохождением через них гигантского потока отрицательных электрических частиц — электронов. Гипотезу об электрической природе северных сияний первым высказал великий русский ученый М. В. Ломоносов.

Изучение явлений люминесценции велось во всех странах. После Ломоносова у нас эти явления изучал еще первый русский электротехник Василий Владимирович Петров. Но итоги этой науки подводились только в 1936 году в Варшаве, на Первой международной конференции по изучению «холодного света».

Приблизительно около этого времени в Советском Союзе была создана советская люминесцентная лампа.

Научно-техническую основу советской лампы «холодного света» составляют выдающиеся исследования явлений люминесценции, произведенные группой физиков во главе с президентом Академии наук СССР — академиком С. И. Вавиловым.

Советские физики открыли законы, управляющие сложными процессами превращения одних лучей (невидимых) в другие (видимый свет).

Важные научные исследования академика С. И. Вавилова и его учеников в области люминесценции позволили создать оригинальную и более совершенную, чем в других странах, конструкцию советской люминесцентной лампы «холодного света».

Эта новейшая лампа представляет собой стеклянный баллон цилиндрической или другой формы, по концам которого расположены токоподводящие электроды. Внутри баллона содержатся газ аргон и мельчайшие капельки ртути. При включении тока в лампе образуются пары ртути, которые начинают испускать много невидимых ультрафиолетовых лучей. На внутреннюю поверхность колбы нанесен люминесцирующий порошок — люминофор. Люминофоры преобразуют, излучаемые в лампе невидимые ультрафиолетовые лучи в видимый свет.

Основное преимущество люминесцентной лампы в том, что она в несколько раз экономичнее лампы накаливания и светит ярким белым светом, напоминающим дневной солнечный свет.

Электрические лампы холодного дневного света теперь все чаще встречаются в театрах, студиях скульпторов, мастерских художников, фотоателье, текстильных предприятиях, цехах цветной печати и {143} цинкографиях полиграфических предприятий, помещениях выставок и других, где всегда требуется строго различать натуральные цвета красок, как при дневном свете. Конечно, лампа холодного дневного света будет широко внедрена и в быт.

В период Отечественной войны на одном из заводов, изготовлявших боеприпасы для доблестной Советской Армии, были установлены лампы дневного света. Они сократили расход энергии на освещение более чем в десять раз и так ярко озаряли рабочие места, что в ночную смену значительно возросла производительность труда.

Можно не сомневаться в том, что в нашей стране, где жили и творили такие борцы за свет, как Василий Петров, Павел Яблочков, Александр Лодыгин и другие, будут успешно преодолены все технические трудности на пути создания и выпуска многих миллионов самых совершенных электрических ламп дневного света.

И за нашей страной навсегда упрочится ее давнее славное имя — «Родина света».

ТАЙНА ЗЕЛЕНОГО ЛИСТА

н всходил на кафедру. Резными украшениями черного дуба она напоминала епископское место в средневековых готических соборах. Всходивший на кафедру был среднего роста, худощав, с крутым мощным лбом и острой бородкой.

Он огляделся. У него был удивительно ясный взор голубых глаз. Перед ним, заполняя ряды грузных скамей, сидели слушатели, ожидавшие в торжественной тишине. Да, выступать приходится перед необычной аудиторией!

Вон там — Френсис Дарвин, сын великого Чарлза Дарвина, тоже биолог. Его так и называют: «Дарвин-сын»...

Вот там восьмидесятишестилетний Гукер, «патриарх ботаникой». Хирург Листер, старик в аккуратных котлетках бакенбард. Листеровский способ обеззараживания ран, листеровские антисептические повязки...

Кто еще в этом зале? Гальтон, упрямо стремящийся превратить зыбкую область наблюдений над изменчивостью живых существ в отдел математики, точнейшей из наук. Крукс, нашедший новый элемент — таллий. Рамзай, исследователь благородных газов: гелия, аргона, неона и других. Знаменитый физик Вильям Томсон, уже глубокий старец.

Цвет английской науки — биологии, медицины, физики, химии — собрался в зале, чтобы слушать человека, стоявшего на кафедре.

Он начал говорить. Ровно, не спеша, почти не заглядывая в разложенные бумаги, отточенными чеканными фразами — так, как говорил всегда.

Это была «крунианская лекция», которая посвящалась Лондонским королевским обществом величайшему событию в естественных науках, по завещанию доктора Круна, современника Галилея. 30 апреля 1903 года эту лекцию читал Климент Аркадьевич Тимирязев, русский ботаник и физиолог растений.

Речь его оказалась такой же необычайной, как этот зал и эта аудитория.

— Когда Гулливер в первый раз осматривал академию в Лагадо, ему прежде всего бросился в глаза человек сухопарого вида... — на этих словах, говоривший сделал еле заметный нажим и улыбнулся, как бы проверяя сходство облика этого человека со своим собственным обликом, — ...человек сухопарого вида, сидевший, уставив глаза на огурец, запаянный в стеклянном сосуде. На вопрос Гулливера диковинный человек {145} пояснил ему, что вот уже восемь лет, как он погружен в созерцание этого предмета, в надежде разрешить задачу улавливания солнечных лучей и их дальнейшего применения. Для первого знакомства я должен откровенно признаться, что перед вами именно такой чудак. Более тридцати пяти лет провел я, уставившись если не на зеленый огурец, закупоренный в стеклянную посудину, то на нечто вполне равнозначащее — на зеленый лист в стеклянной трубке, ломая себе голову над разрешением вопроса о запасании впрок солнечных лучей... Ловля солнечных лучей и запасание их впрок — в стеклянных трубках?! Конечно, это была только шутка, как и сравнение со свифтовским героем, одна из тех шуток, которые так любил говоривший! Но то, о чем он хотел рассказать, было в самом деле чудеснее всех трубок на свете, потому что он говорил об одной из глубочайших загадок природы и о разгадке ее — о ловле и запасании солнечных лучей зеленым листом растения.

В книгах писали, что днем первого ее установления следовало считать 18 августа 1771 года. В этот день Джозеф Пристли ввел растеньице мяты под стеклянный колпак, где до этого он жег свечку, пока пламя се не потухло и вместе с ним не задохнулась живая мышь. Через несколько дней под тем же колпаком свеча ярко горела и беспокойно бегала новая мышь. Мята исправила испорченный воздух.

Пристли делал все новые опыты. Но мята капризничала. Иногда она даже ускоряла угасание свечи. Только через восемь лет голландец Ингенгуз решился на обобщение, по поводу которого все еще колебался медлительный англичанин: растения очищают воздух на свету, в темноте же они портят воздух, как и животные, своим дыханием.

Еще два года. В маленьком кабинете женевского пастора Жана Сенебье, среди камней странных форм, чучел, скелетов, плошек и горшков с рассадой, стоят стеклянные трубки, в которых видны погруженные в воду веточки. Пастора они явно интересуют больше, чем очередная воскресная проповедь. Он берет трубочку, дышит в воду через соломинку. Теперь — на солнце. Веточки кажутся изумрудными. Он ждет, не отрываясь от них взглядом. Вот бисер усеивает, унизывает изумрудные листочки! Что это такое? Тлеющая личина вспыхивает, сыплет искрами в этом новом газе, когда пастор собирает его серебряные пузырьки со всем искусством заправского химика. Значит, это — «воздух чистейший», открытый только семь лет назад это кислород! Его сейчас выделили на свету зеленые листья из «воздуха испорченного» — углекислоты, углерод которой пошел им на пищу. Растение питается воздухом — при помощи света!.. Сенебье поражен споим необычайным выводом, и вместе с ним поражены его современники.

Многие не верят. Откуда растениям брать углекислоту, раз в воздухе ее всего три сотых доли процента? Это кажется невероятным. Только в 1840 году был окончательно доказан азбучный для всех последующих поколений факт: основное вещество для построения своего тела — углерод — растения добывают, разлагая именно углекислоту воздуха; при этом в атмосферу они выделяют кислород.

Все мы, люди, питаемся уже приготовленной пищей, как и весь животный мир. Хищники поедают травоядных. А травоядные... Да, вот оттуда, из растительного мира, и льется непрерывный приток пищи. Еще точнее: из зеленых растений. Ибо они — и только они — готовят эту пищу и для самих себя и для всего остального живого мира на Земле. Внутри зеленого листа ежедневно, ежеминутно, пока светит солнце, совершается то, что бессильны осуществить сегодня все химики мира в своих лабораториях: превращение неживого в живое, построение тела из простейших веществ неорганической природы. И самое начало этого процесса — фотосинтез, то есть созидание при помощи света.

Пища для всех? Нет, мало этого. И воздух для всех! В нем не было бы ни атома кислорода, если бы не зеленые растения, непрерывно выделяющие кислород. Исчезни они — скоро, следом за ними, исчез бы из воздуха весь кислород, истратился бы, как он всегда тратится при дыхании, при горении, при образовании других бесчисленных соединений почти со всеми телами —

окислов: тогда ничто бы больше не пополняло его запасов. И скоро мировое пространство стала бы рассекать еще одна мертвая планета с удушливым газовым покровом — тем газовым покровом, который уже однажды окружал ее, пока она была безжизненной, пока зеленые растения кропотливой своей работой еще не создали нашу «среду дыхания» — атмосферу.

Итак, не только где-то на заре геологической истории Земли, но и здесь, рядом — последняя тайна и последняя разгадка жизни. Жизнь кишит вокруг — в миллионных повторениях, и от этого непостижимость ее ни на минуту не становится менее глубокой и непроницаемой. Точно от нас до любого растения — сотня тысяч световых лет, как до какого-нибудь звездного облака.

Как решился 24-летний юноша тогда, тридцать пять лет назад, написать такую программу исследования фотосинтеза?

«Изучить химические и физические условия этого явления, определить составные части солнечного луча, участвующие посредственно или непосредственно в этом процессе, проследить их участь в растении до их полного уничтожения, то есть до их превращения во внутреннюю работу, определить соотношение между действующей силой и произведенной работой...»

Дерзновенная фантастика — вот как звучало это в 1867 году!

А Тимирязев предписал эту программу самому себе. Он брался точно изучить никому неведомый хлорофилл — зеленое красящее вещество растений. Самое меньшее, что ожидало исследователя, это необходимость на каждом шагу изобретать новые приборы и спорить, до хрипоты спорить с твердо установившимися воззрениями не только ботаников и биологов, но и химиков, физиков — всей науки.

Было очевидно, что без света нет фотосинтеза. Но все попытки выяснить, при чем тут свет, приводили к сбивающим с толку результатам. В 1846 году физик Вильям Дрепер произвел опыт, показавший, что фотосинтез всего энергичнее идет при освещении листа лучами желтой части солнечного спектра. Опыт считался классическим. Но все в нем вызывало недоумение. Почему именно желтые лучи заставляют хлорофилл сильнее всего разлагать углекислоту?

Удивительнее всего тут было то, что вовсе не желтые, а красные лучи солнечного спектра больше всего поглощаются хлорофиллом и, значит, по логике здравого смысла должны действовать на него тоже больше всего.

«Итак, — провозгласил немецкий ботаник Детмер, основываясь как раз на опыте Дрепера, — свет может действовать в растении, вовсе не поглощаясь». — «Другими словами, — подвел итог его учитель, знаменитый Сакс, глава немецких ботаников, — все эти спектральные анализы в применении к таинственной сущности живого растения — ненужная затрата времени. Мы и без физиков ровно столько же знали бы (или не знали бы) о фотосинтезе».

1869 год. Молодой русский ботаник Тимирязев изучал секреты спектроскопии. Опыт Дрепера не выходил у Тимирязева из головы.

И вот, наконец, в руках Тимирязева — спектр хлорофилла, самый точный из {148}

Швейцарский ученый Сенебье исследовал пузырьки газа, которые появляются на свету на листьях растений, погруженных в воду, и обнаружил, что этот газ — кислород.

всех, какие когда-либо видели ботаники и физики. Густая, будто тушью проведенная полоса поглощения — на месте наиболее ярких красных лучей Солнца.

Представлял ли себе Дрепер эту жирную полосу в красной части спектра, этот черный провал между фраунгоферовыми линиями В и С? Если бы представлял, то понял бы, что в 1846 году он пытался утверждать немыслимое чудо.

Но в чем он ошибся? Как получился V него тот результат, который не мог получиться?

...Трактаты по спектральному анализу. Узенькие переливчатые ленточки, причудливо испещренные штрихами, бархатисто-черными проемами: спектры газов, металлов, солей, гемоглобина крови, вытяжек, растворов, спектры испускания и поглощения, спектр Солнца и бледный искаженный двойник его — спектр «пепельного сияния» Луны, спектры звезд, туманностей... Трубы спектроскопов, спектрометры, спектрографы с фотографической камерой. Надо было стать бóльшим физиком, чем физики. И сколько раз на экране, на листе бумаги, на беленых стенах лабораторий загоралась знакомая радуга от пучка лучей, пропущенною через щель, раскрытую ровно на ³/₄ дюйма, в точности как у Дрепера!

Именно так был произведен «классический опыт». Тимирязев повторяет его условия — чтобы уличить, чтобы опровергнуть его.

Тимирязев знает — решит дело только честный поединок с блеклой семицветной лентой, извлеченной некогда английским физиком из щели шириной в ³/₄ дюйма. Ибо следует признать — лента эта была довольно блеклой. Да и семицветной ли? Она порядком облиняла (как этого не замечали раньше?), краснота наезжает на желтизну, зелень — на синеву...

Вдруг, еще не решаясь самому себе отдать до конца отчет в своих мыслях, он быстро, лихорадочно сужает щель. У него такое ощущение, как будто, вращая винт бинокля, он ищет фокус. Цветная полоса на экране стремительно тает. Она сокращается в пятнышко. Но, тая, она проясняется. Да, наступает мгновение, когда вся она — как акварельный рисунок, как бы вдруг распустившийся крошечный цветок с дивно чистыми, нежными лепестками!

Так вот в чем ошибка Дрепера! Что он видел? Ход разложения углекислоты в желтой части спектра? Нет, как бы не так! Не подозревая этого, он аккуратно записывал действие смесей: красных лучей с желтыми, желтых — с сине-зелеными. Над ним подшутила разверстая щель. Над ним и над всеми, кто после него пытался повторить классический опыт.

Теперь дорога ясна. Тимирязев пробует различные пучки лучей. Даже при ничтожном пучке, какого еще никто не пробовал — шириной всего в 2 миллиметра, — края частей спектра размыты. Значит, и на этом еще нельзя остановиться.

Это теперь элементарно ясно. Итак, за дело! Но... Ему приходит в голову, что никто на свете не имеет ни малейшего представления, как определять крошечные пузырьки газов.

Ни химикам, ни физикам никогда не было никакого дела до газовой пыли — до точного учета тех следов кислорода, которые может выделять чуть освещенный лист.

Входит ли вообще в компетенцию ботаника раздвигать рамки возможностей физики {149} и химии, изобретать и строить приборы, каких еще не удосужились построить?

Тимирязев не стал обсуждать этот отвлеченный вопрос. У него не было выхода. Он решился. Он начал с усовершенствования тех способов, какие уже имелись. Вытянул носик пипеты Этлинга и соединил ее с ртутной ванночкой. Улучшил способ определения газов при помощи поглощавших их едких щелочей.

Вскоре одной десятой кубического сантиметра уже было достаточно Тимирязеву, чтобы браться за анализ. То был первый, грубый шаг.

Через короткое время приборы Тимирязева улавливали одну тысячную кубического сантиметра газа.

На этом бы можно остановиться: для решающего опыта этого было достаточно. Но, раз взявшись за дело, Тимирязев упрямо совершенствовал способы газового анализа, пока не закончил, полтора десятилетия спустя, изобретением микроэвдиометра. Теперь достаточно было выставить на свет на 15 секунд листочек рдеста или веточку элодеи — прибор, словно пинцет, снимал с поверхности листка один единственный пузырек с булавочную головку, весящий какую-нибудь стомиллионную часть грамма, и через две минуты был готов ответ, из чего состоит этот пузырек и сколько в нем в точности кислорода.

В восьмидесятых годах знаменитый французский химик Бертло сказал Тимирязеву в Париже:

— Каждый раз, как вы приезжаете к нам, вы привозите новый метод газового анализа, в тысячу раз более чувствительный.

Он навсегда запомнил малейшие подробности своего единоборства с блеклой радугой Дрепера.

Это произошло в невысоком угловом помещении в нижнем этаже массивного университетского здания. Стены были так толсты, что даже в летний зной там было прохладно. Окно выходило на юго-восток. Перед окном, на каменном столбе, часовой механизм медленно, равномерно поворачивал за Солнцем зеркало гелиостата. И яркий луч от него падал на чечевицу, вделанную в наглухо закрытые ставни. Он падал невидимо: приставленный к чечевице конус трубки, оклеенной внутри черной бумагой, тотчас брал его в плен. А на другом конце трубки дорогу ему пересекала тончайшая», едва в миллиметр, щель. Новая чечевица и призма опять ловили за ней волосок луча — единственный проникший в помещение и все еще оставшийся незримым.

И вот в глухой тьме возникло и стало видимо несколько стеклянных трубок. Кроме них, не было ничего. Казалось, они налиты живой огненной плотью. Крайняя, красная была темнее всех, рядом с рубиновой горела золотая; невиданно огромный, с человеческий палец, изумруд сверкал возле хрусталя, полного жидким голубым сиянием.

Чувство никогда не испытанного, непреодолимого восторга охватило Тимирязева при этом видении повисших в воздухе трубок — вспыхнувшего в непроницаемой черноте созвездия драгоценных каменьев.

Он слышал тихое тиканье часов в жилетном кармане, как биение собственного сердца. Больше не было бесконечного пространства, зияющего между Землей и гигантским светилом! Сама солнечная сила вступала сюда — волоском луча.

У него явилось странное ощущение: будто тут, на расстоянии вытянутой руки, бьется перед ним обнаженное сердце природы.

Планеты и звезды. Живое и неживое. Жизнь растения и жизнь человека. С отчетливостью ясновидения он увидал их связанными в единый узел, открывшуюся, нагую сущность вещей — в невыразимо прекрасном радужном сиянии созидания жизни.

Он не заметил, как протекло время, потребное для опыта. Он был уверен в его результате, в том, что разложение углекислоты энергичнее всего совершается в красных лучах спектра — в багряной, пурпуровой трубочке! Кривая фотосинтеза соответствует кривой поглощения света хлорофиллом.

Пфеффер, один из влиятельнейших ботаников Германии, не замедлил выступить с возражениями. Нет, он не высказал, он выкрикнул свой протест. Доводы он заменил руганью. «Я не сомневаюсь, что там, в Москве, подделаны цифры!» гремел Пфеффер.

Становилось очевидным, что у почтенного профессора уязвлено отнюдь не чувство бескорыстной любви к научной истине.

Теперь Тимирязев испытывал на самом себе то, что он знал только применительно к опыту других: что история человеческого познавания мира меньше всего походит на летопись безмятежных прогулок по садам счастливой Аркадии...

Но он не стал отвечать на Пфефферову ругань. На очереди у него стояли более серьезные вопросы.

Причудливая, повидимому, задача увлекала его: выяснить, почему зеленый хлорофилл... зелен.

Но не то же ли это, что спрашивать: какой смысл в том, что песок желт, а киноварь красна?

Подобное возражение, может быть, показалось бы убедительным любому ботанику, но не Тимирязеву. Он же был непоколебимо уверен, что для дарвиниста окраска хлорофилла должна быть полна глубокого смысла. Ведь от окраски зависит, какие лучи он поглощает. Если в результате миллионов лет эволюции, миллионов лет борьбы за жизнь выработался и утвердился именно такой цвет листвы, то, значит, он — и никакой другой — оказался лучшим.

Но что значит «лучший»? Вот оно, то определение, которое не зависит от наших вкусов; лучшая окраска — это та, которая обеспечивает поглощение наиболее энергично действующих лучей!

Растение зелено потому, что с помощью именно зеленого цвета оно может использовать самую могучую часть солнечного излучения. Это ясно, как дважды два — четыре.

Но тимирязевское «дважды два» снова встречено со снисходительной усмешкой. Откуда же взял он, этот русский ботаник, что наибольшей энергией обладают те лучи, которые поглощает хлорофилл? А невидимые, инфракрасные, те «темные» лучи, которые находятся за красным концом спектра и так прямо и называются тепловыми? Может быть, профессор Тимирязев не откажется заглянуть в любой элементарный учебник? Или он опять собирается восстать против азбучных положений физики? {151}

Нет, сейчас он, видимо, заинтересовался математикой, испещряет значками листы бумаги. Он вычерчивает кривые. Что он вычисляет? Работоспособность световых волн, со страшной, невообразимой скоростью трехсот тысяч километров в секунду мчащихся через пространство!

Он вычисляет размах незримых, мгновенных волн.

И вот нитками туши покрыт бумажный лист. Эти нитки туши, проведенные рейсфедером, не уменьшаются, но растут, становятся все круче по мере перехода от области невидимых тепловых лучей к видимому спектру. Они взлетают выше всего в красной части и тотчас опять стремительно падают дальше, по направлению к фиолетовому концу — области самых частых волн.

В уме Тимирязева возникает образ корабля, плывущего по бурному морю. Где опаснее всего плавать корабельщикам? Не там, где море колышется тяжелой зыбью, не там, где пробегает быстрая, мелкая рябь, но там, где корабль то вскидывается на яростные гребни, то низвергается в бездны.

Частица углекислоты — это корабль. Это она рушится, терпит крушение под самыми страшными, невидимыми для нас ударами — в области главной полосы поглощения хлорофилла! Потому что именно тут находится самая могучая часть солнечного излучения.

Тимирязев шел все дальше и дальше по предписанному им самому себе необычайному пути. Он разрешал следующую часть заданной в 1867 году задачи: разгадывал судьбу поглощенных хлорофиллом лучей.

Непонятное и провалы в логической связи наблюдаемых фактов здесь подстерегали с самого начала.

Отлично, хлорофилл зелен! Потому он и поглощает наиболее могучую часть лучистой энергии. Но разве ему она нужна? Разве для себя он ее поглощает? Она нужна для разложения углекислоты. Поглощает одно тело, а разлагается другое — бесцветный газ углекислота, которая тут ничего поглощать не может!

Разгадку на этот раз подсказала... фотография. Тимирязев считал, что всякий натуралист, всякий любящий природу должен любить это искусство, в котором солнечный свет чудесно запечатлевает на посеребренной пластинке образы окружающего мира. Сам он со страстью занимался фотографированием в свободные часы.

В те годы было сделано наблюдение, что если к серебряным солям светочувствительного слоя фотопластинки добавить какое-либо цветное тело, то можно фотографировать и в лучах, поглощаемых этим телом. Полезное техническое усовершенствование в фотографии — и только... Но мысль Тимирязева извлекла отсюда выводы гигантского теоретического значения. Наблюдение фотографа, бесконечно расширенное и переработанное умом великого ученого, вдруг осветило одну из самых темных сторон работы живого организма растения.

Зеленый хлорофилл, — предположил Тимирязев,— тоже (как и цветное тело на фотопластинке) «приводной ремень», передающий бесцветной углекислоте энергию поглощенных им лучей.

Физик Беккерель в Париже прибавил к серебряным солям фотопластинки несколько {152} капель спиртового раствора хлорофилла. И случилось невероятное: Беккерель сделал на этой пластинке снимок в красных лучах! А все фотографы мира спокойно проявляли, запасшись фонарем с красными стеклами, уверенные в неспособности красного света испортить их работу.

Беккерель снял на этой пластинке спектр хлорофилла и в 1877 году передал снимок Тимирязеву. «Считайте меня своим лаборантом», сказал французский физик.

Да, тогда это было важным, неопровержимым доказательством правоты Тимирязева — эта старинная пластинка с коллодием (каких давно уже не употребляют фотографы), как бы по мановению волшебного жезла ставшая чувствительной к красным лучам.

А Тимирязев говорил о скрытых, не уловимых для сильнейших микроскопов процессах внутри зеленого вещества растений так, словно то, что даже выделить в чистом виде никому не удавалось, лежало целыми пудами в его лаборатории.

Лучистая энергия, поглощенная хлорофиллом, не исчезла. Она превратилась в мощное движение его частиц. Бурю, их охватывающую, они передают дальше. И она разрывает тяжелую молекулу углекислоты. Она порождает сотни химических превращений в листе растения.

Пока светит Солнце, идет непрестанный распад и непрерывное созидание хлорофилла. И зеленый лист становится неутомимым. Новые молекулы углекислоты опять, всегда опять, оказываются один на один с зернами хлорофилла, вечно голодными зернышками хлорофилла.

Теперь Тимирязев просиживал часами возле нового, изобретенного им (какого по счету?) прибора — фитоактииометра. Чувствительная термобатарея позволяла отмечать малейший расход лучистой энергии. Зеленое вещество разных листьев — клена, липы, дуба, подорожника, рдеста, — растворенное в стеклянных ванночках, по очереди преграждало путь солнечным лучам.

Двадцать семь процентов, в среднем, энергии этих лучей оставались в изумрудных ванночках. Они шли на работу физическую и на работу химическую. Они тратились на разложение углекислоты, на созидание новых органических веществ; и за их же счет совершается в растении гигантская работа поднятия соков и испарения воды.

Так был составлен почти полный энергетический баланс работы живого листа. Так была прослежена участь солнечных лучей в растении «до их превращения в работу» и определено «соотношение между действующей силой и произведенной работой».

— Я был первым ботаником, заговорившим о законе сохранения энергии, — просто сказал Тимирязев о своем научном подвиге.

Человек с острой бородкой, очень ясными голубыми глазами и аккуратным пробором, разделяющим надвое сильно тронутые сединой волосы, заканчивал крунианскую лекцию.

Он говорил о неизмеримой зеленой поверхности, развернутой на пути потока света, низвергающегося на Землю из мирового пространства. Он говорил о космической роли растения.

Он останавливается передохнуть. Он оглядывает аудиторию. О чем, в конце концов, он рассказывает им? Об исследованиях по ботанике? Или по физике? Или по общей биологии? А может быть, по философии науки?

И совершенно естественно он произносит имя того натуралиста, который в недавно минувшем XIX веке дал самое глубокое обобщение в науке о жизни. Ему не надо делать усилий, чтобы припомнить черты великого старца. Он видел его.

Чарлз Дарвин был тогда слаб и болен, семья оберегала его от назойливых посетителей. Все же он вышел. Большая белая борода придавала ему вид библейского патриарха. В дверях ручная белка прыгнула к нему и безбоязненно взбежала по его рукаву. Небольшие глаза его остро и внимательно рассматривали из-под нависших бровей русского ученого, добравшегося до Дауна¹ и так горячо просившего о приеме, что ему невозможно было отказать.

— Созиданием живого при помощи света в зеленом растении.

— Да, хлорофилл, — задумчиво выговорил Дарвин,— это, быть может, самое интересное из органических веществ. {163}

Он тоже думал об этом! И в этот миг было так, будто, уходя из жизни, он благословил труд и бесстрашную мысль неведомого ему молодого русского ученого...

ДОСКАЗЫВАТЬ ОСТАЛОСЬ НЕМНОГО...

...Под микроскопом, в спектре величиной с булавочную головку, — крупинка хлорофилла. Она прозрачно-зеленая в зеленых лучах, сквозная красная в крайних красных — и вдруг теряет свою прозрачность и делается, как уголь, в той красно-оранжевой части, где пролегает главная полоса поглощения хлорофилла.

Некогда первым в мире Тимирязев произвел этот опыт и, сколько ни повторял его, все не мог подавить восхищенного изумления. И сейчас, в конце своей лекции, Тимирязев снова вспомнил об этом опыте.

— Мы можем быть уверены, — говорит он, — что мы действительно присутствуем здесь при таинственном процессе «превращения света в тела», благодаря которому этот ничтожный черный комочек вещества является истинным звеном, соединяющим величественный взрыв энергии в нашем центральном светиле со всеми многочисленными проявлениями жизни на обитаемой нами планете.

Вот о какой тайне и о какой разгадке рассказал Климент Аркадьевич Тимирязев в крунианской лекции весенним апрельским днем 1903 года.

Изумительно сделанное Тимирязевым. Изумительной была и жизнь его.

Он родился в Петербурге в 1843 году. Когда маленькому Клименту было пять лет, один знакомый спросил отца, какую карьеру готовит он своим четырем сыновьям.

«А вот какую, — ответил отец. — Сошью я пять синих блуз, как у французских рабочих, куплю пять ружей и пойдем с другими — на Зимний дворец».

Отец не случайно упомянул о французских рабочих: шел 1848 год, когда революция сбросила с трона французского короля Луи Филиппа.

С пятнадцатилетнего возраста Климент жил на свой собственный заработок. Но «делом страсти» для него была наука. Восемнадцати лет он поступил в Петербургский университет. В это время полиция на каждого студента завела «дело», как на преступника, и каждый студент должен был подписать «матрикулу» — выдать расписку, что он всегда будет тише воды, ниже травы. Студенты ответили сходками и забастовкой. Тимирязев был среди забастовщиков. Его исключили из университета, но он все же кончил его не студентом, а вольнослушателем, и за выпускную работу ему присудили золотую медаль. «Я взял науку с бою», вспоминал Тимирязев.

Он блестяще защитил магистерскую, потом докторскую диссертацию. Его избрали профессором Петровской академии (ныне Академия сельскохозяйственных наук имени Тимирязева); в Московском университете он создал первую в России кафедру анатомии и физиологии растений.

В ту аудиторию, где читал Тимирязев, сходились студенты всех курсов, даже всех факультетов. Имя его гремело. Послушать Тимирязева, посмотреть его лабораторию съезжались со всей России. Пришла мировая слава. Заграничные академии и университеты один за другим избирали его почетным членом. О нем уже писали как о замечательнейшем ботанике мира.

А он выступил с неслыханными утверждениями, что все общество должно стать соучастником и судьей науки, служащей народу, что наука должна сойти со своего пьедестала и заговорить языком народа, то есть популярно. Он небывало определил задачу науки: «Борьба со всеми проявлениями реакции, — так во всеуслышание заявил он. — Вот самая общая насущная задача естествознания». И высказал мысль, что все, сделанное в науке до тех пор, — только предистория. А истинная история науки, настоящее могучее развитие ее начнется тогда, когда она станет народной, когда десятки людей из народа начнут в ней работать.

Когда собрался Девятый съезд естествоиспытателей и врачей, прозванный «праздником русской науки», стало ясно, что председательствовать на этом празднике Тимирязеву. Один из популярных юмористических журналов вышел с картинкой на обложке: остробородый человек со спокойным лицом подгребает поленья в жаркий костер, от которого тает огромное снежное чучело невежества.

Писатель В. Г. Короленко говорил о Тимирязеве: «учитель». Книги его сделались одним из «университетов» Максима Горького.

Вся реакционная печать, назначенное правительством начальство высших учебных заведений, даже сами царские министры стали травить Тимирязева. Черносотенцы писали на нею доносы: «Тимирязев изгоняет бога из природы», «Тимирязев намекает на республику».

Его удалили из Петровской академии. В 1901 году университетским профессорам предложили подписать «воззвание об успокоении» к студентам, которые протестовали против жандармских порядков в университетах. Семьдесят профессоров дали свои подписи, а Тимирязев отказался. Против него затеяли «дело». Но увольнение Тимирязева было бы тогда мировым скандалом. И тем, кому больше всего хотелось бы избавиться от «крамольного профессора», на этот раз пришлось отступить. Когда Тимирязев вернулся в университет, студенты аплодировали, подняв руки над головой: так полна была громадна» аудитория. Его осыпали цветами, прочли адреса. Растроганный, Тимирязев сказал:

— Я исповедую три добродетели: веру, надежду и любовь. Я люблю науку, как средство достижения истины, верю в прогресс и надеюсь на вас.

Когда грянула Великая Октябрьская социалистическая революция, семидесятичетырехлетний ученый сразу стал на ее сторону.

Рабочие избрали его депутатом в Московский совет. Он стал членом Социалистической академии, председателем Ассоциации натуралистов рабочих-самоучек, вошел в Государственный ученый совет.

Он умер в полночь с 27 на 28 апреля 1920 года. В последний день своей жизни он получил письмо от Ленина, которому он послал свою книгу «Наука и демократия». «Я был прямо в восторге, читая ваши замечания против буржуазии и за Советскую власть. Крепко, крепко жму Вашу руку», писал в этом письме Владимир Ильич.

На смертном одре Тимирязев сказал доктору Вейсброду:

— Я всегда старался служить человечеству и рад, что в эти серьезные для меня минуты вижу вас, представителя той партии, которая действительно служит человечеству. Большевики, проводящие ленинизм — я верю и убежден, — работают для счастья народа и приведут его к счастью. Я всегда был ваш и с вами. Передайте Владимиру Ильичу мое восхищение его гениальным {156} разрешением мировых вопросов в теории и на деле. Я считаю за счастье быть его современником и свидетелем его славной деятельности. Я преклоняюсь пред ним и хочу, чтобы об этом все знали. Передайте всем товарищам мой искренний привет и пожелания дальнейшей успешной работы для счастья человечества.

В науке о живой природе трудно найти такую область, в которой Тимирязев не оставил бы следа.

Он был одним из замечательнейших ботаников всех времен. Но не только ботаником. В школах и вузах до сих пор по его книгам изучают теорию эволюции. Он не был просто учеником и последователем Чарлза Дарвина. Он больше всех сделал, чтобы развить, двинуть дальше великое учение. При этом он поворачивал его в сторону усиления человеческого могущества, человеческой власти над природой. Именно Тимирязев заложил «первые камни», основы той будущей науки (сейчас, на наших глазах, она уже родилась), которую он назвал «экспериментальной морфологией» — наукой об изменении человеком организмов.

В зоологии Тимирязев чувствовал себя так же свободно, как и среди зеленого мира растений.

А физики писали ему: «Мы вас считаем своим и учимся у вас», «Следя за вашими опытами, мы невольно вспоминали работы великих созидателей физики...».

Когда говоришь о Тимирязеве, приходят на ум те почти легендарные образы великих всеобъемлющих ученых прошлого, которых назвали «живыми университетами».

Он был одним из созидателей русской агрономии — его называли патриархом ее.

Вырастить два колоса там, где рос один, — такова объявленная им благороднейшая цель усилий науки.

Что такое жатва, которую земледелец собирает на полях? Это живое, органическое вещество, созданное растением с помощью силы Солнца. Это солнечные консервы. Тимирязев смело употреблял эти прекрасные слова, вовсе не считая их образом, — так прямо вытекают они из сути дела.

Какая жатва созреет на полях, на широких русских полях, — рассуждал Тимирязев, — когда человек овладеет тайной созидательной силы растений и когда свободный могучий народ-великан будет снимать эту жатву!

Для того чтобы приблизить это время, Тимирязев работал и жил; для этого он создавал свою свободную науку.

Открытия Тимирязева составляют основу всего, что мы знаем о созидательной силе растения. Сам Тимирязев сказал в конце жизни: «То, чего не видал до меня ни один ученый-ботаник, изучается каждым школьником».

Прошло полвека со времени крунианской лекции Тимирязева. Много нового узнала наука. Узнала, что свет — явление более сложное, чем думали в XIX веке, когда считали свет просто волнами в эфире. Биохимики выяснили состав хлорофилла. Он встречается в растениях в двух видоизменениях. Центр молекул обоих хлорофиллов составляет атом металла магния, а вокруг этого атома — четыре атома азота, пять (или шесть) атомов кислорода, пятьдесят пять атомов углерода и семьдесят два (или семьдесят) атомов водорода.

Прояснились и многие покрытые прежде непроницаемой тайной подробности фотосинтеза, о которых первым заговорил Тимирязев. Углекислый газ и вода присоединяются к магнию хлорофилла. При участий энергии света начинается/ сложная внутренняя перегруппировка атомов. Она заканчивается отделением кислорода (улетающего в атмосферу) и образованием простого органического вещества. А молекула хлорофилла восстанавливается опять в прежнем виде, готовая для новой работы.

Уже давно высказывались догадки, что кислород, выделяемый зелеными растениями, берется не из углекислоты (как думали в XIX веке), а из воды. Совсем недавно, применив замечательный метод «меченых атомов», установили это, повидимому, точно. Во время фотосинтеза идет не только разложение углекислоты, но и «фотолиз» — световое разложение — воды.

Долгое время спустя после того как был сформулирован закон сохранения энергии, ученые в недоумении остановились перед вопросом: как доказать, что этот основной закон природы соблюдается в мире живых существ? Тут, казалось, зияла пропасть; моста через нее не было видно. Но до тех {167} пор, пока этот мост не был перекинут, научное понимание природы нельзя было считать прочно утвержденным. Огромная область еще оставалась во власти чуда.

Этот мост перекинул Тимирязев. Он завоевал для науки и эту область. Вот почему его открытия становятся! в ряд с важнейшими, поворотными открытиями всей мировой истории знания. Эти открытия — слава русской науки и бессмертная заслуга того, кто однажды, определяя вообще труд ученого, лучше всего, в сущности, сказал о самом себе;: «Творчество поэта, диалектика философа, искусство исследователя — вот материалы, из которых слагается великий ученый».

Доктор биологических наук
профессор А, Н. Студитский

РАССКАЗ О ВЕЛИКОМ ФИЗИОЛОГЕ

ыло начало семидесятых годов. Двадцатилетним юношей, проехав восемьсот верст, явился в Петербургский университет бывший воспитанник Рязанской духовной семинарии Иван Павлов.

Тяга к науке охватила русскую молодежь. Со всех концов тянулись учиться в Москву и Петербург дети мелких служащих, обедневших дворян, священников, крестьян. Шли на естественный и медицинский факультеты университетов, в медико-хирургическую и сельскохозяйственную академии. Естествознание было общим глубоким увлечением, в котором нашла выражение свободная мысль, протестующая против режима произвола и бесправия царской России. Учителями молодежи были великие русские просветители Белинский, Герцен, Добролюбов, Чернышевский, Писарев. Естественнонаучные отделы в журналах привлекали общее внимание. Науку считали одной из форм служения народу. Именно в эти годы появились в России такие гениальные ученые, как Мечников, Сеченов, Менделеев.

Павлов родился и вырос в семье рязанского священника, человека с независимым характером и незаурядным умом. Отец не препятствовал сыну в его самообразовании, не возражал против чтения Белинского, Писарева, Чернышевского, которые развивали интерес к науке у подростка. Этот интерес превратился в цель жизни. В 1870 году в списке студентов Петербургского университета появилась фамилия — Павлов.

Физиология — наука об отправлениях живого организма, о работе его органов. Этой наукой Павлов заинтересовался еще в семинарии. Во время пребывания в университете окончательно определилось и направление его самостоятельных исследований. Это было пищеварение.

Павлов добросовестно слушал лекции. Работал в лабораториях. Знакомился с теми методами, которые применялись для исследования пищеварительных желез. Изучал литературу по физиологии пищеварения.

Многое уже было известно. Были открыты и изучены вещества, вызывающие превращение плотных комков пищи в жидкую кашицу в желудке и кишках. Установили, что в желудке пищеварение идет в кислой, а в кишках — в щелочной среде. Выяснили состав желчи — пищеварительного сока, выделяемого печенью. Но все это было установлено в так называемых острых опытах, после которых животное погибало, или просто путем исследования пищеварительных органов убитого животного. {159}

Часами размышлял Павлов над тем, как заглянуть внутрь живого организма, не нарушая его работы.

Кое-какие попытки в этом направлении предпринимались. Еще в XVIII столетии знаменитый ученый Реомюр ставил опыты на хищных птицах, заставляя их проглатывать трубочки с различными пищевыми продуктами. Через некоторое время птицы отрыгивали эти трубочки вместе с непереваренными остатками пищи, и можно было исследовать, что сделалось с продуктами, находившимися в трубочках.

Делали попытки изучить состав и свойства желудочного сока, заставляя животных проглатывать губку, привязанную к нитке. Потом губка извлекалась, ее выжимали, и выжатый из нее сок подвергался исследованию.

«Все это не то, — думал Павлов. — Нужно иное. Очевидно, единственный метод — тончайшая хирургическая операция, открывающая доступ к органам пищеварения и в то же время сохраняющая животных живыми и здоровыми».

После окончания университета Павлов поступил на 3-й курс Медико-хирургической академии, чтобы приобрести опыт и навыки в хирургическом исследовании.

МЕТОД ПАВЛОВА

Пищеварительные соки, которые изливаются на пищу, продвигающуюся по кишечному каналу, выделяются стенкой желудка, печенью и поджелудочной железой.

Желудок выстлан мягкой на ощупь слизистой оболочкой. В ней заключены микроскопические железки, имеющие форму трубочек. Выделяемый этими трубочками сок поступает в полость желудка.

Печень вырабатывает желчь, которая через желчный проток вливается в следующий за желудком отдел кишечника—так называемую двенадцатиперстную кишку.

Кроме желчного протока, здесь открывается проток поджелудочной железы. Она была первым предметом исследований Павлова. Еще студентом университета он выполнил работу, посвященную строению и деятельности этой железы. Диссертационная работа Павлова в Медико-хирургической академии также посвящена поджелудочной железе.

Однако сделанное ни в какой мере не удовлетворяет Павлова. Попрежнему закрыты для него двери «чудесного завода», каким представлялся ему пищеварительный аппарат. Таинственна и недоступна хлопотливая жизнь всех его отделений, незримы механизмы, управляющие их работой. Но в голове молодого ученого уже возникали смелые планы.

К их осуществлению он приступил в 1879 году. Выдающийся ученый, крупнейший русский медицинский деятель, профессор Боткин пригласил Павлова, по окончании академии, руководить физиологической лабораторией в его клинике. Здесь, в небольшой комнате, отведенной под лабораторию Павлова, началась постановка опытов, которым суждено было приобрести мировую известность.

Получать сок поджелудочной железы — чистый, свободный от примеси пищи, в любое время и в любом количестве — такова была первая задача, которую поставил перед собой Павлов.

В лабораторию стали поступать собаки. Это были простые дворняжки — Шарики, Жучки, Полканы. Разноголосый лай встречал в любое время посетителя лаборатории.

Иван Петрович был образцом бесконечного терпения в обращении с подопытными животными. Сотни собак были подвергнуты разнообразным операциям за долгие годы его экспериментальных исследований. И ни разу великий ученый не унизил себя жестоким обращением с безропотным объектом его исследований. На памятнике собаке, поставленном, по настоянию Павлова, во дворе Института экспериментальной медицины, вырезаны его слова: «Пусть собака, помощник и друг человека с доисторических времен, приносится в жертву науке, но наше достоинство обязывает нас, чтобы это происходило непременно и всегда без ненужного мучительства».

...Павлов приступил к операции. В стенке кишки собаки вырезал тот участок, в котором открывалось отверстие протока поджелудочной железы. Края раны в кишке сшил. А вырезанный кусочек подшил к брюшной стенке, так что проток поджелудочной железы оказался выведенным наружу.

У собак имеется еще один проток железы, так что пищеварение при благоприятном исходе операции не должно было страдать. {160}

Несколько дней прошло в ожидании. Тщательный уход за животным сохранил! ему жизнь... Хороший корм восстановил силы. Неделя-другая, и все швы заросли. Задача решена. На брюхе животного появилась фистула — маленькое отверстие, ведущее к тайникам одной из важнейших пищеварительных желез. Ученый открыл маленькую лазейку, через которую можно было заглянуть внутрь «таинственного завода», не нарушая его работы.

Так были сделаны первые шаги в освоении нового метода исследования: оперативно-хирургического вмешательства в работу органов — главного метода исследований Павлова в области пищеварения.

Перед наукой о пищеварении открылась новая, широкая и прямая дорога.

ПИЩЕВАРИТЕЛЬНЫЕ СОКИ

Начались замечательные исследования, вскоре получившие широкую известность. В лаборатории Павлова уже работала группа первых его помощников и сотрудников. Проводилось тщательное изучение состава поджелудочного сока, впервые в науке получаемого в чистом виде в любых количествах.

Открылась возможность выяснить свойства тех загадочных веществ, которые обрабатывают пищу в двенадцатиперстной кишке. Эти вещества давно получили название ферментов. Они обладают чудесным свойством ускорить химические процессы, расходуясь при этом в ничтожных количествах. Они ускоряют и пищеварение — расщепление крупных молекул белков, жиров и углеводов на мелкие молекулы других веществ, способных всасываться в кровь сквозь стенки кишечника.

В соке поджелудочной железы было подтверждено присутствие трех ферментов. Один из них — трипсин — расщепляет молекулу белка, другой — амилаза — расщепляет углеводы, третий — липаза — действует на жиры. В двенадцатиперстной, кишке эти ферменты смешиваются с желчью.

Значение желчи долго было загадкой для ученых. Выяснилось, что в расщеплении молекул пищи желчь не участвует — ферментов в ней нет. Павлову и его сотрудникам принадлежат доказательства взаимодействия желчи с пищеварительными соками: одни ферменты усиливают, другие ослабляют свое действие в присутствии желчи. Особенно важным было открытие свойства желчи повышать активность липазы: этим была доказана роль желчи в усвоении жиров.

Еще более интересное открытие касалось трипсина — фермента, расщепляющего белки. Оказалось, что чистый сок поджелудочной железы, полученный через фистулу, не расщепляет белков. Он становится активным только внутри двенадцатиперстной кишки. Подозрение пало на желчь: не она ли действует на трипсин, так же как на липазу, повышая его активность? Снова производятся опыты. Наконец все становится ясным: стенка двенадцатиперстной кишки выделяет вещество, пробуждающее трипсин, переводящее его из пассивного состояния в активное. Павлов дал этому веществу название энтерокиназы (от греческих слов: «энтерон» — кишка, «кинео» — двигаю).

Но двенадцатиперстная кишка — не весь кишечный канал. Все чаще и чаще мысли Павлова останавливались на желудке. Как проникнуть туда, не нарушая нормального пищеварения?

Можно было сделать фистулу желудка. Такие операции были известны, и сам Павлов хорошо владел этим методом. Но из пустого желудка сок не выделяется. Когда же в желудок поступает пища, она смешивается с соком, и сок становится так же мало пригоден для исследования, как и полученный с помощью резинового зонда через пищевод.

Получение чистого желудочного сока стало задачей, над которой долго ломал себе голову Павлов. Решение пришло не скоро. Оно возникло при изучении встречавшихся в научной литературе указаний, что выделение желудочного сока у собак может происходить не только при кормлении, но и при поддразнивании пищей. Известен был также случай, когда у больной женщины с фистулой желудка, сделанной в связи с зарастанием пищевода, желудочный сок выделялся как только она брала в рот сладкое или кислое, хотя она и не была в состоянии проглотить взятое.

И вот собака оперирована. Для получения желудочного сока фистула желудка

выведена из желудка прямо на поверхность тела. На выбритой поверхности брюха скрывалась металлическая трубка, затыкаемая пробкой.

Опыт был поставлен так, что при кормлении животного пища не поступала в желудок. Это было в 1887 году. Многие сотрудники Павлова запомнили тот день, когда он впервые изложил план предстоящей операции:

— Перерезать пищевод. И вывести его на шее. Тогда пища, которую будет пожирать собака, не дойдет до желудка, а станет вываливаться из отверстия. Вот и все. Ясно?

— И вы думаете, что и без раздражения пищей сок будет выделяться? — нерешительно спросил один из сотрудников.

Павлов сверкнул на него глазами и фыркнул с негодованием.

— Думаю?.. Надеюсь... больше того, — уверен. А, впрочем, убеждать не буду, опыт покажет. Факты, друзья мои, вот красноречие ученого.

Операция удалась блестяще. Пищевод был выведен и приращен на поверхности шеи. Собаку кормили через фистулу желудка. Опять потянулись дни нетерпеливого ожидания. И вот — торжественный день первого опыта!

Сотрудники окружили собаку. Служитель поставил перед ней миску с хлебом и мясом. Собака набросилась на еду, с жадностью проглатывая кусок за куском.

— Смотрите! — раздался торжествующий голос Павлова.

В стеклянный цилиндр, подвешенный к отверстию фистулы желудка, прозрачной струей вытекал желудочный сок.

Так был впервые осуществлен классический опыт Павлова, получивший название «мнимого кормления». В физиологии пищеварения наступила новая эра. Чистый желудочный сок в любом количестве и в любое время был в распоряжении ученых.

Но этого было недостаточно, чтобы понять работу желудка. Новый метод позволил получать в любых количествах чистый желудочный сок. Но задачу наблюдения за {162} отделением сока во время пищеварения он не решил, так как в желудок пища не поступала. Эта задача была решена новым изумительным достижением хирургической техники — методом изолированного желудочка.

Павлов совместно со своим сотрудником доктором Хижиным разработал способ вычленения из стенки желудка лоскута, из которого хирург сшивает мешочек — маленький желудочек, сохраняющий связь с желудком посредством нервов и кровеносных сосудов. Полость «павловского желудочка» полностью изолирована от полости желудка. В нее не поступает ни крошки пищи. Но через фистулу, открытую на брюхе собаки, вытекает сок, совершенно такой же, как и тот, что образуется в желудке. Никаких нарушений в работе кишечника нет. Животное здорово. И о всех состояниях его желудка дает точный ответ «павловский желудочек».

И снова кипит работа. Великий экспериментатор настойчиво, испытующе задает вопрос за вопросом. Отвечает безмолвным языком капель пищеварительных соков бессменный предмет его исследований — пищеварительный аппарат.

«Через какие-нибудь 10 лет мы будем так же хорошо знать химическую работу пищеварительного канала, как знаем сейчас физический прибор нашего глаза», говорит Павлов.

Идут годы. Уже десятки сотрудников овладели методами работы Павлова. Все новые и новые тайны физиологии пищеварения вскрываются под его руководством. В то же время желудочный сок, получаемый по методу Павлова, широко применяется в практической медицине.

Классические работы Павлова в области пищеварения открыли новые пути для физиологического исследования.

«УМ» ПИЩЕВАРИТЕЛЬНЫХ ЖЕЛЕЗ

На всем протяжении двадцатилетних работ по пищеварению перед Павловым стоял вопрос об управлении всем чудесным «заводом», работающим с такой удивительной согласованностью всех своих отделений.

Пищеварительные железы изливают свои соки в полном соответствии с количеством и качеством пищи. Соотношение соков, как правило, наиболее выгодно для данного сорта пищи. С окончанием пищеварения прекращается выделение пищеварительных соков.

«Чрезвычайно любопытно, — рассуждал Павлов, — что желудочные железы, как и поджелудочная, обладают как бы умом. На чем же основан, в чем состоит этот «ум»? Павлов хорошо знал мнения ученых о причинах согласованной работы пищеварительных желез. Мнения — самые противоположные. Одни считали, что эти причины так же загадочны и непостижимы, как и все основные свойства живой природы. Другие полагали, что работа органов пищеварения, как и прочие физиологические процессы, зиждется на законах физики и химии и не содержит ничего не доступного для исследования.

Еще юношей Павлов увлекался книгой великого русского ученого Сеченова «Рефлексы головного мозга». Эта книга, наряду с сочинениями Писарева и Чернышевского, укрепила в нем глубокую веру в силу науки. По книге Сеченова Павлов познакомился с простейшими проявлениями возбуждения у животных и понял, что ум человека — высшая форма жизненной деятельности — так же доступен исследованию, как и самые простые ответы низших животных на раздражения, идущие из внешней среды.

Он навсегда запомнил страницы, на которых Сеченов сравнивал поведение лягушки и человека при резких внешних воздействиях.

Вот лягушка. Она обезглавлена, следовательно лишена центрального органа сознания. Но ущипните ее, и она сделает прыжок, как бы спасаясь от боли. Это — рефлекс, простейшая форма ответа на раздражение. От кожи в спинной мозг идут чувствующие нервы, сигнализирующие о раздражении. Из спинного мозга в мышцы идут двигательные нервы, вызывающие соответствующее движение ног. Все непроизвольные движения — это простые рефлексы. Человеку укололи руку. Он отдернул ее, не успев сообразить, в чем дело. Это — рефлекс.

Еще более изумительными были доказательства того, что и произвольные движения, которые казались подчиненными воле человека, на самом деле также представляют собой усложненные рефлексы — ответы {163} на раздражения, идущие из внешнего мира. Мысль, по представлению Сеченова, оказывалась способностью воспроизводить ощущения. Память — свойством мозга сохранять ощущения в скрытой форме. Соображение, умозаключение — цепью рефлексов. Ум человека представал перед Павловым как своеобразная машина, сложная, но доступная исследованию.

Что же оставалось сказать об «уме» пищеварительных желез? Само собой разумеется, у Павлова не было и тени сомнения в том, что аппарат управления в пищеварительной системе не имеет ничего таинственного и непостижимого. С самою начала ему было ясно, что вся согласованная деятельность пищеварительных желез имеет свой рабочий механизм. Задача заключалась в том, чтобы его обнаружить.

Поиски этого рабочего механизма Павлов начал с нервной системы.

Для слюнных желез еще в середине прошлого столетия удалось установить существование специального нерва, раздражение которого вызывает выделение слюны.

В стенке желудка также был обнаружен нерв — одна из ветвей так называемого блуждающего нерва, отходящего от продолговатого мозга. Однако опыты с его раздражением не вызывали выделения желудочного сока. Перерезка блуждающего нерва также не позволяла делать каких-либо выводов, так как в результате операции нарушалась деятельность не только желудка, но и легких и сердца, снабжаемых другими ветвями блуждающего нерва.

Павлов поставил опыт таким образом, что при перерезке блуждающего нерва сохранялись его легочные и сердечные ветви. Начинался опыт с «мнимого кормления». Собака с жадностью бросалась на пищу. Из фистулы желудка вытекал сок. Но, как только экспериментатор перерезал блуждающий нерв, выделение сока прекращалось. Наоборот, раздражение блуждающею нерва электрическим током вызывало усиленное выделение желудочного сока.

Блуждающий нерв оказался главной частью в механизме управления «чудесного завода». Его раздражение вызывало выделение сока не только в желудке, но и в поджелудочной железе.

Оставалось выяснить, какие причины вызывают раздражение блуждающего нерва при нормальном пищеварении.

Все физиологи считали установленным, что механического раздражения стенки желудка пищей достаточно для побуждения желудочных желез к выделению пищеварительного сока. Павлов показал, что это неверно. Можно длительно раздражать стенку желудка через фистулу стеклянной палочкой, резиновым пузырем, раздуваемым в полости желудка, вихрем частиц песка, вдуваемым через трубку с отверстиями, — все усилия тщетны: в желудке не выделяется ни капли сока.

Более того: хлеб и мясо, вложенные в желудок через фистулу незаметно для собаки, часами лежат, не вызывая отделения сока...

Но стоит показать собаке пищу, и железы начинают работать. Это — действие «психического фактора». «Нормальная и полезная еда есть еда с аппетитом, еда с испытываемым наслаждением»—таков был вывод, к которому пришел Павлов.

Вместе с тем, как ни важен аппетит, он не единственная причина, вызывающая отделение желудочного сока. Вкусовые ощущения при еде играют не меньшую роль. Пища раздражает микроскопические органы вкуса, находящиеся! главным образом на языке. Сигнал об этих раздражениях летит по нервам в мозг. И мозг отвечает «приказом», направляемым по блуждающему нерву желудочным железам. Начинается выделение пищеварительного сока.

Наконец, существенную роль играет химическое раздражение. Экстракт из мясного сока вызывает обильное выделение из желудочных желез. Жир, наоборот, задерживает образование желудочного сока. Химические раздражения от разных сортов нищи возбуждают нервы, которые передают соответственные сигналы в мозг. Мозг отвечает «приказами», посылаемыми желудочным железам по блуждающему нерву. Механизм работы желудка был вскрыт. Он оказался рефлексом.

Для поджелудочной железы также был найден механизм, работающий по типу рефлекса.

Раздражителем поджелудочной железы оказалась кислота, вырабатываемая в желудке при нормальном пищеварении. Если в разгар пищеварения нейтрализовать кислое содержимое желудка щелочью, очень скоро выделение поджелудочного сока прекращается. Наоборот, вливание кислоты {164} в желудок, даже при отсутствии пищеварения, вызывает усиленную работу поджелудочной железы. Таким образом, и здесь основой рабочего механизма оказался рефлекс.

Павлов приподнял завесу над тайнами пищеварения и открыл его механизм: «ум» пищеварительных желез, обеспечивающий их слаженную работу, предстал перед исследователем в виде длинной цепи рефлексов.

НА РУБЕЖЕ ДВУХ СТОЛЕТИЙ

В 1896 году Павлов прочитал свои замечательные «Лекции о работе главных пищеварительных желез», подводящие итоги двадцатилетних работ его лаборатории.

Близилось к концу девятнадцатое столетие. Его называли «веком естествознания». Среди выдающихся ученых XIX века, заслуживших право именоваться классиками естествознания, Павлов занял почетное место. Его работы были классическими. На пороге нового столетия можно было подвести итоги. Масштабы сделанного изумляли. Каждого открытия было достаточно, чтобы обеспечить прочную известность и почетное положение в науке.

Позади было двадцать лет творческих исканий и напряженного труда. Великая страсть к науке руководила всеми поступками этого человека. Он отдавал науке всего себя. Самоотверженно, героически, подвижнически, обуреваемый жаждой познания. Уже блестели серебряные нити волос. Но попрежнему юношески свеж и звонок был голос. Стремительны и порывисты движения. Со свистом рассекала воздух увесистая палка, летящая навстречу выстроившимся в ряд городкам, когда в часы досуга Павлов, с теми же увлечением и страстью, какие вызывало у него преодоление трудностей в работе, разбивал самую трудную фигуру в любимой игре.

Кончалось столетие и с ним — пятый десяток жизни. Казалось бы, чего же еще добиваться?

Сделанного достаточно, чтобы до конца дней пользоваться почетом, славой и уважением, продолжая дальнейшую разработку физиологии пищеварения, уточняя детали, устраняя неясности и противоречия. Пришла громкая слава. В 1904 году за работы по физиологии пищеварения Павлову — {165} первому из русских ученых — была присуждена Нобелевская премия.

Но главное в его деятельности было еще впереди. В наступившем XX столетии ему суждено было сделать открытие, которое перевернуло целую область науки — психологию — и открыло путь к исследованию самого совершенного создания природы — головного мозга.

НА ПОРОГЕ ВЕЛИЧАЙШЕЙ ИЗ ТАЙН

Первые мысли об изучении деятельности головного мозга — еще неясные, смутные — промелькнули уже несколько лет назад.

Промелькнули, но не исчезли. Такова особенность гения — хранить в глубинах сознания зачатки грядущих великих открытий, наслаивая на них все новые и новые факты, пока не настанет пора обобщений.

В лаборатории Павлова была выяснено, что деятельность пищеварительных желез возбуждается не только непосредственным раздражением, вызываемым принятием пищи. Вид служителя, приготовления к кормлению и многое другое, напоминающее животному о еде, вызывают обильное выделение желудочного сока. Павлов дал ему название «психического сока». Наблюдения над этой реакцией животного послужили Павлову основой для объяснения роли аппетита в пищеварении.

Аппетит был фактом, относящимся к психологии. Все остальное легко объяснялось физиологическими законами. Пищеварительный процесс, как установил Павлов, состоит из длинного ряда согласованных явлений, протекающих по типу рефлексов — реакций на раздражения. Животное начинает есть корм. Раздражение, вызываемое пищей на слизистой оболочке рта, передается по нервам в головной мозг, откуда возвращается в пищеварительный аппарат, возбуждая слюнные и желудочные железы. Выделяется слюна, течет желудочный сок. Соляная кислота раздражает двенадцатиперстную кишку. Снова возбуждение бежит в головной мозг и возвращается «приказом» поджелудочной железе, которая немедленно вступает в действие. Все это доступно для физиологического исследования.

Но вот вмешивается проклятый «психический фактор». Животное чем-то возбуждено, обеспокоено или нездорово. Оно отказывается

от корма. У него пропал аппетит. И перед анализом этого фактора бессильно опускаются руки исследователя. Это — высшая нервная деятельность. Здесь начинаются желания, чувства, настроения — словом, область, в которой, как думал Павлов, физиологу нечего делать.

«И все-таки, что же это такое? Какова природа этого фактора?» — ломал себе голову Павлов. Иногда мелькало в голове возможное объяснение: «А не рефлекс ли и это явление? Только рефлекс особого рода».

Но что пользы в предположениях, не подкрепленных фактами? Предположение стало рабочей гипотезой только тогда, когда накопились новые факты.

Они возникли при исследовании работы слюнных желез. Фистульная методика здесь не отличается особой сложностью. В полость рта у собаки, как и у человека, открывается три пары слюнных желез. Для искусного хирурга выведение протоков слюнных желез наружу — на поверхность щеки — не представляет никаких затруднений. Прием текущей из фистулы слюны в пробирку — также простое дело. Со слюнными железами у Павлова работали сначала не очень много. Известно было, что в химической обработке пищи слюна играет ничтожную роль. Ее значение иное — она смачивает, обволакивает пищу, облегчая глотание. Но для демонстрации роли психического состояния в работе пищеварительных желез слюнная железа была самой подходящей.

Вид, запах пищи, слова, с которыми обращались к собаке при даче корма, немедленно и безотказно вызывали обильное течение слюны.

— Нечего сказать, слюнки текут, — в раздумье говорил Павлов. — Очень похоже на обыкновенный рефлекс. Вид пищи — раздражитель. Выделение слюны — ответная реакция. Сходство огромное. Но разница в том, что в обыкновенных рефлексах определенную реакцию вызывает строго ограниченный раздражитель. Здесь же раздражителем может быть что угодно. С обыкновенными рефлексами животное рождается. Но слова, которые вызывают слюноотделение {166} в наших опытах, собака слышит только после рождения. Что же это за реакция?

Наконец наступила пора открытия. Факты напирали настойчиво, требуя объяснения. И Павлов сформулировал его.

Рефлексы в организме человека и животных разделяются на две группы. Первая унаследована организмом от родителей. Это область простых и постоянных связей, неизменных ответов на раздражения внешнего мира, независимых от окружающих условий, — область «безусловных рефлексов». Вторая составляется из реакций, приобретаемых в результате жизненного опыта организма. Это сфера высшей нервной деятельности — «условные рефлексы».

ВЕЛИКИЙ МАТЕРИАЛИСТ

Веками складывался взгляд на работу мозга, как на нечто недоступное такому исследованию, какому доступна работа всех органов тела. Печень, почки, желудок могут быть предметом, объектом познания. Деятельность же мозга — сознание — может быть исследована только самим сознающим человеком, субъектом. Работа сознания — это глубоко интимное, личное, субъективное, так называемый «внутренний мир» человека. Научному его исследованию места не отводилось.

Конечно, ни одному из психологов не приходило в голову отрицать, что мысль рождается в недрах головного мозга. Но большинство решительно отвергало возможность, изучая мозг как орган тела, сказать хоть одно слово о главной его функции — психической деятельности.

Психология была опорой реакционного мировоззрения — идеализма, и притом в самых крайних его проявлениях.

Эти идеалисты вообще отрицали существование материального мира. Они считали, что реально одно только сознание. Внешний мир, вся природа, говорили они, существуют лишь в наших восприятиях, возникающих в сознании в виде красок, звуков, запахов и других ощущений. Понятно, что при таком мировоззрении не оставалось места для научного исследования природы.

Русское естествознание заняло непримиримо враждебную позицию по отношению к идеализму. В шестидесятых годах выступил с пропагандой дарвинизма великий русский ученый Тимирязев, связавший всю последующую свою деятельность с защитой материализма. Знаменитое произведение Сеченова «Рефлексы головного мозга» с неопровержимой логикой доказывало материальную природу сознания. Убежденными материалистами были Чернышевский и Писарев.

Воспитанный на сочинениях Чернышевского и Сеченова, Павлов органически не выносил идеалистических воззрений в науке. Материальность мира и возможность познать до конца все его законы были для Павлова такой же очевидностью, как необходимость в пище для поддержания жизни. К психологии он относился с насмешливым неодобрением.

— Внутренний мир животных — ничего не говорящие слова, — возмущался Павлов. — Мы приписываем собаке чувства, которые свойственны человеку и составляют удел психологии. А психология сама до сих пор еще ищет свои истинные методы. Нет, мне, как физиологу, эта наука и даром не нужна. В качестве союзницы она себя не оправдывает...

Объективное познание высшей нервной деятельности — вот задача. Изучение ее по отражению в работе слюнных желез — вот метод. Так решил Павлов, приступая к изучению работы головного мозга.

В 1909 году в Москве открылся XII съезд естествоиспытателей и врачей. Волны идеализма из зарубежных стран докатились и до России. В защиту идеалистических позиций в науке выступил крупный ботаник академик Бородин. И резкой противоположностью его выступлению прозвучала блестящая речь Павлова, озаглавленная «Естествознание и мозг».

Снова на кафедре его сухощавая фигура. Совсем поседели волосы. Резкие морщины перерезали высокий лоб. Но попрежнему молодо сверкают глаза и звенит юношеский голос.

— Уже давно физиолог неуклонно и систематически, по строгим правилам естественно-научного мышления, изучает животный организм, — говорил Павлов.

И всем было ясно, что в его представлениях «естественно-научное» означает материалистическое мышление — единственное надежное средство познания природы.

— Его предвидение, его власть над жизненными явлениями, — продолжал {167} Павлов, — так же постоянно увеличиваются, как растет на глазах всех могущество естествознания над мертвой природой.

Павлов ударил сжатой рукой по кафедре и обвел слушателей быстрым взглядом, словно ожидая возражений. Ни один человек не шевельнулся, бее слушали с напряженным вниманием. Павлов продолжал развивать свою мысль:

— Все органы человека и животных физиолог исследует как естествоиспытатель. Он остается им, изучая низшие отделы мозга. Здесь физиолог встречается с закономерными реакциями организма на внешний мир, которые он называет рефлексами. Но вот физиолог поднимается на верхнюю ступень, достигает высших отделов нервной системы, и положение резко меняется. Он теряет почву под ногами. Вместо объективных суждений появляются догадки, основанные на собственных субъективных переживаниях. Начинается психология... Но здравый смысл требует, чтобы и здесь физиология вернулась на путь естествознания. Для этого есть только один способ — научиться точно сопоставлять изменения во внешнем мире с соответствующими изменениями в животном организме и устанавливать законы этих отношений. Правда, эти отношения страшно сложны. Но... возможно ли приступить к их объективной регистрации? — спросил Павлов, опять поднимая испытующий взгляд на слушателей.

Вся его фигура дышала торжеством исследователя, поставившего новый, огромной важности вопрос и нашедшего пути к его решению. «Да, возможно», говорило выражение его лица. Он выдержал небольшую паузу и перешел к изложению своих новых опытов — с условными рефлексами.

„ОКНО” ВО ВНУТРЕННИЙ МИР

Подход был тот же, что и в опытах по физиологии пищеварения.

Живое, здоровое животное — вот объект исследования. Только одним оно отличается от нормального: в его организме проделана лазейка, «окно», сквозь которое исследователь может смотреть на работу его внутренних органов. Это «окно» не мешает нормальной их работе. Через него только непрерывно несутся сигналы о том, что происходит в изучаемых органах.

Фистулы пищеварительных органов, изолированный желудок — вот те «окна», через которые Павлов получал сигналы о состоянии пищеварительных желез. По количеству и скорости отделения соков он судил о механизме, управляющем сложным хозяйством пищеварительного канала.

Прямо перенести этот метод на мозг нельзя. Сознание — не пищеварительный сок. Никакие фистулы мозга не покажут, как возникает в мозговой ткани ощущение или мысль. Но работа мозга связана с деятельностью всех органов нашего тела. Это аппарат центрального управления. И задача заключалась в том, чтобы найти такой орган, который безошибочно, безотказно, беспрерывно отражал бы все состояние этого аппарата и притом в форме, доступной для объективной регистрации.

— Возможно ли приступить к такой объективной регистрации? — спросил Павлов.

Настал момент, когда он с полной ответственностью решился ответить на этот вон рос утвердительно.

Орган, по которому с математической точностью можно было определять состояние деятельности головного мозга, была слюнная железа.

Психический фактор, вносивший столько расстройств в четкую работу сокоотделительного рефлекса у собак, наконец поддался объективному анализу. Это был тоже рефлекс, тоже ответ на раздражение, идущее из внешнего мира. Но, в отличие от сокоотделительных рефлексов, этот рефлекс не был присущ животному от рождения. Он был приобретен жизненным опытом животного. Он был временно возникающим, — условным.

Как получают условные рефлексы у животных? Основной метод экспериментального получения условных рефлексов состоит в том, что еще до вызывания безусловного пищевого рефлекса экспериментатор раздражает животное каким-нибудь внешним раздражителем.

Собаке приносят корм. Она бросается на еду, и слюна обильной струей стекает из фистулы в стеклянную пробирку. В этот момент экспериментатор зажигает свет. Так повторяется несколько раз, чтобы в мозгу собаки закрепилась связь двух раздражающих {168}

В миске корма нет, но при включении света слюнная железа отвечает на раздражение отчетливой реакцией: из фистулы начинает течь слюна.

ее явлений — кормления и освещения.

Наконец экспериментатор приступает к проверке: возник ли условный рефлекс. Он включает свет. Корма нет. Но слюнная железа отвечает на раздражение отчетливой реакцией: из фистулы начинает течь слюна. По количеству сока, быстроте появления первых капелек слюны можно безошибочно судить о прочности условного рефлекса.

«Все из внешнего мира, — говорил Павлов,— все звуки, картины, запахи — все может быть приведено во временную связь со слюнной железой. Все может стать слюногонным агентом, если только совпало во времени с безусловным рефлексом».

Бесконечно разнообразны раздражения, вызывающие условный рефлекс слюноотделения. Вид служителя, приносящего корм, приготовление к кормлению, запах пищи — все вызывает слюнотечение у собаки. Но если раньше для Павлова и его сотрудников это было мало понятное явление — «психическая секреция», то теперь все это укладывалось в рамки простых и точных понятий. Задачей стало перевести все характеристики психического состояния собаки на язык условных рефлексов.

Раньше говорили: «Собака запомнила, что с включением света начинается кормление». Теперь выражались иначе: «У собаки появился условный рефлекс на свет». Все выражения, заимствованные из психологии человека — «собака поняла», «собака испугалась», «собака хочет», — были изгнаны из употребления. Павлов предложил даже брать за эти выражения штраф с провинившегося сотрудника.

Фистула слюнной железы открывала «окно» во внутренний мир животного, в его высшую нервную деятельность. И Павлов припал к этому «окну», смотрел и не мог оторваться. В первое время он один видел грандиозность показавшихся перспектив исследования. Отказ от всех прежних опытов по физиологии пищеварения удивлял его сотрудников.

— Прошу вас, господа, понять, что мы вступаем в совершенно новую область исследования, — говорил он с раздражением, застав одного из сотрудников за постановкой опытов по пищеварению. — Ив этой области нет места нашим прежним интересам, как бы дороги они ни были. С прежним кончено... Нет, нет, и слушать не хочу, — замахал он руками. — Извольте оставить эти опыты!..

Великую страсть вложил Павлов в новую область исследования. Бесконечные серии опытов — удачные сменяются неудачными, надежды переходят в разочарование. Но шаг за шагом проясняется загадочная и таинственная жизнь центрального органа управления организма — больших полушарий головного мозга.

БАШНИ МОЛЧАНИЯ

Во дворе Института экспериментальной медицины стоит скромное трехэтажное здание. Фасад, обращенный во двор, выдается

полукруглым выступом, напоминающим водонапорную башню. Это — лаборатория для работы с условными рефлексами, построенная по замыслу Павлова.

Внутри башни — помещения для исследуемых животных. Они имеют вид огромных несгораемых шкафов. Неслышно поворачивается на петлях толстая, массивная дверь. Вы входите. Дверь закрывается. И сразу непроницаемая тишина овладевает сознанием. Стены камеры не пропускают ни малейшего звука извне.

Мягкий, спокойный свет. Ровная температура. Никаких внешних раздражений, затрудняющих процесс проторения в мозгу таинственных дорожек, по которым устанавливаются временные связи явлений — условные рефлексы.

В центре камеры — станок, в котором ставят собаку для исследования. Перед собакой — набор раздражителей, пускаемых в ход из-за стен камеры. Здесь лампочки разных цветов. Вращающаяся кормушка, открывающая корм перед собакой по сигналу экспериментатора. Звуковые раздражители.

Во время опыта экспериментатора в камере нет. Он следит за собакой через специальное отверстие в стене камеры. И оценка течения слюны производится не с помощью пробирки с делениями, а посредством сложного приспособления, регистрирующего падение капель слюны на особой шкале, расположенной перед экспериментатором.

Здесь были получены подробнейшие сведения о том, как возникают, как закрепляются, как угасают условные рефлексы.

Получение условных рефлексов на любой раздражитель было самым нехитрым делом. Методика была освоена в лаборатории Павлова задолго до того, как была построена «башня молчания». Здесь же решались более сложные задачи. Определить {170} разные формы условных рефлексов, установить связи их с другими реакциями организма, выяснить, как относятся они к новым раздражителям, — все это было предметом исследования в «башне молчания».

Вторым явлением в деятельности нервной системы, изучаемым с помощью метода условных рефлексов, было торможение.

Оказалось, что рефлексы, полученные с помощью того или иного раздражителя, рано или поздно исчезают, если их не подкреплять повторением раздражения. Если раздражителем был свет, то слюна первое время обильно течет при включении лампочки. Но чем дольше повторять опыт, тем меньше слюны вытекает через фистулу. Рефлекс угас, затормозился.

Торможение рефлексов — важнейшее защитное свойство мозга. В самом деле, если бы условные рефлексы, возникающие в ответ на раздражения внешнего мира, запечатлевались в мозгу навсегда, это вызвало бы сохранение массы бесполезных реакций. Слюна текла бы беспрерывно, отвечая на все внешние воздействия, которые когда-то были восприняты в момент еды. Внутреннее торможение удаляет ставшие бесполезными условные рефлексы. Это великая охранительная функция мозга, спасающая его от перевозбуждения.

Еще более глубокое познание функций головного мозга дало исследование «анализаторов». Так назвал Павлов приспособления организма» служащие для разграничения внешних раздражителей, — органы чувств.

На экране перед собакой вспыхивает светлая фигура — треугольник. Одновременно открывается кормушка. Опыт повторяется несколько раз, пока слюна не начинает обильно течь при одном появлении фигуры. Тогда на экране появляется светлый круг. Слюна течет. На собаку действует не форма фигуры, а вспышка света. Вот теперь экспериментатор

На экране перед собакой вспыхивает светлая фигура — треугольник. Одновременно открывается вертящаяся кормушка. После нескольких повторений у собаки при одном только показе фигуры начинает обильно течь слюна.

приступает к изучению зрительного анализатора собаки. Он повторяет раздражение фигурой круга, пока рефлекс не затормозится. Тогда опять начинается воздействие фигурой треугольника, подкрепляемое пищей. И рано или поздно экспериментатор убеждается в том, что собака может отличать круг от треугольника.

Этим же методом исследовались и другие анализаторы. Именно так была обнаружена изумительная тонкость слуха собаки. Ее ушной анализатор различает тончайшие тембры, мелкие части тонов, высочайшие звуки, не доступные человеческому слуху.

Механизм анализаторов основан на беспрерывной борьбе процессов возбуждения и торможения в больших полушариях, воспринимающих и отражающих все воздействия внешнего мира.

ЗАГАДКА СНА

Что такое сон? Отчего наступает это удивительное состояние притупления чувств, нарушения связей с окружающим миром, выключение сознания, в результате чего к {171} человеку возвращаются работоспособность, свежесть чувств и ясность мысли?

Одни говорили, что в результате жизнедеятельности в организме накапливаются ядовитые продукты, действующие на мозг, как снотворные препараты.

Другие утверждали, что в кровь усиленно поступает вещество, вырабатываемое специальной железой, — «гормон сна», богатый бромом.

Были и другие гипотезы. Все они не выдерживали экспериментальной проверки.

Ответ на вопрос о природе сна, ответ, подкрепленный десятками специальных опытов, был дан Павловым.

Предположение возникло случайно. Бывало, что во время опытов с условными рефлексами собака, несмотря на голод, засыпала в станке — и так крепко, что ее приходилось расталкивать, чтобы заставить есть. Это наблюдалось при чересчур длительных повторных воздействиях условного раздражителя. Рефлекс выработан на свет. Но если подкрепляющий его безусловный раздражитель — еда — запаздывает, собаку начинает клонить ко сну.

Начались опыты по детальному анализу этого явления. И в конце концов у Павлова возникло объяснение, которое легло в основу его теории сна.

Условный рефлекс, не подкрепленный безусловным, рано или поздно угасает. Это результат внутреннего торможения. При длительном воздействии условным раздражителем происходит нарастающее внутреннее торможение. Распространение этого глубокого торможения на остальные участки мозга и представляет собой сон. Сон — это защитная реакция мозга, предохраняющая его от истощения.

При этом важно, во-первых, непрерывное воздействие раздражителя на определенный участок мозга, во-вторых, качество раздражителей. Усыпляюще действуют такие приемы, как поглаживание кожи, почесывание — легкие раздражители, не причиняющие сильных ощущений.

Длительность и непрерывность действия раздражителя используются в приемах самоусыпления. Повторение какого-нибудь слова или фразы, длительная задержка взгляда на блестящем предмете издавна применялись, чтобы прогнать бессонницу.

Торможение, вступающее в борьбу с действием раздражителя, распространяется по всему мозгу и, если другие раздражители не препятствуют, вызывает сон.

«Внутреннее торможение условных рефлексов и сон — один и тот же процесс», сделал заключение Павлов.

От познания роли торможения в деятельности нервной системы — один шаг к клинике нервных заболеваний. Большинство так называемых душевных болезней, то есть нарушений деятельности сознания, представляет собой расстройство процессов торможения. Бессвязные речи, дикие выходки, нелепые движения душевнобольных — все это условные рефлексы, не задерживаемые внутренним торможением. От понимания — прямой путь к лабораторному воспроизведению и лечению душевных болезней.

И вот в лаборатории Павлова появляются собаки, страдающие истерией, боязнью пространства и другими нарушениями нормальной деятельности полушарий головного мозга.

Снова кипит работа. Как вновь включить в ход процессы торможения, восстанавливающие нормальное проявление условных рефлексов? Сотни опытов производятся для того, чтобы сделать один, на первый взгляд незначительный, вывод. Но этот вывод стоит многих других, потому что он проторяет дорогу надежды в мир отчаяния и обреченности. Он внушает уверенность в том, что и душевные болезни рано или поздно- будут побеждены.

Павлов — в клинике. Внимательно, зорким взглядом голубых глаз из-под щетинистых старческих бровей смотрит он на больного, сидящего на своей койке.

— Так, так, — жадно слушает он вялую, медленную речь. — Понимаю.

Он откидывается назад, руки — на набалдашнике палки.

— А скажите, вы чувствовали все это время, что с вами происходит?

— Чувствовал. Все понимал. А шевельнуться не мог. Страшная тяжесть давила. Даже дышать было трудно.

Этот больной пролежал на койке 22 года. И только к концу этого срока стал проявлять способность к самостоятельному движению, стал говорить и разумно отвечать на вопросы.

— С нашей точки зрения, случай ясный, — говорил Павлов на очередной научной конференции. — У него были

выключены части полушарий, управляющие функциями движения. Это выключение, или, по нашей терминологии, общее торможение, помогло больному. Его состояние стало лучше.

Методы Павлова глубоко проникают в исследование и лечение душевных болезней.

НАУЧНЫЙ ПОДВИГ ПАВЛОВА

Случайный грипп унес в могилу человека, в 85 лет сохранившего все творческие силы, свежесть чувств и потрясающую мощь мышления.

Меньше года назад, живой, бодрый, полный сил, бодрости и планов новых работ, Павлов — глава физиологов всего мира — выступал с пламенной речью на XV Международном физиологическом конгрессе, созванном в нашей стране.

Великий патриот, страстно преданный своей Родине, бескорыстно служивший более полувека своему народу, выразил горячий протест против темных сил реакции, сгущающихся в Европе и грозящих уничтожить ее культуру и науку.

— Я счастлив, — сказал Павлов, — что правительство» моей могучей Родины, борясь за мир, впервые в истории провозгласило: «Ни пяди чужой земли!»

Всю жизнь он мечтал о счастье и процветании своего народа. Он стал заниматься наукой, чтобы его Родина стала культурной и просвещенной. Он всеми силами души ненавидел царский строй, препятствовавший развитию науки и культуры.

И своими глазами он увидел, какой гигантский скачок смогла совершить русская культура, когда страна стала советской. Его работы в труднейшие для страны годы гражданской войны были поддержаны В. И. Лениным. Павлову были созданы условия для научной работы. Эти условия с каждым годом становились все лучше. Биологическая станция под Ленинградом, известные всему миру павловские Колтуши, превратилась в благоустроенный поселок, где ученые получили все возможности для осуществления разнообразных исследований высшей нервной деятельности.

— Вы слышали и видели, — сказал Павлов, обращаясь к иностранным делегатам конгресса, собравшимся на прием у товарища В. М. Молотова, — какое исключительно благоприятное положение занимает в моем отечестве наука. Сложившиеся у нас отношения между государственной властью и наукой я хочу проиллюстрировать одним только примером: мы, руководители научных учреждений, находимся прямо а тревоге и беспокойстве по поводу того, будем ли мы в состоянии оправдать все те средства, которые нам предоставляет правительство.

Павлов был первым ученым, который не только поставил вопрос об изучении физиологии высшей нервной деятельности, но и пришел к решению этого вопроса, сделав в новой области науки гениальные открытия.

Он указал, что неудержимый ход естествознания замедляется перед высшим отделом мозга. «Здесь, — говорил он, — критический момент естествознания, так как мозг человека, который создавал и создает естествознание, сам становится объектом этого естествознания».

Преодоление этого критического момента, открытие метода исследования сознания — бессмертный научный подвиг Павлова.

ОТКРЫТИЕ РАДИОАКТИВНОСТИ

ИКС-ЛУЧИ

самом начале 1896 года все университеты и академии мира были взбудоражены сенсационной новостью: некий Вильгельм-Конрад Рентген, мало кому известный профессор, открыл какие-то новые лучи, которые обладали замечательными свойствами.

Для человеческого глаза лучи были невидимы, но они действовали на фотографическую пластинку, и с помощью их можно было делать снимки даже в совершенной темноте.

Кроме того, о присутствии этих лучей можно было узнать еще вот каким образом: если на их пути ставили бумажный или стеклянный экран, покрытый особым химическим составом, то экран начинал ярко светиться — фосфоресцировать. А самое удивительное было то, что новые лучи более или менее свободно проходили через любые предметы, как свет через стекло. Они проникали сквозь плотно закрытые двери, сквозь глухие перегородки, сквозь одежду и человеческое тело.

Если им преграждали путь кистью руки, то на светящемся экране появлялись темные очертания костей — рука скелета, шевелящая костями пальцев...

Почтенные люди — в сюртуках, застегнутых на все пуговицы, в крахмальных манишках — могли увидеть на экране свои ребра, позвоночный столб, тень своего скелета, а заодно и часы в жилетном кармане или монеты в кошельке, запрятанном в брюках.

Из уст в уста передавались подробности о том, как Рентген сделал свое открытие.

Он изучал у себя в лаборатории явления, которые происходят в трубке Крукса. Это стеклянная трубка, из которой откачивается воздух. Внутри ее на обоих концах впаяны металлические электроды. Если подвести к ним ток, то внутри трубки в разреженном воздухе между обоими электродами происходит электрический разряд. При этом воздух и стенки трубки светятся красивым холодным светом.

Рентген как-то положил недалеко от круксовой трубки пачку непроявленных фотографических пластинок, завернутых в черную бумагу. Когда он потом стал их проявлять, то оказалось, что они засвечены. Это повторялось не раз: свежие, совершенно нетронутые пластинки, плотно закрытые черной бумагой, неизменно портились, если они лежали поблизости от трубки Крукса.

Сам Крукс и другие исследователи, имевшие дело с разрядными трубками, еще задолго до Рентгена обратили внимание на

это обстоятельство. Но они не придавали ему значения. Пластинки засвечиваются. Хорошо: будем держать их подальше от трубки, — решали они. А Рентген этим не удовлетворился, он стал экспериментировать, искать, в чем тут дело.

Однажды он работал с круксовой трубкой, обернув ее снаружи черным картоном. Когда он, уходя из лаборатории, погасил свет, то обнаружил, что позабыл выключить индукционную катушку, которая была присоединена к трубке Крукса.

Не зажигая света, он вернулся к столу, чтобы исправить свою оплошность. В это время он заметил, что в стороне, на одном из соседних столов, что-то светится неярким холодным светом.

В том месте, где вспыхивал свет, лежал лист бумаги, покрытый платиносинеродистым барием. Это вещество обладает способностью фосфоресцировать, когда на него со стороны направляется сильный свет.

Но ведь в лаборатории было совершенно темно. Слабый холодный свет круксовой трубки не мог вызвать фосфоресценцию светящегося состава. И к тому же трубка была закрыта черным картоном. Что же заставляло вспыхивать фосфоресцирующий экран в темноте?

— Что вы думали, когда набрели на эти загадочные явления?

— Я не думал, я экспериментировал, — отвечал он.

Он экспериментировал, он настойчиво и искусно допрашивал природу и в конце концов обнаружил новые лучи.

Скромный Ренгтен назвал их икс-лучами, дабы подчеркнуть, что он еще сам точно не знает истинной их природы. И вот десятки его товарищей по науке в разных странах заторопились дополнить то, чего не досказал Рентген.

В научных журналах появились бесчисленные отчеты об опытах с икс-лучами, об их свойствах и происхождении. В спешке и пылу возбуждения некоторым исследователям показалось даже, будто они открыли, еще новые лучи.

Посыпались сообщения о каких-то «зет-лучах», «черном свете». «Лучевая» горячка охватила все научные лаборатории Европы и Америки.

СЧАСТЛИВАЯ ОШИБКА

Любопытную догадку об икс-лучах высказал крупнейший французский математик и физик Анри Пуанкарэ.

Когда Пуанкарэ получил журнал, в котором Рентген описывал свое открытие, его весьма поразила одна деталь. Рентген указывал, что икс-лучи исходят как раз из той части круксовой трубки, куда ударяет поток электрических частиц, несущихся от отрицательного электрического полюса (катода) к положительному (аноду). В этом месте стеклянная стенка трубки фосфоресцирует особенно сильно.

«Вот как! — решил Пуанкарэ. — Лучи Ренгтена возникают там, где происходит сильная фосфоресценция. Может быть, их испускают все сильно фосфоресцирующие тела, а не только круксова трубка, когда через нее пропускают ток?»

Мысль Пуанкарэ тут же, по горячим следам, взялся проверить его соотечественник Шарль Анри. Но прежде чем рассказать о том, что из этого получилось, надо еще сказать несколько слов о фосфоресценции.

В трубке Крукса стеклянные стенки фосфоресцируют под действием потока электрических частиц, летящих от катода. Но холодное свечение может быть вызвано и другими путями. С давних времен людям известны такие вещества, которые способны испускать собственный холодный свет, если их выставить на солнце шли под лучи какого-нибудь другого сильного источника света. Некоторые из этих веществ перестают светиться, как только гаснет первичный свет. Другие продолжают еще некоторое время светиться в темноте. Такими веществами покрывают циферблаты часов, чтобы можно было ночью, не зажигая огня, узнать время.

Холодный свет выделяется также деревом, когда оно гниет. Горючий фосфор светится особым зеленоватым светом, потому что он медленно окисляется в воздухе.

Как видим, причины фосфоресценции могут быть самые различные.

Для проверки идеи. Пуанкарэ Шарль Анри взял сернистый цинк — вещество, которое сильно фосфоресцирует при освещении его лучами солнца.

Обыкновенная фотографическая {177} пластинка была завернута в черную бумагу. Поверх бумаги Анри положил кусочек сернистого цинка и выставил все на свет. Потом унес пластинку в темную комнату и проявил.

В том месте, где лежало фосфоресцирующее вещество, на пластинке чернело темное пятно.

Значит, Пуанкарэ был прав. Значит, в самом деле любое фосфоресцирующее вещество пропускает невидимые икс-лучи, свободно проникающие через черную бумагу.

Именно так полагал Анри. 10 февраля 1896 года сообщение Анри было прочитано на заседании Парижской Академии наук. А через неделю, на следующем заседании академии, был оглашен доклад другого исследователя — Невенгловского, который полностью подтверждал выводы Анри. Невенгловский делал опыт не с сернистым цинком, а с сернистым кальцием, но результаты получились те же, что и у Анри.

Теперь не проходило ни одного заседания Парижской академии, на котором не сообщалось бы о получении рентгеновских лучей с помощью фосфоресцирующих веществ.

Загадочные икс-лучи потеряли добрую долю своей таинственности. Ведь их, оказывалось, испускают даже самые обыкновенные часы со светящимся циферблатом.

— Не нужно никаких разрядных трубок, которые легко бьются, — говорил в академии ученый Трост. — Не нужно сложных го дорогих электрических приборов. Выставьте кусочек фосфоресцирующего вещества под сильный свет, и он начнет выделять икс-лучи.

Но он ошибался. Они все жестоко ошибались — и Трост, и Анри, и Невенгловский. К счастью, эта ошибка сослужила неоценимую службу науке м человечеству. И мы можем даже поблагодарить этих исследователей за чрезмерную поспешность и небрежность, которые они тогда проявили.

ОПЫТЫ АНРИ БЕККЕРЕЛЯ

В этой упорной охоте за икс-лучами принял участие также Анри Беккерель из прославленной четырьмя поколениями знаменитой фамилии французских физиков. Он

перепробовал несколько различных фосфоресцирующих веществ, и ему казалось, что все они при освещении их сильным светом дают невидимые икс-лучи, действующие на фотопластинки.

Но его не удовлетворяли эти расплывчатые темные пятна, которые он видел на проявленных пластинках. И он решил выбрать для дальнейших опытов как можно более фосфоресцирующий состав. Такой состав, думал Беккерель, сильнее будет испускать икс-лучи, и отпечатки их на фотографической пластинке выйдут отчетливее.

Беккерель происходил из семьи ученых. Фосфоресценцию изучал еще его отец. Он в свое время много возился с одним очень сильно фосфоресцирующим веществом — сернистой солью металлов урана и калия. Впоследствии и Беккерель-сын изучал эту соль. Вот ее-то он и попытался сейчас использовать для получения икс-лучей. Кроме того, он поставил опыты и с другими светящимися соединениями урана.

Представьте же себе его радость: урановые соли, освещенные солнцем, действительно давали сквозь черную бумагу отчетливейшие фотографические отпечатки.

Беккерель поступал так. Пластинку он завертывал в очень плотную черную бумагу. На бумагу клал какую-нибудь узорчатую фигуру, вырезанную из металла. Поверх металла — тонкий листок бумаги, а на нее— слой урановой соли. Все это выставлялось на солнце. Затем пластинка проявлялась. И что же? На темном фоне засвеченной пластинки выступал белый узор — след металлической фигуры.

Ясно: урановая соль, фосфоресцируя, испускала невидимые лучи, икс-лучи проходили сквозь черную бумагу и действовали на фотопластинку. А сквозь плотный металл они пройти не могли, и в этом месте пластинка оставалась нетронутой.

В таком духе излагал Беккерель результаты своих опытов на заседании Академии наук.

Но однажды—это было 2 марта 1896 года — Беккерель явился в академию со странной новостью.

26 февраля он подготовил очередной опыт с урановой солью. Но солнце в этот день то и дело закрывалось тучами. И он решил до завтра убрать все в ящик, не сняв даже соли с бумажки, чтобы на другой {178} день можно было сразу же приступить к опыту.

Но 27-го солнца не было вовсе. Не появлялось оно и в следующие два дня.

Вчера, 1 марта, он вздумал на всякий случай все-таки проявить пластинку. Конечно, поскольку соль пролежала почти все время в темноте и лишь несколько минут освещалась рассеянным светом пасмурного дня, она, наверно, фосфоресцировала лишь очень недолго и слабо. Икс-лучи вряд ли выделялись, а если выделялись, то еле заметно. И поэтому он ожидал, что на пластинке будет только едва видимое затемнение.

Оказалось совсем наоборот: такой густой черноты, такого резкого отпечатка — белый узор на темном фоне —он еще никогда не получал от фосфоресцирующих солей. Непонятно, необъяснимо...

И чем дальше, тем дело все больше и больше запутывалось.

Беккерель обнаружил, что урановая соль, совершенно не выносившаяся на свет, так же хорошо действует сквозь бумагу на фотографическую пластинку, как сильно освещенная, ярко фосфоресцирующая соль.

Он прятал крупинку соли в коробку, под нее помещал фотопластинку, обернутую в черную бумагу, и все убирал в ящик. Пятнадцать дней ящик оставался наглухо закрытым. В комнате, где находился ящик, все время была абсолютная, непроглядная темнота. Здесь уже не приходилось говорить ни о какой фосфоресценции, ни о каком свечении соли. А все-таки на пластинку соль действовала. Значит, она и в этой кромешной тьме продолжала испускать невидимые лучи, проникающие сквозь черную бумагу.

ВСЕМУ ПРИЧИНОЙ УРАН

Тут же на Беккереля напали большие сомнения. Может быть, Анри Пуанкарэ заблуждался и фосфоресценция не имеет никакого отношения к невидимым лучам? Может быть, всему причиной уран? Ведь он входит в состав всех этих солей, которые и в темноте дают прекрасные отпечатки на фотографической пластинке. Не от него ли исходят невидимые лучи?

Но как же тогда объяснить опыты Анри, Невенгловского, Троста? И как объяснить первые опыты самого Беккереля, когда он работал еще не с урановыми Солями, а с другими веществами? Разве эти вещества, фосфоресцируя, не выделяли невидимых лучей? Разве они тоже не действовали сквозь черную бумагу на фотопластинку?

Трудно было распутать этот запутанный клубок.

Беккерель на время забросил свои урановые соли и снова взялся за сернистый цинк, сернистый кальций — за те самые фосфоресцирующие вещества, с которыми он месяц тому назад начинал свои исследования над невидимыми лучами.

Он выставил на солнце сразу несколько пластинок, обернутых в черную бумагу, и на каждую положил по кусочку какого-нибудь фосфоресцирующего вещества. Потом он понес их проявлять.

Он не верил своим глазам: ни на одной пластинке не было даже малейшего черного пятнышка.

Беккерель немедленно повторил опыт. Опять то же — пластинки остались безупречно чистыми.

Теперь он стал пробовать и так и этак. Он бился изо всех сил. Он освещал свои кристаллы яркими вспышками магния, он направлял на них ослепительный свет электрической дуги. Ничто не помогало. Чтобы заставить их сильнее фосфоресцировать, он некоторые из них нагревал, а некоторые охлаждал во льду с солью. И они светились во-всю. Беккерелю уже давно не приходилось наблюдать такого сильного фосфорического свечения. Но на пластинки они не действовали никак.

Он обратился за помощью к Тросту — тому академику, который говорил, что его фосфоресцирующие кристаллы прекрасно заменяют все эти лопающиеся трубки Крукса, электрические батареи и т. д. Уважаемый коллега Трост охотно согласился помочь. Но какой скандал! Теперь у нею ничего не выходило.

А урановые соли, никогда не фосфоресцировавшие, пролежавшие в темном ящике целый месяц, все с той же неослабевающей силой действовали на пластинку сквозь черную бумагу.

Не приходилось больше сомневаться: уран и все его соединения испускают какие-то особые, невидимые лучи — урановые лучи. И фосфоресценция была тут совершенно ни при чем.

ЕЩЕ ОДНА ЗАГАДКА

Восстановим теперь всю цепь событий, которые привели к открытию урановых лучей. Итак:

Анри Пуанкарэ высказал предположение, что эти лучи получаются всегда, когда фосфоресцирует какое-нибудь вещество.

Несколько исследователей спешно поставили опыты и подтвердили, что икс-лучи получаются при свечении любого фосфоресцирующего вещества.

В поисках возможно более Сильно фосфоресцирующего вещества Беккерель обратился к солям урана.

И в результате оказалось, что между икс-лучами и фосфоресценцией на самом деле нет никакой связи, но зато были найдены новые лучи — урановые.

Сейчас, конечно, трудно установить, как это получилось, что несколько экспериментаторов совершили одну и ту же ошибку.

То ли им попались недоброкачественные пластинки, или черпая бумага была не очень плотной, и на сильном солнечном свету пластинки слегка засвечивались без всякого участия икс-лучей. Или же сернистые фосфоресцирующие составы, нагреваясь на солнце, выделяли летучие сернистые газы, которые портили пластинки, проникая сквозь поры бумаги.

Вероятно, каждая из этих причин сыграла свою роль. Если опыт поставлен недостаточно тщательно и продуманно, то неизбежны всякие неприятные случайности. И в результате исследователь оказывается на ложном пути. Именно так и получилось с Анри Пуанкарэ, Невенгловским, Тростом, а вначале и с самим Беккерелем. Когда же он и Трост поставили опыты более аккуратно, то оказалось, что фосфоресцирующие вещества (если они не содержат урана) вовсе не действуют на фотографическую пластинку.

Однако ошибка эта была очень кстати. Благодаря ей Беккерель открыл урановые лучи, а это впоследствии привело к еще более замечательным открытиям. О них речь пойдет дальше.

Урановые лучи во многом напоминали лучи Рентгена. И те и другие лучи были невидимы. И те и другие действовали на фотографическую пластинку. И урановые и рентгеновские лучи наэлектризовывали воздух. Но урановые лучи не проходили так легко сквозь разные препятствия, как лучи Рентгена. Они в состоянии были еще преодолеть слой плотной черной бумаги, которой обертывают фотографические пластинки, или пройти сквозь тонкие листы алюминия, но «пробить» толщу человеческого тела, пройти сквозь двери и тонкие стены урановые лучи не могли. Лучи же Рентгена проходили и через эти препятствия. Однако урановые лучи все же более чудесны, чем икс-лучи.

Уран и его соединения испускали невидимое излучение самопроизвольно, без всякой заметной причины. Их не освещали, не нагревали, сквозь них не пропускали электрических разрядов. А между тем они днем и ночью, месяцами, годами непрерывно испускали какие-то лучи, какую-то энергию.

Излучение не прекращалось ни на минуту. А вещества, которые испускали лучи, оставались с виду совершенно неизмененными.

Вот это было подлинное чудо, поразительное, необъяснимое. В наши дни мы называем это «чудо» радиоактивностью.

Года за четыре до открытия Беккерелем урановых лучей в Париж приехала учиться молодая польская девушка Мария Склодовская. Окончив университет, она вышла замуж за крупнейшего французского физика Пьера Кюри. Когда пришло время выбирать тему ее первой самостоятельной научной работы, она, посоветовавшись с мужем, решила заняться урановыми лучами.

Для начинающего исследователя это была, несомненно, трудная тема.

Тут все было тайной. Какова природа этих лучей? От чего зависит их сила? Как возникают они в соединениях урана? Откуда берется для этого энергия? И почему только один уран способен давать такое излучение?

Мария Склодовская храбро пустилась в этот лабиринт загадок.

Прежде всего надо было научиться быстро обнаруживать урановые лучи и точно измерять их силу. Возня с фотографическими пластинками была чересчур хлопотливым делом. Конечно, можно было сравнивать между собой различные отпечатки лучей на пластинках и по густоте черных пятен определять, когда излучение сильнее и когда слабее. Но на большую точность тут рассчитывать не приходилось. Гораздо

лучше было бы измерять силу урановых лучей с помощью какого-нибудь физического прибора, как измеряют температуру термометром, силу тока — амперметром.

Такой прибор построил для Склодовской ее муж — Пьер Кюри.

Это был обыкновенный плоский конденсатор — две металлические пластины, отделенные друг от друга слоем воздуха. Нижняя пластина заряжалась электричеством от батареи аккумуляторов, а верхняя пластина соединялась с землей. В таком виде цепь обычно была разомкнутой, потому что воздух, как известно, электричество не пропускает.

Но как только на нижнюю пластину насыпали слой урановой соли, ток немедленно устремлялся через воздушный слой конденсатора: под действием урановых лучей воздух становился проводником электричества.

И чем сильнее был поток лучей, тем лучше проводил воздух электричество, тем больше была сила тока в цепи.

Правда, даже при самом мощном излучении сила тока не превышала миллиардных долей ампера. Но тем не менее ее всегда можно было измерить с помощью остроумного приспособления, построенного Кюри.

Стоило только насыпать исследуемое вещество на нижнюю пластину конденсатора — электрометр, присоединенный к верхней пластине, сразу докладывал — испускает оно урановые лучи или нет. И тут же можно было измерить силу этого излучения с безукоризненной точностью.

Получив в руки этот удобный прибор, Склодовская немедленно принялась искать, нет ли еще каких-нибудь веществ, которые, подобно соединениям урана, самопроизвольно испускают невидимые лучи.

Она набрала отовсюду великое множество самых различных химических веществ. В одной лаборатории она достала химически чистые соли и окиси всех известных элементов; в другой — она выпросила несколько редких солей, настолько редких, что они были гораздо дороже золота; в минералогическом музее ей пожертвовали много образцов минералов, собранных со всех концов света.

Все это Склодовская помещала на пластину конденсатора и с замиранием сердца следила за указателем электрометра.

Очень долго ей не везло: указатель электрометра не изменял своего положения, хотя на нижней пластине конденсатора сменилось уже много десятков различных веществ. Но Склодовская упорно продолжала испытывать свои коллекции и наконец дождалась сигнала электрометра.

В этот момент на пластине лежало соединение металла тория.

Первая победа. Стало быть, не один уран испускает невидимые лучи. Торий и его соединения тоже дают излучение. Ну, а все другие вещества — соединения железа, свинца, марганца, углерода, фосфора? Все бесчисленные другие вещества, существующие в мире, способны ли и они испускать такие лучи? Нет, электрометр Кюри давал на это совершенно ясный отрицательный ответ.

Тогда Склодовская снова обратилась к соединениям урана.

Она измерила силу излучения самого урана, силу излучения его окислов, его солей, его кислот, а также минералов, в состав которых входит этот элемент. Все они по-разному увеличивали электропроводность воздуха — одни сильнее, другие слабее. Это зависело от того, сколько урана в них содержалось. Если в веществе было 50 процентов урана, то сила его лучей была ровно вдвое меньше, чем сила излучения чистого, стопроцентного урана. Вещество с 25 процентами урана давало вчетверо более слабое излучение, и т. д.

Все соединения урана строго подчинялись этому закону — все его окислы, соли, кислоты, а также минералы, в состав которых входит уран. Все они давали более слабое излучение, чем сам металлический уран.

Могло ли быть вообще такое урановое соединение, которое испускало бы более сильные лучи, чем сам уран? Очевидно, нет. Потому что не может быть такого вещества, которое содержало бы больше ста процентов урана.

Но вот два урановых минерала — урановая смоляная руда и халколит, иначе — медная урановая слюдка,— очутившись на нижней пластинке конденсатора, повели себя необычайно странно: они вызвали в цепи гораздо большую силу тока, чем сам уран. Как же это могло случиться?

Не притаился ли в этих минералах еще какой-нибудь излучающий элемент? Но {182}

Пьер Кюри наблюдал, как колбочки и трубки, содержащие радий, светятся в темноте.

какой же? Ведь, кроме урана и тория, ни один другой элемент как будто лучей не выделяет, а излучение, испускаемое торием, по силе мало чем отличается от лучей урана. Для проверки Склодовская решила изготовить халколит искусственным путем. По своему составу искусственный минерал был точь-в-точь такой же, как и естественный. Урана в нем содержалось ровно столько же, сколько и в естественном халколите. Но когда искусственный продукт растолкли в порошок и насыпали на пластину конденсатора, то оказалось, что излучение его в пять с половиной раз слабее, чем излучение естественного минерала.

Значит, в природном халколите и в смоляной руде действительно была какая-то активная примесь, нечто, превосходящее уран и, возможно, превосходящее его во много-много раз.

Дело принимало такой оборот, что профессор Пьер Кюри счел нужным забросить собственные научные исследования и принять самое активное участие в работах своей жены.

ПОЛОНИЙ И РАДИЙ

Как упрямый охотник выслеживает редкого зверя в бескрайней тайге, так выслеживали супруги Кюри это неуловимое «нечто» в кусочке смоляной руды.

Они шли ощупью, руководствуясь чутьем исследователя и показаниями прибора Кюри. Не видя своей добычи, они все же настигали ее по следу, с каждым шагом все ближе и ближе.

Пришел день, когда они решились наконец заявить: да, оно существует, это «нечто», оно в наших руках.

В июле 1898 года Пьер и Мария Кюри послали в Парижскую Академию наук сообщение о своих работах. Они утверждали, что открыли новый элемент, схожий с висмутом, но обладающий способностью самопроизвольно испускать необыкновенно мощные невидимые лучи. Если это подтвердится, писали они, то пусть новый элемент называется «полоний», по имени родины Марии Склодовской.

Пять месяцев спустя в академии зачитали новое сообщение супругов Кюри.

Они обнаружили еще один неизвестный элемент в смоляной руде. По своим химическим свойствам этот второй новый элемент очень похож на металл барий. Уже получены порции, которые дают в девятьсот раз более сильные лучи, чем чистый металлический уран.

Этот новый лучеиспускающий элемент Кюри назвали «радий», что по-латыни значит «луч».

ПОИСКИ ИГОЛКИ В СТОГЕ СЕНА

Итак, Склодовская совместно со своим мужем открыла два новых химических элемента. Блестящее начало для молодой исследовательницы!

Но пока еще в ее распоряжении были не чистые элементы, а только ничтожно малые примеси их к висмуту и барию. Предстояло еще выделить их в чистом виде. И это оказалось делом не более легким, чем отыскать иголку в стоге сена.

Крупица за крупицей вылавливался неизвестный элемент из смоляной руды. Скоро Кюри уже обладала порциями вещества, {183} радиоактивность которого в пять тысяч раз превосходила радиоактивность урана. И чем более накоплялся радий в смеси с барием, тем более возрастала радиоактивность препарата. Десять тысяч, пятьдесят тысяч, сто тысяч раз... Когда удалось получить наконец совершенно чистый радий, то оказалось, что его излучение в несколько миллионов раз сильнее излучения урана.

Зато в целой тонне урановой руды оказалось всего-навсего три десятых доли грамма радия.

РЕВОЛЮЦИЯ В НАУКЕ

Лучи, которые выделялись богатыми радиевыми препаратами, были по природе своей близки лучам, какие некогда Беккерель открыл в урановых солях. Разница была только в силе излучения. Но именно усиление в миллион раз совершенно преображало всю картину.

Если чья-либо нежная рука слегка погладит вас по голове, вы воспримете давление этой руки, как милую ласку. Но усильте это давление в миллион раз — и оно окажется достаточным, чтобы раздавить человека в лепешку. Вот это значит разница в масштабах!

Небольшой кристаллик радиевого препарата испускал потоки энергии.

Чтобы получить на фотографической пластинке отпечаток с помощью лучей урана, требовались часы, а лучи радия давали изображение моментально. Под их ударами ярко вспыхивали фосфоресцирующие экраны — не менее ярко, чем под действием лучей Рентгена. Больше того, радиевые лучи заставляли фосфоресцировать даже такие вещества, которые обычно не обладают способностью светиться холодным светом.

Кристаллы, содержащие радий, и сами светились настолько сильно, что при их свете можно было читать. Они выделяли тепло: на 1 грамм радия приходилось около 140 калорий в час. Кроме того, они действовали также на организм человека. Пьер Кюри проверил это на себе самом: он подставил свою руку на несколько часов под невидимое излучение радия, и на ней образовалась язва, как от ожога.

Известие о чудесных свойствах нового элемента потрясло весь ученый мир. Как! Без всякого подвода энергии извне радий день и ночь, не переставая ни на минуту, выделяет огромное количество света, тепла и сильнейшие потоки невидимых лучей! Откуда же все это берется? Или закон сохранения энергии утратил свою силу?

Теперь радиоактивными веществами занимались не только одни супруги Кюри. Десятки лучших исследователей во всем мире лихорадочно изучали эти вещества, пытаясь раскрыть загадку самопроизвольного выделения энергии.

В короткое время было сделано множество потрясающих открытий.

Оказалось, что радий испускает три рода невидимых лучей,. По буквам греческого алфавита их назвали альфа-, бета- и гамма-лучами.

Гамма-лучи схожи с рентгеновскими лучами; они сродни обыкновенным видимым световым лучам и отличаются от них только длиной волны. А альфа- и бета-лучи состоят из мельчайших частиц, заряженных электричеством.

Итак, радий не только сам по себе выделяет энергию,—он еще при этом разрушается. Разрушение его, правда, идет очень медленно, настолько медленно, что должно пройти около 1600 лет, пока грамм радия-разрушится наполовину. Но в принципе это не меняло дела. Важен был сам факт: вещество, из которого построен этот элемент, распадалось — медленно, но верно.

Вскоре обнаружили, что, распадаясь, радий в конце концов превращается в свинец и гелий.

Гелий — это благородный газ, элемент. Свинец — тоже элемент. Стало быть, один элемент способен превращаться в другой То, что до сих пор считалось несбыточной мечтой упорных алхимиков Средневековья, теперь становилось непреложной научной истиной.

Многие ученые отказывались верить этому. Им казалось, что если признать правильными новые открытая, то вся наука рухнет. Элементы, которые считались неизменными из века в век, переходят один в другой... Атомы, которые признавались неделимыми и неразрушаемыми, распадаются на какие-то составные части... И вдобавок

среди этих составных частей оказывается электричество — самое обыкновенное электричество.

Но передовые люди науки не стали цепляться за старые, отжившие воззрения. Они настойчиво шли вперед и на обломках низвергнутых теорий создавали новую науку, науку нашего времени, еще более могучую, полнее объясняющую все превращения вечной материи, еще лучше вооружающую человека на покорение сил природы.

ЗАКОН МЕНДЕЛЕЕВА

БЛУЖДАНИЕ В ПОТЕМКАХ

ля чего толь многие учинены опыты в Физике и Химии? Для чего толь великих мужей были труды и жизни опасные испытания? Для того ли только, чтобы, собрав великое множество разных вещей и материй в беспорядочную кучу, глядеть и удивляться их множеству, не размышляя о их расположении и приведении в порядок...» Так писал в 1756 году Михайло Васильевич Ломоносов. Прошло сто лет. Семена, посеянные великим русским ученым, не пропали даром. Открытый и доказанный им закон сохранения веса вещества помог превратить химию из полукустарного «искусства» в точную науку. Применяя этот закон, химики установили, что все бесчисленные тела состоят из простейших составных частей — элементов, не разложимых обычными химическими средствами на еще более простые части.

От собирания новых фактов, от поверхностного описания новых веществ ученые перешли к глубокому изучению их основных свойств. Эта работа увенчалась в начале XIX века внедрением в химию представления об атомном строении тел. Оказалось, что каждому химическому элементу соответствует свой особый вид или сорт атомов. Железо, свинец, сера потому и отличаются друг от друга и от золота, меди, водорода и остальных элементов, что атомы у них неодинаковы. В различии между атомами была найдена главная причина различий между построенными из них телами, и это открытие целиком подтвердило гениальное предвидение Ломоносова о том, что «во тьме должны обращаться... химики без знания внутреннего... частиц сложения».

Но чем отличаются между собой атомы? В начале XIX века, как и за две тысячи лет до того, их считали сплошными, твердыми частицами. Самое существенное различие между атомами, которое было в то время известно и поддавалось точному измерению, было различие в весе.

Перед химией четко обрисовались ее ближайшие задачи: выяснить, какие виды атомов существуют в природе, и определить их атомные веса. Зная число, вид и вес атомов в молекуле любого вещества, можно вычислить его процентный состав, придумать способы получения, рассчитать емкость аппаратуры и найти пути наилучшего использования.

Уже первая из этих задач доставила науке много хлопот.

Как учение об элементах, так и атомное {187} учение утверждали, что все бесчисленные тела построены из немногих составных частей — элементов или сортов атомов. Представление об элементах потому и оказало огромное влияние на развитие химии, что оно чрезвычайно упрощало изучение природы. Вместо необозримого множества не похожих друг на друга предметов оно выдвигало небольшое число химических элементов и утверждало, что из них построены все тела.

Но когда вплотную взялись выяснять, сколько же в природе существует элементов, вера в незыблемость этого представления поколебалась. До начала XIX века было известно 28 видов атомов: в 1800 году знали железо, медь, цинк, золото, серебро, мышьяк, водород, кислород, азот, хлор и еще 18 элементов. Но эти элементы оказались только началом. В одном 1803 году к списку их прибавилось четыре новых, в 1808 году тоже четыре, а всего за первые 50 лет XIX века было открыто 27 элементов — столько же, сколько за все предшествующее существование химии. Почти каждый год приносил открытия новых сортов атомов. И вот здесь-то и начались осложнения.

В 1798 году немецкий химик Мартин Клапрот открыл новый металл — уран. Сорок три года ученые занимались им, изучали его свойства. И вдруг на сорок четвертом году француз Эйжен Пелиго доказал, что Клапрот выделил вовсе не металл, а его окисел — соединение урана с кислородом. Между самим ураном и его окислом — такая же разница, как между железом и ржавчиной. И почти полвека никто этой разницы не заметил: не было возможности заключить, что найденные свойства характерны для окисла, а не для самого металла.

Если такие неожиданности возникали при изучении известных веществ, то еще большими сюрпризами было открытие новых элементов. Здесь ученые вообще шли без всяких дорожных знаков. Француз Берн-гард Куртуа изучал золу морских водорослей. Он действовал на нее серной кислотой. Однажды он прибавил слишком много кислоты, и вдруг над сосудом показались фиолетовые пары. По охлаждении они оседали в виде черных кристаллов с металлическим блеском. Это был новый элемент иод (по-гречески «фиолетовый»).

Другой французский химик, Антуан Балар, производил опыты над рассолами средиземноморских соляных промыслов. Пропустив через рассол газ хлор, он заметил странное явление: рассол побурел. Балар выделил окрасившую рассол бурую жидкость с едким, неприятным запахом и установил, что это неизвестный элемент. Он дал ему имя «мурид» (по-латыни «муриа» — рассол) и написал об открытии в Парижскую Академию наук. Академики нашли правильным сообщение Балара, но переименовали новый элемент за его запах в бром (по-гречески «зловонный»).

Много лет во всех европейских аптеках продавалась белая углецинковая соль. Однажды главный инспектор аптекарских магазинов Ганновера Фридрих Штромейер обнаружил в ряде аптек углецинковуюсоль, темневшую при накаливании. Заинтересованный непонятным явлением, Штромейер произвел опыты и установил причину потемнения — в соли присутствовал, неизвестный металл. Он выделил его и назвал кадмием (от старинного имени цинковой руды).

Куртуа, Балар, Штромейер, как и десятки других ученых, открыли неизвестные элементы случайно. Они не могли предвидеть их существование. Они брели в потемках, вслепую и неожиданно для самих себя натыкались на новые факты.

Случайность владела учеными. Это могло привести в отчаяние, потому что открытие всех видов атомов (элементов), существующих в природе, было в то время одной из главных задач химии. А то, что открытия новых элементов следовали друг за другом, казалось бы, бесконечной вереницей, совсем заводило в тупик. В 1870 году число известных химических элементов достигло уже 63 и продолжало возрастать. Это подрывало основы, на которых строилось здание химии. Выходило, что учение об атомах и элементах лишь по видимости упрощает изучение природы, в действительности же никто не мог сказать — не окажется ли сортов атомов так же много, как и самих тел.

СМУТНЫЙ ПЕРИОД В ХИМИИ

Не лучше обстояло и с определением атомных весов.

В то время не было еще возможности определить вес отдельных сверхкрошечных, невидимо-малых атомов. Эти частички {188} настолько малы, что самые точные весы не в состоянии почувствовать прибавку или убыль многих миллиардов атомов. Химики решали более скромную задачу — узнать, во сколько раз атом одного элемента легче или тяжелее атома другого, вес которого принят за единицу. Но даже и эти относительные веса — их-то химики и называют атомными весами — найти оказалось не легко.

Например, анализ показывает, что в молекуле воды кислорода по весу в 8 раз больше, чем водорода. Но значит ли это, что атом кислорода в 8 раз тяжелее атома водорода? Да, если в молекуле воды только по одному водородному и кислородному атому, тогда число 8—действительно атомный вес кислорода (считая вес атома водорода за единицу). Но если молекула воды образована одним водородным и двумя кислородными атомами, то атомный вес кислорода будет 4; если же, наоборот, одним кислородным и двумя водородными — 16, и т. д. Сколько же действительно в молекуле атомов?

В начале XIX века точно ответить на этот вопрос можно было лишь для очень немногих веществ. Для большинства же остальных можно было только гадать, и каждый ученый гадал по-своему. Вдобавок не было единодушия и в выборе единицы атомных весов. Одни принимали за единицу вес атома водорода как легчайшего элемента, другие — кислорода как элемента, дающего наибольшее число соединений, третьи—одну сотую часть веса атома кислорода, и т. д. Легко представить, какую путаницу создавал этот разнобой в научных работах химиков первой половины XIX века. Недаром редактор одного химического журнала сопровождал каждую статью особыми пояснениями — без них ее содержание мог понять только автор...

Правда, постепенно большинство недоразумений рассеялось. Были найдены методы определения числа атомов в молекулах любых веществ. Единицей атомных весов все согласились считать одну шестнадцатую часть веса атома кислорода (почти точно равную весу атома водорода). И все же никогда нельзя было сказать с уверенностью, что найденный атомный вес данного элемента должен быть именно таким, а не иным. Ошибки попрежнему были частым гостем в работах химиков. В результате пошатнулась уверенность в существовании атомов. Известный французский химик Жан Дюма предложил даже выбросить самое понятие об атомах — по его мнению, оно превратилось в источник путаницы и стало тормозом науки.

В начале XIX века казалось несомненным, что в основе всех законов, которым подчиняются химические явления, лежит учение об атомах. Но годы шли, сменялись десятилетия, а ни одному из ученых не удалось открыть закон, которому подчиняются сами атомы. Без знания такого закона невозможно предвидеть поведение атомов. Потому-то в химии середины XIX века и царили случайность и неожиданность.

ПИСЬМО ИЗ РОССИИ

В 1875 году французский химик Лекок де-Буабодран, исследуя цинковую руду из Пиренейских гор, нашел в ней неизвестный элемент. Назвав его галлием (Галлия — древнее имя Франций) и определив важнейшие свойства, Буабодран напечатал коротенькое сообщение в «Докладах» Парижской Академий наук. Открытие само по себе не было чем-либо замечательным и не вызвало широких откликов. Еще один элемент — шестьдесят пятый по счету. Только и всего! К таким сообщениям все давно привыкли.

И все же открытие галлия вскоре приобрело всемирную известность. Началось с того, что Буабодран получил письмо. Почерк неизвестный, на почтовом штемпеле — «Санкт-Петербург». Буабодран читал письмо — и глазам своим не верил. Автор письма утверждал, что не все свойства галлия определены им правильно и, в частности, удельный вес нового металла должен быть не 4,7, как нашел Буабодран, а от 5,9 до 6,0. Письмо было подписано: Дмитрий Менделеев, профессор С.-Петербургского университета.

Легко понять чувства Буабодрана. Кто открыл галлий — он или нет? Не он ли — единственный в мире человек, державший в руках только что открытое вещество? Русский профессор, никогда не видевший галлия, просто насмехается!

Все же научная добросовестность ученого взяла верх. Отчего бы, в самом деле, не проверить себя? Буабодран еще раз тщательно очистил галлий и снова определил его удельный вес.

Возмущение сменилось удивлением и восхищением. Менделеев прав! Удельный вес галлия действительно 5,96. «Я думаю, нет необходимости настаивать на огромном значении подтверждения теоретических выводов г. Менделеева», писал Буабодран в новой статье.

Случай этот привлек всеобщее внимание. Все понимали, что произошло нечто из ряда вон выходящее. Порван заколдованный круг неожиданностей, случайностей, слепого блуждания. Впервые в истории науки открытие нового элемента было предсказано.

Ученые перелистали старые журналы. Да, в немецком химическом журнале еще в 1872 году была напечатана статья Менделеева об открытии нового закона природы. В этой статье он рассказывал то, что в русских журналах опубликовал еще в 1869 году.

Статью перевели на французский и английский языки. Ученые всего мира ознакомились с открытием русского ученого.

ЗАКОН МЕНДЕЛЕЕВА

Они убедились, что Дмитрий Иванович Менделеев открыл тот самый закон, которого так недоставало науке,— основной закон атомов.

Этот закон утверждает, что атомы различных элементов отличаются отнюдь не случайным набором свойств. Менделеев открыл естественную последовательность элементов, замечательную тем, что в ней при переходе от одного сорта атомов к другому их свойства изменяются строго закономерно, охватывая все многообразие свойств бесчисленного множества тел природы. Вот, например, типичный, ярко выраженный металл литий, активно вступающий в химическое соединение с атомами других элементов. За ним в естественной последовательности элементов идет бериллий — чуть менее активный металл, с чуть менее типичными металлическими свойствами. Если, например, литий на воздухе, активно соединяясь с кислородом, моментально покрывается рыхлой пленкой окисла (ржавчины), то менее активный бериллий ржавеет довольно медленно. За бериллием следует бор — его металлические свойства выражены уже очень слабо, и по активности он заметно уступает литию и бериллию. По отношению к воздуху, например, бор вполне устойчив.

Следующий за бором элемент углерод стоит явно на распутье между металлами и неметаллами. Металлы хорошо проводят электричество, а их атомы легко соединяются с атомами неметаллов. Неметаллы плохо проводят ток, а их атомы легко соединяются с атомами металлов. Углерод же одинаково хорошо соединяется и с металлами и с неметаллами; что же касается электричества, то в виде алмаза углерод практически его не проводит, а в виде графита проводит хорошо.

Элемент азот, стоящий вслед за углеродом, {190}

Менделеев правильно предсказал все свойства галлия еще до его открытия и на основании своих предсказаний исправил ошибку де-Буабодрана. Это было неопровержимым доказательством правильности периодического закона.

— уже явный неметалл, но среди неметаллов он один из самых неактивных, в отличие от следующего — кислорода, который жадно вступает в соединение с атомами большинства других элементов. Идущий же за кислородом элемент фтор — самый энергичный, самый активный и самый ярко выраженный неметалл.

И если поставить эти семь членов последовательности элементов рядом, то получится замечательная группа.

Она замечательна полным набором атомов, химические свойства которых в совокупности исчерпывают главные химические свойства всех тел природы. В этой группе есть и металлы, и неметалы, и активные — жадно соединяющиеся с другими, и ленивые — вступающие в соединение с трудом, и переходные между металлами и неметаллами. И естественно предположить, что среди остальных элементов уже невозможно найти что-либо, коренным образом отличающееся от того, что встречается внутри этой группы. Какими же еще свойствами может обладать элемент, если не свойствами металла—от активного до ленивого, или неметалла — от ленивого до активного, или промежуточного между металлами и неметаллами?

И действительно, следующий за фтором в последовательности атомов элемент натрий в общем повторяет свойства лития, отличаясь от него большей активностью, меньшей температурой плавления и степенью проявления других свойств. Магний повторяет свойства бериллия, хотя он активней, легче загорается и т. п. Алюминий повторяет свойства бора, но металличность его выражена гораздо ярче. Как близкие родственники, похожи: кремний — на углерод, фосфор — на азот, сера — на кислород. Снова подобралась группа, в которой исчерпаны все главные химические свойства калий — опять активнейший металл, член семейства лития и натрия, затем кальций — родич бериллия и магния и т. д.

Закон Менделеева в том и состоит, что в естественной последовательности элементов свойства одних периодически повторяют свойства других, отличаясь от них лишь степенью проявления этих свойств. Так же периодически повторяются, например, звуки «до», «ре», «ми», «фа» и другие в естественной последовательности звуков, и притом тоже повторяются с различными оттенками — от самых низких, басовых, до самых нежных, высоких.

Эта периодическая повторяемость свойств атомов в естественной последовательности элементов — основной закон атомов и один из важнейших законов природы.

Менделеев назвал свой закон периодическим законом, а естественную последовательность элементов — периодической системой элементов.

ПУТЕВОДНАЯ ЗВЕЗДА

Из периодического закона следует, что если существует элемент со свойствами ярко

И очередной в последовательности атомов выраженного металла, то непременно {191} должен существовать и другой — с менее резкими металлическими свойствами, за ним — элемент с еще более слабыми свойствами металла и т. д. А если некоторые из них отсутствуют, то это не потому, что они не существуют в природе, а только потому, что они еще не открыты. И там, где естественная последовательность атомов нарушалась из-за отсутствия таких не открытых еще элементов, Менделеев оставил пустые места: он был абсолютно уверен, что эти элементы существуют и рано или поздно будут открыты.

«Я думаю, что мы не имели до сих пор никакой возможности предвидеть отсутствие тех или других элементов потому именно, что не имели никакой строгой для них системы, а тем более не имели поводов предсказывать свойства таких элементов... — писал Менделеев в 1870 году. — С указанием периодической зависимости... оказывается возможным не только указать на отсутствие некоторых из них, но даже определить и с большой уверенностью... свойства этих, еще неизвестных, элементов... Решаюсь сделать это ради того, чтобы хотя со временем, когда будет открыто одно из этих предсказываемых мною тел, иметь возможность окончательно увериться самому и уверить других химиков в справедливости тех предположений, которые лежат в основании предлагаемой мною системы».

И с необыкновенной отчетливостью Менделеев сделал ряд смелых предсказаний. «Несомненно, что недостает элемента... — писал он, — следующего тотчас за... калием и кальцием. Так как атомный вес этих последних близок к 40 и так как затем в этом ряду следует элемент титан (атомный вес которого 50. — Б. С.), то атомный вес этого недостающею элемента должен быть близок к 45... Этот металл будет нелетуч, потому что и все металлы в четных рядах во всех группах... нелетучи... Воду... он не будет разлагать при обыкновенной температуре, а при некотором возвышении температуры разложит, подобно тому как это производят и многие в этом краю помещенные металлы...».

Так уверенно писал Менделеев, словно видя перед собой неоткрытый элемент, а в действительности учитывая только его место в периодической системе и характер изменения свойств его соседей. Столь же подробно предсказал он свойства еще двух неоткрытых элементов, а о существовании ряда других дал более краткие указания. Таким образом, он предложил ученым всего мира возможность опытной проверки своего закона. Открытие Лекока де-Буабодрана явилось первой ласточкой. «Менделеев... совершил научный подвиг, который смело можно поставить рядом с открытием Леверрье, вычислившего орбиту еще неизвестной планеты — Нептуна», писал о предсказании Менделеева Фридрих Энгельс.

Ученые прочли в статье Менделеева, что элементы в естественной последовательности располагаются в порядке возрастания их атомных весов. Но где же Менделеев взял такие атомные веса? Почему, например, для урана в его таблице показан атомный вес 240 вместо принятого всеми 120?

Потому что его атомный вес был определен неправильно, отвечал Менделеев. Периодический закон впервые дал возможность судить, каков должен быть атомный вес элемента. Ведь при числе «120» уран попадает в естественной последовательности атомов на место, которое занято элементом, ничего общего с ним не имеющим по своим свойствам. Число же «240» ставит уран на свое место, в одну группу с родственными ему элементами. Значит, атомный вес урана именно 240.

Расположенные в порядке возрастания атомных весов, элементы образуют естественную последовательность, в которой химические свойства одних периодически повторяют химические свойства других. В этом — сущность периодического закона Менделеева.

к исправлению атомных весов других элементов. Все его числа вскоре блестяще подтвердились.

Так закончилось в химии смутное время. В периодическом законе — основном законе атомов — была найдена яркая путеводная звезда, которая с тех пор неизменно указывала исследователям правильный путь в их исканиях.

ПЕРИОД ВЕЛИКИХ ОТКРЫТИЙ

Галлий был последним элементом, открытым случайно. В дальнейшем все находки новых элементов совершались уже на основе ясных руководящих указаний периодического закона Менделеева. В химии начался период великих открытий, период изумительных успехов теории русского ученого.

В 1879 году шведский химик Ларе Нильсон открыл второй предсказанный и подробно описанный Менделеевым элемент. Нильсон назвал ею скандием (в честь Скандинавии). Он писал год спустя: «Так подтверждаются самым наглядным образом мысли русского химика, позволившие не только предвидеть существование названного простого тела, но и наперед дать его важнейшие свойства».

В 1885 году немецкий химик Винклер открыл третий предсказанный Менделеевым элемент и назвал его германием. Свойства этого элемента были предсказаны Менделеевым в 1870 году особенно полно, поэтому ученые всего мира с живейшим интересом ожидали сообщение Винклера о подробностях его открытия. И как только появилась статья Винклера, многие десятки людей в разных странах принялись сличать ее с напечатанной пятнадцать лет назад статьей Менделеева. Вот что у них получилось.

Менделеев: это должен быть плавкий металл с атомным весом около 72 и удельным весом около 5,5.

Винклер: германий — металл атомного веса 72,3 и удельного веса 5,35, плавящийся при 958,5 градуса.

Менделеев: металл почти не должен действовать на кислоты, но щелочи могут оказывать на него действие.

Винклер: германий трудно взаимодействует с кислотами, но легко при сплавлении со щелочами.

Менделеев: окись металла должна иметь удельный вес около 4,7, легко растворяться в щелочах и восстанавливаться до металла.

Винклер: окись германия имеет удельный вес 4,703, легко растворяется в щелочах и восстанавливается водородом или углем до металла.

Менделеев: соединение металла с хлором должно быть жидкостью удельного веса около 1,9, с температурой кипения, близкой к 90 градусам.

Винклер: хлористый германий — жидкость удельного веса 1,887, с температурой кипения 86 градусов.

И еще длинный ряд таких же изумительных совпадений.

Сам Винклер был так поражен необыкновенным сходством найденных им свойств германия с предсказанными Менделеевым, что в своей статье он говорил с восторгом: «Если мы имеем в германии дело с замечательным самим по себе элементом... то исследование его свойств составляет необыкновенно привлекательную задачу еще и в том отношении, что задача эта является как бы пробным камнем человеческой проницательности. Вряд ли может существовать более яркое доказательство справедливости учения о периодичности элементов; ...оно составляет, конечно, более чем простое подтверждение смелой теории, оно знаменует {193} собою выдающееся расширение химического поля зрения, гигантский шаг в области познания».

В личном письме Менделееву Винклер написал: «Уведомляю вас о... новом триумфе вашего гениального исследования и свидетельствую вам свое почтение и глубокое уважение».

Прошло еще десять лет, и на долю Менделеева выпал новый крупный успех. Предсказывая в 1870 году существование неизвестных элементов, Менделеев особо подчеркнул отсутствие элемента с «атомным весом от 1 до 7, ...заключающегося между водородом и литием, и элемента... с атомным весом около 20, ...помещающегося между фтором и натрием». Менделеев считал особенно желательным открытие этих элементов и сходных с ними. По своим свойствам они должны были составить естественный переход от ярко выраженных активнейших неметаллов — таких, как фтор и хлор, к ярко выраженным активнейшим металлам — таким, как натрий и калий. Слишком резкий скачок в свойствах атомов при переходе в естественной последовательности элементов от фтора к натрию, от хлора к калию и т. д. ясно подсказывал Менделееву о существовании целой группы неизвестных элементов с особыми свойствами.

В 1895 году выдающийся английский химик Вильям Рамсэй вместе с другими учеными открыл газообразный элемент гелий, а в 1898 году другой газ — неон. Атомный вес гелия оказался 4, и он занял в периодической системе место между водородом и литием, как и предсказывал Менделеев. Точно так же и неон с атомным весом 20 попал как раз туда, куда прочил его Менделеев, — между фтором и натрием. И что особенно замечательно — свойства этих элементов вполне оправдали ожидания Менделеева.

Они действительно оказались весьма удачными переходными элементами между прямо противоположными по своим свойствам активнейшими металлами и неметаллами. В отличие от тех и других эти элементы совершенно «инертны» — недеятельны: их атомы никогда не соединяются ни друг с другом, ни с какими-либо иными атомами, будь то металлы или неметаллы. Они всегда и везде существуют особняком, в полном одиночестве, за что и получили прозвание «благородных газов».

Открытие первых представителей группы благородных газов, которые так хорошо разместились в естественной последовательности элементов — периодической системе Менделеева, вдохновило Рамсэя на дальнейшие поиски. «На основании периодической таблицы элементов можно было предвидеть существование многих других сходных газов», писал он.

По примеру Менделеева, которою Рамсэй называл «великим учителем нашим», он, пользуясь указаниями периодического закона, предсказал заранее важнейшие свойства неоткрытых благородных газов. И уже вскоре поиски, направляемые точными указаниями периодического закона, увенчались блестящими успехами. В течение нескольких лет пять благородных газов — гелий, неон, аргон, криптон и ксенон — заняли свои места в естественной последовательности элементов, которая приобрела от этого еще большую стройность. Так воплотилось в жизнь еще одно гениальное предвидение русского ученого.

Не меньший триумф ожидал Менделеева и с открытием радиоактивных элементов. «Между тяжелыми металлами... — писал он еще в 1870 году, — можно ожидать элемента, аналогичного с теллуром и имеющего атомный вес больший, чем висмут... Затем в десятом ряду можно ждать еще... элементов, принадлежащих к I, II и III группам. Они должны обладать атомным весом около 210—230... Первый будет сходен с цезием, второй — с барием... Между торием и ураном в этом же ряду можно еще ожидать элемента... с атомным весом около 235».

За исключением одного — «сходного с цезием», который еще ожидает своего открывателя, — все эти элементы были один за другим найдены и описаны за два десятилетия с 1898 по 1918 год. «Аналогичный с теллуром» элемент — это полоний, открытый Марией Склодовской-Кюри в 1899 году и названный так в честь ее родины («Полония» — латинизированное название Польши). Атомный вес полония (216), как и предвидел Менделеев, действительно больше атомного веса висмута (209). Элементы с атомными весами 210—230 — это сходный с барием элемент радий (атомный вес 226), обнаруженный в 1898 году Марией Склодовской и ее мужем Пьером Кюри, и актиний (атомный вес 227), открытый в 1899 году. Наконец, элемент, помещающийся между

торием и ураном, — это найденный в 1918 году протактиний (атомный вес 231). Все эти тяжелые элементы обладают замечательным свойством радиоактивности, и знакомство с ними оказало огромное влияние на все последующее развитие науки.

Но открытие предсказанных Менделеевым неизвестных элементов имело не только чисто научное значение. Когда в двадцатых годах нашего века развитие электротехники потребовало новых материалов, по свойствам превосходящих вольфрам, периодический закон подсказал, что таким должен быть не открытый еще элемент, для которого Менделеев оставил свободное место в одном ряду с марганцем. Периодический закон подсказал также, где его искать. Вера в правильность предсказаний Менделеева к этому времени уже так упрочилась, что даже владельцы электротехнических фирм не побоялись риска отпустить средства на поиски нового элемента. И в 1925 году ученые супруги Вальтер и Ида Ноддак открыли этот элемент — рений — и убедились, что из него действительно получаются превосходные нити для лампочек накаливания.

АТОМЫ ЭЛЕКТРИЧЕСТВА

Предсказание, открытие и изучение свойств элементов — только первый результат применения периодического закона Менделеева. Этот закон будил мысль исследователей, звал их дальше. Почему свойства атомов изменяются так закономерно? Не говорит ли это о внутренней сложности атомов?

Впервые в истории науки такой вопрос поставил знаменитый русский химик, друг Менделеева — Александр Михайлович Бутлеров. Он писал в 1886 году в книге «Основные понятия химии», что «атомы не неделимы по своей природе, а неделимы только доступными нам ныне средствами и... могут быть разделены в новых процессах, которые будут открыты впоследствии».

Смелая мысль русского ученого сначала встретила мало сочувствия. Но в это время начали уже накапливаться новые факты, которые вскоре блестяще ее подтвердили.

Было замечено, например, что при накаливании, а также при освещении ультрафиолетовым светом многие тела, особенно металлы, заряжаются положительно. Будучи до того электронейтральными, они, очевидно, при этих воздействиях теряют отрицательные электрические заряды. А так как вещества состоят из атомов и пустоты, то потерять отрицательное электричество могут только сами атомы.

Но это значит, что атомы, считавшиеся более 2 тысяч лет совершенно сплошными и абсолютно неделимыми, в действительности делятся по крайней мере на две части — отрицательное электричество и положительно заряженные остатки.

Вскоре установили, что входящее в состав атомов отрицательное электричество ничем не отличается от электричества, которое течет по проводам электрической сети. Его частицы имеют те же размеры, вес и заряд. Эти мельчайшие частицы электричества — атомы электричества — были названы электронами.

Открытие электрических свойств атомов чрезвычайно облегчило их изучение. На помощь грубому измерению и взвешиванию пришли тонкие и точные электрические методы, и наконец-то появилась долгожданная возможность определить размеры и вес сверхкрошечных частичек.

Самыми сверхкрошечными среди них оказались электроны. У них самый маленький заряд, самый маленький размер, самый маленький вес. Электрон в 1840 раз легче самого легкого атома — водородного.

При токе в 1 ампер через поперечное сечение провода ежесекундно проносится 6290 миллионов миллиардов электронов, но все вместе они весят только 5,65 миллионной доли миллиграмма. За год при таком токе через провод проходит всего 178 миллиграммов электронов.

Так удивительно, непостижимо малы электроны — атомы электричества, самые маленькие из всех известных пока в мире частиц!

АТОМНОЕ ЯДРО

Электроны удаляются из атома легче всего — достаточно только накалить вещество или осветить ультрафиолетовыми лучами. Если бы электроны скрывались в глубинах атома — очевидно, вряд ли их удалось бы выбить оттуда так просто. Видимо, они находятся в наружных, внешних частях атома. Значит, где-то глубже, внутри, {196} расположены частички, заряженные положительным электричеством, — их заряд уравновешивает отрицательный заряд электронов, делая весь атом в целом электронейтральным.

В 1911 году английский физик Эрнст Резерфорд выяснил, что все эти положительные заряды собраны в центре атома в одну единственную частицу — атомное ядро — и что отрицательные электроны вращаются вокруг этого ядра. Скорость вращения электронов так велика, что они как бы создают вокруг ядра сплошной барьер, сплошную оболочку, почему атом в обычных условиях и ведет себя, как сплошная твердая частица.

Резерфорд определил и размеры атомного ядра. Оказалось, что ядра не намного больше электронов: даже у самых тяжелых атомов поперечник ядра всею раз в десять больше, чем у электрона. Такая маленькая разница изумила и Резерфорда и других ученых. Ведь заряд ядра уравновешивает заряды всех вращающихся вокруг него электронов. Если заряд электрона принять за единицу атомных зарядов, то заряд ядра равен числу электронов, окружающих его. И в то же время эта многозарядная частица почти так же мала, как и любой из этих электронов!

В 1912 году ученик Резерфорда, Генри Мозли, задался целью установить, сколько электронов в атоме каждого элемента вращается вокруг положительного ядра.

Еще в 1895 году немецкий физик Рентген заметил, что при ударе «потока электронов о поверхность различных веществ возникают особые лучи, сильно действующие на фотографические пластинки. Длина волн лучей Рентгена оказалась настолько малой, что для наших глаз они совершенно невидимы. Мозли как раз и приступил к изучению длины волн рентгеновских лучей.

Когда камень падает в жидкость, на ее поверхности появляются волны. Характер их зависит от свойств камня — размеров и скорости. Но один и тот же камень, падая с одинаковой скоростью, произведет разные волны в воде, вязком масле или тяжелой ртути. Очевидно, характер волн зависит и от свойств жидкости.

Длина волн лучей Рентгена зависит не только от скорости электронов, но и от вещества, о которое электроны ударяются. Как установил Мозли, она зависит от величины заряда ядра атома того элемента, из которого состоит это вещество. И следовательно, зная длину соответствующей волны, можно вычислить заряд ядра.

И вот Мозли получил ряд целых чисел: 30 для цинка, 26 для железа, 82 для свинца и т. д. Каждое число означает, что положительный заряд ядра атома данного элемента равен по абсолютной величине заряду соответственно 30, 26 и т. д. электронов. Эти простые, казалось бы, цифры дали очень много.

Стало известно число электронов в любом атоме: оно равно заряду ядра. Выяснилось, что большая часть веса всего атома сосредоточена в ядре — при ничтожном весе электрона на долю, например, 82 электронов атома свинца приходится всего 0,045 из общего атомного веса 207,2. Ясно, что при практических расчетах вес электронов можно вовсе не учитывать, как если бы в атоме имело вес только одно ядро.

Наконец, оказалось, что доля пустоты в общем объеме атома неизмеримо больше, чем кто-либо мог предполагать. Поперечник атома достигает десятимиллионных долей миллиметра — примерно в 100 тысяч раз больше поперечника электрона. В объеме атома можно было бы упаковать около миллиона миллиардов электронов. В действительности же даже у самых тяжелых атомов — всего лишь несколько десятков электронов, да еще одно ядро. И если бы атом увеличился настолько, что электроны размерами сравнялись с бусинками, то оказалось бы, что несколько десятков бусинок вращаются вокруг шарика с поперечником около 10 сантиметров, отстоящего от них приблизительно на 1 километр.

Электроны и ядра занимают так мало места в общем объеме атома, что в тысячетонном слитке свинца объемом в 88,5 кубического метра все атомные ядра и все электроны вместе взятые занимают объем, во много раз меньший булавочной головки! Зато увезти эту крошечную головку под силу лишь железнодорожному составу из 60 вагонов: она весит тысячу тонн, потому что весь остальной объем в 88,5 кубического метра свинца — пустота.

Этот результат странным может показаться только на первый взгляд. В действительности же понять его нетрудно. Ведь игроки в пушбол без труда подбрасывают огромный мяч 160 сантиметров в поперечнике: {197}

Английский ученый Мозли установил, что величины положительных зарядов атомных ядер всех элементов в точности равны порядковым номерам этих элементов в таблице Менделеева.

хотя мяч и кажется сплошным, большую часть его объема занимает воздух, тонкая же резиновая оболочка весит всего 20 килограммов. Вот если бы мяч был действительно сплошным резиновым шаром, он весил бы не менее 4 тонн. И так же все тела на Земле были бы неизмеримо тяжелее, не будь в атомах так много пустоты. Ведь если бы можно было плотно насыпать электроны в наперсток, он весил бы ни много, ни мало — несколько десятков тысяч тонн!

ГЛАВНОЕ СВОЙСТВО АТОМОВ

Но не этот удивительный результат привлек внимание Мозли. Гораздо больше поразила его то, что числа 30, 26, 82 — найденные им заряды атомных ядер цинка, железа, свинца — в точности совпадают с номерами клеточек, в которых разместились эти элементы в, таблице Менделеева, в естественной последовательности атомов.

Мозли собрал дополнительный материал. Сомнений не было: положительные заряды атомных ядер всех элементов действительно равны их порядковым номерам — номерам мест, которые они занимают в таблице Менделеева в порядке возрастания их атомных весов.

Стоп! Вот здесь-то и можно проверить новую закономерность. Ведь в таблице Менделеева в порядке возрастания атомных весов расположены не все элементы. Учитывая их свойства, Менделеев поставил металл кобальт на 27-е место, а никель — на 28-е, хотя атомный вес кобальта больше. Точно так же элемент теллур получил порядковый номер 52, а иод — 53, хотя их атомные веса растут в обратном порядке. А с открытием инертных газов пришлось аргон поставить на 18-е место — раньше калия, который, несмотря на меньший атомный вес, попал на место номер 19.

Мозли отлично понимал значение своих опытов. Речь шла о самой сущности основного закона атомов — периодического закона. Он знал, что гениальный Менделеев отнюдь не придавал атомным весам решающего значения в определении свойств атомов — недаром он сам, руководствуясь своим законом, смело исправил многие принятые ранее атомные веса. Но Менделеев хотел связать периодическое, то есть повторяющееся, изменение большинства свойств атомов с постоянным, то есть непрерывно нарастающим, изменением какого-то главного их свойства. Таким свойством в его время считался атомный вес. Потому Менделеев и выразил периодический закон как закон повторяющегося изменения свойств химических элементов при постоянном возрастании их атомного веса. Но при этом, досадно нарушая стройность системы, остались три непонятных исключения. И Мозли спрашивал себя: не есть ли положительный заряд ядра то главное свойство атомов, которое так упорно искал Менделеев и от которого действительно зависят остальные их свойства?

Мозли определил длину волн рентгеновских лучей для аргона и калия, для кобальта {198} и никеля, для теллура и иода и вычислил положительные заряды их атомных ядер.

Поразительно! Можно ли не удивляться гениальной прозорливости русского химика, сумевшего за 40 лет до того, как вообще стало известно о существовании атомных ядер, подняться над уровнем современной ему науки и сделать безошибочные выводы?!

Положительные заряды ядер атомов аргона (18), калия (19), кобальта (27), никеля (28), теллура (52) и иода (53) точно совпали с порядковыми номерами этих элементов в таблице Менделеева!

Так было найдено главное свойство атомов, определяющее их место в естественной последовательности элементов — положительный заряд атомного ядра. По предложению советских ученых, это число — порядковый номер элемента — все чаще теперь называют «числом Менделеева».

Определение чисел Менделеева позволило решить вопрос о количестве элементов, существующих в природе.

Элементы отличаются порядковыми номерами — зарядами своих атомных ядер. Наименьший заряд оказался у атома водорода: 1, наибольший — у атома урана: 92. Недаром Менделеев поместил водород в первой, а уран в последней, девяносто второй клетке своей таблицы! Между водородом и ураном может находиться только 90 других элементов — не больше и не меньше! И если нет элементов более тяжелых, чем уран, то выходит, что существует всего 92 вида атомов, из которых и сложено все многообразие тел природы.

АТОМНЫЕ ПОСТРОЙКИ

Установив главное свойство атомов — положительный заряд ядра, — наука приступила к решению очередной задачи: как электроны расположены вокруг атомного ядра?

Ясно было одно: расположение роя электронов вокруг ядра не может быть случайным.

Ни одно здание никогда еще не было построено простым нагромождением балок, кирпичей, стекла, железа. Надо хорошо знать и учитывать все свойства строительных материалов, чтобы совокупность их составила прочное, устойчивое сооружение.

Тончайшие постройки — атомы — образовались без участия архитекторов и инженеров, без заранее составленных планов и чертежей. Они образовались сами собой в процессе вечного развития вечной материи. И раз атомы существуют, раз они прочны и устойчивы — значит, отдельные части их взаимодействуют между собою так, что это взаимодействие обеспечивает устойчивость и прочность всего сооружения. Иначе оно мгновенно распалось бы на части.

К сожалению, пока еще невозможно увидеть, как расположены в атоме ядро и электроны. Ученым оставался один путь: учесть все свойства каждой составной части атома, учесть взаимное влияние, которое они могут оказывать друг на друга, и представить картину, в которой каждая часть заняла бы место, обеспечивающее всей постройке наибольшую устойчивость. А потом проверить, объясняет ли эта картина действительные свойства вещества.

Предстояло учесть очень многие особенности поведения электронов.

Для прямолинейного движения стержня с двумя грузами расположение грузов безразлично. Важен только их общий вес. Но для вращения стержня вокруг проходящей через его середину оси положение грузов весьма существенно. Здесь, помимо силы тяжести, действуют еще центробежные и центростремительные силы, и система будет гораздо устойчивее, если равные грузы расположатся на равных расстояниях от оси вращения.

Если, кроме того, грузы железные, а рядом находится сильный магнит, то необходимо будет принять во внимание еще силу притяжения грузов магнитом. Наконец, грузы могут быть заряжены электричеством. Тогда при движении вокруг них появятся магнитные поля (движущееся электричество всегда вызывает возникновение магнитного поля), и в дополнение ко всему придется еще учесть влияние этих магнитных полей. Как видно, расчет устойчивости даже такой простой системы довольно сложен.

Задача, стоявшая перед наукой, была неизмеримо сложнее.

Здесь следовало учесть не только возникающие при круговом движении электронов центробежные и центростремительные силы, принять во внимание не только взаимодействие магнитных полей, возникающих при движении электронов вокруг ядра, но учесть также силы притяжения между положительным ядром и отрицательными электронами и учесть силы отталкивания между одноименно {199} заряженными отрицательными электронами.

Необходимо было считаться и с дополнительными явлениями, не имеющими значения для систем из больших масс, но весьма существенными для таких сверхкрошечных частиц, как электроны.

Задача, стоявшая перед наукой, была настолько сложна, что ни один ученый не взялся бы за ее решение, если бы путь ему не озарял такой мощный и яркий факел, что опасности сбиться в сторону фактически не существовало.

Этим факелом был периодический закон Менделеева.

В самом деле, лишь та картина строения электронной оболочки атома может быть признана правильной, которая находится в согласии с законом Менделеева, то есть объясняет периодическую повторяемость свойств элементов. Только имея в руках такое надежное орудие научного исследования, как периодический закон, наука смогла решить намеченную задачу.

В 1913 году начали появляться работы датского ученого Нильса Бора, посвященные расположению электронов вокруг атомного ядра. Проще всего оказалось определить положение единственного электрона в атоме первого элемента периодической системы — водорода. Бор точно рассчитал расстояние, на котором вращается этот электрон вокруг ядра водородного атома, заряд которого равен единице.

Атомом водорода, собственно говоря, и ограничился точный расчет электронных оболочек и зависящих от их строения свойств атомов. Возможности науки начала XX века оказались недостаточными для расчета более сложных атомов, чем атом водорода. Оставалось рисовать лишь приблизительные картины устройства электронных оболочек других атомов, используя для этого данные о строении атома водорода, опираясь на показания спектрального анализа, а, главное, руководствуясь периодическим законом и общими соображениями об устойчивости различных комбинаций электронов.

Эти соображения говорили, что в атоме гелия, втором по сложности, с зарядом ядра 2 и двумя электронами оба электрона вращаются на одинаковом расстоянии от ядра — как говорят, в одном «электронном слое». При таком расположении их электрические и магнитные поля уравновешиваются так удачно, что получается чрезвычайно устойчивая постройка. Оторвать хотя бы один электрон от атома гелия исключительно трудно. Именно потому гелий и не вступает ни в какие химические соединения. В особой устойчивости электронной оболочки гелия — секрет инертности, «благородства» этого газа.

У элемента с числом Менделеева 3 — лития — 3 электрона. Два из них расположены, как у гелия. Попади третий электрон в тот же слой, постройка стала бы крайне неустойчивой и немедленно распалась бы. Зато она может существовать, если третий электрон расположится гораздо дальше от ядра, чем первые два, — в следующем, втором электронном слое. Но согласуется ли это с требованиями периодического закона? Вытекают ли из такого расположения электронов в атоме лития его свойства энергичного металла? Да, потому что на таком расстоянии от ядра третий электрон притягивается ядром почти в пять раз слабее двух первых. Достаточно уже слабого воздействия на атом лития — и он теряет свой внешний электрон. Потому-то литий так легко вступает в химические соединения. В этом же — причина и ярко выраженных металлических свойств лития.

Атом элемента с числом Менделеева 4 — бериллия — обладает 4 электронами. Из них два располагаются, как у гелия, в первом электронном слое, а третий — во втором, как у лития. И спектральные данные, и общие соображения об устойчивых комбинациях электронов, и периодический закон Менделеева убеждали, что четвертый электрон попадает в тот же, второй слой. Как и у лития, внешние электроны атома бериллия удерживаются ядром гораздо слабее внутренних, хотя и несколько прочнее, чем у лития (ведь их притягивают 4, а не 3 положительных заряда ядра). Поэтому атом бериллия тоже легко, хотя и труднее лития, теряет свои внешние электроны. Потому-то бериллий чуть менее активен в химических процессах, чем литий, и металлические свойства его не так ярки.

НОВЫЕ УСПЕХИ ЗАКОНА МЕНДЕЛЕЕВА

Шаг за шагом двигался Нильс Бор по периодической таблице Менделеева. И здесь мы можем отметить характерный для многих буржуазных ученых факт. Пока Бор следовал ясным руководящим указаниям закона великого русского ученого, он смог решить {200} стоявшую перед ним конкретную задачу. Но стоило ему впоследствии приняться за разработку других вопросов физики или заняться обобщениями, как он скатывался в болото идеализма и поповщины, становясь реакционером от науки, отрицающим причинность, закономерность, объективность времени и пространства.

Как устроены атомы — эти сверхкрошечные постройки, так напоминающие солнечную систему, с солнцем-ядром в центре и роем планет-электронов, носящихся вокруг? Расчеты показали, что скорость электронов в первом электронном слое достигает около 2 200 километров в секунду — в 70 с лишним раз больше скорости вращения Земли вокруг Солнца.

Общие соображения и расчеты говорили, что вплоть до десятого элемента периодической системы — в атомах бора, углерода, азота, кислорода, фтора и неона — новые электроны прибавляются во второй слой, и это вполне согласуется с законом Менделеева и превосходно объясняет все их химические и иные свойства. У неона во втором электронном слое уже 8 электронов, причем их электрические и магнитные поля взаимодействуют настолько удачно, что этот слой прочен так же, как и первый. Поэтому атом неона, подобно гелию, в обычных химических процессах неспособен терять свои электроны, а следовательно, вступать в химические соединения. Потому-то неон — тоже инертный газ.

После неона идет натрий с порядковым номером 11. Вокруг его атомного ядра вращается 11 электронов: два — в первом электронном слое, как у гелия; восемь — во втором, как у неона. Для последнего, одиннадцатого, электрона во втором слое места нет — он нарушил бы строго симметричное расположение, вызвав распад постройки. Последний электрон натрия вынужден одиноко поместиться в новом, третьем, электронном слое. Таким образом, последний электронный слой натрия подобен последнему электронному слою лития. В этом сходстве внешних электронных оболочек — причина сходства свойств обоих элементов: ведь натрий — тоже ярко выраженный металл. Но у натрия последний электрон дальше от ядра, чем у лития, почему он и удерживается слабее. Здесь-то и кроется секрет большей химической активности натрия по сравнению с литием.

Так, руководствуясь периодическим законом Менделеева, который Бор называл путеводной нитью в создании картины строения атома, он раскрывал особенности устройства электронных оболочек атомов и находил в этом устройстве объяснение свойств элементов. Но, может быть, Бор просто подгонял свои расчеты под таблицу Менделеева?

Подтвердить правильность расчетов можно было, только предсказав что-то новое, чего нельзя предвидеть, не зная устройства электронных оболочек.

В то время элемент с числом Менделеева 72 открыт еще не был. Его считали близким по свойствам к элементу лантану (номер 57) и долго и упорно, но тщетно искали в лантановых рудах.

Рассчитав возможное расположение семидесяти двух электронов в атоме этого неоткрытого элемента, Бор установил, что его электронная структура, а значит, и свойства схожи не с лантаном (номер 57), а с другим элементом — цирконом (номер 40). Следовательно, и искать его надо в цирконовых минералах.

В 1923 году справедливость вычислений подтвердилась: элемент номер 72 был найден, и именно в цирконовой руде. В честь Копенгагена (по-латыни «Гафния») новый элемент был назван гафнием.

Открытие подтвердило правильность мысли о том, что электроны располагаются вокруг атомного ядра таким образом, что строение внешних, последних электронных слоев периодически повторяется. Так была вскрыта сущность периодической повторяемости свойств элементов.

ВЕЛИКИЙ ЗАКОН ПРИРОДЫ

Успех работ по выяснению расположения электронов вокруг атомного ядра еще раз подтвердил, что гениальный русский ученый открыл основной закон атомов, с необыкновенной полнотой и точностью отражающий их главные свойства.

Первое сообщение об открытии Менделеевым периодического закона было сделано 6 марта 1869 года на заседании Русского химического общества. Вскоре это сообщение было помещено в журнале общества, и в том же году короткую выдержку из него напечатал один из немецких химических журналов. Затем появился ряд новых статей Менделеева на русском языке, а в {201} 1872 году — его подробнейшая статья в немецком журнале. Таким образом, Менделеев сделал все для того, чтобы как можно полнее ознакомить химиков всего мира с открытым им новым мощным орудием научного познания.

И тем не менее только в России открытие Менделеева было сразу же оценено по достоинству и введено в преподавание. Русские студенты с первого же года после открытия Менделеева знакомились с периодическим законом по превосходному учебнику «Основы химии», созданному творцом этого закона.

Совсем иначе встретили работу русского ученого на Западе. Иностранные химики нисколько не заинтересовались открытием Менделеева и полностью его игнорировали. Они настолько не поняли значения периодического закона, что не сделали никаких попыток ввести его в преподавание и изложить в учебниках химии. В результате поиски новых элементов и после открытия Менделеева еще несколько лет продолжались так же вслепую, как и раньше. И хотя существование и свойства элемента галлия были подробно предсказаны русским ученым еще в 1870 году, Лекок де-Буабодран ничего не знал об этом и сделал в 1875 году свое открытие совершенно случайно.

Зато когда подтвердились гениальные предсказания Менделеева и весь мир заговорил о нем и о его периодическом законе, ученые западных стран заволновались. Дальше замалчивать великое открытие русского ученого было невозможно. И тогда в различных странах были предприняты неуклюжие попытки украсть у Менделеева честь считаться творцом периодического закона, а у России — право называться родиной величайшего научного открытия.

Французы вспомнили, что в 1863 году некто Бегийе де-Шанкуртуа сообщил Парижской Академии наук о своей попытке расположить химические элементы в определенную систему. Он разместил все элементы... по спиральной линии, намотанной на боковую поверхность цилиндра. При этом у него получилось, что элементы со сходными свойствами помещаются через каждые шестнадцать мест. Какую роль играют здесь цилиндр и спиральная линия, Шанкуртуа объяснить не мог, так же как не мог он объяснить и многие другие выводы своей «теории». А главное — он сам не знал, дает ли что-нибудь его система для науки. И хотя французским ученым это было настолько ясно, что в свое время они отказались даже напечатать сообщение Шанкуртуа, — через 30 лет, когда слава открытия Менделеева заблистала во всем величии, они извлекли из архива давным-давно забытый труд Шанкуртуа, пытаясь доказать, что это он открыл периодический закон...

Не отстали от французов и англичане. Они припомнили, что в 1866 году молодой химик Джон Ньюлэндс сделал в Английском химическом обществе доклад, в котором сообщил о замеченной им повторяемости свойств элементов через каждые восемь, если расположить их в порядке возрастания атомных весов. Англичане указывали, что некоторые кусочки таблицы Ньюлэндса похожи на соответствующие участки периодической системы Менделеева. Они забыли, что Ньюлэндс не возвысился до исправления неверных атомных весов, не говоря уже о предсказании неизвестных элементов. Они забыли, что поэтому наряду с правильными догадками Ньюлэндс совершил гораздо больше ошибок, например, зачислил в «сходные» элементы активный неметалл газ хлор — и металл никель, иод — и платину, серу — и железо, углерод — и ртуть... И уже подавно англичане «забыли» о том, что доклад Ньюлэндса не только не был встречен одобрительно, но, наоборот, вызвал явные насмешки со стороны членов Английского химического общества; некий профессор Фостер даже спросил у Ньюлэндса, не пробовал ли он располагать элементы по алфавиту, может быть, тогда получатся еще более замечательные «совпадения»... И хотя Ньюлэндсу, как и Шанкуртуа, в свое время было отказано в опубликовании его доклада (и он, разочаровавшись в занятиях теоретическими вопросами, перешел на работу в сахарную промышленность), это не помешало англичанам провозгласить его в 1882 году основателем периодического закона...

Не остались в «долгу» и немцы. В 1880 году, когда значение великого открытия Менделеева было уже вполне ясно абсолютно всем, они откопали рукопись немецкого химика Лотара Мейера, написанную им якобы в 1868 году. В этой рукописи имелась таблица элементов, довольно близко напоминавшая таблицу Менделеева. {202} Однако немцы «забыли», что сам Лотар Мейер настолько не понял сущности своей работы, что даже не счел нужным своевременно опубликовать ее, и в истории науки она не сыграла никакой роли. Немцы «забыли», что лишь в 1870 году, через год после появления работы Менделеева, Мейер напечатал свою таблицу, утверждая, что она «во всем существенном тождественна с данной Менделеевым». Но даже и в это время он еще не верил в периодический закон, написав в своей статье, что нельзя придавать ему слишком большого значения, а тем более исправлять «на основании таких шатких опорных точек» общепринятые атомные веса... И хотя именно благодаря такому «авторитетному» высказыванию затормозилось признание периодического закона на Западе, — это не помешало немцам с опозданием объявить Лотара Мейера его «творцом»...

Великий ученый Менделеев не гнался за личной славой. Но он дорожил славой своей родины и не мог примириться с попытками украсть у России приоритет на открытие периодического закона. За него говорили факты, неопровержимые факты. Об этих фактах и напомнил он в 1906 году, накануне своей смерти: «Утверждение закона возможно только при помощи вывода из него следствий, без него невозможных и неожидаемых, и оправдания тех следствий в опытной проверке, — писал Менделеев. — Поэтому-то, увидев периодический закон, я, со своей стороны (1869—1871), вывел из него такие логические следствия, которые могли показать — верен ли он или нет. К числу их относится предсказание свойств неоткрытых элементов и исправление атомных весов многих, мало в то время обследованных элементов... Без такого способа испытания не может утвердиться ни один закон природы. Ни де-Шанкуртуа, которому французы приписывают право на открытие периодического закона, ни Ньюлэндс, которого выставляют англичане, ни Л. Мейер, которого цитировали иные, как основателя периодического закона, не рисковали предугадывать свойства неоткрытых элементов, изменять «принятые атомные веса атомов» и вообще считать периодический закон новым, строго постановленным законом природы, могущим обхватывать еще доселе не обобщенные факты, как это сделано мною с самого начала (1869)».

Шанкуртуа, Ньюлэндс, Мейер, Менделеев двигались по одной и той же дороге научного исследования. Все они по очереди подходили к лежавшему на пути науки драгоценному, но необработанному камню. Каждый из них держал в руках этот камень, каждый из них чувствовал, что камень этот — не простой. Но один лишь Менделеев оказался достаточно проницательным и поверил в свою догадку настолько, что не отбросил камень в сторону, как сделали это Шанкуртуа, Ньюлэндс, Мейер, а смело принялся шлифовать и обрабатывать его, и делал это до тех пор, пока в руках его не засияла во всем блеске величайшая драгоценность — периодический закон, один из фундаментальных законов природы.

За три четверти века со дня открытия этого закона химическая наука продвинулась вперед неизмеримо больше, чем за все предшествующие тысячелетия своего существования.

Периодический закон Менделеева привел к открытию сложности атомов, к открытию их составных частей и законов их взаимного расположения.

Великий закон Менделеева указывал ученым всего мира путь еще дальше — к познанию тайн атомного ядра и овладению атомной энергией. Еще в августе 1871 года Менделеев писал в своей знаменитой статье, напечатанной в 1872 году в немецком химическом журнале: «Вес естественно приписать особому движению материи, и нет основания отрицать возможность превращения этого движения при образовании... атомов в химическую энергию или другой вид движения... Если поэтому стал бы образовываться новый элемент или стал бы разлагаться известный элемент, то, может быть, эти явления могут сопровождаться увеличением или уменьшением веса. Таким образом, можно было бы до известной степени объяснить различие химической энергии различных элементов».

В этих словах, сказанных почти 80 лет назад, Менделеев дал прямое указание пути к овладению атомной энергией — изучение процессов разложения и образования атомов, которые должны сопровождаться изменением их веса и выделением энергии.

И все, что сделано до сих пор во всем мире в области завоевания атомной энергии, {203} явилось лишь осуществлением гениальных предначертаний Дмитрия Ивановича Менделеева.

Вот за эту то неувядаемую свежесть менделеевских идей, за их тесную, неразрывную связь с задачами сегодняшнего дня мы особенно ценим и чтим этого выдающегося сына великого русского народа.

ТАЙНЫ ОРГАНИЧЕСКИХ МОЛЕКУЛ

ДВА СОБЫТИЯ

реди множества событий 1828 года трудно, пожалуй, найти два более далеких друг от друга, чем те, о которых пойдет здесь речь.

Одно из них сразу же взволновало весь мир и вызвало многочисленные устные и печатные отклики на разных языках. Другое не произвело никакого шума и долго оставалось достоянием узкого круга родных и знакомых одной семьи.

Первое из этих событий произошло в химической лаборатории одного из немецких промышленных училищ и заключалось в том, что молодой химик Фридрих Велер, выпаривая смесь растворов двух хорошо известных солей — сернокислого аммония (который под названием «сульфат аммония» впоследствии стал широко применяться в качестве одного из минеральных удобрений) и циановокислого калия — получил белое кристаллическое вещество, весьма мало напоминавшее то, которое он намеревался получить.

Второе событие последовало 6 сентября того же года в России, в городе Чистополе Казанской губернии, и состояло в том, что в семье участника Отечественной войны 1812 года, отставного полковника Михаила Васильевича Бутлерова родился сын Александр.

Если к сказанному о втором событии добавить, что на одиннадцатый день жизни Александр Бутлеров лишился матери и был отвезен на попечение к ее родителям, деревенька которых находилась в 12 верстах от Бутлеровки — отцовского именьица, то рассказ об этом столь обыденном происшествии можно смело прервать — и надолго. Напротив, неудачный опыт Велера с самого начала оказался настолько необычным, что рассказать о нем необходимо со всеми подробностями.

„НЕ НУЖДАЯСЬ В ЖИВОТНОМ ОРГАНИЗМЕ...”

Приступая к работе, Велер отнюдь не ставил себе задачу получить что-либо новое. Он просто-напросто хотел приготовить хорошо ему знакомую соль — циановокислый аммоний, полагая, что при нагревании раствора циановокислого калия с сернокислым аммонием произойдет обычный химический процесс обмена: калий и аммоний поменяются местами и получится нужное вещество.

Однако образовавшиеся белые игольчатые кристаллы нисколько не напоминали {205} циановокислый аммоний. И все же они казались Велеру знакомыми.

Не мочевина ли это? Впрочем, этого не может быть. Мочевина вырабатываете» организмом животных из белковых веществ. Она — органическое вещество, как и сами белки, важнейшие составные части живых организмов. Сернокислый же аммоний и циановокислый калий — представители класса веществ минеральных, возникших вне живого организма. Велер отлично знал, что никогда еще никому не удалось приготовить искусственно из минеральных, неорганических тел мертвой природы ни одного настоящего органического вещества.

И все же... все же кристаллы очень напоминают мочевину... Отбросив сомнения, Велер произвел анализ. Он не ошибся: в неодушевленном сосуде, вне живого организма, из мертвых, неорганических веществ действительно образовалось настоящее органическое вещество — точно такая же мочевина, как и та, что вырабатывает организм животных.

Вот тогда-то Велер и послал первое письмо, взволновавшее весь мир. Письмо было адресовано Иенсу Берцелиусу, знаменитому шведскому ученому, крупнейшему химику первой половины XIX века. Велер писал не только потому, что сообщать Берцелиусу о новых открытиях в области химии было в начале XIX века общепринятым обычаем, неписанным законом всех химиков. Велер обращался к Берцелиусу, как к своему учителю, стокгольмскую лабораторию которого он покинул совсем недавно.

«Я должен вам заявить, — писал Велер, — что могу приготовить мочевину, не нуждаясь для этого ни в почках, ни в животном организме вообще, будь то организм человека или собаки».

ЗАРЯЖЕННЫЕ АТОМЫ

Это был тяжелый удар для Берцелиуса. Случайное открытие Велера разом опрокидывало результаты почти двадцатилетней напряженной работы.

Еще в 1808 году Берцелиус приступил к созданию нового «Курса химии» — книги, сыгравшей в истории науки выдающуюся роль. В ней Берцелиус впервые ввел условные обозначения элементов и соединений — химические формулы, — положив начало существующему поныне интернациональному языку химиков. Но главное значение «Курса» заключалось в том, что в нем были подведены итоги великих перемен, происшедших в химии к началу XIX столетия.

Открытый в 1748 году Ломоносовым закон сохранения веса вещества был к этому времени уже окончательно утвержден в науке. Измерение и взвешивание стали непременным условием работы каждого химика и привели к выводу, что различные химические элементы вступают в соединение друг с другом не в любых, случайных количествах, но в строго определенных весовых отношениях. Все это нашло ясное истолкование в учении об атомах, которое вошло в химию в первые годы XIX века. Атомная теория объяснила количественные отношения, которым подчиняются химические процессы соединения атомов. И тогда на очередь выступил новый, не менее важный, но гораздо более сложный вопрос: почему соединяются между собою атомы? Попытка ответить на этот вопрос и составляет заслугу Берцелиуса.

Ему не пришлось тратить усилия на опровержение старых взглядов. В XIX веке никто уже не придерживался мнения средневековых алхимиков, что «подобное соединяется с подобным». Бее данные опыта говорили как раз обратное: легче всего соединяются вещества, обладающие противоположными свойствами. Металл натрий не проявляет никакого стремления соединиться со своим ближайшим родственником — металлом калием; зато он жадно, с выделением большого количества тепла, взаимодействует с газообразным хлором. «Сродством» друг к другу, как называют химики способность к взаимному соединению, обладают отнюдь не родственные по химическим свойствам тела, а именно несходные.

Изучая действие на вещества открытого в конце XVIII века электрического тока, Берцелиус вместе с другими исследователями нашел, что ток разлагает вещества на две половины, причем одна из них собирается у отрицательного электрического полюса — очевидно та, которая сама заряжена положительно, а вторая, очевидно заряженная отрицательно, — у положительного. Водород и металлы всегда накапливаются у отрицательного полюса, тогда как кислород, {206}

Немецкий химик Фридрих Велер впервые в истории науки искусственно получил органическое вещество - мочевину.

хлор и многие другие неметаллы — у положительного.

Эти опыты и натолкнули Берцелиуса на мысль о природе сил, лежащих в основе химического сродства. Не таинственная «любовь», не «родство характеров» связывают атомы в прочное химическое соединение. Их связывают электрические силы.

Каждый атом, утверждал Берцелиус, несет в одно и то же время два электрических заряда: положительный и отрицательный. Но один из них пересиливает другой, и в конечном счете химические элементы выступают либо как электроположительные, либо как электроотрицательные. Водород и металлы положительны; кислород, хлор и ряд других элементов отрицательны. Противоположные электрические заряды притягиваются, поэтому и возникают химические соединения между противоположными по свойствам элементами.

ПОРАЖЕНИЕ БЕРЦЕЛИУСА

Видимые преимущества новой теории быстро оценили почти все химики. Но только наиболее проницательные ученые поняли ее глубокий смысл. Первым среди них был профессор Московского университета Михаил Григорьевич Павлов. Этот замечательный русский ученый начала XIX века сделал очень много для развития физических и химических знаний в нашей стране. «Его курсы были чрезвычайно полезны, — писал о нем великий русский мыслитель А. И. Герцен, один из его учеников. — Павлов стоял в дверях физико-математического отделения» и останавливал студента вопросом: «Ты хочешь знать природу?» Но что такое природа? Что такое знать?.. Главное достоинство Павлова состояло в необычайной ясности изложения...»

Такую же ясность вносил он и в рассмотрение научных проблем. Крупнейшим достижением науки Павлов считал открытие электрического тока. Он писал об изобретении электрической батареи, с помощью которой петербургский профессор В. В. Петров в 1802 году открыл электрическую дугу, что оно «служит достойным заключением блистательных успехов естественных наук в прошлом столетии». Павлов относил электрические процессы к числу важнейших в природе и горячо приветствовал каждый новый шаг в изучении этих процессов. И как только Берцелиус сделал попытку с помощью электричества объяснить существо химических процессов, — Павлов дал такую трактовку новой теории, которая далеко опережала теоретические представления самого Берцелиуса.

В отличие от Берцелиуса, который считал атомы всегда несущими тот или иной электрический заряд, Павлов утверждал, что электрические заряды атомов возбуждаются в процессе химического взаимодействия. А это значит, что один и тот же атом в разных химических процессах может вести себя по-разному. Новейшее развитие науки вполне подтвердило гениальную мысль русского ученого. Но в 1821 году, когда {207} Павлов опубликовал свою статью, далеко не все химики понимали так четко смысл электрохимической теории. И в то самое время, как русский ученый писал, что «при свете полярно-атомической теории открывается удивительный порядок там», где прежде «виден был нестройный хаос», сам основатель теории Берцелиус, неправильно толкуя ее, безнадежно запутался в созданном им самим новом хаосе.

Все шло у него прекрасно, пока, составляя свой «Курс химии», он рассматривал свойства металлов и минералов. Применение электрохимической теории даже в том виде, как ее толковал Берцелиус, давало здесь хорошие результаты. Она позволила пролить свет на процессы образования всех известных в то время неорганических веществ. И Берцелиус описывал, как атомы металла натрия, соединяясь с атомами газа кислорода, образуют положительно заряженный окисел, потому что положительный заряд натрия в нем преобладает над отрицательным зарядом кислорода, тогда как атомы серы, гораздо менее положительной, чем натрий, соединяясь с такими же атомами кислорода, дают отрицательный окисел. С помощью изобретенных им формул Берцелиус затем наглядно изображал взаимное соединение этих противоположно заряженных окислов, ведущее к образованию сернокислого натрия, известного под именем «глауберовой соли».

Не было в царстве металлов и минералов, в мертвой неорганической природе вещества, химическую историю которого Берцелиусу не удалось бы проследить и раскрыть столь же подробно и убедительно.

Но стоило ему перейти к рассмотрению веществ растительных и животных — органических, и он быстро зашел в тупик. Попытки приписать атомам, участвующим в образовании органических молекул, постоянные, резко выраженные заряды, как в случае металлов и минералов, упорно оказывались безуспешными. Найти в органическом соединении положительную и отрицательную «половинку» было исключительно трудно. Нередко выходило, что половинка, как будто бы положительная в одном соединении, вела себя как отрицательная во втором, а в третьем — две такие половинки оказывались прочно связанными вопреки всем правилам электрохимической теории Берцелиуса.

«Органическая химия является столь своеобразной наукой, что химик при переходе от исследований в неорганической природе к исследованиям в органической попадает в совершенно чуждую ему область, — написал, наконец, Берцелиус, заканчивая вторую часть «Курса». — ...Органическая химия находится на таком же критическом поворотном пункте, на каком находилось учение о металлах ко времени появления 1-й части моего труда... Я полагаю, что опубликование учения об органической химии должно быть отсрочено...».

ПОЛОЖЕНИЕ ОСЛОЖНЯЕТСЯ

Объявленная Берцелиусом отсрочка в создании раздела «Курса химии», посвященного органическим соединениям, затянулась на целых 15 лет. Огромное число органических веществ было открыто и изучено за это время. Но чем больше материала накапливалось в руках Берцелиуса, тем менее ясным становилось у него представление о нем.

Прежде всего подавляло обилие органических соединений: число их во много раз превосходило число известных минеральных веществ. Всего несколько кислот — серную, азотную, соляную, фосфорную и еще две-три — знала в то время неорганическая химия. Органическая химия насчитывала кислоты десятками — здесь были и уксусная, и муравьиная, и янтарная, и щавелевая, и яблочная, и лимонная, и винная, и молочная, и стеариновая, и пальмитиновая, и длинный ряд других кислот, вырабатываемых организмами животных и растений. Каждая из них давала столько же солей с металлами, как и любая неорганическая кислота, а сверх того — множество других производных, отсутствующих среди веществ минеральных.

Список неорганических щелочей (оснований) исчерпывался известными очень давно едким калием, едким натрием, гашеной известью, едким барием и еще несколькими веществами такого же рода. Первое органическое основание — морфин (морфий) — было открыто лишь в 1817 году, и все же число органических оснований быстро превзошло число минеральных: за несколько лет к морфину прибавились хинин, цинхонин, никотин, кокаин и целый ряд других. {208}

А кроме кислот, солей, оснований, в мире органических соединений были еще углеводороды, спирты, сахара, жиры, эфиры и более десятка других классов соединений, и каждый класс насчитывал своих представителей десятками, сотнями, тысячами...

Задумав разобраться в почти необозримом мире органических соединений, Берцелиус ожидал встретить в их составе не только все уже открытые химические элементы, но и много еще не открытых. 52 элемента знала химия в 1827 году, и все они встречались среди веществ минеральных. Берцелиус знал это лучше, чем кто-либо: он сам проделал анализы почти всех известных в то время неорганических соединений, открыв в них несколько новых элементов.

Присутствие серы отличало от других кислот серную кислоту, присутствие азота — азотную, хлора — соляную, фосфора — фосфорную. Наличие натрия отличало от других щелочей едкий натрий, наличие калия — едкий калий, кальция — гашеную известь, бария — едкий барий. Элемент кремний входил в состав песка (кремнезема), магний — в состав магнезии, алюминий — глинозема, железо — железного колчедана, медь — медного купороса, цинк — цинковой обманки, и т. д. Разнообразие неорганических веществ основывалось в первую очередь на разнообразии элементов, входивших в их состав. Нечто подобное Берцелиус думал найти и среди растительных и животных веществ.

Но, проделав сотни анализов, он был поражен крайней бедностью стройматериалов, из которых живые организмы вырабатывают свои вещества.

И что удивительнее всего — в составе их не было каких-либо особенных элементов, отличных от входящих в состав минеральных веществ. Изучение органических соединений не обогатило химию ни одним новым элементом. В составе растительных и животных веществ не было найдено ни одного редкого элемента, каких не мало обнаружили в царстве минералов. Берцелиус ни разу не встретил здесь ни церия, ни тантала, ни циркония, ни иттрия, ни палладия, ни иридия, ни тория, ни урана. Самые обычные, давно известные химические элементы лежат в основе бесчисленного множества органических веществ.

В муравьиной, уксусной, янтарной, щавелевой, яблочной, лимонной, винной, молочной и многих десятках других органических кислот — в каждой из них ученые открыли только три элемента: углерод, водород, кислород. Те же три элемента обнаружили исследователи в винном, древесном и других спиртах. Ничего, кроме углерода, водорода и кислорода, не находили и при изучении животных и растительных жиров. Из тех же трех элементов состоят сахара и воска, крахмал и целлюлоза (клетчатка), эфиры и обширные классы других органических веществ. Всего на один элемент — азот — богаче органические основания: морфин, кокаин, хинин и другие. Сера, а иногда и фосфор прибавляются к этому маленькому списку, когда переходят к изучению белковых веществ. Зато огромное число органических соединений — горючие газы, составные части нефти и многие другие — построены только из двух элементов: углерода и водорода.

Всего пять-шесть химических элементов — в составе почти бесчисленного множества органических веществ! Притом в большинстве случаев из этих пяти-шести элементов присутствуют лишь два-три. И это несмотря на огромное разнообразие свойств органических соединений! Горькие {209} и сладкие, кислые и безвкусные, окрашенные и бесцветные, душистые и без запаха, летучие и трудноплавкие, ядовитые и безвредные, растительные и животные, выделенные из любых частей и органов растений и животных, — органические вещества неизменно оказывались построенными из одних и тех же немногих химических элементов.

Это однообразие состава само по себе обуславливало огромные трудности в изучении органических веществ. А тут вдобавок обнаружились новые обстоятельства, еще больше усложнившие и без того запутанное положение. Оно выплыло при количественном исследовании органических соединений.

Всего два атома входят в состав мельчайшей отдельной частицы (молекулы) соляной кислоты, по три атома — в молекулы воды, едкого натрия, едкого калия, четыре — аммиака, по пять — азотной кислоты, гашеной извести, едкого бария, семь атомов — в молекулу серной кислоты, восемь — фосфорной. Среди минеральных соединений редко встречаются такие, молекулы которых насчитывают более 10 атомов.

40 атомов было найдено в молекуле морфина, 45 — в молекуле сахара, 48 — хинина, 56 — стеариновой кислоты, 173 — в молекуле тристеарина — главнейшей составной части животных жиров. Громоздкие молекулы из многих десятков и сотен атомов оказались характерным признаком органических соединений. Изучать такие соединения неизмеримо труднее, чем минеральные вещества.

Можно понять разницу в свойствах уксусной и стеариновой кислот, хотя обе они состоят из атомов углерода, водорода и кислорода: в молекуле уксусной кислоты этих атомов 8, а стеариновой — 56. Но как объяснить различие между веществами, состоящими из одного и того же числа одних и тех же атомов? В 1818 году Берцелиус категорически утверждал, что даже ничтожная разница в свойствах тел «немыслима, если отсутствует соответствующее различие в их составе». А уже начиная с 1823 года такие вещества открывались химиками-органиками почти ежегодно. Метиловый эфир, например, — газ, сжижающийся лишь при охлаждении до минус 23,6 градуса. Но по составу он ничем не отличается от обыкновенного винного спирта, который кипит при плюс 78 градусах: молекулы обоих веществ, столь различных по свойствам, содержат по 2 углеродных атома, 6 водородных и 1 кислородному.

Это настолько противоречило общепринятым представлениям, что первые ученые, открывшие такие вещества, даже обвиняли друг друга в неточных анализах. Однако проверка подтвердила, что разные вещества одинакового состава действительно существуют. Это вынужден был признать и Берцелиус, назвавший такие вещества «изомерными» (от древнегреческого слова

«изомерес» — составленный из одинаковых частей). К неразгаданным тайнам органической химии прибавилась еще одна: тайна изомерии.

ВЕЛИКОЕ ЗАБЛУЖДЕНИЕ

Берцелиусу казалось необычным, необъяснимым все, что отличало органические соединения от минеральных. Он прошел мимо факта, на который уже указывал кое-кто из химиков, — что в составе всех без исключения органических соединений всегда обязательно есть углерод. Это обстоятельство казалось ему гораздо менее важным, чем то, что все известные в то время органические соединения были в конечном счете получены с помощью живых организмов — растений и животных.

С помощью живых организмов! В процессе жизни — самого сложного явления природы. Бот в чем Берцелиус увидел причину особых свойств органических веществ. Он приписал ее участию в образовании этих веществ особой жизненной силы, присущей только живым существам и недоступной никакому разумному истолкованию.

Берцелиус пошел по пути, на который в прошлые века часто сворачивала наука, приступая к исследованию новых областей. Таинственные «силы» были необходимы науке на первых порах ее развития. Где нехватало знания, призывали на помощь таинственные силы. Разве не изобиловала физика таинственными «теплотворными» и иными «материями», пока великий Ломоносов не расчистил ей правильный путь к истине?

Таинственные «материи» и «силы» были необходимы науке в XVII веке. В XVIII веке они уже стали тормозить ее развитие, а в XIX веке создание подобных теорий не только не оказывало науке никакой пользы, но и не вызывалось действительной необходимостью.

При всех своих несомненно выдающихся способностях Берцелиус не смог возвыситься до уровня Ломоносова. Острота взора Берцелиуса далеко уступала проникновенной силе взора русского гения. И то, что уже 80 лет назад заставляло Ломоносова критически настораживаться, Берцелиусу казалось единственно возможным объяснением. Введя в молодую органическую химию понятие таинственной «жизненной силы», Берцелиус показал себя идейно стоящим не выше рядовых образованных людей Западной Европы начала XIX века, которые, но свидетельству знаменитого немецкого химика Либиха, считали оскорблением, когда им говорили, что в их теле играют какую-либо роль грубые и обычные силы неорганической природы...

На такой почве посеянное Берцелиусом великое заблуждение принялось с большой легкостью. К тому же покорял главный довод, который Берцелиус приводил в защиту «жизненной силы»: неудача многочисленных попыток приготовить органические вещества искусственно. То, что удавалось для всех без исключения минеральных, неорганических веществ, упорно оказывалось неосуществимым в царстве соединений органических. Разве не убедительно говорит это, что в возникновении их замешана особая «жизненная сила»?

Берцелиус не понимал, что придуманное им учение о жизненной силе было пагубным для молодой органической химии. Чего можно ожидать от науки, заранее утверждающей невозможность искусственно получить вещества, которые она изучает? Крупных открытий ждать от такой науки нельзя; она обречена на прозябание. Берцелиус не думал об этой стороне дела, когда {211} закончил наконец в 1827 году столь затянувшуюся работу над «Руководством по органической химии».

И вдруг — письмо Велера. Искусственно, хотя и случайно, получено органическое вещество! Несколько строчек, всего один опыт — и стройная теория оказывалась под угрозой. Уничтожались результаты двадцатилетних усилий. Снова настойчиво выступала нерешенная задача объяснения свойств органических веществ.

Берцелиус не мог сдержать скрытого раздражения. И он написал Велеру в ответ на его сообщение об искусственном получении мочевины: «Для того, кто положил начало своему бессмертию в моче, имеются все основания завершить свой путь вознесением на небеса при помощи того же предмета, и право же господин доктор нашел подходящий способ проложить себе дорогу к бессмертному имени».

Впрочем, когда раздражение немного улеглось, Берцелиус приписал: «Но довольно насмешек... то, что сделал наш господин доктор, — очень важное и очень красивое открытие».

Так был нанесен первый удар по «жизненной силе».

НА ОПУШКЕ „ДРЕМУЧЕГО ЛЕСА”

Весенним днем 1838 года воспитанники одного из казанских пансионов собрались в обеденном зале. Необычная тишина царила здесь в этот день. В сборе были не только ученики, — вдоль стен выстроились все преподаватели пансиона. И ученики, и педагоги не сводили глаз с входной двери.

Наконец дверь отворилась, и воспитатель Роланд, прозванный «неистовым» не столько в честь героя старофранцузского эпоса, сколько за крутой нрав, ввел в зал десятилетнего мальчика. На груди его красовалась черная доска с надписью крупными буквами: «Великий химик». Волосы и брови «химика» были опалены, на лбу и щеках виднелись пятна ожогов и царапины.

«Неистовый Роланд» провел мальчика через весь обеденный зал, а затем вновь препроводил в темный карцер, откуда его выпускали только раз в день — на показ товарищам.

Это было новое изобретение иностранца — «воспитателя» Роланда, — наказание за взрыв, учиненный юным воспитанником при его тайных занятиях химическими опытами в подвале пансиона. Провинившийся ученик был Александр Бутлеров.

Вскоре после этого случая отец перевел его в казанскую гимназию. М. В. Бутлеров горячо любил своего сына, но воспитывал в суровых правилах, не балуя няньками и репетиторами, постоянно твердя, что каждый человек сам должен пробивать себе дорогу. Кутузовский полковник сумел привить сыну высокие патриотические идеи беззаветного служения родине. И еще тринадцатилетним мальчиком Бутлеров писал отцу в новогоднем поздравительном письме: «Надеюсь я служить моему отечеству верою и правдою и, если нужно, умереть за него и за все мне драгоценное на поле битвы. Да! друг мой, неужели кто-либо из истинных сынов России не отважится броситься во все опасности за честь и славу любезного отечества нашего...».

В 1844 году шестнадцатилетний Бутлеров поступил в Казанский университет. Здесь его детское влечение к химии, отнюдь не вытравленное «неистовым Роландом» и его сподвижниками, вспыхнуло с новой силой: он впервые встретил настоящих химиков, глубоко преданных своей науке.

Один из них, профессор Карл Карлович Клаус, уроженец эстонского города Дерпта (ныне Тарту Эстонской ССР), (приобрел известность работами по изучению платины и родственных ей металлов. Как раз в год прихода Бутлерова в университет Клаусу посчастливилось открыть новый элемент платиновой группы, который он назвал «рутением» в честь России (по-латыни — Рутения).

Вторым был профессор Николай Николаевич Зинин, впоследствии академик, знаменитый химик, прославивший Россию открытием способа получения анилина — основного вещества мощной анилинокрасочной промышленности. Работая в стенах одного университета, оба выдающихся русских ученых, как это нередко бывает, расходились в своих научных взглядах.

Клаус работал в области неорганической химии и был горячим приверженцем электрохимических воззрений, которые дали так много для объяснения свойств минеральных веществ. В отличие от Клауса, Зинин работал в области химии органической, где недостаточность взглядов Берцелиуса ощущалась весьма отчетливо. {212}

Профессор Клаус свои лекции читал в строгом соответствии с электрохимической теорией. Зинин же, напротив, не скупился на критику этой теории. И хотя преподавали они на разных факультетах, Бутлеров посещал лекции и того и другого: атмосфера научных споров будоражила мысль молодого химика, способствовала освобождению от слепого преклонения перед авторитетами, развивала критическое отношение к изучаемому предмету. В теоретических столкновениях Зинина и Клауса перед Бутлеровым оживала история последних десятилетий химии и в первую очередь — история жгучей борьбы, которая завязалась в науке в год его рождения. Эта борьба отнюдь не закончилась в 1844 году. В умах химиков-органиков по-прежнему царил разброд. Случайное открытие Велера нанесло первый удар теории «жизненной силы», но окончательно ее не разбило. А главное — оно не пролило света на загадочные свойства органических соединений. Сам Велер оказался теоретически несостоятельным: он спасовал перед величайшими трудностями, которые встали на пути органической химии после его неожиданного открытия. «Органическая химия может в настоящее время кого угодно свести с ума, — писал он в 1835 году. — Она представляется мне дремучим лесом, полным чудесных вещей, огромной чащей без выхода, без конца, куда не осмеливаешься проникнуть...».

Студент Бутлеров стоял на опушке этого «дремучего леса». Огромная чаща не пугала его. Скрытые в ней чудесные вещи неудержимо влекли к себе молодого химика. Бутлеров любовался красивыми кристаллами веществ, только что открытых Зининым. Профессор обратил внимание на увлекающегося студента и привлек его к своим работам. Вместе с учителем Бутлеров приготовил яблочную, муравьиную, щавелевую и другие кислоты, изучал превращения мочевой кислоты и синей краски индиго и проделал большое число других работ. А в те часы, когда университетская лаборатория была закрыта, Бутлеров работал дома. Навлекая упреки соседей, не одобрявших появления в доме «химических запахов», молодой химик приготовил у себя кофеин и некоторые другие вещества, с торжеством принося их затем в лабораторию.

Встреча с Зининым решила судьбу Бутлерова. Он не оглядываясь шагнул в дремучий лес органической химии, горя желанием принять участие в борьбе, порожденной тем событием, ровесником которого он был.

ПОСЛЕДНИЙ ТРИУМФ БЕРЦЕЛИУСА

В этой борьбе неожиданно старая электрохимическая теория Берцелиуса одержала свою последнюю победу. Началось с того, что в молекулах многих органических соединений были найдены совершенно одинаковые группы атомов. Такова, например, группа из одного углеродного и трех водородных атомов. Словно дверь из одной дубовой и трех сосновых досок, которая с {213} одинаковым успехом служит и в большом доме и в маленьком, и в деревянном и в каменном, и в жилом и в фабричном, — эта группа входит в молекулы таких различных соединений, как уксусная кислота и древесный спирт, как кипящий при минус 23,6 градуса метиловый эфир и плавящийся ври плюс 177 градусах хинин, как множество других, еще более разительно не схожих между собою веществ.

Берцелиус пришел в восторг, получив известие об открытии атомных групп, целиком, в неизменном составе переходящих из соединения в соединение. Ему казалось, что с их открытием царившая в органической химии непроглядная тьма сменилась рассветом. Он предложил даже назвать первую из таких групп «проином» или «ортрином» (от древнегреческих слов «прои» — начало дня — и «ортрос» — утренний рассвет). Берцелиус увидел в этих атомных группах крупные, собранные из мелких деталей стандартные блоки, из которых молекулы органических веществ слагаются так же, как молекулы минеральных веществ, — из отдельных атомов.

Радикалы — «корни соединений» — такое название получили эти стандартные группы атомов, строительные блоки органических веществ.

Берцелиус недаром приветствовал открытие радикалов: они-то и позволили ему еще раз пережить радость торжества его электрохимической теории.

Положительный атом натрия, соединяясь с отрицательным атомом хлора, образует молекулу хлористого натрия (поваренной соли). Тот же натрий с отрицательным атомом брома дает бромистый натрий, с иодом — йодистый натрий, с кислородом и водородом — едкий натрий, и т. д. Так, по Берцелиусу, образуются молекулы минеральных веществ.

Положительный радикал метил — группа из углеродного и трех водородных атомов — дает хлористый метил с отрицательным атомом хлора, бромистый метил — с бромом, йодистый метил — с иодом, древесный спирт — с кислородом и водородом, и т. д. Так объяснил теперь Берцелиус образование молекул органических веществ, приписав к органическим радикалам постоянные, резко выраженные электрические заряды.

Из атомов углерода и водорода, кроме метила, могут образоваться радикалы этил (два углеродных и пять водородных атомов), амил (пять углеродов и одиннадцать водородов) и бесчисленный ряд других радикалов. Еще больше комбинаций может возникнуть из атомов трех, четырех, пяти элементов. Бесконечно общее число радикалов, которые могут образоваться из атомов нескольких элементов. Потому и безгранично число органических соединений.

Так возникла теория радикалов — первая теория органической химии. Она двинула органическую химию вперед. Наконец-то и в этой науке появилась возможность упорядочить рассмотрение многочисленных органических веществ, разбив их на классы по радикалам. А это сразу позволило подметить общие черты у различных соединений.

Теория радикалов тесно срослась с электрохимической теорией Берцелиуса. В этом была ее сила: она подводила общий фундамент под минеральные и органические вещества. Но здесь же таилась и ее гибель.

СЛУЧАИ С КОПТЯЩЕЙ СВЕЧКОЙ

На одной из лекций профессор Зинин рассказал студентам историю о том, как коптящая свечка привела к крушению теории радикалов.

Известный французский химик Жан Дюма был приглашен однажды на бал в королевский дворец. Внимание его привлекли едкие, удушливые пары, которые исходили от горевших, сильно коптящих пламенем восковых свечей.

Заинтересованный Дюма установил, что на свечной фабрике пчелиный воск для отбеливания обрабатывали хлором. При сгорании свечей из такого воска выделялись пары соляной кислоты. Они-то и вызывали неприятный, удушливый запах.

Дюма определил состав воска до и после отбелки. В молекулах отбеленного воска содержалось гораздо меньше атомов водорода. Но зато вместо них присутствовало ровно столько же атомов хлора.

Выходило, что положительные атомы водорода в воске заместились отрицательными атомами хлора, но это так мало изменило свойства воска, что из него попрежнему можно было делать свечи.

По теории радикалов это необъяснимо. На место плюса становится минус! Такая замена должна в корне изменить свойства вещества или даже вовсе разрушить его. А здесь не произошло ничего подобного.

Опыты Дюма ошибочны. Так сейчас же заявил Берцелиус.

Дюма взял уксусную кислоту, в составе которой есть радикал метил, и подействовал на нее хлором. Все три атома водорода в метиле заместились на хлор! И несмотря на это, вещество осталось кислотой.

Дюма был очень горд своим открытием. Правда, еще лет за сорок до его работ хлор-уксусная кислота была уже получена русским химиком академиком Товием Егоровичем Ловицем, который, кстати, впервые открыл и способ получать уксусную кислоту в абсолютно чистом, твердом состоянии. Но так уж повелось у многих иностранцев — «не замечать» или «забывать» заслуги русских, а затем приписывать их себе. Француз Лавуазье «не знал», что закон сохранения веса вещества Ломоносов открыл за 41 год до него. Англичанин Джоуль и немец Майер «забыли», что закон сохранения энергии открыт Ломоносовым за сто лет до них. Такие же странные «пробелы» в образовании или в памяти обнаружились и у Дюма, когда он посылал сообщение о хлоруксусной кислоте в Парижскую Академию наук. Так или иначе, а изучение хлоруксусной кислоты поколебало все здание теории радикалов.

«Я заявляю, что открытые мною факты несовместимы с электрохимической теорией г. Берцелиуса», написал Дюма.

Но в своем увлечении он допустил большой промах. Исследуя новые случаи замещения одних атомов в радикалах на другие, он слишком доверчиво отнесся к работе своего ученика и публично согласился с ней, не проверив. А в этой работе ученик как раз ошибся в анализе и сделал неверный вывод, что якобы не только водород, но даже и углерод в радикале может замещаться на хлор без резкого изменения свойств вещества.

«Не спятил ли с ума Дюма? — написал по этому поводу Берцелиус Велеру. — Что с ним, если он всерьез пишет такую жалкую чепуху?»

И вот в один прекрасный день в немецком научном журнале появилась статья, автор которой сообщал, что ему удалось в одном веществе заместить все без исключения атомы на хлор. И хотя полученный продукт состоял из чистого хлора, свойства первоначального вещества не изменились.

В примечании к статье говорилось, что, по последним сведениям из Лондона, английским химикам удалось заместить на хлор все атомы в веществе хлопка и, несмотря на это, свойства его не изменились, и что в лондонских магазинах уже продаются материи, сотканные из чистого хлора, которые с успехом идут для пошивки ночных колпаков, кальсон и превосходных теплых набрюшников...

Только дочитав до этого места, читатели {215} журнала поняли, что попались на удочку злого шутника. Тогда они обратили внимание на подпись: S. C. H. Windler. Если прочесть все буквы вместе, получится «швиндлер», что по-немецки значит «обманщик»...

Против кого направлен удар — гадать не приходилось. Статья имела пометку, что она якобы прислана из (Парижа, где работали Дюма и его единомышленники.

Школьничество на страницах научного журнала! Это была неслыханная в истории науки выходка. Немудрено, что автор ее долго оставался в тайне. Лишь много лет спустя узнали, что это — сам редактор журнала, знаменитый немецкий химик Либих. Он воспользовался тем, что Велер прислал ему письмо, в котором писал по поводу работ Дюма: «Суетливость и болтовня химиков, вечные разговоры о замещениях доводят до тошноты. А сколько положений... суть только догадки, только голые утверждения, и все же... их считают фактами». И дальше, шутки ради, он сообщил Либиху о якобы открытом удивительном замещении всех атомов на хлор. Велер думал, что пишет одному Либиху. Но Либих, один из основателей теории радикалов, раздраженный нападками Дюма на эту теорию, изменил кое-что в письме Велера, добавил несколько острот и опубликовал в журнале под видом «письма из Парижа».

До такой страстности — даже до перебранок! — доходили порой научные сражения среди химиков-органиков.

Однако шутка может уколоть человека, но не опровергнуть факты. Как бы ни старались приверженцы теории радикалов, она трещала по всем швам.

К РАБОТЕ ПРИСТУПАЕТ БУТЛЕРОВ

В 1847 году профессор Зинин покинул Казань и переехал в Петербург. Преподавание химии перешло целиком в руки «Клауса. Под его руководством Бутлерове 1849 году окончил университет и был оставлен для приготовления к профессорскому званию. В следующем году ему уже было поручено чтение лекций по химии. Молодому лектору в это время едва исполнилось 22 года.

С отъездом Зинина не прекратилась его дружба с Бутлеровым. Знаменитый химик продолжал издалека руководить научным развитием своего любимого ученика. В 1852 году покинул Казань и профессор Клаус, и преподавание химии в Казанском университете легло на одного Бутлерова. Ускорив в связи с этим подготовку к получению профессорского звания, Бутлеров в 1854 году посетил Москву, откуда не преминул заехать в Петербург повидаться с Зининым.

Встретившись с учителем, Бутлеров обсудил с ним все вопросы, которые волновали в то время органическую химию. Зинин посоветовал молодому профессору обратить особое внимание на теорию французских химиков Лорана и Жерара, сменившую теорию радикалов.

Новая теория возникла, когда оказалось недостаточным учитывать только электрические заряды атомов и радикалов, входящих в состав молекул органических веществ. В противоположность Берцелиусу, Жерар и Лоран не считали молекулу простым нагромождением притянутых друг к другу разноименно заряженных частичек — атомов и радикалов. Для них молекула органического вещества — стройное сооружение, возведенное по строгому плану. В таком сооружении можно одну часть заменить какой-либо другой, и от этого общий план — тип соединения — существенно не изменится, даже когда новая деталь по своему характеру прямо противоположна старой. Ведь не изменится же тип дома от того, что огнеопасную соломенную крышу заменят огнестойкой, железной!

«Органическая молекула, органический тип, — писал Дюма, — представляют собой здание, в котором можно заменить одну стену (водород) другой стеной (хлором, бромом либо кислородом), не разрушая при этом внешние очертания здания. Необходимо, однако, удаляя одну стену... внести на ее место что-либо взамен, во избежание распада или преобразования всего здания».

Все органические вещества построены по типу простейших неорганических соединений — воды, соляной кислоты и других. Молекула воды — это «сооружение» из одного кислородного и двух водородных атомов. Если одну из «стен» — атом водорода — заменить на радикал метил, тип «здания» сохранится, но получится новое вещество — метиловый (древесный) спирт. Если же вместо метила взять радикал этил, {216} получится построенный по тому же типу этиловый (винный) спирт, и т. д.

«Типическое здание» соляной кислоты сложено из двух атомов — водорода и хлора. Заменяя «водородную стену» на различные радикалы, можно получить хлористый метил, хлористый этил и другие.

Точно так же образуются и вещества других типов.

Теория типов — такое имя получило детище Лорана и Жерара — давала более широкий простор для изучения органических веществ, чем теория радикалов. Она подсказывала существование неизвестных соединений, построенных по известным типам. Бутлеров сразу же оценил эту сторону новой теории. Но от него не ускользнули и ее слабые стороны.

Теория типов более или менее удачно объясняла свойства простейших органических веществ, молекулы которых состоят из немногих атомов. Такие соединения легко подвести под «тип» воды, соляной кислоты и т. д. Но вещества с молекулами из нескольких атомов не характерны для органической химии. Сравнивать же с простейшими соединениями вещества с громоздкими, многоатомными молекулами очень трудно.

Можно, конечно, заменить соломенную крышу дома железной — тип здания от этого не изменится. Но он не изменится только при условии, что новая крыша до размерам соответствует прежней. Если же на избу взгромоздить крышу дома, занимающего целый квартал большого города, говорить о сохранении типа здания невозможно. Если новая крыша и не раздавит избу, то она полностью ее прикроет, изменив все ее прежние свойства. Одно дело, когда атом водорода в молекуле воды замещается на радикал метил, состоящий из углеродного и трех водородных атомов. Но когда на место водорода вступает группа из многих десятков атомов, типичные для воды свойства почти не проявляются в новом соединении.

Чем сложнее органическое вещество, тем труднее подвести его под определенный простейший тип. Химикам приходилось придумывать новые типы, вводить смешанные типы и т. д. Но все это лишь формально спасало теорию типов, а по существу настолько усложняло ее, что сводило на-нет все ее преимущества.

Возвратившись после встречи с Зининым в Казань, Бутлеров занялся усиленным подбором и систематизацией материала. Он тщательно пересматривал старые факты, изучал и сопоставлял последние открытия. Раньше чем кто-либо из других химиков, русский ученый понял необходимость и неизбежность создания новой теории органической химии.

„РУКИ” АТОМОВ

Прежде всего Бутлеров подвел итоги предшествующих теорий — радикалов и типов. Обе они в течение каких-то промежутков времени удовлетворяли химиков — очевидно, крупицы истины в них скрывались. Иначе и быть не могло: теория возникает из наблюдения фактов, она отражает то общее, что присуще многим частным явлениям, что роднит и связывает их.

Но ни та, ни другая теория не справилась с объяснением всего материала органической химии — очевидно, что-то существенно каждая из них упускала. Отысканием этого существенного и занялся теперь Бутлеров.

В 1853 году английский химик Франкланд опубликовал интересную работу. Изучая соединения металлов с органическими радикалами, он установил, что атом каждого металла может удержать лишь строго определенное число радикалов. Атом натрия не в силах удержать два или три радикала: его способность к соединению полностью исчерпывается одним единственным радикалом. Насытить атом цинка вдвое труднее: цинк способен удержать возле себя два радикала. У атома алюминия способность к соединению простирается уже до трех радикалов. Свойством соединяться лишь со строго определенным числом других атомов или радикалов обладают все химические элементы.

Открытие Франкланда по-новому осветило вопрос о химическом сродстве способности атомов к соединению друг с другом. Оказалось, что атомы не просто притягиваются друг к другу, как железо к магниту. Магнит может притянуть к себе любое количество кусочков железа всевозможных размеров — лишь бы его поверхность была достаточно велика. У атомов же химическое сродство как бы разделено на определенные равные порции, и соединение не образуется, пока каждая из этих «порций» {217} не будет насыщена такой же порцией сродства другого атома. Эти порции сродства иногда называют «руками» атомов, говоря, что атомы как бы обладают определенным числом рук для соединения друг с другом. Число это характерно для каждого элемента. Химическое сродство (способность к соединению) атомов водорода и хлора одинаково; они как бы обладают равным числом рук, а потому и соединяются атом на атом. Химическое сродство атомов кислорода и цинка вдвое больше, чем у водорода; потому кислородный атом и удерживает два водородных, а атом цинка — два атома хлора. Зато друг с другом кислород и цинк соединяются атом на атом.

Свойство обладать определенным числом «рук» — способностью присоединять к себе лишь строго определенное число атомов или

Химическое сродство (способность атомов к соединению друг с другом) как бы разделено на определенные равные порции — валентности. Соединяясь, словно руками, своими валентностями, атомы различных элементов образуют молекулы всевозможных веществ.

радикалов — впоследствии назвали валентностью элементов. За единицу валентности приняли валентность атома водорода. Все «однорукие» элементы, которые соединяются с водородом атом на атом — натрий, хлор и другие, — стали называться одновалентными. Элементы же, атомы которых способны удерживать два «одноруких» атома — кислород, цинк, сера и другие, — получили название двухвалентных, и т. д.

Зная валентность элементов, предсказать заранее состав соединений, которые они образуют при взаимодействии, не труднее, чем привести к общему знаменателю дроби. Если кислород двух-, а алюминий трехвалентен, то ясно, что полное взаимное насыщение всех валентностей наступит в том случае, когда два атома алюминия соединятся с тремя атомами кислорода. Именно таков состав молекулы глинозема — соединения алюминия с кислородом.

Как видно, валентность — одно из важнейших свойств химических элементов. Но «видно» это стало далеко не сразу.

Лишь в 1857 году валентностью заинтересовались химики-органики. Выдающийся немецкий ученый Август (Кекуле установил четырехвалентность углерода: его атом как бы наделен четырьмя «руками», которыми может удерживать четыре атома водорода или другого одновалентного элемента. В следующем году Кекуле сделал еще один шаг: он открыл способность атомов углерода прочно связываться своими валентностями не только с другими элементами, но и друг с другом. В руках Кекуле было все необходимое для того, чтобы создать наконец новую теорию органической химии. Но Кекуле оказался не в силах подняться до этого. Открытие, которое должно было окончательно подорвать устаревшую теорию типов, Кекуле, наоборот, употребил на попытку укрепить, омолодить ее. Вместо того чтобы отбросить теорию типов, он придумал новый тип: соединение атома углерода с четырьмя водородами.

Одновременно с Кекуле к мысли о четырехвалентности углерода и о способности его атомов сцепляться друг с другом пришел шотландец Купер. Он даже высказался против теории типов. Но он не провел свои взгляды последовательно через всю органическую химию. Поэтому его выпады против теории типов не достигли цели: плохо ли, хорошо ли, но эта теория обнимала весь {218}

Молекулы изомеров отличаются своим строением, своей структурой: слагающие их атомы связаны своими валентностями по-разному. Поэтому они отличаются и своими свойствами. Сверху — молекула метилового эфира (кипит при –23,6 градуса). Снизу — его изомер: молекула винного спирта (кипит при +78 градусах).

материал органической химии. Купер же противопоставил ей лишь отрывочные примеры из некоторых отделов обширнейшей науки. Большинству химиков работа Купера, напечатанная в 1858 году, осталась непонятной. Эта работа не была продолжена. Вскоре с Купером произошло несчастье: он заболел нервным расстройством и навсегда потерял способность к умственной деятельности.

Теория типов продолжала прочно господствовать в умах химиков-органиков. В мае 1859 года вышел из печати первый том «Учебника органической химии» Кекуле. Теория типов руководила его автором настолько, что из 766 страниц книги только на пяти страницах встречались отголоски новых идей.

А между тем развитие органической химии начинало все больше и сильнее интересовать быстро растущую промышленность. В 1856 году из анилина, способ производства которого Н. Н. Зинин открыл еще в 1842 году, был получен первый искусственный органический краситель. Но получен он был случайно, и открывший его англичанин Перкин ничего не знал о процессах, приведших к его образованию: органическая химия все еще не осиливала таких вопросов. Красильщики же требовали новых, искусственных красок взамен природных, ввозившихся из заморских стран. Не отставали в своих запросах и другие отрасли промышленности. Металлурги ожидали способов использования отходов коксования каменного угля — без их утилизации кокс был слишком дорог. Медики нуждались в новых лекарствах, военная промышленность предъявляла спрос на новые взрывчатые вещества, и т. д.

Связанная по рукам и по ногам устаревшей теорией типов, органическая химия не способна была оправдать возлагавшиеся на нее надежды.

Задача коренной перестройки теоретического фундамента становилась первоочередной задачей этой науки.

Органическая химия ожидала своего преобразователя. Она нуждалась в смелом и проницательном мыслителе, который решительно очистил бы ее от наслоений прежних теорий и, создав новую, указал путь к новым открытиям.

Преобразователя органической химии дала Россия.

ТЕОРИЯ БУТЛЕРОВА

Об открытии валентности атомов Бутлеров узнал лишь в 1857 году, во время заграничной командировки. Но, в отличие от большинства зарубежных ученых, он сразу же оценил значение валентности для органической химии. Он увидел в валентности атомов то самое существенное свойство, которое упускали теории радикалов и типов.

Возвратившись в 1858 году в Казань, Бутлеров занялся кропотливой работой по приведению в порядок возникших у него мыслей.

Каждому атому свойственна определенная валентность. Вступая в химическое соединение, атомы затрачивают свои валентности на связь друг с другом. Образующаяся при этом молекула — не случайное нагромождение атомов. Сцепляясь своими валентностями-«руками», атомы вынуждены располагаться в молекулах соединения в строгом порядке. В молекуле воды — два одновалентных, «одноруких» атома водорода и один двухвалентный, «двурукий» атом кислорода. Если бы водороды сцепились своими единственными «руками» друг с другом, им нечем было бы связаться с кислородом. Молекула воды не образовалась бы. Значит, в молекуле воды атомы водорода могут быть непосредственно связаны только с кислородом. Водород—кислород— {219} водород. Такой план молекулы — ее строение — диктуется самой природой составляющих молекулу атомов.

То же самое имеет место и в органических соединениях. Но если в маленьких молекулах минеральных веществ, составленных из немногих атомов, возможности «планировки» обычно невелики, — в мире громоздких органических молекул дело обстоит гораздо сложнее. Даже сравнительно небольшая молекула всего из 2 углеродных, 6 водородных и 1 кислородного атомов может быть построена двумя способами. Каждый «четырехрукий» углерод может соединиться с тремя «однорукими» водородами, а оставшимися свободными «руками» сцепиться с «двуруким» кислородом. Получится симметричная молекула с кислородом посредине. Но возможен и другой план. Может образоваться несимметричная цепочка атомов с кислородом на конце: углерод—углерод—кислород. У крайнего углерода здесь остаются свободными три валентности, у среднего — две и у кислорода — одна. Эти шесть свободных валентностей и будут использованы на связь с шестью водородными атомами.

Число и вид атомов в обеих молекулах одинаковы. Но связаны в них атомы по-разному. Поэтому образовавшиеся вещества различны и по свойствам. Симметричная молекула — это молекула метилового эфира, который кипит при минус 23,6 градуса.

Несимметричная молекула — это молекула винного спирта, кипящего при плюс 78 градусах.

Следовательно, не электрические заряды радикалов, не формальное сходство с «типами» определяют свойства органических соединений. Их свойства зависят от вида атомов (элементов), входящих в состав молекулы, от числа этих атомов и от порядка, в каком они связаны друг с другом своими валентностями. В этом и заключается сущность гениально простой теории Бутлерова — главной теории органической химии.

Значение, смысл слова зависят не только от вида букв, из которых оно слагается, не только от числа этих букв, но и от порядка расположения (взаимной связи) букв. Достаточно в слове «рост» изменить порядок букв, чтобы получилось новое слово, имеющее совершенно иной смысл: «сорт». В различном порядке расположения атомов в молекуле — в различном строении, структуре молекулы — кроется секрет изомерии. В состав молекул винного спирта и метилового эфира входят одни и те же атомы, в одном и том же количестве. Но расположены эти атомы в молекулах спирта и эфира по-разному. Молекулы изомеров построены по разным планам, они отличаются друг от друга своим строением, структурой. Поэтому они отличаются и своими свойствами.

Строение, структура молекулы — вот что в первую очередь определяет свойства органических веществ. Желая подчеркнуть это, Бутлеров назвал свою теорию «структурной теорией» или «теорией строения».

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ХИМИИ

Из первой заграничной командировки Бутлеров возвратился на родину в конце июня 1858 года. Летние месяцы пролетели незаметно, наполненные усиленной работой по уточнению и развитию структурной теории. Курс лекций, который Бутлеров начал читать осенью, в начале нового учебного года, уже очень мало напоминал то, что из года в год читал он прежде. В русском университете впервые в мире органическая химия излагалась на основе новой, только что созданной теории.

Изменилось и направление исследовательских работ лаборатории Бутлерова. До создания структурной теории здесь производились случайные, не связанные общей идеей исследования в разных областях органической химии. Теперь они уступили место целеустремленным работам по приготовлению и изучению свойств веществ, существование которых было предсказано. Теория строения не только объясняла свойства известных соединений, учитывая их химическое строение, то есть порядок расположения и взаимной связи входящих в их состав атомов. Пользуясь этой теорией, химик мог теперь, подобно архитектору и инженеру, заранее проектировать еще неизвестные вещества и, основываясь на их строении, предсказывать их свойства и способы получения.

Приготовив новое вещество и доказав тем самым тот или иной пункт своей теории, Бутлеров немедленно сообщал об этом в очередной лекции. На глазах студентов росла и крепла, обогащаясь новыми фактами, стройная теория, вносившая порядок и ясность в некогда «дремучий лес» органической химии.

Ученикам Бутлерова не приходилось мучиться, как когда-то ему самому, нерешенными загадками о причинах необыкновенной многочисленности и сложности органических веществ. Профессор с самого начала знакомил их с замечательным свойством атомов углерода сцепляться валентностями друг с другом, образуя цепочки любой длины и замысловатые кольца. Недаром из 56 атомов стеариновой кислоты на долю углерода приходится 18 атомов, из 48 атомов хинина — 20 атомов углерода, и т. д. Цепи и кольца из углеродных атомов образуют скелеты органических молекул. Затратив часть своих валентностей на связь между собою, атомы углерода оставшимися валентностями-«руками» сцепляются с атомами других элементов. Углеродный скелет обрастает со всех сторон, и образуется готовая молекула соединения.

Ни один из передовых учебников органической химии не мог служить пособием для студентов Казанского университета: составленные в духе прежних теорий, эти учебники устарели по сравнению с лекциями Бутлерова. Поэтому с согласия Бутлерова один из его учеников, знаменитый впоследствии русский химик В. В. Марковников записал подробно лекции Бутлерова, и Казанский университет выпустил их в 1858/59 учебном году литографированным изданием.

Летом 1861 года Бутлеров вторично поехал за границу. Он полагал, что за время, истекшее с момента его первой командировки, органическая химия и на Западе шагнула далеко вперед. Он думал, что в Европе давно уже покончено с отжившей свой век теорией типов и как лекционные курсы, так и учебники органической химии повсюду строятся на основе новой структурной теории.

Каково же было изумление Бутлерова, когда он обнаружил, что западноевропейские ученые по-прежнему топчутся в тупике, в который завела их теория типов. Бутлеров посещал лекции крупнейших европейских химиков и убеждался, что воззрения, давно уже отброшенные им и показавшиеся бы странными казанским студентам, продолжали авторитетно излагаться с кафедр прославленных европейских университетов.

Бутлеров с жадностью набросился на только что вышедшие из печати последние выпуски «Учебника органической химии» Кекуле. Он помнил статьи, напечатанные Кекуле в 1857—1858 годах, в которых немецкий химик говорил о четырехвалентности углерода по способности углеродных атомов соединяться в длинные цепи. Бутлеров вправе был ожидать от несомненно талантливого ученого быстрого движения вперед. Он {221} надеялся найти в учебнике Кекуле стройное, последовательное изложение новой теории, и уже заранее намечал хлопотать о переводе книги на русский язык. Но со свежеотпечатанных страниц на Бутлерова бесстрастно взирали те самые основанные на теории типов формулы, которые он уже около трех лет не писал на доске аудитории Казанского университета. Между учебником Кекуле и скромными записями студента Марковникова, по литографированному изданию которых изучали органическую химию в далеком русском городке на берегу Волги, лежала целая эпоха. Даже слова «химическое строение», «химическая структура» не употреблялись ни одним из европейских химиков.

«Привычка к определенному мнению порождает часто глубокое убеждение в его правоте, — написал когда-то Берцелиус, — она скрывает наиболее слабые пункты этого мнения и отнимает у нас способность воспринимать доказательства, говорящие против него». Рабами такой привычки оказались и Кекуле и другие западноевропейские ученые, слепо цеплявшиеся за выжатую до конца теорию типов, которая заслонила от них даже противоречащие ей результаты их собственных работ.

Совсем не собиравшийся выступать в роли учителя и не затем ехавший за границу, Бутлеров почувствовал необходимость оставить роль наблюдателя и активно вмешаться в ход научной жизни зарубежных ученых.

19 сентября 1861 года он выступил на 36-м съезде немецких естествоиспытателей в городе Шпейере с докладом «Нечто о химическом строении тел». Не в первый раз слышали иностранные ученые критику теории типов. В памяти многих еще свежи были ожесточенные нападки на нее сторонников теории радикалов. Но та критика шла с позиций теории устаревшей, и теория типов выдержала ее легко.

Бутлеров не употреблял сильных выражений, на которые не скупились прежние критики. Но его выпады опирались на новую передовую теорию. Она не тянула науку назад. Напротив, с ее позиций перед органической химией раскрывались такие перспективы, которых она не знала за все время своего существования. Против такой критики теория типов не устояла.

С подкупающей последовательностью русский ученый изложил химикам, съехавшимся на съезд со всех концов Европы, основы теории строения. Он говорил о предложенных им формулах органических соединений, учитывающих валентность входящих в их состав атомов, и о том, что его формулы отражают химическое строение веществ, то есть порядок расположения атомов в их молекулах и связи между атомами. Бутлеров утверждал, что когда полностью выяснится зависимость химических свойств тел от их химического строения, подобные формулы будут точным выражением всех этих свойств. Ни одна из предшествующих теорий не давала возможности так много выразить одной краткой формулой — формулой строения.

— Типические формулы должны бы тогда выйти из употребления, — заключил свой доклад Бутлеров. — Дело в том, что эти формулы тесны для настоящего состояния науки!.. Пора основать понятия наши о химических свойствах веществ на идеях валентности и химического строения, откинув совсем типические взгляды...

Доклад Бутлерова произвел огромное впечатление на собравшихся. В том же году он полностью был напечатан в немецком химическом журнале. С этого момента теория строения начала распространяться во всем мире, завоевывая все больше и больше сторонников.

Возвратившись в Россию, Бутлеров написал отчет о командировке, в котором подробно осветил состояние органической химии на Западе, особо отметив появление зародышей той теории, которую сам он разрабатывал уже несколько лет. «Все воззрения, встреченные мною в Западной Европе, — писал он об этих зародышах, — представляли для меня мало нового. Откинув неуместную здесь ложную скромность, я должен заметить, что эти воззрения и выводы в последние годы более или менее уже усвоились в Казанской лаборатории... они сделались в ней общим ходячим достоянием и частью введены были в преподавание».

ВСЕМИРНАЯ СЛАВА

Никогда еще Бутлеров не работал так интенсивно, как после второй поездки за границу. Он понимал, что ему теперь принадлежит руководящее положение в

мировой органической химии и чувствовал всю тяжесть своей ответственной роли. Широким фронтом развернул он теоретические и практические работы по углублению и развитию структурной теории.

Новые случаи изомерии, предсказанные теорией, особенно интересовали Бутлерова. В своей лаборатории он разработал методы получения и приготовил целый ряд новых изомеров спиртов, кислот и других соединений, впервые в истории науки получил он искусственно сахароподобное вещество. Некоторые из открытых Бутлеровым веществ приобрели в дальнейшем большое практическое значение. Таков, например, уротропин — важное лекарственное вещество, главная составная часть известных противогриппозных средств «кальцекса», «урокальцина», «урострептина».

В теоретических статьях Бутлеров живо откликался на все новые открытия в области органической химии. Он неизменно принимал участие в обсуждении всех спорных и неясных вопросов этой науки и кропотливо вскрывал малейшие непоследовательности, которые допускали в применении структурной теории Кекуле и другие иностранные ученые. Так, в 1863 и в начале 1864 года Бутлерову пришлось выступить сначала в немецком, а затем во французском журнале со статьями размером почти в три десятка страниц, специально посвященными детальному разбору ошибок Кекуле в его «Учебнике». Словно терпеливый учитель, разъясняющий способному, но склонному к чересчур поверхностным суждениям ученику, Бутлеров шаг за шагом критиковал серьезные промахи Кекуле, который долго не мог до конца освоить структурное учение и буквально на каждом шагу сворачивал на неверный, но привычный путь теории типов.

В то же время Бутлеров начал писать большой труд — «введение к полному изучению органической химии». Книга вышла из печати в Казани в 1864—1866 годах. Это был первый в мире учебник, в котором вся органическая химия была целиком, без всяких отступлений, изложена с точки зрения структурной теории. По расположению и теоретическому освещению материала учебник Бутлерова на десятки лет послужил прототипом для всех лекционных курсов и учебников органической химии.

Плодотворная деятельность лаборатории Бутлерова и редкий педагогический талант ученого привлекали к нему молодые талантливые силы. Сам воспитанный прекрасными учителями Н. Н. Зининым и К. К. Клаусом, Бутлеров с отеческой любовью относился к своим ученикам. Ему никогда не приходило в голову писать разошедшемуся с ним во мнениях ученику такие грубо-язвительные письма, как то письмо, которым в свое время Берцелиус ответил на сообщение Велера о первом приготовлении мочевины. Наоборот, Бутлеров всегда охотно обогащал своих учеников блестящими мыслями и передовыми идеями, с большим мастерством посвящая их в искусство самостоятельного творчества. Многие из его учеников впоследствии сделались известнейшими химиками (Марковников, Зайцев, Вагнер и другие). Так возникла знаменитая школа русских химиков — «школа Бутлерова», из которой в конечном счете вышли почти все химики-органики нашей страны.

Все это обеспечило русской науке ведущее положение в мировой органической химии. Любопытно свидетельство одного из талантливейших учеников Бутлерова, профессора В. В. Марковникова. В 1865 году Марковников был командирован на два года за границу. Здесь он слушал лекции и работал в лабораториях крупнейших европейских ученых. Но в теоретическом отношении ему, ученику Бутлерова, почерпнуть за границей чего-либо нового не удалось. Напротив, в разговорах с известными иностранными химиками Марковников часто сталкивался с необходимостью разъяснять им такие вопросы, которые Бутлеров в Казани читал студентам в первоначальном курсе. Особенно частые и горячие споры Марковникову приходилось вести со знаменитым немецким химиком Кольбе, упорно не желавшим примкнуть к новым воззрениям. Спорящих обычно окружали все практиканты и ассистенты, слушая молча. Как-то раз во время спора Кольбе сказал:

— Вы не совсем ясно усвоили себе смысл моих формул. Чтобы быть для вас понятнее, я буду писать формулы по-вашему.

«Ну, теперь мой милый профессор попался», подумал Марковников. Кольбе начал писать, остановился, подумал несколько секунд и, кладя карандаш, сказал:

Спустя два года Кольбе прислал в Казань отдельный оттиск своей новой статьи,

Трудности, которые структурная теория встречала на своем пути в странах Западной Европы, вынудили немецких химиков перевести в 1868 году учебник Бутлерова на немецкий язык. Только после этого распространение структурной теории было обеспечено и на Западе. Таким образом, несколько поколений химиков во всем мире изучали органическую химию по книге русского ученого.

Перевод «Введения к полному изучению органической химии» Бутлерова появился в Германии почти одновременно с новой книгой Кекуле. Немецкий химик писал свой труд уже после знаменитого выступления Бутлерова в Шпейере. В распоряжении Кекуле были многочисленные статьи Бутлерова об основах теории строения, в том числе и статьи, специально посвященные критике собственных ошибок Кекуле. Большое влияние оказали также продолжительные личные беседы с русским химиком, во время которых, по свидетельству немецкого ученого Ладенбурга, «сейчас же начинался обмен мнений, принимавший столь оживленную и громкую форму, что остальные считали себя обязанными вмешаться и успокоить обоих». Все это содействовало прояснению теоретических взглядов Кекуле, и в новой книге он уже окончательно порвал с теорией типов и строго проводил структурные воззрения.

Но хотя именно Бутлеров больше всего помог Кекуле выбраться из болота устаревших взглядов, нашлись и на этот раз за границей «ученые», пытавшиеся преуменьшить {225} роль Бутлерова в разработке структурной теории и приписать ее целиком Кекуле. Они ссылались при этом на то, что новая книга Кекуля вышла на несколько месяцев раньше перевода учебника Бутлерова. Иностранные ученые «упустили из виду», что в России книга Бутлерова появилась задолго до того, как Кекуле и другие европейские знаменитости осознали значение новой теории органической химии. Они «забыли», что самый перевод ее на немецкий язык был продиктован их неспособностью в течение длительного времени создать свой, оригинальный учебник, отражающий переворот в органической химии, вызванный появлением структурной теории.

Столь же неосновательными были попытки иностранных ученых считать автором структурной теории Купера. Несомненно, Купер стоял на верном пути и сделал крупный шаг к созданию новой теории. Но, в отличие от Бутлерова, он не развил до конца новые взгляды и ограничился разбором нескольких частных примеров. Купер не сделал даже попытки перестроить все огромное здание органической химии на основе структурной теории. Эта задача впервые была осуществлена Бутлеровым, который не только подробнейшим образом разработал все основные положения структурной теории, но и последовательно провел их через всю органическую химию.

Роль русского ученого в развитии органической химии была настолько очевидна, работы Бутлерова и его многочисленных учеников были настолько значительны, что все попытки иностранных ученых умалить его заслуги остались безуспешными. Это признали в конце концов во всем мире: Бутлеров был избран почетным членом многих научных организаций различных стран, в том числе и немецких.

ВЕЛИКИЙ УЧЕНЫЙ-ПАТРИОТ

В 1868 году в Петербургском университете освободилась кафедра органической химии. Д. И. Менделеев, возглавлявший в то время кафедру неорганической химии, предложил Ученому совету университета избрать профессором Бутлерова.

«А. М. Бутлеров — один из замечательнейших русских ученых, — писал Менделеев. — Он русский и по ученому образованию и по оригинальности трудов. Ученик знаменитого нашего академика Н. Зинина, он сделался химиком не в чужих краях, а в Казани, где и продолжает развивать самостоятельную химическую школу... В химии существует бутлеровская школа, бутлеровское направление... У Бутлерова все открытия истекали и направлялись одною общею идеей. Она-то и сделала школу, она-то и позволяет утверждать, что его имя навсегда останется в науке. Это есть идея так называемого химического строения... Никто не проводил этих мыслей столь последовательно, как он, хотя они и проглядывали ранее... Могу лично засвидетельствовать, что такие ученые Франции и Германии, как Вюрц и Кольбе, считают Бутлерова одним из влиятельнейших в наше время двигателей теоретического направления химии».

В конце 1868 года Бутлеров расстался с Казанью и переехал в Петербург. Здесь многогранный талант его развернулся еще шире. Помимо работы в университете, он принимал деятельное участие в съездах русских естествоиспытателей, созывавшихся для распространения научных знаний среди русского народа. Одним из первых Бутлеров горячо поддержал идею о предоставлении женщинам возможности получать высшее образование и много лет преподавал на Высших женских курсах.

Во время летнего отдыха Бутлеров с увлечением занимался пчеловодством. Он понимал огромное значение пчеловодства для сельского хозяйства и для промышленности и немало потрудился над распространением этого дела среди крестьян. В 1871 году Бутлеров написал даже популярное руководство для крестьян «Пчела, ее жизнь и правила толкового пчеловодства». Книга получила широкое распространение и выдержала много изданий.

— В 1870 году Бутлеров был избран в Академию наук. Подобно Ломоносову, он вступил в борьбу с окопавшимися в то время в академии иностранцами, которые всячески старались задерживать научный рост русских ученых. Бутлеров видел, что при выборах новых академиков и при присуждении премий за научные работы почти всегда предпочтение отдавалось иностранцам. Бутлеров со всей резкостью восстал против таких порядков. Особенно острая борьба возгорелась после того, как академикам-иностранцам в союзе с русскими реакционерами {226} удалось провалить выборы в академики великого русского химика Д. И. Менделеева. Твердо и последовательно отстаивая интересы русской науки, Бутлеров добился смены президента академии и некоторого изменения академических порядков.

Вынужденные считаться с авторитетом мирового ученого, реакционные правящие круги царской России, однако, питали к нему чувство глубокой ненависти. Глупо и подло «отомстили» они Бутлерову после его смерти: министр народного просвещения, черносотенец граф Делянов, запретил Русскому химическому обществу открыть всенародную подписку на сооружение памятника великому химику...

Полностью сбылась мечта Бутлерова, выраженная им когда-то в детстве в письме к отцу: «Надеюсь я служить моему отечеству верою и правдою...». Родившись в год, когда слепой случай впервые привел к искусственному получению органического вещества, Бутлеров больше чем кто-либо способствовал тому, что открытия органиков потеряли характер случайного, непредвиденного. Конечно, Бутлеров не раскрыл и не мог раскрыть все тайны органической химии. Природа безгранична, тайны ее неисчерпаемы. Разгадав одну, наука оказывается перед следующей, и движению этому нет конца. Но, указав науке правильный путь и вооружив ее передовой теорией, Бутлеров неизмеримо облегчил работу исследователей. Руководимые структурной теорией, химики теперь сознательно создают любые органические вещества, необходимость в которых диктуется потребностями человеческого общества.

Замечательно, что возможность такого положения Бутлеров предвидел еще за 6 лет до появления первых статей Кекуле и Купера о валентности углерода и за 2 года до открытия валентности вообще. Он писал в 1851 году в своей магистерской диссертации «Об окислении органических соединений», что настанет время, когда «химик по некоторым свойствам данного тела, зная общие условия известных превращений, предскажет наперед, без ошибки, появление тех или других продуктов и заранее определит не только состав, но и свойства их». И действительно, преобразованная Бутлеровым органическая химия обеспечила искусственное приготовление многих незаменимых веществ, вызвав к жизни такие развитые отрасли химической промышленности, как производство красителей, лекарственных, душистых и взрывчатых веществ, пластмасс, синтетического каучука и другие. Детище Бутлерова, структурная теория прославила русскую науку, вновь подтвердив всему миру, что великая Родина наша способна порождать гениальных ученых, надолго предопределяющих дальнейшее развитие научного прогресса.

Законной патриотической гордостью дышат слова Бутлерова, произнесенные им 14 марта 1885 года в последней лекции, читанной в Петербургском университете, который он покидал ввиду ухудшения здоровья.

— Расставаясь в эту минуту с университетом, я с некоторой грустью, но вместе с тем и с радостью оглядываюсь назад, на тридцать пять лет своей деятельности. Я не могу не радоваться тем громадным изменениям, которые прошли перед моими глазами. Тридцать лет тому назад, пожалуй — сорок, когда я сам еще учился, было не более двух-трех известных химиков, и русской химии почти не существовало: она заимствовала свои силы из чужих источников. В настоящее время наша русская химия поставлена на одно из очень почетных мест, и мы имеем... такие имена, которыми по справедливости можно гордиться... Участь русской химии вполне обеспечена. Мы уверены, что она не остановится в своем дальнейшем развитии. Я, по крайней мере, склонен думать, что те теоретические представления, то направление, которому я главным образом служил, несомненно найдет достойных последователей и сослужит до конца свою службу.

В последние годы своей жизни Бутлеров проявлял большой интерес к вопросам строения атомов. И здесь исключительная смелость мысли русского ученого проявилась в полной мере.

В 1885 году, задолго до открытия рентгеновских лучей и радия, когда мнение о неделимости атомов считалось само собой разумеющимся, он высказал утверждение, что атомы «не неделимы по своей природе, а не делимы только доступными нам ныне средствами, и... могут быть разделены в новых процессах, которые будут открыты впоследствии». На десятки лет опережая развитие науки, Бутлеров в 1882 году предсказал {227} существование изотопов, «решившись отрицать абсолютное постоянство атомных весов». Наука сегодняшнего дня полностью подтвердила эти гениальные предвидения.

Напряженная многосторонняя работа подорвала силы Бутлерова, и 17 августа 1886 года он скоропостижно скончался. Русская общественность глубоко переживала смерть одного из лучших своих представителей.

— Как между славных дел последних десятилетий... научные дела Бутлерова занимают видное место, — сказал Д. И. Менделеев на траурном заседании ученых, — так да будет прославляться Россия делами его научных потомков.

Пророческими оказались слова гениального русского ученого! Мощная и развитая промышленность органического синтеза, созданная в нашей стране за годы сталинских пятилеток, служит ярким и неопровержимым свидетельством того, что советская наука, насчитывающая в своих рядах многих научных потомков Александра Михайловича Бутлерова, достигла такого расцвета, о котором прежде могли лишь мечтать лучшие сыны нашей Родины.

РАССКАЗ О ВЕЛИКОМ ИЗОБРЕТЕНИИ

сумерках сентябрьского вечера 1883 года небольшой чистенький пароходик, торопливо перебирая колесами, отвозил группу пассажиров из Ораниенбаума в Кронштадт. На открытой верхней палубе, опершись на поручни, зябко поеживаясь в легком поношенном пальто, стоял молодой человек — худощавый, с жиденькой рыжеватой бородкой, серьезный и молчаливый. Он поглядывал в правую сторону, где в глубине Финского залива, над темной каменной грядой Петербурга, горел золотом купол Исаакия.

Туда, в Петербург, шесть лет назад приехал из уральского захолустья простодушный, застенчивый семинарист Александр Попов в поисках знаний. Там, в университете, студент Попов с жадностью прислушивался к голосам профессоров, увлекавших его в теоретические дебри математики, физики, электротехники. Там, у Полицейского моста на Неве, он работал по вечерам простым монтером, познавая на практике такую не изведанную еще и прекрасную область, как электротехника, составлявшую его подлинную страсть. Там он участвовал в проводке уличного электроосвещения — первого в России. Там он познакомился с пионерами русской электротехники — с изобретателем знаменитой свечи Яблочковым, с создателем первой электролампочки Лодыгиным — и от них проникался все большей верой в безграничную будущность электричества, у них перенимал ясный взгляд на вещи и методы смелого технического творчества.

А теперь он покидал Петербург, и в багажном трюме лежал его объемистый чемодан, в котором белье и вещи были упакованы вперемежку с книгами и научными записками.

Он уже не студент, а с отличием закончивший образование физик, оставленный при университете для подготовки к профессорскому званию. Но он покидал столичную жизнь, многочисленные обители культуры, немногих друзей, а главное — Петербургский университет, которым так дорожил и в котором ему открывалась прямая, ясная карьера. И все это он променял на скромное, малоприметное место простого преподавателя Минной школы в скучноватом Кронштадте.

Школа эта не значилась в списках ни прославленных центров науки, ни старейших исследовательских учреждений. Она была создана совсем недавно. (В ней готовили узких специалистов нового вида оружия во флоте — минеров. Но было в этой школе нечто такое, что представляло особый интерес {229} для Попова. Мины действуют от электрического тока, и потому минеры должны быть хорошими электриками. В их обучении физика и электротехника занимали солидное место. Кабинеты Минной школы были богато обставлены электрическими приборами и аппаратурой. В библиотеке имелась обширная литература по физике и электричеству, здесь получались иностранные новинки и последние журналы. Эта школа была по существу первым электротехническим учебным заведением в России. И ради нее Попов оставил уже прочно завоеванные позиции в Петербурге, чтобы надолго поселиться на военном островке. Опять все та же страсть толкала его на этот шаг — любовь к электрической науке.

Пароходик приближался к Кронштадту. За малым рейдом виднелись корабли, вышедшие на ученье. По их мачтам всползали разноцветные флаги, изображая немногосложные фразы, ограниченные условным словарем. Сигналисты семафорили букву за буквой, передавая приказания командиров, а потом репетовали также букву за буквой, чтобы подтвердить правильность принятого сигнала. Какое-то судно, ушедшее за горизонт, пыталось оттуда сообщить о чем-то вспышками прожектора. Попов с любопытством наблюдал этот трудный морской разговор, напоминающий медленную речь по складам, бессильную преодолеть далекие расстояния.

Пароходик притерся боком к причалу, и Попов спустился по сходням на пристань. Шаги его гулко отдавались на чугунной мостовой. Перед ним открывалась новая полоса жизни — самостоятельная научная работа, возможность творческой деятельности. А позади в вечерних сумерках остался Петербург, годы ученичества...

Нелегкой оказалась новая жизнь. Каждый час приходилось строго рассчитывать каждое занятие, даже короткий отдых подчинялись железному расписанию.

Лекции начинались почти на рассвете и длились за полдень, до середины дня. Все это время в офицерском классе Минной школы слышался тихий, неторопливый голос молодого преподавателя Александра Степановича Попова. За лекциями — семинары, за семинарами — лабораторный практикум. Затем подготовка тех ослепительных опытов, которые всегда сопровождали его чтения и которые он сам тщательно собирал и репетировал по многу раз. Потом прибавились еще лекции в Кронштадтском морском техническом училище. Потом публичные доклады в Морском собрании о последних достижениях физики и электротехники. Потом всевозможные консультации и экспертизы во флотских комиссиях.

Но под всем этим грузом внешней обязательной деятельности Попов хранил пока от посторонних взоров самое дорогое свое сокровище — собственную исследовательскую работу. Даже в жестком распорядке дня, где всем часам и минутам было до предела тесно, он все же уделял ей постоянное внимание. Больше того, именно она составляла зерно его жизни, именно она направляла его интересы, оттачивала мысль, от нее исходил тот отпечаток сосредоточенной вдумчивости, которая отличала Попова и во всех остальных занятиях.

Одно событие, происшедшее лет пятнадцать тому назад, вечно теребило его, заставляло постоянно думать, искать разгадку. Это случилось еще тогда, когда юный Попов ехал с торговым обозом по избитым уральским трактам из родного городка в далекий заштатный Долматов, чтобы поступить в начальную школу. Как раз в это время английский физик Джемс Максвелл, работая в роскошном уединении своего родового шотландского поместья, сделал изумительное открытие.

Максвелл проник в природу и поведение электромагнитных силовых линий, которые возникают вокруг всякого электрического заряда, и пришел к выводу, что эти заряды должны в известных условиях создавать особые электромагнитные волны. Максвелл не получал и не видел своих волн, он не проделывал с ними никаких опытов. Он глубоко вдумался в существо силовых линий и нашел математическое выражение для всего, что с ними происходит. Он выразил в своих формулах поразительную истину: электромагнитные волны могут существовать в пространстве свободно, сами по себе, не нуждаясь для этого ни в каком посреднике или проводнике. А далее математические уравнения показали Максвеллу, что эти волны должны лететь через пространство с огромной скоростью — с такой же, как и свет: каждую секунду на 300 тысяч километров. Формулы рассказали ему о еще большем родстве между электромагнитными волнами и светом. И тогда Максвелл {230} сделал окончательный вывод, что свет — это и есть особые электромагнитные волны.

Утверждение Максвелла было настолько смелым и необычным, что ему не хотели верить. Долгое время он оставался одиноким в своих взглядах. Над ним смеялись, его не признавали тогдашние авторитеты. Лишь немногие искатели научной истины понимали значение теории Максвелла и пытались поддержать ее.

Попов впервые услышал о ней на старшем курсе университета. С тех пор распространение электрических сил, электрические колебания, учение об электромагнитных волнах составляли тот заветный уголок Попова, который он пока прятал от других, но где шла все время никому не заметная напряженная борьба, где разум вступал в схватку с неизвестностью, воля — с цепью трудностей и преград. Он изучал работы других ученых, развивавших те же идеи. Ставил различные эксперименты для получения токов высокой частоты и колебательных разрядов. Возился с лейденскими банками, катушками, трансформаторами, стремясь понять физические процессы, связанные с электрической искрой и переменным электромагнитным полем. Внимательно следил за малейшим намеком, какой только мог появиться в печати.

Великий источник светил ему издалека. Еще в середине XVII века Ломоносов утверждал, что свет распространяется колебательным движением. И сквозила гениальная догадка о родстве света с электричеством. Ломоносов был первым, кто изучал атмосферные разряды и сделал вывод, что искра и молния суть одной природы. Он говорил: «Электрическая сила в облаках до земной поверхности простирается и принимается всякого рода телами». И еще в поэтической форме писал: «...И гладки волны бьют в эфир».

Иногда Попов разрешал себе мечтать. Большей частью это были мысли о передаче сигналов на далекие расстояния. Быстрая дальнодействующая связь являлась самой настоятельной потребностью. Девять миллионов километров телеграфной проволоки, опутавшей земной шар, не спасали положения.

Проволочный телеграф не мог справиться с основной задачей: обеспечить передачу в любой момент между двумя любыми пунктами. Провода телеграфных линий держали людей, как на привязи: от них не отойти в сторону, их трудно протянуть через высокие хребты, через мертвые пустыни, через водные пространства. Правда, с тех пор как было обнаружено, что земля — проводник электричества, телеграфия смогла во многих случаях отказаться от второго провода и ограничиться одним. Но и этот один провод налагал путы не менее тесные, чем раньше. Освободиться и от него — вот в чем заключалась самая трудная задача, которую еще никто не мог решить.

Особенно мореходство, военно-морское дело, страдало от отсутствия надежной и быстрой связи. Живя в Кронштадте, в сердце Балтийского флота, Попов хорошо знал эту нужду. Разве не чудовищная бессмыслица заключалась в том, что новейшие бронированные корабли с механизированным управлением были вынуждены все еще обходиться примитивной флажной сигнализацией, оставшейся от стародавних времен.

Попов знал: за границей лихорадочно работают изобретательские умы, изыскивая способ беспроволочной связи. На это не жалелось ни сил, ни средств. Сам Эдисон пытался наладить сигнализацию без проводов между двумя металлическими шарами, поднятыми на высокие мачты. Электризуя сильно один из них, он вызывал и во втором шаре ответные заряды. Английский инженер Прис, директор всех телеграфов Великобритании, пробовал использовать для той же цели явление индукции. Заметив, что прерывистые телеграфные импульсы, бегущие вдоль проволоки, возбуждают в другом проводнике индукционные токи, как эхо повторяющие первые, он воздвиг свои великолепные, тщательно отделанные установки для улавливания этих токов на расстоянии. Находились и такие изобретатели, которые пытались возложить роль телеграфного провода на длинный водный канал или реку. Но все эти попытки оканчивались решительным провалом. Либо совсем не получалось никакой связи, либо она требовала даже для весьма малых расстояний таких громоздких сооружений и таких огромных затрат, что обыкновенная передача по проводам оказывалась и проще, и быстрее, и надежнее.

Попов этому не удивлялся. Все происходило оттого, что зарубежные изобретатели бродили вслепую, избирая заведомо ложный {231} путь. Такой путь Попов отверг для себя с самого начала. Они как бы не замечали того, что подсказывала теория электромагнитных волн: у одного для этого нехватало теоретического образования, у других не было никакой веры в действительное существование электромагнитных волн, которых никто не видели не получал. А Попов именно здесь угадывал ключ к решению всей задачи. Именно в эту область быстрых электрических колебаний вело его тонкое чутье истинного ученого.

Случай из корабельной практики еще обострил этот интерес. Морские электрики рассказали Попову о необычайных странностях, происходящих на судах. Стоило только зажечь «свечи Яблочкова», как между проводами и стальными переборками начинали проскакивать целые снопы искр, все корабельные помещения наполнялись смрадным чадом, и электрическое освещение гасло. На боевых кораблях, где трюмные погреба набиты пороховой начинкой, такие «шутки» электрической искры грозили катастрофой.

Попов изучил это таинственное появление электрической искры и вскоре нашел простой способ, как избавить корабельное освещение от столь опасной болезни. Судовые электрики успокоились, и несносная искра была забыта. Но о ней не переставал думать Попов. Он убедился, как скудны еще сведения о ней, как мало она исследована и объяснена. И он снова погрузился в сферу искровых разрядов—тех процессов электрического перенапряжения и возмущения, которые дают знать о себе вспышкой маленькой молнии.

О самый разгар этих работ потрясающая весть облетела научный мир: Генрих Герц получил электромагнитные волны.

Это был чрезвычайно болезненный, пораженный туберкулезом человек. Он был мало кому известен, и никто не ожидал от него никаких необычайных открытий. В продолжение пяти лет Генрих Герц с величайшим упорством и усидчивостью работал над получением колебательных разрядов в своей лаборатории при технической школе.

Он шел ощупью, и наконец, после тысячных повторений одних и тех же опытов, ему посчастливилось ухватить неуловимые электромагнитные волны. Ему удалось реализовать математические формулы Максвелла, который так и умер, не дождавшись практического подтверждения своей теории. Источником волн служил для Герца так называемый вибратор. Герц брал два толстых медных стержня и насаживал на каждый из них с одного конца большой металлический лист, а с другого — маленький шарик. Потом располагал стержни так, чтобы оба были направлены по одной линии шариками навстречу друг другу, а между шариками оставлял очень узкий промежуток.

И вот когда Герц при помощи индукционной катушки много раз в секунду заряжал большие листы разноименным электричеством, — между шариками начинала метаться голубоватая искра. И всякий раз с ее появлением от стержней отделялась свободно движущаяся электромагнитная волна. Здесь, в искровом промежутке, рождались эти удивительные волны. Они действительно расходились от вибратора, как от центра, во все стороны, подобно лучам света от светящейся точки. Поэтому они были названы Герцем электрическими лучами.

Но их отличие было в том, что они невидимы простым глазом, хотя и состоят в ближайшем родстве с обычным светом. Они значительно расширяли общий спектр электромагнитных волн, но находились как бы за пограничной чертой, в царстве невидимок. Они не давали ощущения теплоты, подобно инфракрасным лучам солнечного света, и не оказывали химического действия, как лучи ультрафиолетовые. Нужен был особый, «электрический глаз», чтобы обнаружить, «увидеть» эти новые лучи.

Генрих Герц сделал такой «глаз». Ему помогли музыкальные струны. Давно было известно, что на звуки одной струны может отвечать другая, если обе их одинаково настроить. Тогда при колебаниях первой струны начинает дрожать и вторая в том же тоне. Это явление резонанса Герц решил использовать для своей цели — перенести его из области звука в область электричества.

Укрепив на концах медной проволоки маленькие шарики и согнув проволоку в круг так, чтобы между шариками оставался очень узкий просвет, Герц создал свой электрический резонатор. Он держал его вблизи от работающего вибратора и, сдвигая {232} или раздвигая шарики, настраивал на одинаковый «тон», на ту же волну. И тогда при проскакивании искры между шариками вибратора появлялась искра и между шариками резонатора. Электромагнитные волны, разбегаясь по всем направлениям, наталкивались на резонатор, вызывали в нем электрические колебания, — и вот они заявляли о себе ответной искрой. Это была совсем крохотная искорка, длиною всего в одну тысячную долю сантиметра, но она служила верным признаком электромагнитных волн. «Электрический глаз» зорко сторожил их и обнаруживал, как только они появлялись. Так оказалось возможным «увидеть» эти легендарные лучи.

А затем Герц длинной серией различных опытов доказал на деле верность теоретических предсказаний. Электрические лучи оказались действительно во всем подобными лучам света: они имели такую же скорость, так же распространялись в пространстве, имели свои зеркала и проводники, поглощались или преломлялись различными телами.

После того как Герц осенью 1888 года публично доложил о результатах своих исследований, он стал одним из самых популярных людей. Слава пришла к нему на пороге могилы. Его портреты замелькали в печати. Его опыты воспроизводились на разные лады во всех странах. Везде только и было разговоров, что о чудесных лучах Герца.

В Петербурге первым глашатаем нового открытия был университетский профессор Егоров. Он до мелочей скопировал установку Герца и решил показать ее своим ученым коллегам.

Это было в начале 1889 года на заседании Русского физико-химического общества. Приборы оказались столь громоздкими, что их пришлось доставлять на телеге. Зал был погружен в полную темноту, чтобы присутствовавшие могли легче рассмотреть проскакивание искры между шариками резонатора. Но, несмотря на все старания демонстратора, никто не увидел того, что ожидалось. Тогда председатель собрания подошел к резонатору вплотную и, пристально всмотревшись, заявил, что искра действительно наблюдается. Все это было пока мало убедительным. И когда зажегся свет, многие не могли скрыть недоверчивой улыбки.

Присутствовал на заседаниях и кронштадтский преподаватель Александр Степанович Попов. Он ничем не выражал своего мнения, не принимал участия в поднявшихся спорах, а только молча теребил свою реденькую бородку, морщил крупный мясистый нос, о чем-то сосредоточенно думал.

А через несколько недель он принес на заседание общества обычный ручной чемодан и когда раскрыл его, то там оказались приборы Герца, но в значительно усовершенствованном виде. Расположив их по концам демонстрационного стола, Попов заставил на этот раз электромагнитные волны давать заметную искру между шариками резонатора. И никакого затемнения для этого уже не требовалось.

Теперь Попов еще более утвердился в своем мнении: именно электромагнитные волны, вот эти только что открытые электрические лучи, а не что иное, должны привести к новому средству сигнализации — к беспроволочной связи. В том же году при показе опытов в Кронштадтском морском собрании во всеуслышание прозвучали его слова, полные твердой надежды: «Человеческий организм не имеет еще такого органа чувств, который замечал бы электромагнитные волны в пространстве. Если бы изобрести такой прибор, который заменил бы нам электромагнитное чувство, то его можно было бы применять и в передаче сигналов на расстояние». Это была замечательная догадка ученого, решающее прозрение, основанное на глубоком понимании всей теоретической стороны вопроса. Попов пока еще сам не знал, как можно осуществить такую передачу, как создать искусственное «электромагнитное чувство», но он продолжал внимательно следить за всем, что происходило в этой области.

Еще в течение пяти лет шло накопление необходимого материала, собирание отдельных фактов, опытных проверок, предположений. Шла неприметная черновая работа, от случая к случаю, постоянно прерываемая другими, более неотложными и обязательными делами, — работа, которую приходилось почти что утаивать от других.

В один из апрельских дней 1894 года в кронштадтскую квартиру Попова позвонил молодой человек невысокого роста, в

Попов показал Рыбкину резонатор для приема солнечных лучей собственной конструкции.

мешковатом двубортном костюме, с черным котелком в руках.

— А-а, наконец-то! Очень рад, — встретил его Попов.

Они познакомились совсем недавно, в одну из поездок Попова в Петербург. Александр Степанович искал себе ассистента и внимательно присматривался к молодым людям, посещавшим научное общество. Его выбор остановился на низкорослом юноше, сохранившем еще прозрачную мечтательность в глазах. Это был Петр Николаевич Рыбкин. Он окончил университет по физическому отделению. Потом год состоял адъюнктом при Главной физической обсерватории. Еще студентом увлекался теорией электромагнитных волн.

Они поняли друг друга с первого же взгляда, с первых слов. Оба были одной веры в науку, ее бескорыстными служителями до полного самоотречения. Оба были искателями. Рыбкин с радостью согласился на предложение работать в Минной школе, и с того же дня Александр Степанович приобрел в этом маленьком человеке с узкими покатыми плечами самого надежного и преданного помощника.

Перед ним Попов раскрыл постепенно свои замыслы, показал ему истинное значение электрических лучей, на которые повсюду смотрели только как на забавную игрушку, не представляющую никакого практического интереса.

Попов указал своему помощнику, где находилось самое уязвимое место в работах Герца. Его вибратор после некоторого усовершенствования вполне мог служить для посылки волн, как передатчик сигналов. Но совсем иное дело было с приемом этих волн. Герцевский резонатор, его прогремевши «электрический глаз», на практике никуда не годился. Глаз оказался подслеповатым, с неизлечимым бельмом. Надо заменить его совсем другим органом электромагнитного зрения.

Итак, приемник! Создать такой чувствительный приемник — вот в чем состоит главнейшая задача. На ее решение и направил Попов все свое внимание, все мысли, все творческие силы. Спустя несколько месяцев он показал Рыбкину резонатор для приема электрических лучей своей собственной конструкции. Это был стеклянный баллончик, внутри которого находилась легкая подвижная крестовина с четырьмя платиновыми листочками. Как только начинал работать вибратор, излучая электромагнитные волны, «каруселька» внутри баллончика начинала вращаться, и платиновые листочки расходились в стороны. Чем сильнее было излучение, тем быстрее вращалась крестовина и еще больше раздвигались листочки.

Попов собственными руками построил этот остроумный приборчик: сам выдул стеклянный баллон, сам выточил для него изящную подставку из красного дерева, сам соорудил «карусель», сам выкачал воздух.

Свой прибор он назвал радиометром, что значит «измеритель лучей». Слово «радио» стало звучать в русском языке.

Радиометр оказался более чутким к электромагнитным волнам. Если в опытах Герца расстояние между приборами не превышало 2—3 метров, а искорку между шариками резонатора приходилось разглядывать в сильную лупу, то теперь приборы можно было раздвинуть почти на десяток метров и спокойно наблюдать вращение крестовины.

В ответ на поздравления помощника Попов только отвечал: {234}

Сам он не придавал большого значения новому приборчику. Он не видел в нем ничего принципиально нового. Это было всего лишь частичное улучшение. А по существу все оставалось попрежнему, в пределах той примитивной и грубой схемы, которой пользовался и Герц. Дальше расстояния в десяток метров радиометр уже не действовал, с ним нельзя было выйти даже за пределы одной комнаты. Да и сама надежность приема лучей оставалась весьма сомнительной.

— Нам нужны не сажени, а версты. Нужен прибор с безошибочным электромагнитным чувством, — повторял Попов.

Осень в тот 1894 год пришла поздно. В саду Минной школы стояла густая зеленая листва, не тронутая ржавчиной увяданья. Занятия после летнего перерыва еще не начинались. Все было закрыто и заперто, и только старый вахтер изредка шаркал по гулким пустынным помещениям. Но Попов и Рыбкин находились уже на своих местах. Они пользовались этим затишьем, чтобы целиком отдаться научным поискам. Александр Степанович просматривал новые журналы; Рыбкин копошился в соседней комнате над каким-то прибором.

— Смотрите-ка, Петр Николаевич! — вдруг окликнул помощника Попов.

Он держал в руках английский журнал «Электришен». «Творение Герца» — таково было название статьи. И надпись — Оливер Лодж. Они знали этого исследователя, который последние годы посвятил усовершенствованию приборов Герца. И если он теперь печатал материал под таким громким заголовком — значит, имел сообщить что-то заслуживающее внимания.

Лодж сообщал о том, как французский физик Эдуард Бранли испытывал проводимость металлических порошков. Бранли заключал их в стеклянную трубку и пропускал электрический ток. Порошки оказались плохими проводниками, слабый ток не мог преодолеть их сопротивление. Но потом порошки стали выделывать чудные фокусы: они вдруг меняли ни с того ни с сего свое сопротивление, и тот же самый ток проходил сквозь них совершенно свободно. Эти резкие перемены мешали Бранли, путали все расчеты, раздражали его. Однажды он с досадой щелкнул пальцем по трубке и в тот же миг заметил, что течение тока вновь прервано и прежнее сопротивление порошка восстановилось.

Бранли стал доискиваться причины странного поведения порошков. И нашел, что оно происходило всякий раз, как за стеной, в соседней лаборатории, включали индукционную катушку. Несомненно, она была всему виной — ее разряды, вносили всю путаницу и неразбериху, нарушая постоянные свойства порошков.

Бранли нисколько не интересовали электромагнитные волны, они только портили ему все дело. И, публикуя свою работу о проводимости порошков в журнале Парижской Академии наук, он счел своим долгом предупредить других исследователей об этих досадных помехах. В кратком примечании он написал: «На сопротивление металлических опилок влияют электрические разряды, производимые на некотором расстоянии от них. Под действием этих разрядов опилки резко меняют свое сопротивление и проводят ток». Ничего более существенного в этом явлении Бранли не увидел: так он был ослеплен своими порошками.

Но его беглая оговорка совсем иначе прозвучала для Лоджа. Она подсказала ему счастливую мысль: использовать такую трубку с металлическими опилками для усовершенствования опыта Герца. Ведь она может служить хорошим резонатором.

Лодж изготовил пробную трубку и включил ее в цепь между электрической батареей и гальванометром. В обычном состоянии порошок не проводил тока — стрелка гальванометра оставалась на нуле. Но стоило только поблизости запустить вибратор с его потоком искр, как сопротивление порошка падало и прыжок стрелки свидетельствовал о том, что ток прошел через трубку. Чувствительность ее к разрядам вибратора оказалась куда выше, чем у старого резонатора Герца. Трубка Лоджа безотказно принимала электрические лучи на расстоянии до 8 метров.

Правда, возникло одно затруднение: раз приняв электромагнитные волны, порошок уменьшал свое сопротивление и уже более не хотел сам возвращаться к прежнему состоянию — прерывать течение тока. Упрямые опилки! Бранли приходилось всякий {235} раз пощелкивать их пальцем. А Лодж должен был приспособить целый часовой механизм, который регулярно встряхивал трубку. И только тогда стрелка гальванометра вновь принимала нулевое положение и порошок опять был готов к восприятию электромагнитных волн.

Лодж дал объяснение этому свойству металлических опилок. Под действием электромагнитных волн отдельные частицы порошка притягиваются друг к другу, как бы связываясь между собой. В порошке образуются своеобразные сплошные нити, по которым ток пробегает, как по асфальтированному шоссе, а не путается в беспорядочном лабиринте разрозненных зернышек. От встряхивания нити эти разрушаются, и на пути тока вновь встают завалы и ухабы.

Именно от английского слова «сцепляющий», «связывающий» произвел Лодж название своей трубки с металлическими опилками — когерер. В заключение статьи он предлагал при демонстрации опытов Герца пользоваться для большей убедительности не простым резонатором, а его когерером.

У Попова слегка дрожали руки от нетерпенья, когда он дочитывал последние строки Лоджа.

— Вы понимаете, что это такое? — почти прокричал он своему помощнику. — Нет, нет, тут дело совсем не в показе герцевых лучей! Я вижу другое. Сигнализация без проводов! Слышите, беспроволочная связь!

И этот обычно невозмутимый, уравновешенный человек поднялся с кресла и бестолково затоптался на месте.

Немало талантливых и выдающихся людей занимались электромагнитными волнами, их теоретическим объяснением, различными способами получения, всесторонним исследованием, но никто до Попова всерьез не думал о практическом применении этих волн. Гениальный Максвелл оставался в сфере чистой теории. Усидчивый Герц не мог сделать достаточно широких выводов из того, что сотворили его мастерские руки. Когда ему задали вопрос, возможно ли ожидать впоследствии какого-нибудь практического использования его опытов, он ответил: «Никакого». Наблюдательный и сметливый Бранли вообще ничего не хотел знать об электромагнитных волнах, увлекаясь исключительно одними опилками и порошками. Даже Оливер Лодж назвал как-то всякую мысль об использовании электрических лучей для устройства связи «бредовой мечтой».

Только у Попова верно и твердо созревала подобная мысль. Он всюду искал ей подтверждения, искал способов воплотить ее в жизнь. Это было потому, что он представлял собой редкое, счастливое сочетание ученого и техника, потому что он был и человеком отвлеченной мысли и человеком практического ума. Он ставил не только один вопрос: что я хочу знать? — но и другой вопрос: зачем я хочу знать? И теперь, когда Попов прочел сообщение Лоджа, он сразу увидел в нем то, что было скрыто даже от самого автора. Почти десятилетний опыт работы в области электрических колебаний помог Попову уяснить себе полный смысл пяти строчек примечания Бранли и наметить путь дальнейших поисков. Он понял, что именно это когерирующее свойство тонких слоев металла под влиянием волн и открывает возможность телеграфирования без проводов.

В погоню за такой возможностью и пустился немедленно Попов со своим помощником.

Им не терпелось поскорее убедиться самим в необычайных способностях когерера. Отрезав круглое донышко у пробирки, они получили удобную стеклянную трубочку. Железные опилки всегда имеются в физическом кабинете. Нужны еще металлические пробки, чтобы плотно закупорить порошок и подвести к ним ток. Где взять такие пробки?

— Вот несите его сюда, Петр Николаевич, — сказал он, указывая на продолговатый ящичек, стоявший около лабораторных весов.

В нем в бархатных гнездышках покоились распределенные по росту медные гирьки. Попов вынул одну за круглую головку и приставил ее широкой шляпкой к отверстию трубки.

Он перебрал несколько разновесов и наконец нашел подходящий. Двадцатиграммовая гирька плотно затыкала трубку.

Пока он возился с гирьками, насылал опилки и составлял электрическую цепь из {236} батареи, гальванометра и трубки, Рыбкин устанавливал на соседнем столе вибратор. Вскоре все было готово. Попов склонился над когерером. Рыбкин ждал сигнала у индукционной катушки.

— Пускайте! — проговорил Попов. Рыбкин включил катушку. Раздалось

легкое гуденье, и вслед за тем посыпался треск электрических искр.

Попов невольно вскрикнул. Стрелка гальванометра резко качнулась в сторону, словно на нее дунул ветер электромагнитных волн.

Потом все замерло. Когерер не поддавался больше воздействию электрических лучей. Попов легонько постучал пальцем по трубке, как советовал Бранли, и опять скомандовал:

Стрелка гальванометра опять сделала рывок. Сигнал был принят. Так они забавлялись немало времени. Хотя и с «перебоями, часто капризничая, когерер все же действовал.

Но Попов никогда не был просто подражателем. Повторяя опыт других, он только вступал в первое знакомство, а затем шел самостоятельной дорогой, вырабатывая собственное отношение к предмету, подвергая все известное решительному пересмотру.

Ему не нравилось это бесконечное пощелкивание по трубке после каждого приема волны. Что за бессмысленное занятие! На то и существует техника, чтобы освобождать нас от чисто механических движений.

Часовой механизм Лоджа он отверг принципиально. Дело было не в сложности устройства, а в основном неизлечимом его пороке: механизм встряхивал трубку только через определенные «промежутки времени, всегда с одинаковой частотой. Значит, он не мог улавливать любые сигналы в том распорядке, как это нужно отправителю. Размеренный ход часов исключал такую возможность. Лодж об этом и не думал. Он имел в виду лишь научную демонстрацию существования электромагнитных волн. А Попов все подчинял своей сокровенной идее — осуществлению беспроволочной связи. И он стал искать совсем иной способ встряхивания — способ не только автоматический, но и такой, который тормошил бы порошок в зависимости от самих сигналов.

И что же он делает? Он заставляет обыкновенный гальванометр выполнять сразу две функции: и отмечать прием волн и производить встряхивание. Он вспоминает, что среди приборов, хранящихся в застекленных шкафах, покоится старый, довольно потрепанный гальванометр д'Арсонваля. У него стрелка укреплена на подвижной горизонтальной рамке, которая делает резкий скачок при каждом замыкании цепи. Этот дряхлый прибор д'Арсонваля сейчас весьма пригодился.

Попов высыпал опилки на продолговатый листок слюды и положил его на рамку гальванометра. Затем отрезками звонковой проволоки включил щепоть опилок на слюде в общую цепь с батареей и гальванометром, как делал это раньше с трубкой. Получился совершенно особый когерер, так сказать «открытого типа»: простая кучка железного порошка на слюдяной «пластинке.

Опыты возобновились. Снова раздавался отрывистый голос Попова: «Пускайте!», «Довольно!». Только два эти слова бесконечное количество раз. И всякий раз Рыбкин включал или выключал вибратор. И всякий раз стрелка гальванометра прыгала вверх и вниз, а подвижная рамка вздрагивала и сотрясала щепоть опилок. Теперь уже не надо было вмешиваться в работу приемного устройства и подстегивать опилки щелчком пальца. Эту роль выполнял сам гальванометр.

Прошло всего несколько часов после того, как Попов впервые раскрыл статью Лоджа, а им была уже решена главнейшая задача, без которой вообще немыслима никакая связь. Работа приемника была теперь согласована с работой передатчика. Каждая уловленная волна сама же немедленно приводила приемное устройство в полную готовность. Сигналы прокладывали один другому дорогу. Если бы Попов добился только одного этого, то и тогда мы с полным правом могли бы назвать его первым создателем телеграфа без проводов. Но он «пошел гораздо дальше.

Уже поздно вечером приступили к испытаниям прибора на дальность. Измерителем расстояний служила длинная наружная стена физического кабинета. В ней было шесть больших высоких окон — через каждые два метра. У каждого окна — по столику.

Начали с того, на чем остановился Лодж, — с 8 метров. Вибратор — на столике

и подогретые. Он подвергал их толчению и прессованию, окислению и восстановлению. Это было настоящее порошковое наводнение. Опилки заполняли все баночки, коробочки, бумажные мешочки. Сам Попов, казалось, оброс ими. Они путались в волосах, въедались в кожу, залезали под ногти и в карманы.

Железо уступало место сурьме, сурьма — меди. Здесь, на испытательном столике, побывала и медная окись в зернах, и порошок медного колчедана, и кристаллический продукт, имеющий в металлургии название «белого штейна». Но все они оказались слишком «толстокожими» для приема волн. Попов пробовал зажимать несколько зернышек окиси меди между двумя серебряными монетами, но они проявили себя совершенно равнодушными к электрическим лучам.

Попов оставил на время порошки и обратился совсем к иным материалам. Там, где раньше нагромождались кучей бесформенные, вихрастые опилки, появилась теперь дробь. Гладенькие, ровные дробинки чинно ложились в относительном порядке, и Попов ожидал, что большое однообразие в строении дроби должно дать и более постоянную чувствительность.

— Тьфу ты, пропасть! — воскликнул он, испытав несколько порций дроби.

Вопреки ожиданиям, оказалось, что дробь не обладает вовсе никакой чувствительностью даже к очень близким разрядам. Но Попов не хотел сдаваться. Он присматривался к дроби, катал ее между пальцами, и тут обратил внимание, что поверхность дробинок имела черный блестящий цвет — признак очень давнего изготовления. Значит, нужно освежить дробинки!

Покрыв стенки деревянного футляра изнутри стеклянной шкуркой, принялись усердно взбалтывать в нем дробь, как взбивают масло в бутылке молока. Трясли по очереди долго, нудно. И все напрасно. Очищенная дробь сначала приняла сигнал, даже с довольно далекого расстояния, а приняв этот единственный сигнал, сразу потеряла всякую проводимость, словно электромагнитная волна окончательно притупила ее чувствительность.

Попов не сдался и на этом. Он раздобыл дробь совсем другого сорта. Ее поверхность имела вид графита: при наблюдении в лупу множество кристалликов блестело своими ребрами и гранями. Эта дробь была почти из чистого свинца. И когда Попов засыпал ее в трубку, а Рыбкин дал несколько разрядов вибратора, дробь послушно приняла сигналы.

Но дробь оказалась все же не пригодной для устройства приемника. Ее приходилось слишком сильно встряхивать, чтобы восстановить чувствительность после каждого прибоя волн. Здесь не помогало ни пощелкивание пальцем, ни колебание рамки гальванометра.

Первые неудачи только разжигали настойчивость Попова. Он вновь вернулся к порошкам.

Опять опилки в разнообразных дозах, из разных веществ затопляли лабораторные столы, как движущиеся пески пустыни. Опять бесконечные пробы заполняли стеклянную трубочку когерера. Даже приходя поздно вечером домой, Попов не мог остановить в себе этой привычки все смешивать и пересыпать и, к изумлению своей жены Раисы Алексеевны, машинально раскладывал за ужином на тарелке щепотки соли, составляя из них всяческие комбинации.

Если бы Попов вздумал испытывать подряд все металлические порошки, какие только известны, то он, вероятно, копался бы над ними всю жизнь и, может быть, так и не нашел бы того, чего жаждал. Как настоящий исследователь, он поступил иначе. Все порошки были распределены им по классам, по группам, по родам и видам. Определялись общие свойства, присущие каждому семейству порошков, и тогда они целыми обширными племенами зачислялись либо в разряд годных, либо негодных, либо подающих надежды. Эта строгая отборочная система позволяла Попову сокращать количество опытов и повторений, непрестанно сужать поле наблюдения.

Было найдено, что постоянной чувствительности не дает порошок ни с чересчур крохотными зернами, ни с чрезмерно большими. Тогда Попов разом отбросил все опыты с очень мелкими и крупными порошками и сосредоточил внимание на опилках среднего помола. Было найдено, что хороший результат дают только те порошки, у которых частицы покрыты легким слоем окиси — тем тончайшим покрывалом, в какой облекается почти всякий металл от простого соприкосновения с кислородом воздуха. И тогда Попов мог освободить себя от {240} напрасной возни еще с двумя распространенными поколениями порошков. Он знал теперь, что не следует брать ни свеженаструганных опилок, которые не успела еще покрыться пленочкой окиси, ни слишком застарелых, уже обросших толстой оксидной шкуркой.

Так Попов наконец нашел нужный порошок. Он был известен под звучным латинским именем «феррум пульвератум». Хорошая чувствительность, прочная, постоянная. Почти каждый прилив электромагнитных волн воспринимался его темной, слегка глянцовитой массой совершенно одинаково. Теперь можно остановиться, сказать с облегчением: довольно, синица в руках! Но Попов выбирает еще один порошок, хорошо знакомый всем химикам — «феррум гидрогениум редуктум», — и с ним проделывает еще раз всю положенную серию опытов, испытывая его электромагнитное чутье. И только после того, как пробы показали, что новый порошок все же хуже, он откинул сомнения и подвел окончательную черту.

Попов и Рыбкин накинулись на этот порошок, как физиологи на подопытного зверька. Они измельчали его, взвешивали на весах, заключали в стеклянные трубочки разных фасонов и размеров, раскладывали на различных тарелочках и чашках, заставляли его принимать самые разнообразные положения. Ведь мало еще было найти наиболее подходящий порошок. Даже самое чувствительное вещество, насыпанное в любом виде, само по себе еще не годилось для регулярного улова электромагнитных волн. Надо было придать порошку надлежащий вид, заключить в какую-то форму, которая позволила бы ввести его в общую цепь с другими приборами и удобно манипулировать с ним при приеме сигналов. А главное — надо было придумать такое расположение опилок, чтобы в них легче всего получались под влиянием волн те сплошные нити металла, по которым и прорывается электрический ток из батареи в гальванометр.

Опять один опыт следовал за другим. Опять Попов и Рыбкин пропадали в безлюдных кабинетах Минной школы, отгородившись толстыми, глухими стенами от посторонних взглядов, от соблазнов позднего мягкого лета. Это была неделя сплошного добровольного заточения, когда оба они в лихорадочном упоении работой теряли счет времени, не замечая смены дня и ночи, забывая о сне и пище. Это были дни, когда обеспокоенная Раиса Алексеевна стучалась к ним вечерами, звала домой, и тогда Александр Степанович отвечал: «Сейчас, сейчас, осталось совсем немного», а затем снова на долгие часы погружался в возню со своими приборами. Это была неделя, когда оба они то вели медленную изнурительную осаду, то бросались на отчаянный приступ. Эти дни можно было бы назвать «неделей тысячи и одного опыта». И все для того, чтобы найти лишь удобную оболочку для щепотки железных опилок.

Вот они протянули в стеклянной трубочке сквозь пробки две параллельные проволоки, а затем насыпали туда порошок. Две эти проволоки оказались как бы мостовыми опорами, между которыми отдельные опилки легче складывались в непрерывные токо-проводящие нити. И такой когерер немедленно шел на испытание. Рыбкин включал вибратор, электромагнитная волна властно перестраивала частички порошка, и те, став, словно по команде, в шеренги между натянутыми проволоками, перекидывали для тока батареи своеобразный мост к гальванометру. Тогда Попов ясно видел прыжок его стрелки. Сигнал принят!

Испытывая чувствительность нового приборчика, Попов перебирался с одного столика на другой, прошел все шесть окон, переселился с ним в соседний кабинет, а трубка с проволоками исправно откликалась на неслышный зов вибратора.

Но Попов недоволен. Уже на середине следующей комнаты чувствительность трубки начала притупляться, приборчик становился рассеянным и невнимательным к посылаемым сигналам. Надо придумать что-то другое.

На седьмой день в руках Попова появилась новая стеклянная трубка—самая обычная, ничем особенно не примечательная стекляшка величиной с указательный палец. Внутри нее на стенках приклеены две полоски тонкой листовой платины. Концы полосок выведены на внешнюю поверхность трубки. К ним подведены провода от батареи и гальванометра. А в самую трубку насыпан железный порошок — известный нам сорт {241} «феррум пульвератум». Он заперт с обеих сторон аккуратными пробочками.

Это и была та самая знаменитая трубка, про которую Попов лишь скупо отозвался: «наиболее удачная форма», но которая на самом деле повернула всю судьбу радио. Вот она лежит на его ладони — небольшая, с палец величиной, ничем на вид не примечательная стекляшка. Но с ней можно было уйти даже в третью комнату, а трубочка неизменно воспринимала любые сигналы — и редкие и частые, и группами и в одиночку. Она действовала и при открытых дверях и при закрытых, ибо электромагнитная волна проходит сквозь каменные стены, деревянные перегородки, кирпичи и штукатурку так же свободно, как солнечный свет через прозрачное стекло. Трубочка обладала характером устойчивым, ровным. На нее можно было положиться.

Попов лишь слабо улыбался в ответ на шумное ликование своего помощника. Он смотрел на эту трубочку, испытывая чувство охотника, поймавшего первую дичь: она уже перестала манить его. Он думал уже о другом, о более крупном улове...

Два дня отдыхали от приступов порошковой лихорадки. Два дня никто из них не показывался в кабинете Минной школы, где в столе Попова была заперта маленькая стеклянная трубка.

Александр Степанович проводил время дома, резвился с детьми, забавляя их различными фокусами, поглощал страницы пухлого романа, развлекался шахматными дебютами, в обед со вкусом поедал любимые пельмени и пил множество стаканов горячего чая. Казалось, он совершенно забыл о своих опытах, о порошках, трубочках, гальванометрах.

Только Раиса Алексеевна заметила в нем некоторую странность.

Кто-то сильно позвонил к ним в квартиру. Александр Степанович вышел в переднюю, но дверь не открыл, а уставился вдруг на верх стены. Замерев на месте, он смотрел, как судорожно барабанил молоток по колокольчику, весь вздрагивая и сотрясаясь от нетерпения.

Он надел пальто, низко надвинул широкополую шляпу и вышел из дому. Его видели медленно шагающим по кронштадтским улицам; он прогуливался вдоль набережной, бродил по бульварам, садился на одинокие скамейки и концом трости чертил разные фигуры на песке. Он был так рассеян, что не отвечал на поклоны знакомых.

В последний вечер отдыха, когда собрались гости и математик Колотов проигрывал на фортепиано целые оперные арии, а Рыбкин выводил на своей флейте мечтательные пасторали, Александр Степанович поднялся с кресла, тихонько прошел к себе в комнату и там набросал карандашом на обрывке желтоватой бумаги несложную схемку. Видное место в ней занимал обыкновенный электрический звонок.

— Смотрите, Петр Николаевич, какую я придумал штуку, — сказал он на следующее утро помощнику, встретившись с ним снова в Минной школе.

Попов вынул из кармана тот самый желтоватый лоскут бумаги. И то, что увидел Рыбкин на этой схеме, поразило его безмерно. Это было совсем простое и вместе с тем удивительно удачное решение одной из важнейших задач беспроволочного телеграфирования. На схеме было показано, как можно легко, с полной надежностью осуществить немедленное автоматическое встряхивание когерера после каждого приема сигнала. И главную роль здесь выполнял самый заурядный звонок, уже десятки лет знакомый всем физикам и электрикам.

Идея была такова. Над когерером располагается звонок. В спокойном состоянии его молоточек лежит как раз на стеклянной трубке. Звонок и когерер включены в общую цепь с батареей. И что же происходит? Как только электромагнитная волна создает в порошке проводящие нити, ток из батареи устремляется к звонку. Молоток, ударяя по колокольчику, громко извещает о том, что издалека поступил сигнал. Но тогда прерывается контакт. Молоточек отходит обратно и щелкает по стеклянной трубке, как настоящий «электрический палец». И так при каждом сигнале: один удар наверх — звонок, другой удар вниз — встряхивание порошка. Все совершается вполне автоматически. После каждого сигнала когерер немедленно готов к дальнейшему приему.

На бумаге схема выглядела ребячески простой. Осуществить ее на деле оказалось куда сложнее. Непредвиденные трудности вырастали одна за другой. После нескольких ударов молоточка трубка разбивалась. {242}

Схема приемника Попова приобрела окончательный вид: электромагнитная волна повышала проводимость порошка в трубочке, ток устремлялся из батареи в реле, а якорь реле замыкал цепь звонка, и тот давал знать, что сигнал принят. Затем молоточек его падал обратно на стеклянную трубку, встряхивал ее — и приемник был снова готов к приему сигналов.

Пришлось придумать для нее амортизатор — своеобразный буфер, который смягчал бы силу этих резких пинков. Попов надел на когерер ровное резиновое колечко, как раз на то место, по которому стучал молоточек. Трубка получила предохранительный ошейник.

И все же стекло иногда трескалось. Тогда Попов поставил когерер на «рессоры». Он не стал закреплять его неподвижно на общей доске со звонком, а подвесил под молоточком на легкой часовой пружине да еще для большей упругости согнул пружину с одной стороны гармошкой. Теперь когерер не подставлял свой стеклянный лоб прямо под удары молоточка, а отскакивал от него, как резиновый мячик, приплясывал на часовой пружине, основательно перетряхивая весь порошок.

Но вот какое противоречие заключалось еще в этой схеме. Когерер — приборчик тонкого устройства. Он обладает натурой весьма чувствительной. Ему достаточно иногда даже самого слабого прикосновения электромагнитной волны, чтобы изменить свое сопротивление и пропустить хотя бы ничтожное количество тока. А этого тока нехватает на то, чтобы привести в действие звонок — существо достаточно грубое и неповоротливое.

Что же делать? Как примирить это противоречие, которое грозит крушением всей идеи автоматического встряхивания? Попов нашел выход из тупика. Он ввел в свой приемник так называемый «принцип усиления», на котором стоит и без которого не может теперь обойтись вся современная радиотехника.

Он заставил эти слабые, ничтожные токи пробуждать, вызывать к жизни более крупные запасы электрической энергии. Такое превращение осуществил он при помощи реле — маленького электромагнита с очень легким, подвижным якорем. Малейшая искорка тока, пущенная по обмотке реле, уже притягивает якорь, а тот замыкает другую цепь, с более сильным источником, и понуждает к действию главную установку. Такие реле — электрические посредники — были уже известны в то время на телеграфных линиях. Такие тонко чувствующие электромагнитики употреблялись и во всех измерительных приборах — вольтметрах и амперметрах. Именно из старого вольтметра и сделал Попов первое реле для своего приемника.

Теперь схема автоматического встряхивания приобрела окончательный вид. Волна, принятая когерером, заставляла срабатывать реле, а якорь реле замыкал цепь звонка, тот подавал сигнал и ударял тотчас по трубке, и все становилось обратно по своим местам.

Попов выиграл схватку с одним из самых коварных затруднений, и, выйдя победителем, стал изобретателем первого в мире радиоприемника.

Целыми днями в разных концах Минной школы трезвонили, звякали, дребезжали звонки, приводя в смущение старых вахтеров. {243} Попов переходил с новым приемником из комнаты в комнату, скрывался с ним за огромными шкафами, за кирпичными перегородками, а волны, излучаемые вибратором, настигали его всюду и приводили звонок в самое веселое настроение: он то коротко позвякивал, то заливался трелями. Сигналы воспринимались безошибочно, чувствительность оказалась поразительной.

Путешествуя с приемником по комнатам, Попов заметил любопытное явление: прием значительно улучшался, если расположение вибратора и приемника было таково, что электромагнитные волны шли вдоль проводов электрического освещения. Получалось так, будто волны нанизывались на эти провода и скользили по ним более охотно — как кольца по гладкому стержню. Попов удержал это в памяти. Он не вел пространных дневников, не фиксировал каждый свой опыт подробной справкой, но он многое подмечал и редко что забывал.

Новому приемнику было явно тесно в четырех стенах здания, он рвался на простор, на широкое жизненное поле. Попов решил перенести опыты на открытый воздух. Радио перешагнуло через границу узкого мирка лаборатории.

Вибратор поместили у окна физического кабинета, а приемник унесли в сад. Все дальше по дорожкам, со скамейки на скамейку перемещался приемник, ничем не связанный с вибратором, совершенно свободный и не зависимый от него. Все большее пространство разделяло их. Уже два и даже три десятка метров. Рыбкин у окна нажимал контакт, и между ними мгновенно устанавливалась невидимая связь, чудесная игра сигналов.

Но стоило только внести приемник в полосу тенистых деревьев, как звонок повел себя робко и неуверенно, словно ему что-то мешало. Попов почти с ненавистью оглядывал густую листву. Это она, видимо, образовала ту завесу, сквозь которую должны были с трудом просачиваться волны. Как преодолеть ее?

И тут он вспомнил о направляющем действии осветительной проводки. Он закинул на деревья длинную медную проволоку, словно рыбацкую лесу, для выуживания электромагнитных волн. И тогда звонок снова заверещал в полный голос. Хотя проволока не была соединена ни с одним из приборов, а просто висела на ветвях, все же, несомненно, она служила путеводной нитью для электромагнитных волн, она притягивала их к себе и помогала проскальзывать сквозь лиственную чащу.

Привычка к обобщениям помогла Попову сделать теоретический вывод: всякий проводник, находящийся в пространстве, насыщенном электромагнитными волнами, является своеобразным центром улова этих волн, подобно тому, как любой предмет, оказавшийся в атмосфере насыщенного пара, образует вокруг себя сгустившееся туманное облачко. А отсюда Попову достаточно было шагнуть совсем немного, чтобы совершить еще одно изумительное открытие. Он снял проволоку с деревьев и вместо нее прикрепил к зажиму когерера вертикальный медный стержень длиною в 2 метра, торчащий к небу наподобие маленького шпиля. Это была та своеобразная «ложка», с помощью которой приемник должен был черпать из окружающего пространства гораздо более значительные порции электромагнитной энергии.

Попов не ошибся в своих предположениях. Приемник можно было относить куда угодно — в противоположный конец сада, в самую гущу деревьев или заросли кустарников, — а он исправно отмечал все сигналы. Попову удалось достичь невиданной дальности передачи — 80 метров! Вот какой прыжок позволил совершить этот простенький медный стержень!

Теперь мы скажем, что это была первая в мире антенна. Та самая антенна, которая стала непременной частью всякого беспроволочного телеграфа; та самая антенна, которая торчит теперь над крышей каждого радиолюбителя, протягивается на мачтах корабля, выглядывает из башни танка или кабины самолета; та самая антенна, без которой не может обойтись ни одна из современных радиостанций.

Итак, все главное было сделано, все важнейшие узлы решены. Очень кстати! Учебный год уже открылся, и Попова безжалостно увлек водоворот лекций, докладов, семинарских занятий, экзаменов и консультаций. Только урывками он возвращался к своему прибору, чтобы внести какое-нибудь улучшение, вернее, отработать деталь, разместить отдельные части в наиболее выгодном сочетании.

А вереница месяцев перевалила уже в следующий год. {244}

Всякий, кто забрел бы случайно в сад Минной школы в конце апреля 1895 года, увидел бы удивительное зрелище: почтенный физик Попов вместе с ассистентом Рыбкиным разгуливал по крыше садовой беседки и забавлялся тем, что пускал вверх детские воздушные шары. Но тот, кто дал бы себе труд внимательно присмотреться к происходящему на крыше, скоро убедился бы, как далеко все это было от пустой забавы.

Воздушные шары уносили с собой ввысь тонкий медный шнурок. Нижний конец его оставался на крыше, зажатый в контактах приемника, у которого вместо звонка был включен гальваноскоп с двумя золотым листочками. Время от времени Листочки расходились, а когда Попов легонько стучал по трубке когерера, снова опадали.

Зачем же понадобилось Попову забираться на небо и устраивать там подобные фокусы? У него была к тому достаточно веская причина. В наше время каждый радиолюбитель, который склеил хотя бы самый примитивный, неуклюжий коробок приемника и выставил в форточку острие антенны, вполне уверен, что вокруг него проносятся десятки, сотни сигналов и сообщений, на самых различных волнах, от множества передатчиков и отправительных станций. А Попов был тогда единственным радиолюбителем на всем земном шаре. Ему некого было принимать. Он вынужден был сам придумывать для себя достаточно мощный отправитель, чтобы испытать дальность действия своего приемника. В поисках такого отправителя он и устремился к небу.

Там, на заоблачных высотах, находился естественный, вечный и неисчерпаемый источник электромагнитных волн — атмосферное электричество. Оттуда с огромных расстояний доносились настойчивые сигналы, рождаемые грозовыми разрядами. Теперь он знал, что это были блуждающие, мятущиеся силовые линии между заряженными облаками и землей, линии, которые сгущаются иногда до такой степени, что проскакивает гигантская искра — молния.

Туда, навстречу атмосферным сигналам, Попов и поднял на детских шарах свою антенну. Ветер колебал шары, меняя их высоту. И тогда на разных уровнях изменялся электрический потенциал, а электроскоп, растопыривая или сдвигая свои золотые листочки, отмечал эти колебания.

Попов сделал последний, окончательный шаг: он присоединил вместо электроскопа свой звонок и стал ждать сигналов. Они не замедлили явиться. Звонок принялся лениво позвякивать, отвечая на то, что происходило в атмосфере.

Так продолжалось несколько дней. Однажды, когда Попов и Рыбкин, скорчившись, сидели у приемника, их поразило крайне возбужденное поведение звонка. Он заголосил вдруг так резко и громко, словно кто-то там, наверху, нажал что есть мочи на кнопку, как звонит иногда чересчур нетерпеливый {245}

Навстречу атмосферным сигналам поднималась на детских шарах антенна Попова.

посетитель. А спустя минуту опять такой же звонок, настойчивый и сердитый.

Стало быть, в атмосфере произошло нечто серьезное. Что же именно? Попов записал этот день и час. А когда справился в Главной физической обсерватории, то ему ответили, что именно в тот день и час над окрестностями Петербурга прошла первая весенняя гроза. Метеорологи отметили несколько ударов молнии и раскаты грома. Все это происходило за 30 километров от Кронштадта, от того места, где сидел с приемником Попов.

30 километров! Мгновенно через пространство, над водой и сушей, над кораблями и наземными постройками, над улицами и парками, пронеслись эти электрические колебания — радиосигналы, посланные разрядом молнии. Пронеслись 30 километров и заявили о себе громким звоном. Опять молния! Молния — этот злейший враг современных радиоустановок, против которого принимаются теперь специальные меры защиты, — оказывается она, молния, стояла у колыбели радио, пробуждая его к жизни своими мощными ударами.

Вскоре приемник не только отзывался на сигналы молнии, но и начал записывать их. Попов присоединил регистрирующий аппарат, в котором под действием электрических толчков перо чертило по бумажному барабану волнистые линии. Все грозы подверглись теперь строжайшему учету. Они аккуратно оставляли отметку о себе — резкий скачок черты на барабане, характерный грозовой росчерк. Попов окрестил свой приемник новым именем — «грозоотметчик».

Он часто проходил к грозоотметчику, подолгу стоял над ним задумавшись, поглаживая пальцами стеклянную трубочку, металлические части, осторожно смахивал пылинку. Этот аппарат был уже не капризной летучей схемой, пригодной лишь для лабораторных изысканий, а законченным конструктивным образцом, с которым можно было смело выходить на широкое поле практики.

— Петр Николаевич, мы с вами сделали такое открытие, все значение которого сейчас едва ли кто поймет. Эти несколько недель, которые мы провозились с грозоотметчиком, верьте мне, явятся самым знаменательным временем во всей нашей жизни...

И вот настал день 7 мая 1895 года. В тот день в Петербургском университете происходило заседание физического отделения Русского физико-химического общества. Никто из пришедших на заседание и не предполагал, что ему придется быть свидетелем исторического события. В повестке {246} дня значились три вопроса. Сначала делопроизводитель отделения долго и монотонно зачитывал список книг, полученных библиотекой. По второму вопросу выступил автор труда «О законе параболы» и с напрасной горячностью пытался доказать какие-то подробности, сердито стуча мелом по доске. Последним пунктом повестки стояло сообщение преподавателя кронштадтской Минной школы Александра Степановича Попова под весьма малозначащим названием: «Об отношении металлических порошков к электрическим колебаниям». Наиболее нетерпеливые члены общества уже поглядывали на двери, собираясь покинуть заседание.

Между тем Рыбкин внес приборы и установил их по разным концам обширного зала. С одной стороны он расположил усовершенствованный вибратор Герца, а с другой — какой-то ящик, накрытый цинковым чехлом, из которого торчал короткий стержень. Это и был грозоотметчик, впервые представший на всеобщее обозрение.

Когда все было готово, на кафедру взошел Попов и, нервно теребя свою тощую рыжеватую бородку, избегая смотреть в передние ряды сидящих, произнес тихим, глуховатым голосом:

— Милостивые государи!.. Он видел перед собой ту самую аудиторию, где на скамьях, вздымающихся амфитеатром, сидел когда-то начинающий студент Попов и почти с трепетным благоговением прислушивался к первым словам науки, исходившим из уст университетских знаменитостей. А теперь они, те самые ученые, оказались его слушателями, и он стоял за лекторским столом и говорил им, бывшим своим учителям, такие вещи, все значение которых они не могли еще как следует понять.

Выражаясь угловатыми фразами, он рассказывал об истоках своей работы, о бесконечных опытах с порошками, дробью, цепочками, стеклянными) трубками. Он рассказывал о том, как были найдены им важнейшие принципы чувствительного и надежного приема — автоматическое встряхивание, усиление сигналов, антенна. Он говорил все более твердо, уверенно, овладевая вниманием собравшихся. Его бледное, болезненно одутловатое лицо оживилось краской, а в глазах искрился огонек веры и убежденности. Он объяснял конструкцию грозоотметчика, показывал его действие. Электромагнитные волны, посылаемые вибратором, распространялись по всему обширному залу — невидимые, никем не замечаемые, — а приемник Попова, находившийся в противоположной стороне, безошибочно обнаруживал их и оповещал аудиторию задорным перезвоном.

Все это было ново, оригинально, интересно. Докладчика наградили аплодисментами. Но он не получил еще того признания, какого заслуживал как творец величайшего изобретения. Среди многолюдного собрания ученых светил не нашлось тогда человека, который понял был достаточно глубоко, к чему ведет все только что показанное. Для большинства оставался еще неясным истинный смысл заключительных, весьма осторожных слов Попова:

— Могу выразить надежду, что мой прибор при дальнейшем усовершенствовании его может быть применен к передаче сигналов на расстояние при помощи быстрых электрических колебаний...

Секретарь общества составил сухой протокол под номером 151 (201), отметив в бесстрастных, скупых фразах лишь внешнее содержание доклада Попова наравне с двумя другими.

И все. Никаких выводов из этого сообщения не было сделано. Газеты не проронили ни слова. Люди продолжали спокойно заниматься своими делами, ученые и техники спорили о совсем иных предметах, не зная того, что великое событие уже свершилось. Радио вступило в жизнь.

Оно зародилось в стенах кронштадтской Минной школы, когда Попов работал над своим приемником; оно стало уже всеобщим достоянием, когда Попов публично заявил о своем открытии на заседании Русского физико-химического общества. И краткая протокольная запись от 7 мая 1895 года явилась официальным актом о рождении радио, его «метрикой». Что же произошло дальше? Дальше начался трудный рост, постепенное развитие, усовершенствование отдельных частей и деталей. Началась тяжелая борьба за существование радио.

В марте следующего года в том же зале Петербургского университета Попов снова показывает на заседании Физико-химического общества работу радиоприемника. На этот раз вибратор был помещен совсем в {247} другом здании, метров за двести от физической аудитории. Но самое главное заключалось в том, что приемник имел теперь вместо простого звонка самопишущий телеграфный аппарат Морзе. После того как приемный аппарат, повинуясь сигналам из другого здания, наклевал на ленте серию точек и тире, после того как председатель собрания собственноручно выписал все знаки мелом на доске и перевел их на буквы, присутствующие с восторженным изумлением прочли слова «Генрих Герц». Это была первая в мире радиограмма.

Слова, целые осмысленные фразы могли передаваться теперь на расстояние без всяких проводов, свободно и незримо распространяясь в пространстве, через все преграды.

И тогда у присутствующих прозрели глаза, они увидели наконец истину, поняли настоящее значение того, что случилось почти год назад на заседании 7 мая 1895 года.

Дальше начинаются прошения по начальству об отпуске хотя бы самых малых средств, чтобы иметь возможность изготовить более совершенную аппаратуру и продолжать опыты.

Дальше на английских островах высаживается с парохода некий итальянец Гульельмо Маркони — предприимчивый молодой человек с тяжелым подбородком — и привозит с собой запломбированные ящики, в которых, по его уверению, заключается вся; тайна телеграфирования без проводов. С помощью главного инженера британских телеграфов Присса он сколачивает под эту тайну богатейшее акционерное общество с миллионным капиталом и через подкупленные газеты поднимает такой шум и треск по всему миру, что даже в России для многих оказался заглушённым тихий, серьезный голос преподавателя Минной школы. А когда распечатали таинственные ящики Маркони, то обнаружили там всего-навсего копию радиоприемника Попова.

Дальше Попов устанавливает радиосвязь между берегом и небольшим катером, а потом между двумя кораблями, воздвигая на них первые судовые антенны. Он начинает эти опыты с расстояния в 600 метров, а кончает дальностью в 5 километров. Затем

удается наладить двустороннюю связь между кораблями учебного минного отряда, раздвинув границы передачи до 11 километров. С того момента открывается эпоха взаимных переговоров по радио.

Во время этих опытов было обнаружено примечательное явление: радиосвязь между двумя кораблями нарушалась, как только в промежутке между ними проходил третий корабль. Подметив это отражение радиоволн, Попов создал ту основу, на которой покоится вся современная радиолокация.

Дальше Рыбкин обнаруживает возможность принимать радиосигналы на слух через трубку телефона. И Попов создает первый телефонный радиоприемник со слышимостью до 45 километров. А Рыбкин становится первым в мире радиослушателем.

Дальше, зимой 1900 года, радио впервые выступает на практической арене. Две самодельные станции: Попова и Рыбкина — одна на острове Гогланд, другая в Котке на Финском побережье — управляют работами по спасению броненосца, севшего на камни. Четыреста радиограмм передают они друг другу на расстояние свыше 40 километров через ледяной залив и дикие леса на скалистых берегах.

Тогда же раздается и первый радиосигнал бедствия, предвестник будущего «505». Его посылает Попов, сообщая о том, что на оторванной льдине унесло в море рыбаков. По этому сигналу о помощи, поданному рукой самого изобретателя, немедленно выходит на розыски ледокол «Ермак» и в тот же день доставляет четырех рыбаков на землю. Радио начало служить делу спасения человеческой жизни.

В том же году Попов конструирует первые в мире походные армейские радиостанции.

Дальше крупная американская фирма предлагает Попову переехать в Соединенные Штаты, обещая неограниченные капиталы и технические средства за право пользоваться его системой беспроволочного телеграфа. А затем синдикат английских капиталистов присылает Попову предложение «продать синдикату все его патенты или же войти с ним в соглашение для более {249} широкой эксплоатации его изобретения». На все предложения Александр Степанович отвечает решительным отказом. Он говорил: «Я русский человек и все свои знания, весь свой труд, все свои достижения имею право отдать только моей родине».

Дальше Попов заменяет стеклянную трубочку когерера более надежным уловителем волн — детектором. Он строит новые станции, позволяющие осуществлять точную настройку на определенную волну и покрывать расстояние в 150 километров. Он совершенствует антенны и вырабатывает способы их измерения. Он вводит условные сигналы в начале передачи — прообраз той системы позывных, которая дает теперь возможность разным станциям находить друг друга в безбрежном океане электромагнитных волн.

Он, как великий каменщик, пришел и заложил на пустом месте главные кирпичи того фундамента, на котором высится теперь гигантское, необъятное здание современной радиотехники. Но самому ему не пришлось жить под этой крышей. Он отдал своему делу, своему изобретению все силы, какие только были отпущены ему в весьма скудной доле. Тяжелая нужда студенческих лет, напряженный, неистовый труд над изобретением, забота о судьбе радио в обстановке поднявшейся волны интриг и спекуляций, волнения революционных дней, когда ему, мягкому и нерешительному человеку, уже профессору и выборному директору Электротехнического института, приходилось отстаивать учащуюся молодежь от полицейских облав, — все это окончательно расстроило здоровье, подорвало остаток сил.

Вечером 13 января 1906 года его сразило кровоизлияние в мозг, внезапное, как удар молнии. Тогда Раиса Алексеевна за рабочим столом мужа написала письмо друзьям с просьбой продолжать начатое им дело, дело развития радиотехники.

СОЗДАТЕЛИ АВИАЦИОННОМ НАУКИ

ет пятьдесят тому назад люди, близко стоявшие к московскому городскому хозяйству, столкнулись с загадочным и непонятным явлением: то и дело, без всякой видимой причины, лопались прочные магистральные трубы водопроводной сети. Бедствие принимало такие размеры, что нашлись хозяева, считавшие нужным прикрыть водопровод и возвратиться к прежней системе водоснабжения. Старая система, как известно, состояла в доставке воды бочками и ведрами из Москвы-реки и дворовых колодцев.

После некоторых размышлений Управление городским хозяйством создало комиссию для изучения странного явления. В комиссию решено было ввести профессора механики Московского высшего технического училища Николая Егоровича Жуковского. В приглашении этом, впрочем, не было ничего случайного. Когда водопровод проектировался и строился, к Жуковскому обращались за разрешением разных сложных вопросов и получали от него всегда очень точные ответы. Так, например, он установил, что колебание уровня подпочвенных вод связано с давлением барометра, и создал классический труд «О движении подпочвенных вод». Он даже продемонстрировал на докладе движение струек воды в песках.

Профессор Жуковский не только помог строителям составить представление о мощности возможного водосбора для снабжения водой Москвы «и выбрать место для станции, — он неожиданно оказал большую услугу конгрессу врачей в Вене. Конгресс изучал вопрос о развитии эпидемий в связи с колебанием уровня подпочвенных вод. Труд московского ученого сыграл видную роль в занятиях и решениях съезда.

Для изучения причин бедствия, постигшего московский водопровод, Жуковский отправился на Алексеевскую водокачку под Москвой. Он указал комиссии, что одной из главных причин аварий магистральных труб является развитие сильного ударного действия воды в трубах, когда их быстро открывают или закрывают. Но надо было проверить эту догадку, исследовать явление так называемого гидравлического удара. Все явления, происходящие в теснинах чугунных труб, Жуковский представлял себе совершенно ясно и, пожалуй, даже угадывал основные черты закона, управляющего водной стихией. Однако, чтобы выразить этот закон с помощью формул и чисел, требовалось еще тщательно обследовать явление опытным путем. {251}

По указаниям Николая Егоровича, на водокачке соорудили опытную сеть водопроводных труб разных диаметров. Сеть заставляли работать при самых разнообразных условиях. Электрические звонки, хронометры, пишущие аппараты сторожили каждое движение воды, каждое колебание труб. Опытная сеть была построена с большим остроумием и поразительной предусмотрительностью.

Оказалось, что действительно все явления гидравлическою удара, как и предполагал Жуковский, объясняются возникновением и развитием в трубах ударной волны, происходящей в несжимаемой жидкости при внезапной остановке ее движения. Инженеры, строившие водопровод, не обратили внимания на то, что когда задвижка или кран быстро закрывается, то вода останавливается и толчок передается по трубам согласно закону распространения волнообразного движения. Обстоятельство это строители упустили из виду, очевидно, потому, что до этого они имели дело не с короткими водопроводами. В коротких же трубах ввиду громадной скорости распространения ударной волны подъем давления кажется происходящим вдоль всей трубы одновременно. Длину и скорость волны при гидравлическом ударе Жуковский определил в самом начале работы.

Жуковский установил затем, что опасное возрастание гидравлического удара начинается при переходе ударной волны с труб большого диаметра на трубы малого диаметра и что сила ударного давления удваивается, достигнув концов больших труб. Такое удвоение, нарастая, в конце концов при особо неблагоприятных условиях вызывает разрыв трубы.

Установив причины аварий, исследователю оставалось только предложить меры для их предотвращения. Простейший способ оградить водопроводные трубы от аварий — медленное закрывание и открывание кранов. Как только краны с приспособлением для медленного закрывания были введены, прекратились аварии, донимавшие московский водопровод.

Вы думаете, что этим дело и кончилось? Нет, водопроводные аварии и медленно завинчивающиеся крапы для Жуковского оставались только внешними границами практического мира. Наука не кончалась за этими границами, а Жуковский был великий ученый. Он заглянул гораздо глубже в сущность стихии и, познав ее, со снисходительной и лукавой улыбкой предложил нечто, похожее уже на колдовство. Он, видите ли, нашел способ определять место аварии, не выходя из водокачки и не дожидаясь, когда вода в месте разрушения трубы выступит на поверхность мостовой, давая знать об аварии. Секрет заключался в том, чтобы создать искусственный гидравлический удар на водокачке и затем взглянуть на ударную диаграмму: пользуясь теоретическим построением Жуковского, оказалось возможным точно определить место, где происходит утечка воды.

Когда старых рабочих-водопроводчиков прислали впервые на спокойную улицу с сухой и чистой мостовой и сказали им: «Ройте, тут лопнула труба!» — они посмотрели на инженера, как на человека, сошедшего с ума или решившего пошутить. Сняв верхний покров мостовой, люди приступили к работе молча. Рабочих оскорбляло неуважение к их труду, заведомо напрасная и бесполезная, как им казалось, работа. Молодой инженер ждал, закусив губы. Люди злобно швыряли землю, но ждать пришлось недолго. За песчаным слоем последовала глина, напитанная доотказа водой, и вслед за тем захлюпала жидкая грязь: место разрыва трубы было определено по диаграмме с точностью до одного метра!

Так была решена профессором Жуковским задача о величине гидравлического удара и о скорости его волны — первое полное и точное решение этого вопроса в науке.

Московский профессор рассеял туман, окутывавший многие вопросы, связанные с работой водопроводной сети. Гидротехники получили возможность производить точные расчеты не в одном водопроводном деле. Прежде всего были созданы правильные конструкции гидравлических таранов: тараны работали доселе очень плохо, так как наука не имела всех данных для расчета длины трубы, подводящей воду. Как обеспечить наивыгоднейшее использование гидравлического удара в таране, никто не знал.

После того как гидравлическим тараном занялся Жуковский, это остроумнейшее изобретение человека начало жить заново. Без всяких дополнительных сооружений, без насосов, плотин и моторов сейчас в {252} колхозах тараны подают из ложбин и овражков с текучей водой живую струю воды высоко наверх в коровники и конюшни.

В разные периоды своей научной деятельности Жуковский занимался и вопросом о прочности велосипедного колеса, и вопросом о наивыгоднейшем угле наклона аэроплана, и вопросом о рациональной форме корабля. С исчерпывающей полнотой и даже с показом механических моделей он отвечал и на вопрос, почему кошки при падении всегда падают на лапы, и на вопрос о коэфициенте полезного действия человеческого организма, и на вопрос, почему из фабричных труб дым выходит клубами, и на тысячу других вопросов — больших и малых. Он делал доклады и о парении птиц, и о движении прямолинейных вихрей, и о сопротивлении воздуха при больших скоростях, и о движении вагонов по рельсам, и о снежных заносах, и о ветряных мельницах, и о качке кораблей, и о множестве других разнообразных вещей. Все они служили ему поводом для теоретических построений огромного и широчайшего значения.

Педагогическая деятельность Жуковского совсем не была похожа на выполнение обязанностей, дававших материальную возможность заниматься научной работой. Нет, то была составная часть научных занятий, и, может быть, поэтому Николай Егорович не отделял своей работы от работы учеников и даже не видел существенной разницы между ними.

Иногда он приносил в аудиторию клочок живой природы, вроде маленькой птички, которую демонстрировал слушателям, чтобы они могли разобраться в условиях взлета. Птичка находилась в стеклянной банке и должна была наглядно показать, что, не имея площадки для разбега, подняться в воздух нельзя.

Николай Егорович снял с банки крышку и предоставил птичке выбираться наружу, показывая непреложность теории. Некоторое время птичка действительно не могла взлететь в полном соответствии с привычными представлениями. Но, не имея нужной для взлета площадки, птичка стала делать спирали по стенке банки и ко всеобщему восхищению взлетела под потолок.

— Эксперимент дал неожиданный, но поучительный результат: площадку может заменить спираль, а нам это не пришло в голову!

Жуковский, очевидно, понимал или чувствовал, каким грубым препятствием для движения теоретической мысли является привычное мышление, как трудно даже изощренному уму прервать течение привычных представлений и дать место иным, неожиданным и новым. Оттого-то он и прибегал постоянно к живой природе с ее поучительным непостоянством, с ее огромным запасом еще не раскрытых тайн, не обнаруженных возможностей.

Над зеленым лугом летали стрелы его арбалета с винтом, когда он занимался измерением и вычислением времени полета. По проселочным дорогам взад и вперед мелькал его велосипед с большими крыльями, когда он изучал сопротивление воздуха. Живая природа открывала тайны аэродинамики этому пророку авиации, предсказавшему «мертвую петлю» за двадцать лет до того, как ее совершил летчик Нестеров. В саду имения Орехово, под яблонями, Жуковский чертил на песке свои формулы, когда врачи запретили ему работать, а родные заставляли подолгу гулять.

Излагая результаты своих работ для широкой публики, Жуковский часто обходился без формул, трудных рядовому слушателю, даже там, где другой ученый непременно прибег бы к длиннейшим и сложнейшим вычислениям.

Великий русский инженер, он не строил машин, но чутье конструкции у него было необычайное.

Профессор В. Г. Голубев вспоминает такой случай. Однажды Николай Егорович получил письмо от молодого инженера, который обращался к великому механику с просьбой о технической помощи. На заводе, где работал инженер, у одной машины поломался коленчатый вал. Изготовить новый вал завод не мог. На передачу заказа другому заводу потребовалось бы много времени. Везти вал для исправления из-за распутицы было невозможно. В этих обстоятельствах инженер и просил Жуковского, как это часто тогда делали практики машиностроения, придумать, как помочь беде.

Николай Егорович через день ответил инженеру приблизительно в таких словах:

«Я машины не видел, назначение ее мне неясно; по каталогу, присланному вами, разобраться трудно. Но, судя по приложенной {253} вами схеме, в машине действуют снизу такие-то и такие-то силы, а сверху — такие-то и такие-то. При этих условиях для меня совершенно очевидно, что коленчатый вал выгоднее заменить шестернями, которые вы легко можете изготовить у себя на заводе».

Инженер подумал, рассчитал и последовал совету ученого-теоретика. Шестерни были быстро изготовлены, поставлены и оказались, как и думал Николай Егорович, более выгодными, чем вал: машина стала работать лучше, и на заводе все удивлялись только тому, как это иностранная фирма, выпускавшая машины, не сообразила ставить шестерни вместо коленчатого вала.

В те годы, когда создавалась русская аэродинамическая школа во главе с Н. Е. Жуковским, теоретическая механика была не чем иным, как прикладным отделом математики. Жуковский одним из первых показал, что в современной теоретической механике опираться лишь на математический метод невозможно, что для правильных выводов здесь так же нужен научно поставленный эксперимент, как и во всех иных областях естествознания.

Дальнейшее развитие науки подтвердило взгляд Жуковского, хотя в его время находилось очень мало ученых, державшихся того же мнения. Жуковскому принадлежит честь создания первых лабораторий по механике в Московском университете и в Московском высшем техническом училище, лабораторий со сложной аппаратурой, с научно поставленными опытами и измерениями. Теперь такие лаборатории — не редкость. Они имеются во всех крупных научных центрах Европы и Америки, но родиной их, несомненно, является Россия.

Нет почти ни одной области механики, в которую бы великий ученый не сделал крупнейшего вклада своими работами, однако наибольшую известность и практическую ценность приобрела его научная деятельность в области авиации.

Жуковский разработал теоретические основы авиации и расчет самолетов и, главное, сделал это в те времена, когда строители первых самолетов твердили, что «самолет — не машина, его рассчитать нельзя», когда среди широких кругов специалистов господствовало убеждение, что никакие теоретические соображения не применимы к механике столь непостоянной среды, как воздух, и что авиацию можно строить только на данных опыта и практики. Директор летной школы в Лозанне Рикардо Броцци, например, писал:

«Аэродинамика бесспорно есть наука, основанная на опыте. Все заслуживающие доверия законы являются и должны быть указаниями действительного опыта. Нет ничего более опасного, как применять математический аппарат с целью достичь построения этих законов».

Эти наивные строчки были напечатаны в труде Броцци в том самом 1916 году, когда на французском языке появилась работа Жуковского «Теоретические основы воздухоплавания», решительно опровергавшая утверждение директора авиационной школы. Но Жуковский слишком широко шагал впереди своего времени, и за ним можно было только поспевать, а никак не итти вровень.

В природе есть много явлений, наблюдая которые кажется, что проникнуть в тайну законов, управляющих ими,- невозможно. Клочок бумаги, брошенный на пол, падая, козыряет и ложится совсем не там и не так, как можно было бы ожидать. Орел и ястреб парят в воздухе, не двигая крыльями. Все явления, происходящие под влиянием сил, возникающих при движении воздуха, долгое время оставались непонятными и необъяснимыми.

То же можно сказать и о явлениях, связанных с движением жидкостей при -воздействии на них каких-нибудь сил. Именно полнейшая, казалось бы, неуловимость законов воды и воздуха заставляла наших предков относиться к ним, как к стихийным силам природы, непостижимым уму и неподвластным человеку.

До последнего времени человечество не знало многих законов аэродинамики и гидродинамики, определяющих поведение воздуха и жидкостей в связи с действующими на них силами. Поэтому в течение тысячелетий, несмотря на множество смелых, но наивных попыток, человек не смог подняться в воздух, но сделал это, когда были разрешены основные вопросы аэрогидродинамики, установлены основные законы движения тел в воде и в воздухе.

Одна из важнейших закономерностей аэрогидродинамики была установлена еще в XVIII веке членом Петербургской академии наук Даниилом Бернулли. Он установил

связь между давлением и скоростью в каждой точке струи тяжелой жидкости.

Воздух, подобно жидкости, давит на поверхность каждого тела, с которым он соприкасается, причем давление в каждой точке перпендикулярно к поверхности тела. Такое давление называется статическим давлением или просто давлением. Статическим давлением является атмосферное давление: воздух, как известно, имеет вес, и довольно значительный — каждый литр его весит более грамма. На каждый квадратный сантиметр поверхности Земли давит воздушный столб такого же сечения, весом около килограмма. Это и есть пример статического давления.

Скорость, вернее — живая сила текущей воды или воздуха, может быть преобразована в давление на поверхность тела. В отличие от статического давления, такое давление называется динамическим давлением или скоростным напором. Если в стакан с водой подуть с достаточной силой, то вода выплеснется через край.

Так вот, Бернулли установил, что для каждой точки струи жидкости, не обладающей вязкостью, сумма скоростного напора и статического давления остается величиной постоянной. Иначе говоря, там, где увеличивается скоростной напор, уменьшается давление, и наоборот — там, где уменьшается скоростной напор, увеличивается давление. Закон этот, как выяснилось позднее, одинаков и для жидкостей и для газов. Стоит нам только усвоить этот основной закон, одинаковый для воды и воздуха, как многие аэрогидродинамические загадки легко разрешаются.

Возьмем, например, два листка бумаги, слегка выгнем их и будем держать близко друг к другу выпуклыми сторонами. Казалось бы, что если подуть в пространство между ними, листки должны разойтись. На самом деле листки сближаются выпуклыми сторонами.

Не зная связи между скоростями и давлением, тут ничего нельзя понять. Но закон Бернулли говорит, что увеличение скорости движения воздуха между листками уменьшает давление между ними, в то время как на внешних сторонах листков оно остается неизменным, равным атмосферному. Эта разность давлений и сближает листки.

Закон Бернулли объясняет нам, почему иногда сталкиваются сближающиеся корабли. Когда корабли идут параллельно друг другу на небольшом расстоянии, борты их образуют канал, где возникает течение. Скоростной напор воды в узком пространстве между кораблями увеличивается и уменьшает статическое давление: внешнее давление оказывается более сильным и сближает корабли, вплоть до столкновения, если ими неумело управляют.

Известно, что ветер может сорвать крышу с дома, но если спросить нас, каким образом это случается, большинство ответит, что ветер подхватывает крышу снизу и срывает ее, хотя трудно понять, как он может проникнуть под крышу, плотно прилегающую к стене. В действительности дело обстоит совсем не так. Над крышей ветер скоростным напором уменьшает статическое давление, которое под крышей, оставаясь неизменным, становится большим, чем над крышей: разность давлений и срывает крышу.

Любопытно, что до развития аэродинамических знаний крыши домов рассчитывались на прочность только из учета давления сверху. Возможность давления изнутри никому не приходила в голову, так как срыв крыш при ветре объяснялся неправильно.

Жуковский в раннюю пору своей научной работы не сомневался в возможности осуществления тысячелетней мечты своего народа и всего человечества.

«Птицы летают, почему же человек не может летать?» говорил он.

За двадцать один год до того, как выдающийся русский летчик Петр Николаевич Нестеров совершил первую в мире мертвую петлю на самолете, Жуковский в статье «О парении птиц» дал объяснение тому, каким образом птицы могут парить в воздухе с неподвижно распростертыми крыльями, и теоретически доказал, что можно построить аппараты для искусственного парения — планеры, которые будут {256} устойчивыми в воздухе и даже смогут совершать «мертвые петли».

Доказав возможность создания устойчивых в воздухе летательных аппаратов, Жуковский в новой работе «О наивыгоднейшем наклоне аэропланов» решает задачу о нахождении наивыгоднейшего угла наклона крыльев, что имеет основное значение при проектировании самолета.

Таким образом, к тому времени, когда жизнь предъявила к науке свои требования, Жуковский, внимательно следивший за всеми новостями в этом деле, оказался во всеоружии тех знаний, которые были нужны для создания теоретических основ авиации.

Как только были совершены первые полеты на аппаратах тяжелее воздуха, тотчас же перед наукой встал вопрос, выдвинутый практической авиацией: откуда берется подъемная сила у крыла и, главное, каким теоретическим способом можно ее вычислить?

В 1906 году Жуковский в своей работе «О присоединенных вихрях» дает не только правильный ответ на этот волнующий авиацию вопрос, но и математическую формулу, позволяющую произвести точный расчет сил, действующих на крыло.

Если в поток с равномерной скоростью поместить цилиндр, то жидкость будет обтекать его симметрично с обеих сторон. Если же такой цилиндр вращать в неподвижной жидкости, то она будет увлекаться в сторону его вращения, от чего возникнет круговой поток вокруг цилиндра. Но что произойдет, если цилиндр будет вращаться в равномерном потоке, а не в неподвижной жидкости? Скорость течения над цилиндром будет тогда равна сумме скоростей обоих потоков. Поэтому частицы жидкости будут проноситься над цилиндром много быстрее, чем под ним. По закону Бернулли, с возрастанием скорости потока давление на цилиндр убывает — значит, цилиндр будет испытывать снизу большее давление, или, иными словами, вращение цилиндра в равномерном потоке порождает подъемную силу.

Дело нисколько не изменится, если вместо твердого цилиндра в равномерно и прямо текущем потоке завертится жидкий столб — вихрь. Зато математическое исследование этого явления сильно облегчится. Пользуясь этим, Жуковский и вывел математическую формулу для определения подъемной силы, которая образуется во всяком потоке, если в нем завертится вихрь.

Эти вихри он назвал «присоединенными», потому что пока поток течет равномерно, в нем никакой подъемной силы, направленной снизу вверх, не возникает. Но когда к равномерной поступательной скорости потока присоединяется скорость вращающегося вихря, эта подъемная сила тотчас же появляется.

До сих пор речь шла о потоке жидкости. Но теория «присоединенных вихрей» оказалась приложимой и к поведению самолета в воздухе. Здесь действует та же подъемная сила, и она может быть исчислена по той же самой формуле, которая составлена Жуковским для жидких потоков. Над крылом аэроплана скорость движения воздуха больше, чем под ним, и поэтому снизу вверх действует такая же подъемная сила, какая получается от «присоединенного вихря».

Но откуда же, спрашивается, возникает на пути самолета равномерный воздушный поток? И почему неподвижное крыло вызывает в этом потоке такое же действие, как вращающийся цилиндр или вихрь?

Мощный поток в воздухе возникает благодаря работе винта, сообщающего самолету {257}

Н. Е. Жуковский делал множество моделей птиц.

поступательную скорость. А крыло в этом потоке вызывает то же, что и «присоединенный вихрь». Происходит это потому, что крыло хотя и неподвижно, но зато не имеет такой симметричной формы, как вращающийся цилиндр или вихревой столб. Из-за неравномерной формы крыла воздушные струи неравномерно его обтекают: над крылом они располагаются теснее, а под крылом — реже. Скорость струй над крылом поэтому больше, а под крылом меньше, Следовательно, по закону Бернулли, возникает разность давлений в воздушных потоках, омывающих крыло самолета. А разность давлений порождает подъемную силу.

Ясно, что скорость потоков будет зависеть от формы крыла. Значит, если удастся найти наиболее выгодную форму крыла, то подъемная сила самолета окажется наибольшей. До тех пор, пока природа подъемной силы самолета была неизвестна ученым, не было способа определять форму крыла с помощью математических вычислений. Открытие Жуковского вооружило авиаконструкторов «математическим аппаратом», а сам Жуковский первый в мире нашел, вычислил наилучшую, как говорят, рациональную, форму крыла самолета.

Выше мы сказали, что законы, выведенные для потоков жидкости, оказались действительными и для воздушных потоков. Но между жидкостью и газом, между водой и воздухом существует очень важное различие в физических свойствах. Вода, как и всякая жидкость, практически несжимаема, то есть ее объем при повышении давления почти не изменяется, и на этом свойстве воды основано действие целого ряда гидравлических машин. Воздух же, как и все газы, можно легко сжать, что и делается, например, в цилиндрах двигателей внутреннею сгорания. Д. И. Менделеев первым пришел к выводу, что данные для сопротивления жидкостей можно все же применять и к воздушной среде, что «опыты с водою дополняют и дополняются опытами с воздухом». Но он предвидел и то, что с достижением очень большой скорости движения тела в жидкости или газе уже придется считаться с различием физических свойств этих сред. Пока самолеты летали со скоростью 100, 200, 300, даже 500 километров в час, это обстоятельство никак не сказывалось на правильности расчетов, исходивших из приложения законов гидродинамики к воздушной среде. И только в наши дни, когда

скорости летательных аппаратов приблизились к тысяче километров в час, возникла необходимость учитывать принципиальную разницу между водой и воздухом.

Но уже очень давно талантливейший ученик Жуковского — Сергей Алексеевич Чаплыгин предусмотрел это обстоятельство.

Ближайший преемник Жуковского, Сергей Алексеевич Чаплыгин (1869—1942) в жизни был человеком иного склада. Если он и напоминал учителя, то только своей добротой, да и то скрытой под внешней суровостью.

Жуковский был очень рассеян. Бывало, что, проговорив целый вечер с молодежью у себя в гостиной или кабинете, гостеприимный хозяин вдруг поднимался, ища свою шляпу, и начинал прощаться, бормоча:

— Однако я засиделся у вас, господа. Надо итти, пора...

Чаплыгин любил анекдоты о рассеянности и причудах ученых людей, а сам не только не страдал рассеянностью, но, наоборот, поражал окружающих своей феноменальной памятью на все в мире, до телефонных номеров включительно.

Жуковский бесконечно любил живую природу. Чаплыгин был к ней равнодушен. Если он приезжал в дом отдыха, то целыми днями просиживал за шахматами и никуда не выходил.

Жуковский знал названия многих птиц и растений, которые попадались ему в деревне. Чаплыгин о живой природе имел самое общее и весьма смутное представление.

Стихия Жуковского — реальная природа. Любимая стихия Чаплыгина — мир отвлеченных идей, которые населяли его удивительный ум. Для Жуковского жидкость — это вода. Для Чаплыгина жидкость — это «идеальная жидкость Эйлера», которую легко можно изучить математически, но с которой ставить опыты невозможно, ибо это — не существующая в природе «жидкость вообще», математическая абстракция, придуманная для того, чтобы математическим путем исследовать общие для всех жидких тел свойства.

Жуковского нередко можно было увидеть сидящим в лаборатории на корточках за каким-нибудь опытом. Чаплыгин всегда предпочитал письменный стол, заваленный листами бумаги, испещренной математическими вычислениями.

Изучив в лаборатории движение твердых тел в воде, Жуковский, обрабатывая математически полученные данные, отбрасывал все, что присуще только воде, и выводил законы, общие для всех жидкостей. Чаплыгин с самого начала отвлекался от всего, характерного только для воды, и, сидя за письменным столом, математически исследовал движение твердых тел в «идеальной жидкости», «жидкости вообще». Выведенные таким образом общие для всех жидкостей законы без особого труда можно было приложить и к воде и к любой другой конкретной жидкости. Так, разными путями, оба великих исследователя шли к одной цели.

Николай Егорович Жуковский всю жизнь решал практические задачи и открывал в частных явлениях общие законы.

Почти все работы Сергея Алексеевича Чаплыгина в момент их появления в печати представлялись чисто теоретическими, не имеющими никакого практического значения. Но с течением времени неизменно оказывалось, что математика в них граничила {259}

Николай Егорович Жуковский ставил множество опытов и таким путем открыл, какая сила заставляет самолеты подниматься в воздух.

с техникой или с методами, к ней приложимыми.

Для Чаплыгина математика была более совершенным средством достижения цели, чем все другие средства, которыми пользуются ученые и инженеры. Практикам он удивлялся, но не завидовал.

Мир строгих математических формул полностью поглощал Чаплыгина, и математик он был классический, с огромной памятью и интуицией. Конкретные величины его трогали очень мало. Давая примеры к каким-нибудь математическим построениям высокой точности, он спокойно приводил такой пример, где точность практически оказывалась ненужной, даже смешной. Так, например, он вычислял срок прихода поезда по графику с точностью до одной миллионной доли секунды.

В его присутствии никто не мог сделать ни одной ошибки в математическом построении. Он все знал и все помнил.

Характерный случай произошел однажды в Московском математическом обществе на докладе Жуковского.

Жуковский, чтобы не тратить времени на писание чисел и формул, имел обыкновение показывать на экране заранее заготовленные диапозитивы с формулами и вычислениями. Так было и на этот раз.

Когда на экране появился какой-то новый расчет, Чаплыгин заметил угрюмо:

— Николай Егорович, у вас коэфициент не тот!

— Как не тот? — всполошился Николай Егорович, подбегая к экрану. — Разве не тот?.. Да, действительно не тот, — согласился он, заметив ошибку.

Забыв, что перед ним не доска, а экран, он послюнил пальцы и стал стирать световую формулу...

Чаплыгин был по типу мышления чистым аналитиком, в противоположность Жуковскому, который был чистым геометром.

Огромная память и не меньшая зоркость при исключительной способности широко мыслить и угадывать любые соотношения, как это присуще аналитическому уму математика, были использованы Чаплыгиным не только в сфере научной деятельности.

Хозяйственный, административный, организаторский практицизм Сергея Алексеевича носил иногда прямо-таки анекдотический характер. Здание Высших женских курсов в дореволюционные времена он строил таким образом: предоставленный для постройки земельный участок он заложил в банке, а на полученную ссуду выстроил два первых этажа здания. Это недостроенное здание он снова заложил, а на полученные по закладной деньги достроил его. Отделку-же помещений он произвел, заложив уже закладные бумаги.

В качестве председателя коллегии ЦАГИ (Центральный аэрогидродинамический институт) он завел такой порядок, что на заседаниях коллегии рассматривались мельчайшие хозяйственные дела, вплоть до утверждения к оплате всяких счетов.

На одном таком заседании коллегии {260} фигурировал счет за «продувку» в аэродинамической трубе петуха. Сергей Алексеевич сказал:

Так как незадолго до того без всяких возражений был оплачен совершенно аналогичный счет за «продувку» вороны, то естественно, что один из членов коллегии заметил:

— Если мы платили за ворону, Сергей Алексеевич, то почему же за петуха не платить?!

Петух, действительно, самый плохой летун в природе, но кто, кроме Чаплыгина, в состоянии заметить это соотношение между бухгалтерией и аэродинамикой, между грубой ощупью экспериментатора и тонким анализом теоретика?

Чаплыгин, как и другие советские ученые, имел счастье, не часто выпадавшее прежде тем, кто пролагал новые пути в науке или искусстве, дожить до времени, когда его теоретические работы получили огромное признание и нашли практическое приложение в современном авиастроении.

Свою докторскую диссертацию Чаплыгин писал летом 1901 года. Он поставил себе целью разработать метод для решения задач на обтекание тел газовым потоком с образованием срыва струй. В решении такого рода задач в те времена техника не нуждалась, потому что исследования Чаплыгина относились к очень большим скоростям движения тел в газовом потоке.

Еще до своей диссертации в статье «О некоторых случаях движения твердого тела в жидкости» Чаплыгин показал, что воздух можно сравнивать с несжимаемой жидкостью лишь до тех пор, пока скорость движущегося тела будет значительно меньше скорости распространения звука в воздухе, то есть меньше тысячи километров в час. При скоростях, близких к звуковым, законы сопротивления в газовой среде будут резко отличаться от законов сопротивления в жидкой среде, так как сжимаемость воздуха

Сергей Алексеевич Чаплыгин открывал законы, управляющие полетом аэропланов, с помощью математических выкладок.

будет влиять на обтекание тела. С крыла самолета движущиеся со скоростью звука струи воздуха будут срываться иначе, чем это можно рассчитать на основании формул Жуковского.

В своей диссертации Чаплыгин дал гениальное по простоте решение задачи расчета сопротивления сверхскоростных самолетов. Он доказал, что если вычислены скорость и направление струй в несжимающейся жидкости, то для газа следует применить те же формулы, в которые вводятся только некоторые дополнительные множители.

Сейчас, когда в авиации достигнуты скорости, близкие к звуковым, и часть воздуха, обтекающего самолет, движется со скоростью даже большей, чем скорость звука, нет надобности объяснять колоссальное значение {261} работы Чаплыгина. Но кто мог оценить эту работу сорок лет назад, когда не было ни одной области техники, которая могла бы воспользоваться гениальным решением молодого ученого?

Докторскую степень Чаплыгину присудили, но из лиц, присутствовавших на защите диссертации, кажется, только один К. А. Тимирязев почувствовал всю глубину мысли докторанта. Человек, одаренный необыкновенной чуткостью в делах науки, ученый, первый назвавший И. П. Павлова «великим русским физиологом», Тимирязев, поздравляя Чаплыгина, сказал ему:

— Я не понимаю всех деталей вашего исследования, которое лежит далеко от моей специальности, но я вижу, что оно представляет вклад в науку исключительной глубины и ценности.

Чутье не обмануло Тимирязева. Через сорок лет столь отвлеченная для своего времени работа Чаплыгина помогает строить скоростные самолеты.

Одна за другой научные работы Чаплыгина приносили ему ученые степени, премии, медали, известность.

Разными путями идя к одной и той же цели, Жуковский и Чаплыгин необыкновенно удачно дополняли друг друга при совместной работе.

В конце 1909 года Жуковский сделал доклад «О причинах образования подъемной силы крыла самолета» на очередном съезде естествоиспытателей. На докладе присутствовал и Чаплыгин.

Жуковский объяснил, как возникает подъемная сила крыла, и вывел формулу, позволяющую рассчитывать силы, действующие на крыло. Но в эту формулу входила особая величина — «циркуляция скорости», определить которую, по мнению докладчика, можно было только путем сложных и громоздких опытов.

Слушая своего учителя с полузакрытыми, по обыкновению, глазами, Чаплыгин неожиданно пришел к мысли, что эту величину можно вычислить и без новых экспериментов, не вставая из-за стола, чисто аналитическим путем. Жуковский заинтересовался этим предложением. Чаплыгин изложил ему ход своих мыслей. В результате совместной работы ученые создали законченный метод определения подъемной силы крыла самолета. Этот метод вошел в мировую практику, и авиаконструкторы пользуются им до сегодняшнего дня.

Жуковский, как мы уже знаем, первым из всех ученых определил путем вычислений рациональную форму крыла самолета. В 1914 году Чаплыгин опубликовал «Теорию решетчатого крыла», а в 1921 году — «Схематическую теорию разрезного крыла». Эти работы заложили основы теории механизации крыла. Крылья на первых аэропланах были устроены очень просто и представляли несущие плоскости, неподвижно скрепленные с самолетом. Они не имели ничего общего с тем сложным и гибким механизмом, какой представляет крыло птицы.

Чаплыгин, развивая общую теорию «разрезного крыла», показал, что если сделать крыло в форме разрезанной на части дуги круга, то подъемная сила крыла при раздвинутых частям — «перьях» — будет больше, чем при сдвинутых. Исследования Чаплыгина объяснили действия предкрылков, закрылков и щитков, которые теперь делаются на крыльях всех самолетов. Эти приспособления дают возможность увеличить подъемную силу крыла «раздвиганием перьев» при посадке самолета. От того, что подъемная сила крыла становится больше, самолет удерживается в воздухе и при меньшей скорости. Таким образом, закрылки, предкрылки и щитки позволяют уменьшить посадочную скорость самолета. А чем меньше посадочная скорость, тем легче летчику стремительной машины приземлить самолет.

В результате работ Чаплыгина крыло современного самолета с добавочными подвижными «перьями» — предкрылками, закрылками, элеронами, щитками — представляет собой сложный механизм, превосходящий по гибкости крыло птицы.

Россия по праву считается родиной авиации. Впервые в мире русский адмирал Александр Федорович Можайский построил самолет. День 20 июля 1882 года, когда, опережая на 21 год американцев братьев Райт, ушла в воздух машина Можайского, — это день рождения авиации.

Большой вклад в развитие авиации внес Константин Эдуардович Циолковский, построивший первую в России аэродинамическую трубу и заложивший начало экспериментальной аэродинамики.

Честь создания науки о полете принадлежит Жуковскому.

Среди других его работ исследования по авиации всегда занимали большое место. К концу же его долгой и плодотворной жизни авиация была уже главным делом Жуковского.

Ленин назвал Жуковского «отцом русской авиации». Жуковский создал школу русских аэродинамиков.

После Великой Октябрьской социалистической революции Николай Егорович сумел сделать немногие оставшиеся ему годы жизни годами самого плодотворного, самого напряженного творчества.

Семидесятилетний старик, он не только не отгородился своим возрастом от непогод первых лет революции и гражданской войны, — он не утаил от революционного народа ни одного дня, ни одного часа. В годы нищеты и разрухи, все такой же величавый и сосредоточенный, ранним утром он шел пешком по занесенным снегом улицам в Высшее техническое училище, потом через весь -город в университет — и часто для того, чтобы прочесть лекцию трем-четырем студентам.

Мысль В. И. Ленина о необходимости создания научно-исследовательских институтов нашла в Жуковском., вдохновенного исполнителя. Вместе с одним из своих учеников он первый пришел в Высший совет народного хозяйства и представил проект Института аэродинамики и гидродинамики.

Это знаменитый ныне ЦАГИ — крупнейший в мире творческий центр борцов за покорение воздушного океана. ЦАГИ был создан в декабре 1918 года декретом, подписанным Лениным. И до самой смерти — до 17 марта 1921 года — Николай Егорович стоял во главе этого института, носящего теперь его имя.

А после смерти учителя работу по расширению института продолжал Чаплыгин.

Он построил здания, организовал экспериментальное хозяйство и придал отделам института единое авиационное направление. После того как закончился период организации, Чаплыгин отошел от руководства и посвятил свой труд теоретической науке и аэродинамической лаборатории ЦАГИ, на двери которой значилось: «Аэродинамическая лаборатория имени С. А. Чаплыгина».

В течение пятнадцати лет каждое утро в урочный час открывал эту дверь первый ученик Жуковского, будь то зима или лето, дождь или снег, тепло или холод. Зимой он оставлял в вестибюле свои высокие, просторные калоши, каких уже никто не носил, пальто и шапку и проходил в свой кабинет. В самом присутствии этого человека, в простом появлении его крупной, спокойной фигуры заключалась дисциплинирующая властность. Ему было уже много лет, его волосы были белы и голова глубоко уходила в плечи, словно от утомления постоянной работой ума, но он вникал во все хозяйство лаборатории, в каждый эксперимент, в каждую мысль сотрудника.

Трудно перечислить все многочисленные работы экспериментально-аэродинамического отдела, осуществленные в Аэродинамической лаборатории учениками Жуковского и учениками его учеников под руководством Чаплыгина.

Чаплыгин в полной мере использовал созданные советской властью условия для неограниченного развития науки. Подобно своему великому учителю, с щедростью гения бросал он семена в благодатную почву, и сеятели были достойны своей земли: мы знаем теперь и военную мощь и мирное значение русской авиации.

Награжденный званием Героя Социалистического Труда, Сергей Алексеевич до последних дней своей жизни работал в полную меру своих сил. Он умер 8 сентября 1942 года в Новосибирске.

За несколько дней до смерти он спокойно и обстоятельно обсуждал различные практические мероприятия по ускорению строительства аэродинамической лаборатории в Новосибирске.

В березовой роще, перед входом в лабораторию, и был похоронен первый ученик Жуковского.

Лауреат, Сталинской премии
М. Г. БРАЖНИКОВА, кандидат
биологических наук

АНТИБИОТИКИ

ЗА НОВЫМИ ЛЕКАРСТВАМИ

емного более двухсот лет назад человечество узнало о существовании целого мира мельчайших существ, постоянно сопутствующих ему в жизни. Первые исследователи микроскопического царства, заглянувшие в него через простую лупу, были поражены невиданным зрелищем. В пище, которую мы принимаем, в воде, которую мы пьем, в воздухе, которым дышим, в одежде, в почве — всюду были обнаружены мириады «маленьких зверьков» — микробов.

Около ста лет назад открыли, что среди этих незримых и вездесущих спутников человека есть и большие друзья и страшные враги. Многочисленные микробы-друзья оказывают человеку самые различные услуги. Одни из них превращают молоко в кефир, кумыс и сыр, другие — переводят фруктовые соки в вино и уксус, третьи — помогают в приготовлении хлеба и т. д. Наконец, особые виды этих энергичных существ скопили для нас колоссальные запасы солнечной энергии, превратив за миллионы лет роскошный растительный покров древней Земли в каменный уголь.

К сожалению, не менее деятельна и многочисленная армия наших невидимых врагов — болезнетворных микробов. Некоторые представители их, властно вторгаясь в жизнь человека, приносили ему грозные эпидемии. В короткое время они опустошали целые области, унося в могилу тысячи людских жизней. Таковы, например, микробы холеры и чумы, которые еще в прошлом столетии представляли большую угрозу для населения всех стран. Другие микробы, раз поселившись в организме человека, медленно ведут свою уничтожающую работу, из года в год подтачивая и разрушая организм. Так, исподволь, действуют возбудители туберкулеза, проказы, сифилиса.

Долгое время людям не были известны лекарства, которые смогли бы убивать болезнетворных микробов в организме человека или животного, не причиняя вреда самому организму. Применявшиеся с древнейших времен настойки и отвары разных трав, цветов и корней не отвечали этой цели. Они только помогали организму мобилизовать свои внутренние силы и самому справиться с болезнью. Однако мысль о получении лекарства, которое убивало бы главную причину заразной болезни — ее возбудителя-микроба, — не оставляла ученых.

Ученые мечтали найти «волшебные пули» — лекарства, которыми можно было бы «расстреливать» возбудителей болезней, не {267} задевая больного. В конце XIX века в поисках таких пуль ученые обратились к химии. Химия к этому времени уже обладала большим могуществом. Она научилась определять, как и из каких простых «кирпичей» — атомов — построены мельчайшие частички — молекулы — сложнейших природных веществ. Она умела уже получать природные вещества искусственно и во множестве готовить новые вещества, не встречающиеся в природе. Не одна тысяча таких веществ лежала на полках всех лабораторий мира. Не скрываются ли среди них необходимые нам лекарства? И почему до сих пор специально не созданы десятки и сотни новых лекарств? Почему человечество до сих пор не избавлено от туберкулеза, беспощадно косящего молодые жизни? От сифилиса? От тифа?

И ученые поставили себе задачу создать химическим путем «волшебные пули», смертельные для микробов, но безопасные для человека. Путь был тернист и неизведан. Только громадное упорство, вера в торжество научной идеи и колоссальный труд позволили одержать на этом пути первую победу. Пришлось получить и испытать 605 веществ, прежде чем оказалось, что 606-й препарат, созданный химиками и испытанный биологами и медиками, излечивает сифилис.

Это было больше, чем победа над одной из самых страшных болезней. Это была победа нового направления в борьбе с болезнями. Она окрылила сотни исследователей, которые соединенными усилиями добились еще больших успехов. Одна из наиболее значительных побед, одержанных химией и медициной за последние годы, — создание знаменитого стрептоцида, красной краски, препятствующей размножению стрептококков — гноеродных микробов, вызывающих ангины, рожу и ряд других болезней.

Химики не остановились на стрептоциде. Не удастся ли, выбросив из его молекулы часть атомов или заменив их другими, получить новое и более ценное лекарство? Химики создали десятки веществ по образцу красного стрептоцида. Один «кирпич»-атом выброшен, другой добавлен, третий положен в необычном месте. И вот уже стрептоцид теряет свою окраску и вооружается не только против стрептококков, но и против пневмококков, вызывающих воспаление легких, и против палочек дизентерии. Так создаются белый стрептоцид, сульфидин, сульфатиазол, дисульфан.

Но вот ученые в тупике. Введение в молекулу стрептоцида новых атомов и переброска с места на место старых уже не изменяют значительно свойств лекарства. Все возможности исчерпаны. Нужны новые образцы, по которым можно было бы «строить» лекарства. Но где их взять? Никто не может сказать заранее, каким должно быть вещество, способное убивать микробов, вызывающих заражение крови, туберкулез, тиф. И могущественная химия, казалось, бессильна в борьбе с некоторыми микробами, потому что ей приходится итти на-ощупь.

Однако люди отыскали новые вещества, которыми можно и предупреждать и лечить болезни, а главное — по их образцу строить новые лекарства.

Важнейшие шаги в Создании лечебных средств нового типа были сделаны русскими учеными. Наш великий исследователь Илья Ильич Мечников впервые высказал замечательную мысль, что для уничтожения болезнетворных микробов можно использовать борьбу между микробами. Мечников открыл, что так называемые молочнокислые бактерии, обитающие в простокваше и вызывающие скисание молока, обладают способностью подавлять вредных гнилостных микробов, населяющих кишечник человека. Он предложил использовать молочнокислые бактерии для очистки кишечника от вредных микробов. Эта замечательная мысль Мечникова легла в основу всех последующих научных достижений по созданию лекарств нового типа.

В поисках микробов, способных уничтожать своих сородичей, ученые обратились к микробам почвы. Их свойства поистине замечательны! Ведь почти всякое вещество, попадающее в землю, рано или поздно изменяет свой вид, разлагается, сгнивает. Миллиарды невидимых могильщиков набрасываются на трупы людей, животных и растений и очень быстро сметают их с лица Земли. Микроорганизмы растворяют, разъедают, расщепляют самые сложные вещества до простых, которыми они питаются и из которых строят свое тело.

Но если почвенные микробы разрушают даже древесину, прочнейшее в химическом отношении природное вещество, несъедобное почти ни для каких животных, то нельзя {268} ли среди них найти таких, которые способны убивать микробов — возбудителей болезней, не поддающихся воздействию всех известных до сих пор лекарств? Например, гноеродных микробов — стафилококков?

В тридцатых годах текущего столетия начались поиски таких микробов. В деревянные ящики с садовой землей, помещенные в теплое место, время от времени вливали воду, кишащую стафилококками. Если в почве есть микробы, способные убивать стафилококков и питаться ими, они быстро размножатся, и тогда можно будет их выделить...

Полив земли продолжался около двух лет. Это время было необходимо, чтобы микроорганизмы, неспособные питаться стафилококками, погибли от голода, уступив место пожирателям гноеродных микробов. И когда наконец наступил день решающего испытания, правильность замечательной идеи Мечникова была полностью подтверждена.

Густая, как молоко, взвесь стафилококков, к которой был прибавлен комочек земли из заповедного ящика, после суток стояния в термостате с температурой человеческого тела превратилась в почти прозрачную жидкость. Стафилококки исчезли! А на поверхности жидкости выросла нежная пленка, состоящая из миллиардов микробов неизвестной породы.

Эти микробы, получившие название «тиротрикс», и были причиной гибели стафилококков— они выросли, питаясь продуктами распада их тел.

Но как же эти микробы расправляются со своими жертвами — стафилококками? Ведь они не имеют ни рта, ни когтей и не могут раздирать и пожирать стафилококков. Единственно, что они способны делать, это выделять в окружающую среду какие-то химические вещества, гибельные для стафилококков. Надо найти вещества, которые вырабатывают маленькие хищники! Совместными усилиями микробиологов и химиков эта задача была решена. Оказалось, что если осадить короткие толстые палочки микробов тиротрикс кислотой, отделить осадок от жидкости и поместить его в спирт, из тел микробов в спирт переходит вещество, которое и является причиной гибели стафилококков. По имени вырабатывающих это вещество микробов оно было названо тиротрицином.

Ученые с большой энергией начали изучать новое лекарство. Химики установили, что тиротрицин — очень сложное соединение, относящееся к классу белковых веществ, названных так за их сходство с веществом яичного белка. Молекула тиротрицина настолько сложна, что в настоящее время он еще не может быть получен искусственным путем.

Микробиологи, в свою очередь, испытали действие тиротрицина на болезнетворных микробов. Оказалось, что он убивает не только стафилококков, но и пневмококков — микробов, вызывающих воспаление легких. Действует тиротрицин так сильно, что одной миллионной доли грамма этого препарата достаточно для гибели множества пневмококков.

Но все эти опыты были только преддверием к разрешению самого главного вопроса — возможности лечить тиротрицином людей. Прежде чем передавать новое оружие врачам, необходимо было проверить его действие на животных. Для этого заразили пневмококком белых мышей. Каждой мыши ввели по десять тысяч смертельных доз этого микроба. Десять тысяч смертельных доз! Это значит, что каждая мышь получила пневмококков в десять тысяч раз больше того количества, от которого обычно мышь умирает. Всех зараженных животных разделили на две части. Одна часть была оставлена на произвол судьбы — и вскоре погибла. Другой части мышей вводился тиротрицин — и эти мыши выжили! Это было подлинным торжеством науки, новым триумфом гениальной идеи Мечникова.

В дальнейшем выяснилось, что тиротрицин обладает большим недостатком: его нельзя вводить в кровь. Но он стал широко применяться при лечении наружных, долго не заживающих гнойных ран. Тиротрицин убивает гноеродных микробов и нисколько не повреждает при этом клеток человеческого тела. Раны, которые гноились в течение долгих месяцев, под целебным воздействием тиротрицина заживают в несколько дней.

Тиротрицин был первым лекарством против микробов, выделенным из микробов же. Блестяще подтвердив идеи великого ученого И. И. Мечникова, этот первый успех дал толчок поискам новых микробов, способных вырабатывать исцеляющие вещества.

чтобы исследовать ее содержимое в свободное время. В тот день накопилось много неотложной работы и выполнить свое намерение ученому не удалось. Каково же. было его удивление, когда на следующее утро он обнаружил, что плесень, выросшая в самой гуще стафилококков, словно расплавила их. Колонии стафилококков вокруг плесени стали прозрачнее, нежнее, а часть их совсем растворилась.

Флеминг поместил кусочек плесени в питательный бульон. Она разрослась и окрасила бульон в желтый цвет. Флеминг начал изучать свойства желтого вещества, выделяемого плесенью. По имени плесени, относящейся к роду «пенициллиум», он назвал его пенициллином. И вот что выяснилось.

Бульон с пенициллином, даже разбавленный в 600 раз, задерживает рост золотистых стафилококков. Если бульон взболтать с эфиром и кислотой, желтое вещество переходит в эфир и сохраняет свои свойства. Но если эфир испарить, пенициллин разрушается. Флеминг нашел также, что этот бульон безвреден для мышей и при стоянии в течение нескольких дней теряет свою бактериоубивающую силу. Не сумев выделить пенициллин в чистом, свободном от эфира виде, Флеминг прекратил на этом его изучение.

Но в дальнейшем, после открытия тиротрицина, другие ученые занялись этим веществом. Тиротрицин нельзя вводить больному в кровь. Это резко ограничивает его применение. Может быть, пенициллин лишен этого недостатка?

Ученые принялись за работу, и в конце концов способ выделения чистого пенициллина был найден. По этому способу подкисленный эфир, содержащий пенициллин, смешивают с содовым раствором. Пенициллин переходит в содовый раствор, откуда затем выделяется в виде желтого порошка. Химическое строение его пока еще неизвестно.

Врачи занялись изучением лечебных свойств нового препарата. Они вводили пенициллин в кровь больным сепсисом — заражением крови. Прежде такие больные были обречены на верную смерть — лекарств, спасающих от сепсиса, медицина не знала. Пенициллин победил сепсис. Больные, получившие этот препарат — продукт жизнедеятельности плесени из семейства «пенициллиум», — исцелялись быстро и легко.

Это было огромное торжество науки. Несколько тысяч врачей, химиков и биологов посвятили свою деятельность изучению нового чудодейственного препарата. Одно за другим раскрывали они его целительные

свойства. Пенициллин оказался могущественным средством и против воспаления легких, и против сифилиса, и против различных видов заражения крови.

Ученые пустились на поиски новых видов пенициллина. Советский ученый, лауреат Сталинской премии профессор З. В. Ермольева выделила новую разновидность плесени, образующую пенициллин.

Теперь в Советском Союзе и других странах созданы заводы, вырабатывающие пенициллин. В специальных тепловых комнатах заводов на полках лежат десятки тысяч плоских бутылей, наполненных питательным бульоном. На этом бульоне за 2—3 недели вырастают зеленые ковры плесени. По другому способу плесень выращивается в громадных закрытых чанах, достигающих размера трехэтажного дома.

Чаны эти предварительно стерилизуются горячим паром, чтобы уничтожить в них все микроорганизмы. Затем в чаны наливается бульон, в котором производится посев плесени. Так как плесень растет только при доступе воздуха, через всю массу бульона с зародышами плесени продувается очищенный от микробов воздух. Жидкость бурлит, пенится, во всей массе ее развиваются зародыши, и через 2—3 дня в бульоне накапливается пенициллин.

Теперь необходимо скорее убрать «урожай». Если не собрать его во-время, пенициллин разрушится, и труды пропадут даром. Но как из такой массы жидкости извлечь нестойкий, легко разлагающийся пенициллин? Встряхивать его с эфиром? Для этого потребовались бы сотни бочек эфира, и работа с такими большими объемами легковоспламеняющейся жидкости была бы очень опасна. Химики-технологи придумали остроумный способ. Жидкость из чана пропускают через слой измельченного и особым образом обработанного, так называемого активированного угля. Активированный уголь весьма жадно поглощает своей поверхностью различные вещества — твердые, жидкие, газообразные (на этом свойстве основано применение его в противогазах). При пропускании сквозь уголь жидкости из чана весь пенициллин собирается на поверхности зерен угля, и из аппарата выходит жидкость, уже лишенная его.

С несколькими килограммами угля иметь дело куда легче, чем с тоннами жидкости, да еще такой, как эфир. Специальными приемами пенициллин смывается с угля, очищается и высушивается. Однако последняя операция далеко не так проста, как кажется. Пенициллин почти полностью разрушается, если его сушить даже при температуре всего в 40 градусов. Поэтому раствор пенициллина сначала замораживают, а затем помещают в камеру, из которой откачивают воздух, — в так называемую вакуум-камеру. Растворитель улетучивается, и остается чистый пенициллин. После такой обработки он очень устойчив и может в течение нескольких месяцев храниться в леднике.

Миллионы и миллиарды лечебных доз пенициллина выпускаются сейчас ежегодно во многих странах. Новое лекарство прочно вошло в медицину и уже спасло тысячи человеческих жизней. Тысячи исцеленных больных во всем мире с благодарностью вспоминают имя великою русского ученого {272} Мечникова, указавшего новые пути медицинской науки.

Однако не все болезнетворные микробы поддаются действию пенициллина. Палочки брюшного тифа и туберкулеза отлично живут и размножаются в бульоне, содержащем пенициллин. Их защищает от пенициллина оболочка из прочных химических соединений, или противоядие, которое разрушает пенициллин. Для уничтожения этих опасных и стойких микробов нужно было искать иные средства.

ЛЕКАРСТВО ЛУЧИСТОГО ГРИБКА

Первое вещество, действующее на туберкулезную и брюшнотифозную палочки, было найдено в 1944 году. Это вещество — стрептомицин — вырабатывает особый вид лучистых грибков. Лучистые грибки в изобилии встречаются в почве, сообщая ей характерный запах, который мы называем «земляным». Но лучистые грибки, выделяющие стрептомицин, встречаются редко. Кроме того, они очень капризны. Они выделяют стрептомицин только при определенном режиме питания. Пища грибков должна быть полноценной и включать некоторые вещества, содержащиеся в мясе.

Выращивать лучистый грибок можно так же, как и плесень, производящую пенициллин, в чанах при продувании стерильного, то есть очищенного от микробов, воздуха. Как и в пенициллиновом производстве, жидкость, содержащую стрептомицин, пропускают через активированный уголь и собранный стрептомицин в дальнейшем очищают и сушат. Стрептомицин гораздо устойчивее пенициллина и не разрушается при нагревании.

Испытание стрептомицина микробиологами на первых порах казалось весьма успешным. Ничтожные доли этого вещества, примешанные к бульону, на котором выращивали туберкулезную палочку, задерживали рост вредоносных микробов, а более сильные дозы стрептомицина убивали их.

Следующим шагом было применение нового лекарства для лечения искусственно зараженных туберкулезом животных. И вот здесь возникли сомнения. Выяснилось, что пока зараженным туберкулезом морским свинкам (на которых обычно производят лабораторные опыты) вводится стрептомицин, болезнь не развивается. Но как только

Готовый пенициллин испытывают, пуская его по каплям через трубочки в колонию микробов, выращенную на питательном студне. Пенициллин уничтожает микробов, образуя вокруг трубочек «зону пустыни».

введение препарата прекращают, происходит вспышка туберкулеза, и животные погибают. Следовательно, стрептомицин не может убить туберкулезную палочку, он лишь подавляет ее жизнедеятельность.

Конечно, и это весьма ценно. Угнетая вредоносных микробов, стрептомицин дает организму больного передышку, позволяет ему мобилизовать собственные силы на борьбу с болезнью. Все же задачу отыскания безошибочного средства против туберкулеза пока еще решенной считать нельзя. Однако стрептомицин дает нам образец, следуя которому можно попытаться получить химическим путем различные вещества, обладающие большой силой действия на болезнетворных микробов. Последнее слово в этой новой области науки еще не сказано.

СОВЕТСКИЙ ГРАМИЦИДИН

1942 год. Тяжелые дни переживала наша страна. Все силы советских людей были сосредоточены на одном: победить, уничтожить врага, помочь героической Советской Армии. Инженеры, техники, врачи и агрономы, каждый на своем участке, не покладая рук работали для блага нашей Родины. Ученые вкладывали все свои знания в разрешение научных вопросов. Микробиологи, изучающие жизнедеятельность и свойства микроорганизмов, стремились найти новых микробов, способных создавать лекарства, спасающие наших воинов от ран и болезней.

Летом 1942 года в возглавляемой лауреатом {273}

Так выглядит плесень «пенициллиум нотабум» при разглядывании ее невооруженным глазом и под микроскопом

Сталинской премии профессором Г. Ф. Гаузе лаборатории Института малярии в Москве были начаты поиски таких бактерий. Все столы в лаборатории были заставлены стеклянными плоскими тарелочками с крышками, так называемыми чашками Петри. На электрических плитах целые дни варился питательный студень и кипятился бульон. На других столах были расставлены штативы с пробирками, наполненными землей.

Пробы земли ученые собирали повсюду — во дворах, огородах, на свалках, в лесах и полях Подмосковья. Карманы сотрудников института всегда были полны маленькими сверточками с землей. Землю приносили в лабораторию, пересыпали в пробирки и в каждую пробирку наливали немного воды, чтобы получилась земляная каша. В чашки Петри наливали питательный студень, содержащий мясной бульон и сахар. Через несколько минут студень застывал и становился плотным и прозрачным. В отдельной пробирке приготавливали взвесь гноеродных стафилококков. Каплю взвеси, содержащую тысячи опасных микробов, помещали на поверхность студня и равномерно растирали стеклянной лопаткой, а затем на эту же поверхность наносили каплю земляной каши из пробирки. Засеянные таким образом чашки помещали на несколько дней в термостат с определенной температурой.

За это время на поверхности студня вырастали десятки различно окрашенных точек — желтые колонии стафилококков вперемежку с желтыми, красными, синими, белыми, прозрачными, круглыми, зубчатыми, бахромчатыми колониями почвенных микробов. Вокруг некоторых из этих колоний почвенных микробов можно было ясно различить «зону пустыни». Это микробы ограждали себя, выпуская в окружающую среду какие-то вещества, которые подавляли все живое. Стафилококки, попавшие в зону пустыни, либо приостанавливали свой рост, либо нацело растворялись.

Обнаружение подобных микробов, так называемых антагонистов или противников, очень радовало ученых. Они осторожно снимали этих микробов платиновой петлей и помещали их в отдельные пробирки с питательным студнем. Таким образом были сняты сотни микробов. Теперь предстояло решить — какие же из них выделяют и притом в достаточно большом количестве целебные вещества, безвредные для человека и губительные для микробов.

Началась кропотливая и утомительная работа. Каждый вид микробов пересаживали в питательный бульон, выясняли условия {274} наилучшего роста, потребность в пище. А затем исследовали бульон, на котором росли микробы. Содержит ли бактерия убивающее вещество? Были проведены сотни и тысячи испытаний, прежде чем удалось найти то, что требовалось. Только один вид из сотен выделенных микроорганизмов давал активное вещество. Бульон, в котором росла эта активная бактерия, действительно убивал стафилококков. Однако выделить активное вещество в достаточно чистом виде было также нелегко. Но вот все трудности уже позади, и вещество выделено. Ученые назвали его советским грамицидином или грамицидином «С» (слово «грамицидин» значит убивающий так называемых «грам-положительных микробов», к которым относятся возбудители многих заразных болезней).

С увлечением приступили советские исследователи к изучению этого нового, до того еще неизвестного науке вещества. Очищенное, оно представляет собой кристаллический порошок, белый и блестящий, как снег. Кристаллы имеют вид длинных тонких иголок или узких пластинок. Как показало дальнейшее изучение, грамицидин «С» принадлежит к классу белковых тел, но устроен по сравнению с другими белковыми телами необыкновенно просто. При химической обработке он распадается всего только на пять более простых составных частей, так называемых аминокислот, в то время как в обычных белковых веществах таких составных частей насчитывается гораздо больше — до двух с половиной десятков. Советские ученые определили, какие именно аминокислоты входят в состав грамицидина «С», и в последнее время им удалось химическим путем в лаборатории приготовить это вещество и получить ряд его производных.

В противоположность пенициллину, тиротрицину и стрептомицину, грамицидин «С» необычайно стоек. Он не разрушается при длительном хранении и при воздействий на него кислот и щелочей. Вещества, легко разрушающие другие белки, также не действуют на грамицидин. Не оказывают на грамицидин никакого влияния и высокая температура и давление.

АНТИБИОТИКИ

Грамицидин «С» по силе своего действия на микробов значительно превосходит тиротрицин. Даже при разведении в миллион раз он еще задерживает рост гноеродных стафилококков. Для многих видов болезнетворных микробов, на которые тиротрицин не действует, советский грамицидин оказывается губительным; к ним относятся и туберкулезная палочка, и амеба дизентерии, и тифозные микробы. Немало бойцов Советской Армии были спасены грамицидином от нагноений. Грамицидин делал ненужными многие тяжелые операции. Грамицидин «выметал», как выражались врачи, микробов из раны, и она без хирургического вмешательства заживала в предельно короткий срок.

В мирной обстановке советский грамицидин и новые созданные советскими учеными по его образцу лекарства находят себе широкое применение для предупреждения {275} заболеваний дифтерией, скарлатиной, коклюшем и другими детскими болезнями.

В настоящее время известно до сотни веществ, выделяемых почвенными микроорганизмами, которые задерживают рост других микроорганизмов или убивают их. За это свойство такие вещества получили название «антибиотиков», что значит «препятствующие жизни» микробов. Но в качестве лекарств служат пока только четыре: тиротрицин, пенициллин, стрептомицин и советский грамицидин. Остальные вещества по тем или иным причинам не могут быть использованы в медицинских целях; они либо ядовиты, либо не проявляют лечебного действия при введении в организм человека.

В этой юной области науки, существующей меньше десятка лет и развивающейся с поразительной быстротой, можно ожидать еще много блестящих открытий. В нашей стране эти возможности беспредельны. Разнообразный климат, разнообразные почвенные условия на необъятных просторах Советского Союза порождают неисчерпаемое разнообразие почвенных микроорганизмов. Как драгоценные камни, разбросаны эти микроорганизмы по всей стране, и нужны большая работа и терпение, чтобы находить их, определять их ценность, извлекать из них целебные вещества и заставлять их служить человечеству.

Целая армия советских ученых занимается этой трудоемкой, но благодарной работой. Микробиологи отыскивают микробов, биохимики выделяют из них вещества, врачи испытывают лечебные свойства этих веществ, а инженеры и техники налаживают заводы для их массового производства. Огромное внимание уделяют коммунистическая партия и советское правительство вопросам охраны здоровья советских людей, и под их руководством советская медицинская наука, развивая гениальные идеи Мечникова и других великих русских биологов и медиков, одерживает все новые и новые блестящие победы.

ЭЛЕКТРОЭРОЗИЯ

МОЖНО ЛИ СДЕЛАТЬ ПЕЧНУЮ МАШИНУ

днажды ко мне зашел знакомый инженер-машиностроитель. Была ранняя весна, только что прочитанная мною газета полнилась сообщениями о подготовке к весеннему севу, пестрила статьями и заметками о тракторах, МТС, ремонте, запасных частях...

— Послушайте, — набросился я на инженера, — что такое творится с машинами? Смотрите, вот тут «Половина тракторного парка не отремонтирована», тут «Весновспашка под угрозой», тут «Запчасти все еще не получены» — полна газета! Почему каждый год — да что год! — каждый сезон одно и то же: ремонт да «запчасти» эти пресловутые? Почему ваши машины так быстро портятся? Плохо вы их делаете, что ли?

Он смотрел на меня и улыбался. — Нет, в самом деле, — продолжал я. — Неужели в нашу эпоху бурно развивающейся техники и металлургии, эпоху крепчайших, «сверхтвердых» сталей, «победитов», нельзя сделать машину вечной? Ведь в наше время век машин очень недолог: каких-нибудь десять — пятнадцать лет, и машина уже устарела, ее заменяет другая, более совершенная. К тому же машину у нас любят, оберегают, лелеют. Почему же не сделать ее так, чтобы она не портилась, не ломалась до самого конца своей недолгой жизни? Не понимаю.

— Вы и правы и неправы, — ответил он наконец. — Я понимаю ваше возмущение. Ведь мы действительно могли бы создавать вечные машины, если бы делали их из тех прочнейших металлов, о которых вы говорили. И они вообще были бы лучше, легче, изящнее, портативнее. К сожалению, это невозможно.

— Потому, что каждая деталь машины есть результат определенной обработки металла. Чем обрабатывается металл? Инструментом, сделанным тоже из металла, только более твердого, прочного, чем металл обрабатываемой детали. Вот вам и первое условие: детали машин нельзя делать из самых твердых сплавов, потому что их нечем будет обрабатывать.

— Позвольте, но ведь, кроме обычной механической обработки, существуют способы последующего упрочнения металлов: термическая обработка — закаливание, цементация, хромирование...

— Да, все это применяется. Пользуясь всеми современными способами, мы можем {277}

Современная обработка металла по своей сути мало чем отличается от того, что было в глубокой древности.

даже сделать и «вечную» машину — уникум. Но это не решает задачи. Нам нужны способы массовые. А основным, самым массовым и в большинстве случаев единственно применимым остается механический способ обработки резцом, сверлом, фрезой, пилой, абразивом.

— То есть способ первобытного человека? — заметил я.

— Ну конечно! Наши отдаленные предки, впервые открывшие металл, обрабатывали свои топоры и наконечники для стрел трением о камень. В чем суть этого, с позволения сказать, «метода»? В том, что с поверхности куска металла постепенно отрываются, выкрашиваются частицы, по мудрой пословице «терпение и труд все перетрут». Разве не в этом же суть современной механической обработки? Напильниками, сверлами, фрезами выкрашиваются, срезаются опилки, стружки. Суть та же! А применение станков, инструментов и искусственных камней — абразивов — значительно снизило количество терпенья и труда человека, но сути этой не изменило... Впрочем, и терпенья и труда еще остается возмутительно много! В любом механическом цехе, в любой металлообрабатывающей мастерской мы видим целые вереницы слесарей с ножовками и напильниками в руках, ритмически покачивающихся над кусками металла, зажатыми в тиски. Право, эта картина не многим отличается от того, что было в глубокой древности.

— Да, в этом вы правы вполне, — согласился инженер. — Я могу только усилить картину, напомнив вам о некоторых результатах этой чудовищной примитивности метода. Мы привыкли к великому многообразию форм металлоизделий, окружающих нас. Нам кажется, что металл можно видоизменять как угодно. А ведь это далеко не так. Вы и не представляете, какие затруднения приходится преодолевать нам, конструкторам, решая подчас простейшие технические задачи. Вот пример. В металлической детали нужно просверлить отверстие — задача как будто элементарно простая, тем более что у нас есть станки с электрическим приводом, есть наборы сверл любого размера. Однако сразу же выступает первое условие: металл детали должен быть менее твердым, чем металл сверла, в {278} противном случае операция невозможна. Положим, что это условие соблюдено. Сверлим. В результате получаем непременно круглое отверстие. А если нужно квадратное, треугольное, овальное, щелевидное — словом, любое некруглое? Никакого такого отверстия просверлить нельзя. Его придется делать особыми, сложными способами, доступными далеко не каждому предприятию, или штамповать, или сделать заранее, при отливке детали, что не всегда возможно. Предположим, что и это условие соблюдено — отверстие круглое. Но диаметр его должен быть, скажем, меньше одной десятой миллиметра. Невозможно! Такое тонкое сверло не выдержит сопротивления и сломается. Видите, сколько ограничений? И таковы почти все операции механической обработки.

В результате беседы мы пришли к довольно неутешительным выводам. В общем они сводились к тому, что человек по-настоящему еще не овладел металлом. Слишком много труда, энергии людей, электрической энергии, топлива требует механическая обработка. Получается дорого и тяжело. Тысячи заводов, поглощая целые горы топлива, производят хитроумнейшие станки, чтобы строгать, сверлить, шлифовать, точить металл. Другие заводы готовят инструмент для этих станков. Металлурги составляют сплавы, которыми можно резать, пилить, долбить, сверлить металл.

Миллионы людей, залежи топлива, газ, электростанции, транспорт, энергия творческой мысли конструкторов и изобретателей, целы века трудовых человекочасов — вот чего стоит укрощение металла, его обработка! Где же выход?

Мы перебрали все существующие методы обработки металла и нашли, что ни один из них не может и, вероятно, никогда не сможет вступить в соревнование с механическим методом, по существу древним и примитивным, дорогим и трудоемким, но зато широко доступным промышленности. Придется еще долго мириться с его недостатками, и если никакой революции, никакого переворота в этой области техники ожидать нельзя, то единственный выход — в постепенной, никогда не прекращающейся эволюции, в дальнейшем совершенствовании и техническом оснащении станков и инструментов, в развитии металлургии, дающей все более твердые сплавы.

Разговор этот происходил несколько лет назад, во время войны, и мы не могли знать, что в нашей недремлющей научной армии существует маленький отряд, который уже нашел совершенно неожиданный, но действительно настоящий, решающий выход из создавшегося положения.

ЭЛЕКТРИЧЕСТВО ГРЫЗЕТ МЕТАЛЛ

На первых порах отряд, открывший новый по принципу метод воздействия на металл, состоял всего из двух молодых ученых: кандидата технических наук Бориса Романовича Лазаренко и его жены — инженера Наталии Иосифовны Лазаренко (ныне оба — лауреаты Сталинской премии).

Одиннадцать лет назад супруги Лазаренко начали работу, не имеющую ничего общего с металлообработкой. Они задались целью найти способ борьбы с одним очень распространенным в электротехнике вредным явлением — порчей контактов. Если мы внимательно рассмотрим поверхность контактов, между которыми произошло несколько обычных разрядов — вспышек при прерывании ими цепи постоянного тока, — то увидим, что частицы металла перескочили с одного контакта на другой. Чем больше раз контакты разомкнутся, тем большее количество частиц совершит такой перескок. Постепенно на одном контакте образуется впадина — кратер, а на другом — выступ, бугорок.

Это явление называется «электрической эрозией» (от латинского слова «эродо» — выгрызаю, выгладываю). Оно и служит причиной порчи контактов.

С развитием автоматики, широко пользующейся различными реле — контактными устройствами, — борьба с электроэрозией приобрела особенно острое значение.

Когда супруги Лазаренко начали эту работу, задача казалась не такой уж сложной. И практика, и специально поставленные эксперименты говорили о том, что различные металлы и сплавы в разной степени подвержены электроэрозии. Очевидно, можно было подыскать для контактов и вполне пригодный, эрозиоустойчивый материал.

Однако настойчивые поиски не увенчались успехом.

Тогда Лазаренко оставили поиски материала {279} для контактов и принялись самым тщательным образом изучать природу электроэрозии. Они создали специальную оптическую установку, которая позволила в сильно увеличенном виде на экране наблюдать то, что происходит в маленьком меж контактном промежутке во время размыкания и замыкания контактов. Тут-то и начались открытия.

ВРЕДНАЯ ЭРОЗИЯ ПОБЕЖДЕНА

Всем известно, что замыкание или размыкание цепи электрического тока всегда сопровождается более или менее сильной вспышкой — разрядом. Иногда это электрическая дуга — яркая, довольно продолжительная вспышка, иногда — короткий, едва заметный разрядик — искра. Считалось, что дуга и искра по существу ничем одна от другой не отличаются, что искра — это просто маленькая дуга, быстро затухающая, а потому и менее вредная для контактов. «Большая» же дуга опасна. При больших токах она способна расплавить и сжечь выключатель — рубильник. Поэтому борьба с ней велась уже давно, и было найдено Простое средство: конденсатор определенной емкости, включенный между проводами, подводящими ток, предупреждал возникновение дуги.

Чтобы разобраться в этом явлении, наши исследователи включили в экспериментальную установку с работающими контактами такой конденсатор, емкость которого можно было плавно менять, поворачивая его ручку. И вот какую картину они увидели тогда на экране своего оптического аппарата.

При самой малой емкости конденсатора между работающими контактами (они вибрировали, размыкаясь 25 раз в секунду) возникла сильная дуга. Поверхность контакта, служащего катодом (то есть соединенного с отрицательным полюсом источника тока), стала быстро покрываться мелкими выбоинами и как бы изъедалась дугой. В то же время на поверхность другого контакта — анода — с силой устремился поток мелких тяжелых капель металла. Уже через полминуты началось явное разрушение катода. Через две минуты на аноде появился обожженный дугой бугор из нагромоздившихся частиц металла.

Тогда стали постепенно увеличивать емкость конденсатора. Картина изменилась. Дуга начала слабеть, скорость перехода металла с катода на анод уменьшилась. Наконец наступил момент, когда дуга исчезла и рост бугра прекратился.

Контакты перестали «портиться»! Так был обнаружен главный фактор, управляющий электроэрозией: электрическая емкость контактного устройства.

Однако что же произойдет, если продолжать увеличивать емкость? Еще небольшой поворот ручки в прежнем направлении...

Разряд вдруг резко изменил свой характер. Вместо слабой, тихой дуги между контактами затрещали частые искорки. Дождь мелких капель металла, падавший с катода на анод, прекратился. Зато с анода, с образовавшегося на нем бугра, вдруг сорвалась вершинка и тяжело плюхнулась на изъеденную поверхность катода. Частицы металла стали переселяться обратно! Каждая искра перебрасывала новую порцию. Поверхность катода стала похожей на неровную, ободранную стенку, на которую какая-то невидимая рука с силой бросала одну за другой крупные горсти жидкой глины. Процесс теперь шел гораздо быстрее, и через полминуты уже анод стал явно разрушаться, а на катоде возник бугор.

В результате дальнейшего изучения разряда наши исследователи пришли к важным выводам. Так, оказалось, что дуга и искра — совершенно разные виды электрического разряда, что всякий разряд всегда сопровождается перекосом частиц материала с одного электрода на другой: при дуговом разряде — с катода на анод, при искре — наоборот. Происходит это независимо от того, из какого материала сделаны электроды.

Таким образом, стало ясно, что борьба с вредным явлением — электроэрозией — путем подбора и поисков «антиэрозийных» и «эрозиоустойчивых» металлов и сплавов безнадежна. Таких металлов нет и быть не может, потому что эрозия — это неотъемлемое свойство электрической природы всякого материала, проводящего ток. И, только управляя электрическим процессом, приводящим к эрозии, можно от нее избавиться. Для этого нужно так изменить емкость контактной установки, чтобы настроить ее на границу между дуговым и искровым разрядами. Тогда частицы металла перестанут

перепрыгивать в одном определенном направлении — они как бы расстраиваются, теряют ориентацию и начинают прыгать и с анода на катод и обратно, так что контакты оказываются практически не подверженными эрозии. Даже наоборот, их контактные свойства при этом улучшаются, они как бы «притираются» один к другому; контакт становится надежнее, плотнее.

Итак, вредная эрозия была побеждена. Но советские ученые на этом не успокоились. Решая конкретную практическую задачу, они заглянули в самую суть изучаемого явления и увидели в нем зародыши новых открытий чрезвычайной важности.

Дальше мы увидим, к каким ценным результатам привела борьба Лазаренко с вредным явлением — электроэрозией. Но природа не знает ни «вредных», ни «полезных» явлений. Всякая вредность свидетельствует лишь о существовании нового, еще не понятого, не освоенного человеком явления. Для науки признак вредности может служить косвенным показателем возможности открытия: найди причины вредности, раскрой ее механизм, и почти наверняка здесь откроешь новое знание, нужное и ценное. И тогда вредное обернется полезным, станет послушным орудием в руках человека.

Еще в начале работы, когда стала выясняться безнадежность поисков антиэрозийного материала, супруги Лазаренко, руководясь все той же основной целью — победить эрозию, стали изучать поведение работающих контактов в различных средах — газообразных и жидких. При этом они обратили внимание на то, что жидкости заметно мутнели после некоторого времени работы контактов. Чем больше проходило времени, тем гуще становилась муть. Она мешала наблюдать за разрядом, жидкость приходилось часто сменять.

Пока испытывались различные масла, происхождение мути не представляло загадки: искры разрядов, обладающие высокой температурой, обжигают частицы масла; продукты сгорания и осмоления дают муть. Но вот масла сменились жидкостями, трудно осмоляющимися, спиртами и, наконец, дистиллированной водой. Через некоторое время железные контакты, работавшие в ней, скрылись из виду за темной пеленой. Муть продолжала появляться по-прежнему! Б. Р. Лазаренко вылил непроницаемую жидкость в стаканчик и поднес к {282} его стенке сильный магнит. Догадка оказалась правильной: муть потянулась к магниту, вода стала на глазах светлеть.

Это были те самые частицы железа, которые должны были перескочить с одного контакта на другой, но, встретив на своем пути жидкость, остыли, затвердели и были выброшены взрывом разряда в воду. Б. Р. Лазаренко немедленно взял капельку этой мути на стеклышко и сел к микроскопу. Специалист по металлическим порошкам пришел бы в восторг от того, что он там увидел. Перед ним была тончайшая железная пыль, но она состояла из чистеньких, блестящих, довольно однородных шариков около микрона диаметром. Ни один из существующих способов получения металлопорошков не мог бы дать продукции такого высокого качества, такой чистоты и равномерности частиц. Между тем существует немало отраслей промышленности, крайне нуждающихся именно в таких порошках: металлокерамика, ряд химических производств, красочная и полиграфическая промышленность, пиротехника, производство взрывчатых веществ и другие.

Впрочем, и Б. Р. Лазаренко не остался равнодушным к этому своему открытию и сумел правильно оценить его. Немедленно была начата специальная работа, которая вскоре привела к созданию особой установки для получения порошков электроэрозийным способом.

Электроды из материала, подлежащего распылению, опущены в жидкость, где они быстро замыкают и размыкают цепь постоянного тока. Жидкость, понемногу наполняющаяся «мутью», вытекает снизу, проходит, ряд остойников и, уже осветленная, снова поступает в сосуд с электродами. Такова схема действия установки.

Способ этот, очевидно, в недалеком будущем заменит все существующие, ибо он обладает исключительными преимуществами: дает возможность получать порошки не только высокого качества, но из любых, самых твердых металлов, сплавов и готовых смесей, что до сих пор было невозможно.

Можно ли считать это открытие Лазаренко случайным? Конечно, нет. Оно было неожиданным — это верно. И это понятно: никто не мог бы предсказать, какие именно практические применения даст только что впервые обнаруженное явление природы — электроэрозия, переселение металла под

действием тока. Но оно было и неизбежно в условиях правильно поставленного, наполненного новаторской, чисто охотничьей страстью исследования.

Впрочем, главная «случайность», столь же неизбежная, но гораздо более значительная и совершенно непредставимая по своей новизне, была еще впереди.

ИЗ ВРЕДНОЙ - В ПОЛЕЗНУЮ

Чтобы повысить производительность вновь открытого способа получения металлических порошков, супруги Лазаренко решили увеличить плотность тока, проходящего через электроды. Для этого один из электродов, работавший в качестве катода, был взят гораздо меньшей контактной площади, чем анод. Катод этот в сечении имел форму прямоугольника, анод был круглый.

После некоторого времени работы установки электроды были извлечены из жидкости, и тут глазам исследователей представилась картина, серьезно их взволновавшая.

Электрод-катод (меньший) глубоко врезался в толщу анода и уже почти прошел его насквозь. Но самым поразительным было то, что получившееся таким образом отверстие точно сохранило прямоугольную форму сечения катода — со всеми его гранями и углами. Сам же катод при этом почти не пострадал, только слегка округлились, как бы «сработались», его передние грани.

Поистине головокружительные перспективы развернулись перед нашими исследователями при виде этих двух кусочков металла, вошедших один в другой. Ведь это означало, что электроэрозию можно использовать для обработки металлов без всяких режущих инструментов. И притом, металлов сколь угодно твердых!

С исключительным подъемом, окрыленные удачей, ринулись они в еще более напряженную работу. Надо было все проверить, все пересмотреть с новой точки зрения.

И вот уже готов небольшой экспериментальный станочек: между двумя стойками укреплен вертикально висящий электромагнит, который заставляет вибрировать расположенный под ним якорь с зажимом. В зажим вставляется свободным концом {283} вниз металлический стерженек, играющий роль инструмента. Если запустить электромагнит, этот стерженек начинает быстро вибрировать, как бы долбить вниз. А внизу — ванночка; в ней можно укрепить пластинку — «обрабатываемое изделие».

В ванночку наливается масло, стерженек опускается до соприкосновения с пластинкой. Затем электромагнит приводится в движение, и тогда стерженек начинает стучать по пластинке: слегка касается ее и отскакивает.

Теперь подается постоянный ток: плюс — к пластинке, минус — к стерженьку. И тогда в месте контакта возникают искры разрядов. Начинается! эрозия. Конец стерженька постепенно погружается в толщу пластинки и, наконец, проходит насквозь. Отверстие готово. Оно точно соответствует форме поперечного сечения стерженька.

Сейчас этот первый примитивный станочек фигурирует в лаборатории Б. Р. Лазаренко как исторический экспонат: он конструктивно устарел. Но уже в тот день — это было во время войны, — когда он дал первую «продукцию», на нем можно было в любом металле делать отверстия — звездообразные, квадратные, треугольные, овальные — любой формы, то есть делать то, что недоступно современным механическим способам обработки.

Впрочем, принципиальная схема этого станочка легла в основу новых конструкций и, вероятно, не скоро устареет. Станочек сыграл свою роль: с его помощью были найдены и проверены самые основы нового метода обработки металлов.

Так возник вопрос о производительности эрозийного процесса. Станочек действовал медленно, а судьба нового метода в конце концов зависела от того, можно ли «грызть» металл электричеством с достаточной для практического применения скоростью.

Прежде всего пришлось окончательно забраковать дуговой разряд. Быстрая, почти незаметная искра оказалась гораздо деятельнее. Она грызла металл быстрее и, кроме того, не вызывала такого нагревания электродов, каким сопровождалась дуга.

Однако производительность зависит не только от самого разряда, но и от количества разрядов в секунду; иначе говоря, нужно было увеличить скорость вибрации электрода «инструмента». И вот тут произошел первый серьезный конфликт между новым методом и механикой. Электромагнит не мог с достаточной скоростью преодолевать инерцию якоря. Его заменили механическим приводом. Скорость вибрации увеличилась, но появилось новое препятствие: стал вибрировать весь станок, а это нарушало точность его работы. Механика оказалась плохим помощником: инертным, медлительным и вообще чуждым основным действующим силам — электрическим, подвижным и мгновенным.

Как быть? Конфликт между электричеством и механикой грозил превратиться в крах всех радужных перспектив. Пришлось снова обратиться к изучению разряда «с пристрастием». Через некоторое время выход был найден, и выход поистине блестящий.

Специально поставленными исследованиями супруги Лазаренко доказали, что, независимо от величины напряжения в цепи, разряд между сближающимися электродами всегда происходит раньше, чем эти электроды соприкоснутся. {284}

А так как разряд между двумя неподвижными электродами можно вызвать, увеличив напряжение тока в контуре, то, следовательно, в эрозийном станке можно вообще обойтись без всякой вибрации. Не нужна она! Достаточно только сблизить электрод-«инструмент» с электродом-«изделием» до расстояния пробоя и создать колебания напряжения в цепи с максимальной частотой.

Тогда количество разрядов в секунду будет зависеть уже не от «механики», а от электрической настройки контура, и электрод-инструмент будет работать на расстоянии, не прикасаясь к электроду-изделию. Значит, долой отсюда механику! Впрочем, маленькую роль можно ей оставить: пусть она только подает вперед электрод-инструмент, перед которым искры выгрызают металл, превращая его в пыль. Пусть только подает, с этим она справится!

Станок бесконтактного действия был создан и показал прекрасные качества.

И теперь уже не было никакого сомнения в том, что электроэрозийный метод обработки может вступить в соревнование с существующим механическим.

ГОЛОВОКРУЖИТЕЛЬНЫЕ ПЕРСПЕКТИВЫ. ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА

Прошло уже несколько лет с тех пор, как развернулись описанные мною события. Мало кто знал о них тогда, да и теперь еще не многие правильно представляют себе и самую суть и смысл этого открытия советских ученых, имеющего мировое значение и уже запатентованного в крупнейших зарубежных странах.

Недавно я вновь посетил лабораторию Б. Р. Лазаренко в одном из наших научно-исследовательских институтов. И, несмотря на то, что многое в работе этой лаборатории мне было уже знакомо, я снова был поражен богатством и почти нереальной новизной клада, который был здесь найден и продолжал разрабатываться с не ослабевающей ни на минуту энергией.

Тут я увидел уже в конкретном техническом воплощении и в действии все те удивительные тайны, которые сумели выведать у природы советские ученые. Теперь эти тайны приняли вид строгих научных обобщений, готовых войти ценным вкладом в фонд современных знаний об электричестве. Вот основные из них, составляющие суть открытия,

Первое положение: в природе нет и не может быть такого проводящего ток материала, который не был бы подвержен электрической эрозии. Когда-то, в самом начале работы, эта физическая истина звучала угрожающе: значит, нельзя избавиться от «вредной» эрозии контактов!

Теперь же это означает: в природе нет и не может быть такого металла или сплава — как бы ни был он тверд, — который нельзя было бы обрабатывать эрозийным методом. Формулировка почти та же, но какая разница в смысле! Значит, теперь можно делать детали машин из любых сверхтвердых сплавов, можно делать «вечные» машины! (Я вспомнил наш пессимистический разговор с инженером-конструктором.)

Второе положение: искра разряда между {285} двумя сближающимися электродами всегда возникает до их соприкосновения — на некотором расстоянии, хотя бы и весьма малом. Это значит: искровой способ обработки не требует ни от человека, ни от станка никаких нажимов, никаких усилий. Нужно только, слегка подавать вперед легкий электрод-инструмент, по сути — каскад искр, гложущих металл. А для этого, конечно, не надо ни прочных станин, ни мощных рычагов, ни сильных зажимных механизмов, не надо моторов, вращающих тяжелые массы маховиков,— словом, не нужна вся громоздкая механика современных станков. Собственно говоря, весь искровой «станок» заключается в держателе электрода-инструмента и подающем устройстве, поэтому он может быть легким, портативным и совсем небольшим.

Третье положение: чтобы частицы металла, вырванные разрядом из электрода-изделия, не перескакивали на электрод-инструмент и не уродовали его, искровой промежуток должен быть заполнен жидкостью. При этом, как выяснилось, совсем не обязательно погружать изделие в ванну. Достаточно направить в этот промежуток небольшую струйку жидкости — воды, масла, керосина. Она останавливает бешеный полет частиц и вымывает их из зоны обработки.

Четвертое положение: каждый отдельный разряд вырывает из электрода-изделия определенную порцию металла, размер которой зависит от количества электроэнергии, вложенной в этот разряд. Таким образом, меняя интенсивность разряда (силу тока, напряжение, емкость), можно управлять скоростью и качеством обработки.

Б. Р. Лазаренко показал мне увеличенные снимки металлической поверхности, пораженной отдельными импульсами тока. Они напомнили мне дороги войны, изрытые воронками бомб. Потом он изложил мне картину процесса, как он представляется в свете всех упорным трудом добытых сведений о нем. Это интересная картина.

Вот медленно сближаются электроды. Остаются буквально микроны до непосредственного их соприкосновения. Ничто как будто не меняется от этой близости. Но это только кажется. Электроды уже «чувствуют» друг друга: невидимые линии электростатического поля уже протянулись от одного к другому, уже связали их в какой-то единый электрический организм. Свободные электроны стали накопляться на поверхности катода, обращенной к приближающемуся аноду. Их становится все больше и больше, вот они уже начинают срываться с катода; между электродами образуется пространственный заряд. Электродинамические силы сжимают его, превращают в «стример» — тончайший невидимый канал, как бы мостик между электродами.

Еще мгновение — и мощнейший поток электронов с космической силой низвергается на ближайшую точку поверхности анода. Происходит взрыв. Температура тут повышается до 11 тысяч градусов, почти вдвое превышая температуру поверхности Солнца. Давление достигает десятков тысяч атмосфер. Металл анода, мгновенно расплавленный, выбрасывается из образовавшейся лунки.

Все эти космические события, в которых еще много нераскрытых физических тайн, происходят в течение одной стотысячной доли секунды на участке, измеряемом микронами. При самой «слабой» искре диаметр отдельной лунки, в зависимости от материала анода, колеблется от 7 до 10 микронов при глубине от 2 до 3 микронов. Но искрой легко управлять, она очень послушна. Поворот ручки — и она, как хищник, рвет металл, выгрызая в нем лунки до тысячи микронов в диаметре и выбрасывая за один гектоваттчас до 18 граммов каленой стали, до 126 граммов цинка.

Впрочем, по мере изучения искрового процесса производительность его непрерывно возрастает. И Лазаренко утверждает, что нет принципиальных препятствий к тому, чтобы заставить искры снимать в строго заданном направлении любое необходимое количество металла почти мгновенно...

Теперь я расскажу, как выглядит в натуре процесс обработки искровым способом.

Изготовление отверстий — простейшая, наиболее разработанная операция. Отверстия можно делать любой формы, в любом металле, любого диаметра. Стерженек нужного сечения, например квадратный, зажимается в держателе станочка. Это «инструмент». Деталь укрепляется под ним, заливается керосином. Стерженек опускается до соприкосновения с деталью. Включается ток. Частая дробь разрядов возвещает о начале эрозии. Человек больше ничего не {286}

Электроэрозия позволяет проделывать в твердой стальной пластинке круглые отверстия с помощью латунного стержня; делать отверстия под углом; пропускать через полотно стальной пилы медную шестеренку так, что образуется отверстие, в точности повторяющее ее форму.

делает, он ждет. Специальная «следящая» система автоматически опускает стерженек по мере его продвижения в тело детали, все время сохраняя нужное для наступления разрядов расстояние. Несколько минут — и тарахтенье прекращается. Отверстие готово. Остается открыть краник выпуска жидкости и затем вынуть деталь.

Полученное отверстие несколько больше, чем стерженек, которым оно сделано. Если вставить его в отверстие, то останется зазор величиной от трех сотых до четверти миллиметра. Размер зазора, всегда строго определенный, зависит от «режима» обработки, то есть от «жесткости» искры, и может быть заранее учтен при выборе стерженька.

Кстати, стерженек этот может быть сделан из любого металла, любого материала, проводящего ток. Интересно, что наиболее стойкими в работе оказались электроды, спрессованные из медно-графитовой композиции— той самой, из которой делаются «щетки» для электромоторов.

Если нужно сделать отверстие большого диаметра— скажем, в 2—3 и больше сантиметров, — то нет смысла брать сплошной стержень, лучше применить трубку, например, из латуни или меди: работы будет меньше и трубка скорее «прошьет» деталь насквозь. При мне такой трубкой, слегка сплющенной, было сделано овальное отверстие в стальном железнодорожном рельсе. Вся операция заняла 9 минут.

Обычный сверлильный станок требует, чтобы сверло было расположено строго перпендикулярно к поверхности детали, иначе оно немедленно сломается. Тут же вы можете направить стерженек под любым углом: он ведь все равно не касается детали. В результате получаются как угодно наклоненные отверстия.

Трудно даже представить себе, какие еще возможности таит в себе новый метод, насколько он гибок и универсален. Трудно потому, что слишком укоренились в нашем представлении специфические «законы» механической обработки. Не сразу сообразишь, например, что можно вместо гладко-стенного стерженька вставить в держатель обыкновенный винт и подавать его вперед вращательным движением, по шагу его нарезки. А оказывается, что он при этом будет ввинчиваться в деталь, как будто перед ним не металл, а кусок сливочного масла. И в {287}

Винты входят в сталь, как в сливочное масло. Стальной каленый шарик распадается на две половины под лезвием безопасной бритвы; твердый рельс можно нарезать на ломтики с помощью жестяного диска... Трудно представить себе все возможности, которые таит в себе метод электроэрозийной обработки металлов.

результате получится винтовое отверстие, то есть нарезанное, как в обыкновенной гайке. И если такие отверстия делать в победитовых пластинках, то легко получить «плашки» для нарезания винтов.

Каким же допотопным и несуразным показался мне обычный механический станок со всеми его «невозможностями», после того как я насмотрелся этих чудес в лаборатории Б. Р. Лазаренко!

Но это далеко не все. Вспомним, что электрод-инструмент может быть любой формы, и возьмем вместо стержня или трубки строку обычного типографского шрифта, отлитую на линотипе, и расположим ее параллельно поверхности металлической пластинки. Включим ток, «запустим» эрозию — и через минуту на пластинке отпечатается вся строка набора. Она будет выгравирована эрозией. Так можно гравировать на металле любые узоры, рисунки, шкалы и т. д.

Искровым способом можно резать металл. Для этого уже существует особый станок. В качестве электрода-инструмента в нем действует тонкий жестяной вращающийся диск. Разрезаемая деталь подводится к краю диска до возникновения разряда. В это место из трубки подается небольшая струйка воды. Диск постепенно углубляется в металл, режет его. Таким способом на моих глазах был разрезан железнодорожный рельс в течение 170 секунд.

Небольшой, но более толстый диск позволяет проводить целый ряд операций. Если заставить его двигаться над поверхностью детали, то, вращаясь, он будет снимать с нее некоторый слой. Это то же, что строганье детали, только без всякого режущего инструмента. Проводя эту операцию на грубом «обдирочном» режиме разрядов и быстро удалив нужный слой, можно затем, не меняя установки, а только изменив электрическую настройку контура, вновь пройти деталь по всей поверхности уже на тонком режиме и таким образом отшлифовать ее хотя бы до зеркального блеска.

Таким же путем можно затачивать резцы, устанавливая их под определенным углом к торцу диска.

Как показал опыт, не только резцы, но и всякая металлическая поверхность, обработанная искровым способом, приобретает исключительную прочность и стойкость в работе. Причина этой прочности в том, что {288} при искровой обработке на поверхности металла не получается тех мельчайших трещин и неравномерных напряжений, которые всегда оставляет после себя резец или абразив и которые рано или поздно неизбежно приводят инструмент к гибели.

А вот что получается, если переключить провода, подводящие ток, в обратном порядке (то есть диск сделать анодом, а обрабатываемую деталь — катодом) и прекратить подачу жидкости.

Тогда металл будет вырываться разрядом уже не из детали, а из диска и благодаря отсутствию жидкости станет внедряться в поверхность детали, покрывая ее ровным слоем.

Так оказалось возможным покрывать любой металл слоем любого другого, причем соединение получается всегда абсолютно прочным. Резцы, покрытые искровым способом слоем победита, уже применяются на ряде предприятий.

В лаборатории Б. Р. Лазаренко я увидел много «мелочей», из которых каждая могла бы совершенно обескуражить непосвященного посетителя. Но даже и мне, уже узнавшему, казалось бы, все секреты электроэрозии, многие из этих «мелочей» представлялись фокусами. Так выглядели, например, стальные шарики от подшипника, тонко прорезанные в разных направлениях лезвием обыкновенной безопасной бритвы; такие же шарики, прошитые насквозь тончайшей, почти невидимой медной проволочкой — ее толщина не превышала двенадцати сотых миллиметра...

В большом каленом шаре был проделан круговой канал. В канал вставлено правильное латунное кольцо, согнутое из шестигранного прутка. Каждый, кто впервые видел этот шар, начинал вращать кольцо, пропуская его сквозь толщу массивного шара, чтобы убедиться, что это не иллюзия, не обман. Ведь ничего подобного нельзя сделать никакими современными методами!

Поверхность другого такого же шара была сделана ажурной, а внутри он был пуст...

Все эти «фокусы», конечно, — далеко не простая забава. Шар, посаженный на кольцо, может быть, и не понадобится как таковой. Но он, как и все другие образцы «невозможного», демонстрирует новые, небывалые возможности, которыми отныне располагает техника.

И все же в лаборатории Б. Р. Лазаренко нашлись новости, поставившие меня втупик.

Осматривая новые образцы станков, я обратил внимание на человека, который сидел в стороне за небольшим лабораторным столиком и что-то писал. В руке его была, повидимому, обыкновенная автоматическая ручка, но она издавала тонкий, комариный писк, который и привлек мое внимание. Мы подошли, и тут я познакомился с одним из новых применений эрозийного метода.

Авторучка оказалась «электроштихелем» — инструментом для гравировки, и человек делал надписи на тонких темносиних стальных пластинках. Мягкий проводник питал ручку током. В корпусе ее, служащем обычно резервуаром для чернил, был помещен миниатюрный вибратор, заставляющий быстро и незаметно для глаза колебаться стерженек, выступавший из конца ручки. Вместо пера торчал маленький кусочек тонкой стальной проволочки, зажатый винтиком. Пластинка, на которой человек писал, тоже была под током. Когда конец проволочки прикасался к ней, появлялась едва заметная звенящая искра, оставлявшая светлый, «стальной» след на пластинке. Так можно было писать со скоростью, почти {289} равной скорости писания обыкновенным чертежным пером. Когда стальную проволочку заменили медной, надпись на стали приобрела желтый, медный цвет.

Это было занятно, но не больше. Но это оказалось только прелюдией к следующему акту. Борис Романович протянул мне кусок стекла, покрытого матовым узором из какого-то желтого мелкозернистого налета.

— Совершенно точно, — отчеканил ученый. — Попробуйте поскоблить, вот ножичек... Ничего не выйдет. Металл въелся в стекло основательно. Его можно только выкрошить вместе со стеклом...

Я старался понять и не мог. Тут явно нарушалось основное положение: электроэрозия требует токопроводящих материалов. Стекло не было проводником...

— А сделано это тоже электроштихелем, — издевался над моим изумлением ученый.

— Не понимаю. Стекло — не проводник. Объясните, Борис Романович...

Он объяснил. На стекло накладывается металлическая фольга/Она служит анодом. По ней наводится рисунок электроштихелем. Поток электронов, срывающийся с его иглы, пробивает фольгу насквозь, захватывает ее частицы и по инерции загоняет их в стекло.

— А знаете, что это значит? — добавил ученый. — Говорят, «гора родила мышь». Тут наоборот: вот эта мышь, — он указал на электроштихель, — родит гору. Тут вы видите в зародыше новую перспективу: мы заставим искру грызть не только металлы, но и любые непроводящие материалы, любые изоляторы. Представляете? Научную работу на эту тему мы уже начали. Но об этом пока не будем говорить: рано...

Год назад меня поразил плакат, висевший на стене в кабинете ученого. На нем было написано: «Электроэрозия — неотъемлемое свойство всех токопроводящих материалов». В этом основном положении чувствовалось величие проблемы.

Теперь, войдя в кабинет, я вновь увидел этот плакат. Он висел на том же месте. И снова, как и тогда, я испытал пронизывающее чувство преклонения перед могучей дерзостью человеческого ума, потому что в этом плакате слово «токопроводящих» было демонстративно накрест перечеркнуто двумя красными линиями...

БУДЕТ ТАК

Всякое научное открытие по существу своему революционно. Оно делает человека сильнее, богаче. В то же время оно заставляет менять представления, глубоко укоренившиеся и порой кажущиеся незыблемыми. Но не всякое открытие ведет к такой ломке представлений, к таким широким реформам в технике, в промышленности, как открытие супругов Лазаренко.

В самом деле. Мы живем в век электричества. Мы пользуемся им на каждом шагу» Оно дает нам свет, тепло, оно заставляет двигаться и совершать работу бесчисленные станки и машины. Но мы прекрасно знаем, что в электрической лампочке светит не электричество, а металлическая нить, раскаленная им. В электропечи тепло исходит тоже от металла, им нагретого. Любая машина приводится в движение не электричеством, а электромотором — чудесным приспособлением, в котором электричество превращается в механическую энергию, в видимое движение.

Словом, в нашем обычном представлении, а особенно в представлении механиков-металлообработчиков, электричество — не действующая сила, а только источник этой силы, источник движения, невидимый и в достаточной степени таинственный. Сама же действующая сила, производящая работу, заключена в металле. Он тверд, осязаем, тяжел, остер — это он движется, давит, режет, работает.

Теперь для всякого, кто хорошо понял смысл нового метода, все меняется. Электричество — уже не «источник». Оно само — сила. Оно само непосредственно грызет, взрывает металл точно по заданному направлению, оно производит работу. Металл же становится «материалом» — пассивным, инертным объектом работы. Он слаб и пластичен: независимо от своей природной твердости, он уступает потоку искр.

В этом, по существу, и заключается основной смысл открытия Лазаренко: металлообработка из процесса механического превращается в процесс электрический. До сих пор электричество, за редкими исключениями (электросварка, электроплавка, электрохимия и некоторые другие процессы), играло в обработке металлов подсобную роль: оно приводило в движение

станки, а те посредством инструментов обрабатывали металл. Теперь они меняются местами: электричество непосредственно обрабатывает металл, а «механика» играет подсобную роль. Инструмент, как таковой, выпадает вовсе. Он не нужен!

Давайте попробуем теперь представить себе, к чему все это со временем приведет. Колоссальные преимущества искрового метода перед механическим — его явная прогрессивность — определяют судьбу того и другого. Не может быть сомнения в том, что в наших социалистических условиях искровой метод будет быстро входить в жизнь, в промышленность, постепенно вытесняя отживающий свой век старинный, механический.

Тяжелые и хитроумные механические станки со всей их подчас огромной массой движущегося, вращающегося металла, так же как и многосильные моторы, приводящие их в движение, начнут постепенно исчезать из цехов передовых заводов нашей страны. Вся «механика», ограниченная простейшими задачами — держать, зажимать, подавать легкие медно-графитовые электроды или тонкие диски — станет легкой, портативной. Станкостроение потерпит крупнейшие изменения — производство громоздких и сложных металлорежущих станков будет постепенно уступать место изготовлению легких, портативных электроэрозийных приборов.

Современное инструментальное производство, со всеми его металлургическими и технологическими трудностями, со временем в значительной мере отомрет. Его место займет очень несложное производство электродов — различных стержней, трубок, дисков.

Электроэнергия, тратившаяся на преодоление инерции и трения огромных масс металла, заключенных в станках, на отчаянное сопротивление зажатого в цепкие лапы станков «обрабатываемого» металла резцам, фрезам и сверлам, — вся эта энергия направится теперь почти целиком на полезную работу.

Трудно сказать, каковы размеры экономии сил, средств, металла, энергии, которые принесет эта техническая революция, но, во всяком случае, эта экономия колоссальна.

И тут наступит подлинный расцвет машиностроения. Новые возможности производства и обработки деталей, доступность применения для них наиболее прочных материалов несомненно изменят лицо, конструкцию современных сельскохозяйственных, транспортных, текстильных, строительных и бесчисленных других машин, приборов, аппаратов. Они станут более изящными, целесообразными, легкими и, конечно, более выносливыми, долговечными.

Совершенно изменится облик того, что сейчас называется механическим цехом или механической мастерской. Кучи спиральных стружек, опилок, въедливая металлическая пыль, грохот и визг металла — все это исчезнет. Чисто и тихо станет в этих цехах, которые будут скорее похожи на лаборатории. Рядовые бойцы металлообработки — слесари — забудут о тисках, напильниках и ножовках, потому что в их руках теперь будет электроискровой инструмент, почти не требующий затраты физических усилий.

Нужно сделать ясным один очень существенный вопрос. Как нам, советским людям, задавшимся целью, небывалой в истории народов — в пять лет восстановить и превзойти нарушенное войной благополучие, кровно заинтересованным в том, чтобы это благополучие наступило не через пять лет, а раньше, как можно раньше, — как нам понимать, как принимать всю эту «искровую» историю?, Что это, перспектива? Будущее, которого надо ждать, как «эпохи атомной энергии»?

Нет. Это — сегодня. Это — «уже». Сейчас несколько десятков научных учреждений и передовых промышленных предприятий изучают и развивают искровой метод, пользуются им, создают новые модели станков искрового действия, приспосабливая их сообразно своим требованиям. Среди них—Уралмаш, ЗИС, заводы авиационные, судостроительные, станкостроения, вооружения и другие.

Уже создано около двадцати разных типов станков. Они, конечно, еще несовершенны. Конструкторы еще не смогли отрешиться от привычных форм механической обработки и придать им техническое оформление, сообразное с принципиально новой электрической основой. Большинство из них — обычные станки, переделанные в искровые. Однако и с помощью этих станков можно делать все то, что делается на обычных механических (только гораздо быстрее, экономнее, крепче, удобнее), плюс то, что {292}

Все чаще в цехах советских заводов будут появляться управляемые на расстоянии автоматические поточные линии искровых станков.

до сих пор вообще нельзя было сделать никаким способом.

По существу, новый метод отрицает механическую обработку металла. В капиталистическом мире его появление вызвало бы катаклизм — обогащение группы предпринимателей, крах «механических» фирм, появление новых миллионов безработных.

У нас — другое. Новый метод входит в жизнь, как всеобщий желанный друг. Он идет путем социалистическим. Он вступает в соревнование со старым методом. Отрицая механическую обработку, он начинает с того, что помогает ей: затачивает ей резцы, покрывает их победитом, снабжает ее новым, прочнейшим инструментом... «Механика» довольна, она становится! совершеннее, лучше справляется со своими задачами. Но это ее последний взлет. Рядом с нею появляются небольшие, легкие искровые станочки, более экономичные и производительные, которым уже совсем не нужен инструмент. Их становится все больше, а тяжелые механические станки замирают и понемногу уходят из цехов.

Но дорога к нему, по которой неизбежно пойдет наша нетерпеливая металлопромышленность, открыта уже сегодня. Передовые предприятия уже идут по ней. За ними выступают и другие. Они делают просто: знакомятся с новым методом и, убедившись, что действительно электричество послушно грызет металл, переделывают какой-нибудь отживший сверлильный станочек в искровой. Это несложно. Да и нечего ждать: старт дан. Каждый из нас, участников великой стройки, сделает все от него зависящее, чтобы новый метод возможно быстрее и шире вошел в жизнь.

И уже сегодня металлурги должны думать о большем увеличении выпуска особо прочных сталей и сплавов, потому что завтра промышленность потребует их в неограниченном количестве: из них она будет делать долговечные машины, а не сверла и фрезы для станков.

Сегодня конструктор, проектируя любую новую машину, должен уже иначе решать свои задачи, ибо новый метод обработки деталей, применение новых прочных материалов для всех трущихся и подвергающихся нагрузке деталей меняют обычные нормы размеров и форм. {293}

Новые задачи, естественно, стоят уже и перед технологами. Физики и химики должны форсировать изучение разряда и явлений, сопровождающих его, потому что в них скрыто еще немало, быть может, важнейших тайн.

Так начинается падение многовекового царствования механического способа обработки металлов. Его место занимает несравненно более совершенный и достойный нашей высокой социалистической культуры — электрический.

РС и РД

ПОРОХ — ТОПЛИВО РАКЕТЫ

етом 1710 года в той части Москвы, которая именовалась Немецкой слободой, у раскрытого окна небольшого деревянного домика, искусно выкрашенного под кирпич, сидел человек в длинноволосом парике и неторопливо писал на плотной белой бумаге.

Солнечный луч, ворвавшийся в горницу, упал ярким пятном на стол, осветив написанные строки.

«Трудно представить себе, какая масса пороха истрачивается за пирами и увеселениями при получении радостных вестей, на торжествах и при салютах... ибо в России порохом дорожат не более, чем песком, и вряд ли найдешь государство, где его изготовляли бы в таком количестве и где бы по качеству и силе он мог сравняться со здешним».

Человек в длинноволосом парике, представлявший датское государство при дворе императора Петра I, обмакнул в чернильницу гусиное перо и подписал свое имя: «Юст Юль».

Письмо было окончено, и Юст Юль задумался. А подумать было над чем. Русские тратили порох не только на увеселения. Петровские пушки окутывались дымом в победных сражениях, а в недавно основанном «Ракетном заведении» готовили не только фейерверки...

Еще при Петре в русской армии стали применять сигнальные ракеты. Устройство ракеты было очень простым: трубка, открытая с одного конца, и деревянный хвост, помогавший сохранять правильное направление полета. Вот и вся конструкция. Трубка снаряжалась смесью пороха и угля. Смесь поджигалась; газы, образующиеся при горении, давили во все стороны. Но выход из трубки был один — только лишь в направлении отверстия. Газы стремительно вылетали из него, сила «отдачи» газов, реактивная сила, толкала ракету вперед, и она летела.

Знакомство с силой, движущей ракету, начнем на улице. Мы идем, движемся, но это движение было бы невозможным, если бы улица и подошвы башмаков были идеально гладкими, отполированными, как зеркало; на зеркальной поверхности наши ноги беспомощно скользили бы. Это позволяет сделать важный вывод: для того, чтобы двигаться, надо отталкиваться. Без отталкивания нет движения. Автомобиль отталкивается от земли (недаром пыль и грязь летят назад из-под его колес), пароход отталкивается от воды, пулю или снаряд {295}

Газы, образующиеся при горении, давят во все стороны. Но выход из трубки был один. Газы стремительно вылетали из него. Сила отдачи газов, реактивная сила, толкала ракету вперед, и она летела.

выталкивают из оружия пороховые газы. Но от чего же отталкивается ракета? От воздуха? Нет, такой вывод был бы совершенно неверным, так как ракета может лететь и там, где нет никакого воздуха. Она толкает самое себя, точнее — ракету толкают газы, которые образовались при сгорании пороха и вылетают из ее открытого конца.

Но вернемся к ракетам Петра. Царь очень интересовался работами своего «Ракетного заведения». Более двух веков употреблялась в русской армии петровская ракета образца 1717 года — так удачна была ее конструкция.

Созданное Петром «Ракетное заведение» долго оставалось кустарным предприятием, пока в 1847 году его не возглавил генерал-лейтенант Константинов. С именем Константина Ивановича Константинова связана дальнейшая история отечественного ракетостроения. Он тщательно следил за применением ракет в бою, читал лекции молодым офицерам, писал научные труды, переводившиеся на все языки Европы.

Генерал Константинов автоматизировал опасный производственный процесс изготовления ракеты, причем сделал это настолько хорошо, что испанское правительство, заказывая в России оборудование для производства ракет, требовало, чтобы оно было сделано «по методу Константинова».

Трудами генерала Константинова русская боевая ракета сделалась грозной силой. У его современников мы встречаем такие записи: «Пользовались ракетами, снабженными гранатой, взамен артиллерии; своим огненным хвостом, шумом и разрывом снаряда при падении они производили очень сильное впечатление...» То, что говорили современники, подтверждают цифры. Дальность русских ракет доходила до 4 километров. По условиям того времени, это было выдающимся результатом.

Исследования привели Константинова к выводу о том, что с повышением скорости

Трудами генерала Константинова русская боевая ракета сделалась грозной силой.

полета ракета требует меньше топлива. Только в наше время можно оценить важность этого вывода.

Заглядывая вперед, Константинов писал о ракетном оружии: «Необходимо сделать из него отдельное, самостоятельное оружие, чтобы ракеты были вверены лицам, которым бы это составляло исключительную службу, дабы можно было ожидать вполне успешных результатов». Какими пророческими оказались эти слова!

Но, несмотря на достигнутые успехи, в 80-х годах прошлого столетия во всех армиях мира отказались от использования боевых ракет. У ракеты появился сильный соперник — нарезная артиллерия, которая била намного дальше и гораздо точнее.

Но ракета не умерла. Только место ракеты-оружия в мечтах ученых надолго занимает ракета-двигатель. Еще в эпоху применения боевых ракет у многих русских изобретателей появились мысли о применении реактивных двигателей для полета.

«...Кажется, всякому понятно, что польза воздухоплавания вообще для человечества необъятна. Для нашего отечества воздухоплавание могло бы принести, кроме других неисчислимых польз, величайшую пользу в военном отношении, преимущественно на {296}

Так представлял себе ракетный полет изобретатель Николай Кибальчич.

Кавказе, где войска наши должны бороться более с природными препятствиями на пути, чем с самими обитателями трудноприступных гор, и где с помощью аэростатов эти затруднения в некоторых случаях возможно было отвратить» — так писал в докладе на имя кавказского наместника князя Воронцова полевой инженер штабс-капитан Третесский, подавая ему в марте 1849 года свой труд «О способах управлять аэростатами». Третесский предлагал использовать для продвижения аэростата реактивную силу. Изобретатель был на правильном пути, хотя и не сумел до конца довести разрешение намеченной им идеи.

Под влиянием одной из статей генерала К. И. Константинова военный моряк, капитан 1-го ранга Николай Михайлович Соковнин, написал большую работу «Воздушный корабль». Эта работа, опубликованная сначала в России, была переведена на английский язык и издана в Лондоне.

Соковнин разработал проект реактивного дирижабля, приложив к нему расчет двигателя.

В 1861 году полиция арестовала студента Петербургского института инженеров путей сообщения Николая Кибальчича. Кибальчич был членом партии «Народная воля». Он обвинялся в покушении на жизнь императора Александра II.

Отважный революционер мечтал о ракетном полете. Схваченный царскими жандармами, он был приговорен к смертной казни. Но Кибальчич не мог умереть, не поделившись с человечеством своими мыслями.

Он просит перо и бумагу. Лязгает тяжелый замок камеры, и тюремщики исполняют последнее желание заключенного.

«Находясь в заключении, за несколько дней до своей смерти я пишу этот проект. Я верю в осуществимость моей идеи, и эта вера поддерживает меня в моем ужасном положении.

Если же моя идея после тщательного обсуждения учеными-специалистами будет признана исполнимой, то я буду счастлив тем, что окажу громадную услугу родине и человечеству. Я спокойно тогда встречу смерть, зная, что моя идея не погибнет вместе со мной, а будет существовать среди человечества, для которого я готов был пожертвовать своей жизнью...»

Быстро бежит перо по бумаге. У Кибальчича совсем мало времени, и он спешит ответить на основные вопросы.

«...Какая же сила применима к воздухоплаванию? Такой силой, по моему мнению, являются медленно горящие взрывчатые вещества».

«Представим... себе, что мы имеем из листового железа цилиндр известных размеров, закрытый герметически со всех сторон и только в нижнем дне своем заключающий отверстие... Расположим по оси этого цилиндра кусок прессованного пороха... и зажжем его с одного из оснований; при горении образуются газы. Если цилиндр поставлен закрытым дном кверху, то при известном давлении газов... цилиндр должен подняться вверх...»

Медленно догорает свеча. Скоро оборвется и жизнь ученого-революционера, а на проекте рука жандармского офицера размашисто напишет: «Давать это на рассмотрение ученых теперь едва ли своевременно и может вызвать только неуместные толки». И лежит замечательный проект Кибальчича в архивах охранки. Лежит до Великой Октябрьской социалистической революции.

Мы не забыли Кибальчича. Мы вспоминаем {297}

Реактивные ускорители помогают тяжелому самолету отрываться от земли.

его, когда от земли отрываются тяжело груженные воздушные корабли. Под крыльями их прикреплены реактивные ускорителя — пороховые ракеты, сообщающие самолету дополнительную тягу при взлете.

ДВИГАТЕЛЬ МЕЖПЛАНЕТНЫХ КОРАБЛЕЙ

Можно убить ученого, но нельзя остановить движение науки. То, что не сумел сделать Кибальчич, сделали другие.

В 1903 году в маленьком губернском городе Калуге учитель физики местной гимназии Константин Эдуардович Циолковский написал небольшую работу, скромно озаглавленную «Исследование мирового пространства реактивными приборами»,— работу, которая вместе с другими трудами Циолковского сделалась настольной книгой всех, кто занимается ракетной техникой.

Заинтересовавшись межпланетными полетами, Циолковский пришел к правильному заключению, что единственным двигателем, пригодным для этой цели, является ракета. Но обычная пороховая ракета — очень маломощный двигатель. Слишком быстро сгорают небольшие запасы пороха, для того, чтобы использовать ее в космическом или даже в самом обычном атмосферном полете.

Ученый понимал это, поэтому свои работы он начал с глубокого теоретического анализа проблем реактивного движения. Наука уже заложила некоторый фундамент для таких исследований. В 1687 году Исаак Ньютон сформулировал свой знаменитый закон о равенстве действия противодействию; в 1730 году действительный член Российской Академии наук Даниил Бернулли в своих сочинениях разобрал вопрос о реакции струи, вытекающей из сосуда. Но это были лишь первые шаги. Циолковский продвинул науку о ракетах па новую ступень. В полете топливо ракеты сгорает, и продукты сгорания выбрасываются из выхлопного отверстия. Масса ракеты меняется — она уменьшается. Циолковский разрабатывает теорию движения тела переменной массы, рассчитывая на ее основе полет ракеты.

Это было большим шагом вперед, но энтузиаст-ученый идет дальше. Долгое время единственным топливом ракеты был порох. Циолковский нашел ему достойную замену. Водород, сжигаемый в кислороде, оказался лучшим топливом, а чем лучше топливо, тем меньше его будет расходовать двигатель.

Шаг за шагом углубляется Циолковский в проблему ракетоплавания. Перед ученым уже вырисовываются контуры межпланетного корабля будущего. Корабль полетит в далекое межзвездное пространство; Полет таит в себе много неизвестного, но корабль готов к трудному пути. В огромных резервуарах разместится топливо... Головная часть корабля — это помещение для экипажа. Кислород обеспечит дыхание отважным звездоплавателям, а специальные поглотители очистят воздух кабины от выдыхаемой углекислоты.

Схема корабля обрамляется все новыми и новыми деталями. Циолковский фантазирует, но его фантазия опирается на точные расчеты. Если техника не может воплотить эту фантазию в жизнь сегодня, то она воплотит ее завтра. Циолковский убежден в этом. Уверенно выводит его рука пророческие слова: «За эрой аэропланов винтовых должна следовать эра аэропланов реактивных».

Страстная убежденность ученого находит отклик в сердцах инженеров. Советский инженер Цандер развивает дальше идеи своего учителя. Ракетный межпланетный корабль должен пробить земную атмосферу, прорваться через многокилометровый слой {298}

«Знаменитый деятель науки» — так называл Циолковского товарищ Сталин

воздуха, окутывающего нашу планету. Чтобы экономить горючее и разгонять ракету постепенно (а это очень важно, чтобы от резкого возрастания скорости не погибли члены экипажа), Цандер предложил в начале взлета вместо тяги реактивного двигателя (РД) использовать винт и снабдить ракету крыльями. Однако за пределами атмосферы крылья становятся мертвым грузом. Их можно сбросить, но Цандер решил задачу иначе. Он предложил изготавливать крылья из алюминиевых и магниевых сплавов, а когда они станут бесполезным придатком ракеты, их надо отдать «на съедение» двигателю, использовать как топливо. Инженер обязан проверить свои расчеты. Опыты подтвердили практическую возможность этой идеи.

Циолковский немного не дожил до эры аэропланов реактивных. Но мы уже стоим на ее пороге и являемся свидетелями реактивного полета. Уже поднимаются в воздух первые машины с двигателями, построенными по идее Циолковского. Эти двигатели называют ЖРД — жидкостные реактивные двигатели. Называют их так не только потому, что они работают на жидком топливе, а и потому, что они используют для сгорания жидкий кислород.

Ни один другой тип двигателя не нуждается в жидком кислороде. Все они, начиная от обычного автомобильного или авиационного поршневого мотора и кончая реактивными двигателями других типов, работают на газообразном кислороде воздуха.

Долгое время порох был единственным топливом ракеты. Циолковский нашел ему замену — кислород, смешанный с водородом. (Проект ракеты был разработан Циолковским еще в 1903 г.).

В лихорадочных поисках нового оружия немцы построили истребитель с жидкостным реактивным двигателем. Но самолет боевых успехов не имел.

ЖРД уже нашел практическое применение. Наряду с пороховыми ракетами его успешно используют для облегчения взлета тяжелых самолетов.

Но широко использовать ЖРД для полетов в земной атмосфере нецелесообразно. Слишком «прожорлив» этот двигатель, сжигающий огромное количество топлива.

Во время войны, в лихорадочных поисках нового оружия, немцы приняли на вооружение истребитель «Мессершмитт» с ЖРД. Эта машина летала со скоростью 850 километров в час, но боевых успехов не имела. Ее двигатель работал всего лишь 7—9 минут, а остальное время самолет должен был планировать, {239} превращаясь в легкую добычу для истребителей.

Неудачен был истребитель «Мессершмитт-163». Несколько больший успех имел реактивный снаряд «Фау-2», который немцы применили в последний период войны для обстрела Лондона. Сжигая свыше 6 тонн горючего в минуту, «Фау-2» развивал полмиллиона лошадиных сил и летел со скоростью свыше 5 тысяч километров в час на расстояние около 300 километров.

Конечно, «Фау-2» не принес и не мог принести немцам желанной победы. Но психологическое воздействие «Фау-2» на английское население было очень велико.

КИСЛОРОД ИЗ ВОЗДУХА

В 1929 году советский ученый профессор Стечкин разработал теорию реактивного двигателя, но двигателя иного, чем предлагал Циолковский. Имя этого двигателя ВРД — воздушнореактивный двигатель. Стечкин открыл для мировой техники богатейшие возможности. Он стер большое белое пятно неизвестности с карты мировой науки. Он сделал это, в то время как работы иностранных ученых Рене Лорена и Фоно потерпели полную неудачу.

Зачем возить с собой кислород, когда его достаточно в самой атмосфере? А освобождая самолет от необходимости возить кислород, мы освобождаем тем самым место для горючего. Мысль была очень простая, но реализовать ее техника смогла лишь после разработки Стечкиным теории воздушно-реактивного двигателя.

В результате работ профессора Стечкина наука пришла к самому простому двигателю на свете, который иногда шутливо называют «летающей трубой».

Как же труба смогла стать двигателем? Чтобы ответить на этот вопрос, посмотрим, как работает такой двигатель на стремительно мчащемся самолете. Входная часть трубы — диффузор — имеет коническую форму. Благодаря такой форме давление воздуха, попавшего в среднюю часть трубы, называемую камерой сгорания, повышается, и в этот момент из форсунок впрыскивается топливо. С помощью запальной свечи смесь поджигается. Газы, образовавшиеся при сгорании, устремляются во все стороны, но их не пускают стенки трубы и поток воздуха, врывающийся в двигатель через входное отверстие. Лишь один путь — через выходное отверстие — остается открытым. С огромной скоростью устремляются газы по этому пути. Скорость их гораздо больше скорости воздуха, входящего в трубу. Вследствие этого поток раскаленных газов, вылетая, создает силу реакции, которая движет самолет вперед.

На основе теории профессора Стечкина можно создать отличный двигатель. Поток воздуха, попадающий в его входное отверстие, не только снабжает двигатель кислородом, но и создает повышенное давление в камере сгорания. Чем больше скорость полета, тем больше это давление, тем больше и коэфициент полезного действия двигателя.

При полете на обычных скоростях, 600—800 километров в час, ПВРД (буква «П» означает прямоточный) будет работать плохо. Коэфициент его полезного действия будет низок, и много топлива сгорит зря. Двигатель потребует горючего в 10 раз больше, чем обычный поршневой авиамотор.

Но когда самолет с ПВРД полетит быстрее звука, скажем со скоростью 2 000—2 500 километров в час, то двигатель будет расходовать горючее так же экономно, как обычный поршневой авиамотор. {300}

ПВРД обладает качеством, о котором мечтает конструктор любой машины: он очень прост, причем не только прост, но и очень легок — примерно в 10 раз легче, чем поршневой двигатель такой же мощности. Мало того, этот двигатель не имеет вращающихся частей, а вращающиеся части означают износ деталей и сокращение срока службы двигателя.

Вот сколько хороших качеств оказалось у «летающей трубы». Однако, чтобы заставить этот двигатель работать, нужно, чтобы через него потек воздух. Самолет с таким двигателем надо предварительно разогнать до скорости 500—600 километров в час — только тогда начнет работать ПВРД. При малых скоростях двигатель не в состоянии создать тягу.

Есть и другой недостаток у этого двигателя. Для работы его нужен воздух, поэтому самолет с «летающей трубой» высоко не заберется. Двадцать километров — это уже предельная высота, так как разреженность верхних слоев атмосферы помешает ему создать достаточную для полета тягу.

КОМПРЕССОР И ТУРБИНА

Как заставить самолет с ВРД самостоятельно, без дополнительных двигателей, оторваться от земли?

И на эти вопросы отвечает современное двигателестроение. Уже существуют воздушнореактивные двигатели, работающие независимо от скорости полета. Они носят название ТРД — турбореактивные двигатели. Если бы мы захотели познакомиться с их конструкцией, то увидели бы знакомую нам «летающую трубу», внутри которой на одном валу разместились компрессор и турбина.

Для хорошей работы «летающей трубы» нужно лететь очень быстро, чтобы достаточно сильно сжать поступающий в нее воздух. В турбореактивном двигателе специальное устройство (компрессор) избавляет нас от этой необходимости.

На самолете с турбореактивным двигателем, отправляющемся в полет, включают стартер, немногим отличающийся от стартера для запуска обычного поршневого авиамотора.

Стартер раскручивает двигатель, и, несмотря на то, что самолет неподвижно стоит на земле, компрессор начинает засасывать и сжимать воздух. Сжатый воздух смешивается с топливом. Запальная свеча поджигает смесь. Двигатель начинает работать. Теперь можно выключить стартер и подниматься в воздух.

Компрессор сжал воздух и подал его в камеру сгорания. Смесь воспламенилась и стала выходить наружу. Но на пути продуктов сгорания стоит турбина. Горячие газы попадают на ее лопатки. Сила реакции газов, возникшая на лопатках колеса турбины, заставляет его вращаться.

Но не забывайте о том, что на одном валу с турбиной сидит компрессор. Турбина вращается — значит, вращается и компрессор, а вращение компрессора помогает ему сжать новые порции воздуха.

Так, рука об руку, работают компрессор и турбина, заботливо помогая друг другу. Турбореактивный двигатель сложнее «летающей трубы», но все же он гораздо проще и легче обычного поршневого авиамотора, и в этом его безусловное достоинство. К тому же он не требует высокосортного топлива, скромно довольствуясь простым керосином или другим топливом, которое явно не пригодно для работы обычного авиамотора.

Что же мешает заменить поршневой двигатель турбокомпрессорным и всегда ли это нужно? Почему же не дают отставку поршневому мотору, который так долго и честно {301} трудился в авиации? Оказывается, не так-то просто это сделать. Десятки различных областей техники принимают участие в изготовлении реактивного двигателя. Но не все они находятся на одинаковом уровне развития, и то, что казалось наиболее простым, создало некоторые осложнения.

Немного задержались металлурги. Им приходится решать очень сложную проблему. Лопатки колеса турбины тонки, а температура проходящих через них газов очень высока. Лопатки надо изготовить из жаростойкого металла, иначе они обгорят, и двигатель выйдет из строя. Может случиться и другая неприятность — под действием температуры лопатки потеряют прочность. Это тоже никуда не годится.

Но все же металлурги преодолевают упрямство металла. Они вводят в состав стали различные добавки — никель, хром, марганец и другие. Комбинируя эти добавки, они создают жаропрочную сталь.

Самолеты с ТРД развивают скорости до тысячи километров в час. Они уже совсем вплотную подошли к скорости звука, но... И тут не обошлось без «но». Если самолеты с обычными поршневыми моторами, приводящими во вращение воздушные винты, могут пролетать расстояния до 15 тысяч километров, развивая в таком полете скорость 350—400 километров в час, то машины с турбореактивным двигателем (имеющие такой же полетный вес), обгоняя обычные самолеты, пролетают значительно меньшие расстояния.

Столкнувшись с этим неприятным фактом, инженеры решили примирить противоречия. Они поставили целью создать такой

Двигатель, который позволил бы летать дальше, чем с турбореактивным, и быстрее, чем с поршневым мотором. И эту задачу осуществили современные наука и техника.

Турбореактивный двигатель был объединен с винтом. На тот же вал, где сидели компрессор и турбина, добавили еще и воздушный винт — такой же точно, как и в обычном авиамоторе. Что же получилось?

Большую часть мощности, развиваемой турбиной, потребляет винт, а остатки расходуются на вращение компрессора, то есть на создание реактивной тяги. Так работает двигатель на малых скоростях полета. А когда скорость самолета возрастает, картина меняется: основная тяга — это сила реакции, а винт становится ее помощником.

Самолеты с турбовинтовым двигателем летают дальше, чем с турбореактивным (дальность их полета составляет несколько тысяч километров), и быстрее, чем с обычным поршневым двигателем, развивая скорость 700—800 километров в час.

Задача, поставленная инженерами, была решена.

ВТОРОЕ РОЖДЕНИЕ БОЕВОЙ РАКЕТЫ

В штабной блиндаж ввели пленного немецкого лейтенанта. Блиндаж был глубоко закопан в землю, укрыт многометровой толщей железобетона, и лишь глухие отзвуки тяжелого шума пушечной канонады доносились сюда, где работал мозг крупного воинского подразделения. Но, несмотря на надежную защиту блиндажа, немец испуганно дрожал.

— Не бойтесь, лейтенант! Вас не собираются мучить и пытать! — насмешливо заметил один из штабных офицеров.

Немец неловко улыбнулся и ответил, путая немецкие и русские слова:

— Эс ист шреклих! Это ужасно! Я знал, что русские «катюши» — страшная штука, но когда эта «катюша» дала залп...

И тут же он произнес слова, которые, словно сговорившись, произносили и тысячи других немцев:

Десятки и сотни подобных сцен происходили на огромном советско-германском фронте. И подобное свидетельство врага красноречиво говорит о мощи грозного {302} ракетного оружия, созданного советскими конструкторами, построенного на советских заводах и умело использованного советскими воинами.

Мы рассказывали о том, как ракету вытеснила нарезная артиллерия.

Современная война потребовала создания мощного огневого вала, предшествующего наступлению. И вот на помощь пушкам и минометам пришли РС — ракетные снаряды, ласково прозванные нашим народом «катюшами».

Боевая ракета Константинова и современный ракетный снаряд принципиально не отличаются друг от друга. Но благодаря использованию современной техники РС настолько мощны, что массовое применение их на сравнительно малых расстояниях позволило устранить главный недостаток ракеты — малую прицельность. РС поражают целые площади, поэтому точность стрельбы не играет здесь большой роли. А насколько сильно они поражают, мы уже знаем из рассказа пленного немца.

Боевая ракета обладает качеством, которого нет ни у одного другого оружия. Она сама себя движет — это как бы одновременно и снаряд и пушка; поэтому сила отдачи, которая иногда приносит большие неприятности артиллеристам, совершенно не ощущается установкой для запуска РС.

Отсутствие отдачи раскрыло невиданные технические и тактические возможности. РС стали устанавливать там, где пользоваться пушками или минометами было неудобно. Это не значит, что танковые и самолетные пушки были сняты с вооружения, но они получили мощного союзника.

Установка для запуска РС — очень нехитрое устройство: легкие стальные трубы или балки, по которым скользит снаряд, и приспособления для прицеливания и производства выстрела. Ракета устанавливается на направляющих (часто таких ракет бывает несколько), включается электрический запал — и серия смертоносных снарядов уходит в воздух.

Винтовые нарезы в канале ствола орудия заставляют снаряд вращаться вокруг своей оси во время полета. Это повышает точность стрельбы. Можно заставить вращаться и летящую ракету.

Для этого достаточно поставить на ракету винтообразное оперение или снабдить ее дополнительными боковыми выхлопными отверстиями, которые сообщат ракете вращательное движение.

Не надо думать, что немцы не имели реактивной техники. Мы уже рассказали о неудачах некоторых ее представителей. К сказанному остается лишь добавить, что до самого конца войны гитлеровцам нечего было противопоставить нашей «катюше». Их шестиствольные реактивные минометы, которые наши солдаты презрительно прозвали «скрипухами», не могли обеспечить такое массовое поражение, как советские «катюши».

Когда окончилась Великая Отечественная война, для ракеты открылось новое, мирное поле деятельности: ее используют для изучения верхних слоев атмосферы. Ракета может забираться на высоту в 180 километров. Да не просто подняться, а повезти с собой различные приборы, которые либо автоматически запишут свои показания, либо передадут их по радио на землю. С помощью ракет люди сделали удивительные открытия.

Еще совсем недавно полагали, что выше 11 километров температура воздуха составляет минус 56,5 градуса, а приборы, установленные на ракетах, опровергли это суждение, и теперь известно, что на высоте 100—120 километров температура составляет около 100 градусов выше нуля.

С помощью ракет можно детально исследовать высокие слои атмосферы и узнавать не только их температуру, но и состав весьма разреженных газов, излучение Солнца, магнитные и электрические силы, а при хороших атмосферных условиях даже производить фотосъемку Земли. Приборы, поднятые ракетой, можно спустить на Землю на самом обычном парашюте.

О ДВИГАТЕЛЯХ, КОТОРЫЕ НЕ НАЗЫВАЮТСЯ РЕАКТИВНЫМИ

Вряд ли кому-нибудь придет в голову назвать реактивным обычный поршневой авиамотор. Но между тем он немыслим без реактивной силы. Почему? Попробуем разобраться и прежде всего уясним себе, что происходит при его работе. Пищей двигателю служит бензин. В бензине скрыта химическая энергия. При сгорании бензина она {303} превращается в энергию тепловую. Значит, прежде всего мотор является «печкой». Но нам вовсе не нужно его тепло, нам нужна механическая работа.

Двигатель создает работу. Под давлением продуктов сгорания поршень движется, приводя во вращение вал. Вал двигателя вращается. Но нам надо, чтобы двигатель создал силу тяги, а этого при всем своем желании он сделать не может. Он может только создавать вращение.

Тогда возникает новый вопрос: как же все-таки он движет самолет? И вот здесь-то и говорит свое слово реактивная сила. На самолете с обычным поршневым авиамотором мы всегда имеем гребной винт (пропеллер). Он-то и создает движение. Поэтому винт часто называют «движителем». Лопасти винта в своем вращении загребают воздух (за это винт и называют гребным) и отбрасывают его назад. Реакция отброшенного воздуха создает силу тяги, ту самую силу, которая движет самолет вперед. Значит, без реакции не улетишь, даже если двигатель и не реактивный.

Но реактивную силу за последние годы стали использовать в поршневом моторе. И вот как это произошло. Когда смесь бензина с воздухом сгорает в цилиндре двигателя, она толкает поршень. Поршень вращает вал, а продукты сгорания, выполнив свою работу, выбрасываются в атмосферу. Эти отработанные газы инженеры тоже пустили в дело. Путем особой конструкции выхлопной системы их заставили создавать реактивную силу, которая, добавляясь к тяге винта, увеличивает ее.

Однако этим дело не кончилось. Авиационные конструкторы — изобретательные люди. Они работают над очень интересной задачей — задачей превращения врага в союзника. Как мы уже рассказали выше, поршневой мотор сильно нагревается в процессе работы. Большая часть тепловой энергии превращается в полезную работу, однако часть тепла вредит двигателю, излишне нагревая его. Для охлаждения используют либо воздух, с которым двигатель встречается в полете, либо жидкость. При воздушном охлаждении создаются большие силы вредного сопротивления, так как цилиндры мотора, расположенные звездообразно, мешают воздуху обтекать самолет. Поэтому, чтобы уменьшить сопротивление на машинах с поршневым двигателем, используют жидкостное охлаждение, цилиндры располагают в ряд (один за другим), а мотор одевают в специальную «рубашку». Между мотором и стенками этой «рубашки» находится жидкость, поглощающая вредное тепло. Но жидкость быстро нагревается, поэтому для нормальной работы двигателя она должна отдать полученное ею тепло воздуху, обтекающему самолет. Для этого жидкость из «рубашки» поступает в специальное устройство — радиатор. Труба, по которой течет жидкость из рубашки, подводится к плоскому металлическому ящику. Этот ящик несколько напоминает пчелиные соты. Его прорезает насквозь множество трубок. По трубкам, омываемым жидкостью, течет воздух. Так как трубок много, то площадь их поверхности очень велика. У воздуха большие возможности отнимать тепло. Это и есть радиатор сотового типа.

Долгое время радиатор был врагом конструктора. Неуклюжим ящиком висел он под фюзеляжем или под крылом самолета, мешая воздуху на его пути — увеличивая вредное сопротивление самолета. Сопротивление радиатора было настолько большим, что на его преодоление затрачивалась почти третья часть мощности двигателя.

На современном самолете мы не увидим таких неуклюжих ящиков. В наше время конструкторы используют так называемые тоннельные радиаторы. «Неприятный» ящик спрятан в тоннель, расположенный в крыле или фюзеляже. Очертания этого тоннеля весьма напоминают очертания «летающей трубы», прямоточного воздушно-реактивного двигателя. Но на этом сходство не кончается. Тоннельный радиатор — это один из самых примитивных, самых элементарных реактивных двигателей. Здесь, правда, не происходит сгорания топлива, но за счет тепла жидкости воздух нагревается, а нагревшись, выходит из тоннеля быстрее, чем входит в него.

Тяга, создаваемая тоннельным радиатором, очень невелика. Для того, чтобы она была ощутимой; надо нагреть воздух не меньше чем на 100 градусов, но все же расчетливое проектирование радиаторов позволяет за этот счет снизить величину вредного сопротивления. Итак, реактивная сила — старый друг самолетостроителей.

СОСТЯЗАНИЕ ДВИГАТЕЛЕЙ

Состязание двигателей мало похоже на спортивные соревнования. Судьям здесь очень трудно выбрать кандидатов на первое место. Различные двигатели слишком разнородны по своим качествам, для того чтобы их можно было сравнивать между собой. Но все-таки итоги подвести нужно. Нужно ответить на целый ряд вопросов, вытекающих из сравнения различных двигателей.

Умер ли обычный поршневой авиамотор? Нет, не умер. Он необходим авиации для полетов со скоростями 700—800 километров в час до высот 8—10 километров и для самолетов большой дальности.

Но там, где нужно летать скорее, не обойтись без реактивных двигателей. Эти двигатели имеют гораздо большую «пропускную способность», чем обычный авиационный мотор, ибо в одно и то же время через камеру сгорания РД проходит большее количество горючего. Большее количество топлива, сгорающего в короткое время, позволяет развить большую мощность. Отсюда и высокие скорости полета.

Мы уже говорили, что обычный поршневой двигатель немыслим без винта. На больших скоростях полета винт причиняет огромные неприятности, он «выбивается из сил», создаваемая им тяга уменьшается. Винт слабеет, потому что концы его лопастей, движущиеся с большой скоростью, сжимают воздух, на что расходуется дополнительная мощность двигателя. В авиации будущего найдется место и для турбовинтового двигателя, который позволяет летать быстрее, чем с обычным поршневым мотором.

Изгнав из употребления винт, реактивный двигатель одержал большую победу: самолеты полетели с большими скоростями; уменьшился вес машины; уменьшилась высота шасси; пилоту стало удобнее смотреть вперед; стало легче стрелять вперед, так как исчезла необходимость согласовывать число оборотов винта с числом выстрелов пулемета и так далее... Но, одержав столь блистательную победу, реактивный двигатель еще далек от совершенства. При всех своих достоинствах (простота конструкции, малый вес, малые размеры), он несвободен и от недостатков, самым серьезным из которых является неэкономичность. Слишком много топлива съедает он в процессе работы. Особенно это относится к ЖРД, у которого расход топлива гораздо больше, чем у поршневого двигателя.

Экономичность различных типов РД разная, и это заставляет очень осторожно подходить к их выбору. Там, где лететь надо подешевле и подольше, будут использоваться турбокомпрессорные и турбовинтовые двигатели. Скорость 900—1000 километров в час и высота 12—14 тысяч метров — вот максимальные возможности этих двигателей.

Обогнать звук предстоит машинам с {306} ПВРД — «летающей трубой», но так как этот двигатель не может работать без воздуха, то за пределы атмосферы на нем не улетишь. Выше 20 километров «летающая труба» подняться не может.

За пределы атмосферы выйдут аппараты с ЖРД. Воздух не нужен таким машинам, он лишь препятствует их продвижению, создавая ему сопротивления. Назвать предел скорости самолетов с ЖРД пока что не представляется возможным, возможность роста скорости таких самолетов пока что кажется безграничной.

Реактивный двигатель совсем недавно вошел в практику авиации, но «новорожденный» уже разговаривает басом, и никто не сомневается в могучей силе будущего великана.

РАДИОЛОКАЦИЯ

годы второй мировой войны боевая техника обогатилась новым могущественным оружием. У этого оружия в прошлом не было предшественников, как у современных орудий, боевых самолетов, кораблей, с которыми человечество уже было знакомо задолго до второй мировой войны. Новое оружие коренным образом отличалось от всего того, что испокон веков именовалось оружием. Оно не стреляло, не взрывало, не убивало. Но благодаря этому оружию корабли, артиллерия, самолеты приобретали чудесные качества. Моряки, артиллеристы, летчики могли уничтожать противника в темноте и тумане; они следили за ним даже тогда, когда он был в недосягаемости для огня самой дальнобойной артиллерии.

«Сказочное око» — это странное молчаливое и неубивающее оружие оказало огромное влияние на боевые операции мировой войны. В частности, оно необычайно затруднило воздушные налеты немцев на важнейшие стратегические центры, а в некоторых случаях и вовсе парализовало их.

Что же это за оружие? Его именуют словом, лишь недавно вошедшим в наш обиход, — радиолокатором. Своими корнями это новейшее техническое изобретение связано с далеким прошлым русской науки.

В шестидесятых годах прошлого столетия, когда во всем мире горели еще газовые фонари, выдающиеся деятели науки уже создавали учение об электромагнитных явлениях.

Уже тогда теоретическим путем было установлено, что электромагнитные волны могут свободно существовать в пространстве, что эти волны имеют прямое родство со светом и подчиняются законам его распространения. Так же как и свет, электромагнитные волны мчатся в пространстве со скоростью в 300 тысяч километров в секунду; так же как и свет, они пронизывают тела, прозрачные для света, или отражаются зеркалами и металлическими предметами.

Кто бы мог подумать в то время, что именно эти свойства электромагнитных волн приведут впоследствии к созданию могущественного оружия наших дней — всевидящего радиолокатора?

Конечно, в середине XIX века такая мысль никому не могла притти в голову, ибо даже самый факт существования электромагнитных волн отвергался подавляющим большинством ученых. Прошли десятилетия, прежде чем теоретические утверждения выдающихся одиночек были практически доказаны и электромагнитные волны экспериментально получены в лабораторных условиях. {307}

Это было знаменательным событием в науке. Шутка сказать, люди воочию убедились в существовании электромагнитных волн, в их способности распространяться во все стороны, подобно свету от светящейся точки. Ведь электрическая искра, которая проскакивала в приборе-вибраторе, улавливалась другим прибором — резонатором, находящимся в некотором отдалении от первого, причем эти два прибора не были связаны между собой проводниками.

Кто бы мог подумать в то время, что такие бесхитростные приборы — вибратор и резонатор, рефлекторы-зеркала, которые могли собирать электромагнитные волны или посылать их в определенном направлении,— что все это окажется предтечей современной радиотехники?

Конечно, в 80-годах прошлого века такая мысль никому не могла притти в голову, ибо даже Генрих Герц, ученый, экспериментально доказавший существование электромагнитных волн, не верил в возможность практического использования его открытия. 3 самом деле, что же можно было делать с этими невидимыми электромагнитными волнами? Никто из современников Герца в Западной Европе и даже сам Герц не могли ответить на этот вопрос.

На этот вопрос ответил спустя несколько лет великий русский ученый и изобретатель Александр Попов. Он сказал: «Человеческий организм не имеет еще такого органа, который замечал бы электромагнитные волны в пространстве. Если бы изобрести такой прибор, который заменил бы нам электромагнитное чувство, то его можно было бы применять в передаче сигналов на расстояние».

И Попов изобрел такой прибор. Он явился плодом огромной творческой работы изобретателя. Эта работа синтезировала в себе все то, что было создано до Попова, вместе с тем она являла собой новое великое открытие.

Попов был первым человеком, который осмысленно управлял электромагнитными волнами для того, чтобы осуществить беспроволочную связь. Как ученый он ясно представлял себе возможность практического применения электромагнитных волн и положил начало новой науке об этих волнах — радиофизике. Как техник и изобретатель Попов создал первую практическую аппаратуру для излучения и приема электромагнитных волн. Приемник и передатчик, с помощью которых Попов излучал и принимал электромагнитные сигналы, явились основой еще неведомой человечеству техники — радиотехники.

Наука о практическом применении электромагнитных волн — радиофизика — и техника излучения и приема этих волн — радиотехника — составили в совокупности то, что мы называем радио.

И вот в конце прошлого столетия, 7 мая 1895 года, Попов на заседании Русского физического общества публично продемонстрировал свое изобретение. Этот день в истории человечества был днем великого события: рождения радио. Однако Попов не только изобрел радио. Он также первым в мире заметил те особенности отражения радиоволн, которые через много лет после смерти изобретателя явились физической основой современной радиолокации. Один из официальных отчетов об опытах по радиосвязи, проводившихся на Балтийском флоте в 1897 году, говорит, что передатчик и приемник, изготовленные Поповым, работали на кораблях. Пока между ними не было никаких препятствий, радиосвязь протекала нормально. Стоило, однако, третьему кораблю пройти между первыми двумя, как радиосвязь нарушалась. Александр Степанович не прошел мимо этого обстоятельства. Он пришел к заключению, что замеченное им явление отражения радиоволн от крупных объектов можно практически использовать.

Ранняя смерть изобретателя прервала его работы. Однако история беспристрастно свидетельствует о том, что Александр Степанович Попов еще в 1897 году обнаружил явление отражения радиоволн от кораблей. И именно это явление лежит в основе современной радиолокационной техники. Таким образом, А. С. Попов — не только изобретатель радио, но и основоположник радиолокации.

С той поры, когда в эфир ушли первые слова, переданные по радиотелеграфу А. С. Поповым, прошло более пятидесяти лет. Эти полстолетия были эпохой бурного расцвета радио. Наука об электромагнитных или радиоволнах, с каждым годом обогащавшаяся важными открытиями, обильно питала радиотехнику, которая, в свою очередь, двигалась вперед семимильными шагами.

Не все было гладко на этом пути. Закономерность развития радио порой становилась очевидной уже после того, когда в радиотехнике происходили ошеломляющие своей неожиданностью повороты. Долгое время ученые, например, не предполагали, что радио в своем развитии придет к токам сверхвысокой частоты, к коротким и ультракоротким волнам. Но ныне мы являемся свидетелями господствующего положения этих волн в радиотехнике. Без них не могла бы существовать и радиолокация.

Каким же образом радиотехника, уйдя со времени Попова к длинным волнам, вновь вернулась к коротким и ультракоротким волнам? Как благодаря этому прогрессивному движению радио была вызвана к жизни радиолокация?

Современную радиотехнику можно назвать электротехникой токов высокой частоты. Что же представляют собой эти токи?

Промышленный переменный ток принятого у нас стандарта совершает 50 перемен в секунду, то есть имеет частоту колебаний, равную 50 периодам. В честь Герца «периоды в секунду» принято называть «герцами». При передаче звуков человеческого голоса или музыки приходится иметь дело с токами так называемой звуковой частоты с числом периодов примерно от 16 до 20 тысяч. Переменные токи, применяемые в радиотехнике для беспроволочной связи, имеют гораздо более высокую частоту. Эти токи, проходя по проводам антенны передающей радиостанции, возбуждают в окружающем пространстве электромагнитные волны и, достигая проводников электричества, возбуждают в них такие же токи высокой частоты, но только чрезвычайно слабые. Задачей радиоприема является улавливание этих слабых токов с помощью антенны, усиление их и превращение в звуки или другие сигналы.

Чем выше частота тока, тем чаще следуют друг за другом образующиеся электромагнитные волны и тем короче будет длина этих волн. Вспомним, что длиной волны называется расстояние между двумя соседними гребнями волн. Зная скорость распространения волн (300 тысяч километров в секунду) и частоту их колебания, легко найти длину волны. Для этого нужно разделить скорость распространения электромагнитных волн на частоту их колебаний. Например, ток в 100 тысяч периодов создает волны длиной 3 тысячи метров, ток в 1 миллион герц — волны длиной 300 метров. По этому правилу легко подсчитать, что, например, одна из московских радиостанций, работающая на волне 50 метров, создает в своей антенне ток с частотой 6 миллионов герц.

На первом этапе развития радиотехники после изобретения Попова ученые не видели необходимости в радиостанциях, работающих на сверхвысоких частотах. Ведь токи с частотой колебаний в десятки миллионов герц возбуждают очень короткие волны, а до 20-х годов нынешнего столетия короткие волны считались бросовыми, практически {309} бесполезными для дальней связи. Ученые, опираясь на практические опыты передач из Европы в Америку и обратно, были убеждены, что только длинные волны могут обеспечить связь на больших расстояниях. Чем длиннее волна, тем большее расстояние она преодолевает, и наоборот, чем короче волна, тем меньше дистанция возможной радиопередачи. Это была господствующая формула радиотехники до 20-х годов нынешнего столетия. Мало того, для преодоления расстояния в несколько тысяч километров считалось необходимым строить весьма мощные радиопередатчики — до 1000 и более киловатт. В те годы антенны росли в высь и в ширину, развиваясь в огромные сооружения с мачтами и даже целыми башнями высотою в сотни метров. Но вместе с тем именно в эпоху увлечения длинными волнами радиотехника переживала свою техническую революцию. На смену прежним передатчикам, которые могли быть использованы только для передачи сигналов азбуки Морзе, пришла электронная (катодная) лампа. Она упростила радиопередающую аппаратуру того времени. Вслед за тем, внедрившись в технику радиоприема, она сдала в архив примитивный и капризный детекторный аппарат. Электронная лампа увеличила чувствительность приема в сотни и даже тысячи раз. Благодаря этому радиотелеграфия и радиовещание прочно вошли в нашу жизнь.

Однако в 20-х годах произошло событие, которое резко перевернуло сложившуюся теорию и практику радиосвязи. И повинными в этом событии оказались не ученые, а простые любители техники. Радиоаппараты, несмотря на кажущуюся сложность, представляют собой на самом деле очень простое конструктивное устройство. Нелегко представить себе любителя-машиниста, но встретить радиолюбителя можно где угодно. Построить своими руками самодельный приемник или даже самодельный передатчик не составляет особенно большого труда, и неудивительно, что радиолюбительство приняло массовый характер.

Мы уже указывали, что диапазон токов сверхвысоких частот, возбуждавших короткие волны, считался бросовым, практически бесполезным. И вот, чтобы радиолюбители не мешали работе больших станций государственного значения и могли свободно заниматься опытами по связи между собой, им отвели диапазон волн короче 200 метров. На волнах этого диапазона, как показали опыты, удавалось передавать радиограммы из одного полушария в другое. Для таких рекордных дальностей требовались передатчики ничтожных мощностей (20—30 ватт), с невысокими антеннами. Было от чего притти в изумление.

Радиолюбители произвели переворот во взглядах ученых-радиофизиков. В радиотехнике назревала новая революция. Вовсе необязательными оказались большие габариты аппаратуры, мощные радиопередатчики, гигантские антенны-башни и т. п. Короткие волны позволили радиостанциям оторваться от стационарных установок и сбросить цепи, которые приковывали их к неподвижным сооружениям. Радио зашагало в ногу с жизнью. Оно появилось на автомобилях и самолетах, подводных лодках; вошло в быт, промышленность; приобрело большое военно-тактическое значение, ибо теперь им могли с успехом пользоваться даже разведчики.

Но этого мало. Качество приема на коротких волнах оказалось несравненно выше, чем на длинных. Бесчисленные помехи, ставшие бичом во время работы на длинноволновом диапазоне, в значительной степени оказались недействительными для коротких волн. Правда, и здесь возникли новые трудности и загадки. В частности, было обнаружено, что сила приема при работе с короткими волнами на больших расстояниях не остается постоянной. Временами она подвержена колебаниям, иногда настолько быстрым и значительным, что принимаемые сигналы либо оказываются неразборчивыми, либо вовсе исчезают. Это явление, названное замиранием, требовало своего изучения.

Исследователи всего мира поставили перед собой задачу установить законы распространения коротких волн, чтобы добиться уверенной связи на этих волнах. Известно об этом было очень немного. Существовало, правда, предположение, что радиоволны распространяются не только вдоль земли, но и уходят вверх, где отражаются от электрических частиц верхних слоев атмосферы, так называемой ионосферы. Но радиоспециалисты, увлекавшиеся долгое время длинными волнами, пренебрегали этой гипотезой. Они наблюдали и изучали только те радиоволны, которые распространялись {310} вдоль земли, и не считались с волнами, имеющими свойство отражаться от ионосферы. А между тем при радиопередачах преобладание так называемых пространственных волн (волн, попадающих в приемник после отражения от ионосферы) над поверхностными волнами (распространяющимися вдоль земли) наступало тем скорее, чем короче были волны. Но до тех пор, пока короткие волны находились в распоряжении радиолюбителей, ученых не очень занимала особенность их распространения.

С того момента, когда радиолюбители доказали огромные практические возможности коротких волн, возникли тысячи новых вопросов. Как ведут себя эти волны в атмосфере? Каковы законы их распространения? От чего зависит замирание и как с ним можно бороться? Все это надо было изучить, чтобы уверенно пользоваться радиосвязью на коротких волнах.

Жизнь шла вперед. Радиофизики во всех передовых странах обогащали науку новыми сведениями о коротких радиоволнах. Прежнее предположение об особенностях распространения коротких радиоволн подтвердилось. Благодаря этим особенностям радиолюбители одержали выдающуюся победу, установив на своих маломощных передатчиках уверенную связь на огромные расстояния.

Действительно, как от гигантского зеркала, отражаются короткие радиоволны на больших высотах и падают на землю далеко от передающих радиостанций. Особенностью не пропускать и отбрасывать радиоволны наделены те слои атмосферы, которые находятся в сотне километров от земной поверхности. Здесь электрически заряженные частицы — ионы и электроны — образуют преграду дальнейшему распространению радиоволн.

И вот ученые задались целью постоянно изучать явления, происходящие в далекой ионосфере. Это возможно было сделать только с помощью радиоволн. Ведь скорость их распространения известна, способность отражения от электрических заряженных частиц установлена. Следовательно, дело все в том, чтобы создать аппаратуру, позволяющую улавливать и отмечать приходящие с небесных высот сигналы. И техника создала эту аппаратуру.

Так возникли научные учреждения — ионосферные станции. Они стали действовать в СССР и других странах. Казалось бы, что эти станции меньше всего связаны с практическими нуждами армии и флота, ибо что общего могло быть между ионосферными явлениями и военным делом? А между тем, как это ни парадоксально, ионосферная станция имела прямое отношение к новейшей военной технике, ибо она во многих отношениях явилась прообразом боевой радиолокационной станции.

Ионосферная радиостанция оборудована передающим и приемным устройствами, которые работают поочередно. Сперва включается передатчик, излучающий радиосигнал, затем вступает в дело приемник. Его задача — уловить этот сигнал, после того как он пробежит путь до ионосферы и обратно. Сигналы, принимаемые ионосферной станцией, можно видеть. Наблюдение за ними производится с помощью так называемой электронно-лучевой трубки, на экране которой возникают изображения посланного и отраженного сигналов.

Электронно-лучевая трубка сыграла значительную роль в современной технике. Приборы с такими трубками получили широкое распространение для измерений самого различного характера, в частности для изучения быстро меняющихся явлений. Экран современных телевизионных приемников, на котором рассматривают изображения, представляет собой не что иное, как дно электронно-лучевой трубки — ее экран. Оптический индикатор настройки современных радиовещательных приемников («магический глаз»), помогающий точно настраиваться на радиостанции, — это тоже небольшая электронно-лучевая трубка.

В электронно-лучевой трубке поток электронов, вылетающий из нагретого катода, ударяется об экран, покрытый составом, который начинает светиться под ударами электронов. Поток электронов можно сфокусировать в узкий луч: на экране при этом будет видна светящаяся точка. Можно управлять яркостью этой точки, а кроме того, необычайно быстро перемещать ее по экрану в самых различных направлениях. {311}

Что же происходит на ионосферной станции? Радиопередатчик излучает в пространство очень короткие, измеряемые стотысячными долями секунды радиосигналы, отдельные импульсы энергии.

В момент излучения импульса на левом краю экрана электронно-лучевой трубки появляется графическое изображение посланного сигнала. Оно имеет вид выступа и напоминает зубец пилы.

Сигнал ушел, и передатчик мгновенно прекратил работу; теперь заработал приемник. Он ждет, пока поступит отраженный от ионосферы импульс, и его энергию передает в электронно-лучевую трубку. Тогда на правой стороне экрана появляется еще один зубец. По времени, прошедшему между посылкой прямого импульса и возвратом отраженного, легко определить высоту ионизированного слоя.

Все эти операции протекают с молниеносной быстротой. Импульсы следуют один за другим, и научным работникам ионосферных станций не приходится прибегать к помощи секундомера. На экране электронно-лучевой трубки имеется градуированная шкала, позволяющая легко «прочитать» расстояние между двумя зубцами и, следовательно, точно определить высоту ионосферного слоя.

Аппаратура ионосферной станции и принципы ее работы натолкнули техническую мысль на идею об использовании открытия А. С. Попова — отражении радиоволн от больших объектов — для создания боевой радиолокационной техники. В новых поисках ученых важнейшую роль сыграли ультракороткие волны. Их судьба имеет очень много общего со всей историей «открытия» коротких радиоволн. Так же как и этот диапазон частот, ультракороткие волны до поры до времени считались бесполезными. Природа ультракоротких радиоволн, или, как их сокращенно называют, УКВ, совершенно исключает осуществление дальней связи. В отличие от длинных, средних и коротких радиоволн УКВ беспрепятственно проходят через все слои ионосферы. Для них не существует потолка, электрической крыши мира, и они свободно уходят за пределы земной атмосферы. Легко понять, что именно поэтому дальняя связь на ультракоротких {312} радиоволнах невозможна. Ведь эти волны не отбрасываются ионосферным зеркалом вниз, к земле, как это происходит с короткими волнами.

Так какой же в них толк, зачем они нужны, для какой цели стоило их изучать?

До тех пор пока радиоволны интересовали ученых главным образом как средство дальней связи и радиовещания, УКВ не имели серьезной ценности.

Интерес к УКВ возник после того, как в нашей жизни назрела необходимость организовать надежную радиосвязь на близких расстояниях. Так, например, разве нельзя создать аппаратуру, которая позволила бы держать связь между самолетами, летящими в строю, или между кораблями, или между самолетами и их базами и т. д.?

Ведь радиофизика уже установила, что чем короче радиоволны, тем меньше они подвержены помехам и нарушениям, а следовательно, тем надежнее может быть налажена связь. И еще одно обстоятельство: чем короче радиоволны, тем меньше могут быть габариты аппаратуры. А это имеет исключительно важное значение, особенно для нужд военной техники.

Так взор человека устремился в сторону ультракоротких волн. А когда родилась радиолокация, интерес к диапазону сверхвысоких частот удесятерился, ибо появилась возможность создавать компактную аппаратуру, пригодную для установки на самолетах, кораблях. С точки зрения техники это означало, что радиолокацию можно было поставить на службу военному делу во всем его многообразии: конструкции радиолокаторов могли быть самыми различными — от больших стационарных установок, имеющих назначение обнаруживать далекие цели, до миниатюрных аппаратов, обслуживающих истребительную авиацию. Далеко не сразу техника решила все эти задачи. Но с самого начала, с момента развития техники радиолокации, было ясно, что во всем диапазоне радиочастот более всего пригодными для радиолокации по своей физической природе оказываются УКВ. Для того чтобы это понять, мы вновь вернемся к явлению отражения радиоволн.

Не следует думать, что радиосигнал после отражения возвращается с той же силой, с какой он был излучен антенной передатчика. Энергия радиосигнала частично поглощается при распространении, рассеивается отражающим объектом и возвращается к приемнику уже значительно ослабленной. Точно такая же картина происходит и со звуковыми волнами. Эхо от скалы — это только слабый отзвук, отголосок человеческого возгласа.

Значит, для того чтобы получить возможно более мощный отраженный эхо-сигнал, необходимо, чтобы импульс, посланный радиолокационной станцией, был возможно более мощным. Однако строить для этого очень мощную радиостанцию не всегда удобно. Есть и другой способ: надо сосредоточить всю излучаемую мощность радиоволн в узком пучке и посылать радиоволны не непрерывно, как это делает, например, радиовещательная станция во время работы, а излучать их кратковременными импульсами, толчками. Ведь человек, чтобы услышать свое эхо от скалы, прикладывает руки к губам наподобие рупора и издает отрывистый звук. В радиотехнике известен способ концентрации излучаемых волн: для этого строят специальные антенны. Чем больше отдельных элементов в такой антенне, тем больше и ее направляющие свойства. Однако размеры антенны всегда находятся в прямой зависимости от длины волны: чем длиннее волна, тем больше по линейным размерам антенна. Естественно, что громоздкая антенна не пригодна для радиолокационной станции. Чем короче будет рабочая волна такой станции, тем меньше будут и размеры антенны. Отсюда вывод: на радиолокационной станции необходимо применять волны не длиннее, чем ультракороткие.

Кроме того, лучшее отражение от объекта можно получить при таких волнах, длина которых короче того предмета, который нам нужно обнаружить.

Здесь действуют те же законы, что и в обычной оптике. Известно, например, что для обычного микроскопа существует предел увеличения рассматриваемых предметов. Почему это происходит? Ведь можно построить сложные наборы линз с любыми увеличениями, хотя бы в миллион. А между тем увеличение больше 3—4 тысяч уже недостижимо.

Оказывается, что электромагнитные волны, в том числе и волны света, обладают свойством огибать препятствия. Пока размеры предметов очень велики по сравнению {313}

Различные типы радиолокационных антенн.

с длиной волны, это огибание волн относительно невелико, и практически можно считать, что волны распространяются прямолинейно. Но стоит рассматриваемому предмету уменьшиться до размеров порядка длины волны света (а длина световых волн — доли микронов, то есть десятитысячные доли миллиметра), как явление огибания (дифракции) начинает резко сказываться. Тень от предмета на экране совершенно теряет свой прежний характер, и рассмотреть предмет становится невозможно.

Примерно так же обстоит дело и в радиолокации.

Конечно, здесь уже другие размеры «рассматриваемых» предметов, но зато и другие размеры волн.

Таким образом, УКВ оказались самыми удобными для радиолокации. И все развитие радиолокационной техники во время второй мировой войны было связано с усовершенствованием аппаратуры, способной генерировать мощные потоки энергии ультракоротких волн и принимать очень слабые отраженные импульсы.

Советская радиотехника по праву гордится тем, что все основные этапы развития радио, обеспечившие создание и совершенствование радиолокации, были разработаны советскими учеными.

Еще 25 июля 1907 года русский ученый, проф. Б. Л. Розинг, запатентовал способ электрической передачи на расстояние, предложив применять для приема электроннолучевую трубку. Такой метод в настоящее время широко применяется в радиолокации. В тот же период другой русский ученый, впоследствии академик, Л. И. Мандельштам разработал схемы и методы применения электронно-лучевой трубки для наблюдения с ее помощью быстрых электрических колебаний.

Первые радиолокационные станции работали на ультракоротких волнах. Изучение особенностей и свойств этих радиоволн академик Б. А. Введенский начал еще в 1922 году. В 1928 году академик Введенский вывел свою формулу для расчета дальности действия УКВ в пределах горизонта. Примерно аналогичная формула появилась в литературе Запада лишь через 5 лет.

Детальное изучение явлений отражения и рассеяния радиоволн от самолетов и кораблей для создания нового средства обнаружения таких объектов на большом расстоянии началось в СССР в 30-х годах. Большие технические достижения в различных областях советской радиотехники за 45 лет со времени изобретения А. С. Поповым приемно-передающей радиоаппаратуры обеспечили наличие высокой технической базы для проведения соответствующих опытов и разработки нужной аппаратуры.

Основное направление этих работ заключалось в создании новых средств борьбы с возможностью нападения вражеских самолетов с воздуха, так как непрерывное развитие воздушного флота во всех странах мира указывало, что в будущей войне самолеты станут опасным оружием.

Опыты по изучению отражения и рассеяния радиоволн, конструирование экспериментальных образцов радиолокационной аппаратуры различного назначения велись в различных научно-исследовательских организациях Москвы и Ленинграда. В них принимали непосредственное участие покойные {314} ныне профессор Д. А. Рожанский, член-корреспондент Академии наук СССР М. А, Бонч-Бруевич, академик М. В. Шулейкин и многие другие.

Первые радиолокационные станции для обнаружения самолетов работали на коротких волнах. Они были достаточно громоздки. Передатчик посылал импульсы 25— 50 раз в секунду. Каждый раз в левой части экрана электронно-лучевой трубки возникал треугольный импульс, и за ним бежала направо линия развертки. Благодаря столь частому появлению изображений на экране они представлялись глазу оператора как бы неподвижными и неисчезающими. Лишь импульс, отраженный от самолета, медленно перемещался влево от линии, если самолет летел по направлению к станции.

Эти радиолокационные станции обнаруживали приближение самолетов на расстоянии до 200 километров. Точность определения расстояния до самолетов была не ниже 1,5—2 километров, направление самолета (его азимут) устанавливалось с ошибкой в +2 градуса; третью необходимую координату самолета — его высоту — можно было определять с расстояния не далее 60 километров и с ошибкой в +500 метров. Тем не менее станции дальнего обнаружения самолетов несли свою службу. Они оповещали о появлении немецких самолетов. И это позволяло выигрывать время для приведения в готовность противовоздушной обороны.

Все сведения об обнаруженных самолетах противника радиолокационные станции передавали на так называемый «фильтрующий центр». Здесь, по донесениям станций, производилось сличение и уточнение данных о воздушной обстановке. Отобранные и проверенные сведения «фильтрующий центр» передавал командованию.

В ходе первых месяцев второй мировой войны оказалось, что станции дальнего обнаружения могут давать и дополнительные сведения о вражеских самолетах: определять приближенно их количество (при 100—150 самолетах в строю ошибка не превышала 10 процентов), курс и скорость. Командные пункты- противовоздушной обороны, таким образом, получали возможность знать, какое количество бомбардировщиков вылетело на бомбардировку; устанавливать, к какому пункту они направляются; определять, когда они прибудут к этому пункту. Такие сведения давали возможность наиболее правильно и целесообразно управлять истребительной авиацией. Наличие радиолокационных станций позволяло не прибегать к системе воздушного патрулирования истребителей на дальних подступах к оборонным объектам. Истребители оставались на аэродроме и лишь по сигналам радиолокационных станций поднимались в воздух и направлялись к тому пункту, на который летели немецкие бомбардировщики.

При большом количестве целей в воздухе радиолокационная техника настоятельно нуждалась в дополнительной аппаратуре, позволяющей определить, чей самолет виден на экране — свой или неприятельский. От этого зависела оперативность противовоздушной обороны, возможность избежать обстрела с земли или с воздуха своего же самолета. Такая аппаратура была в скором времени создана. На свои самолеты устанавливался небольшой металлический ящик, в котором содержались приемник и передатчик. Радиоприемник был настроен заранее на волну наземной радиолокационной станции. Когда импульсы достигали самолета и после отражения от него появлялись на экране наземной станции, эти импульсы одновременно принимал и приемник на самолете. Мгновенно специальное реле приемника включало передатчик, и последний посылал свой ответный сигнал. При этом на экране наземной радиолокационной станции, кроме импульса, отраженного от самолета, временами появлялся короткий, мигающий импульс. Он указывал принадлежность обнаруженной цели. Такие приборы назывались «Я — свой».

Чтобы обеспечить секретность назначения этой аппаратуры, ответные сигналы шифровались по своему характеру и длительности. Кроме того, в прибор был введен детонатор. При вынужденной посадке на вражеской территории летчик, должен был нажать кнопку детонатора, и последний уничтожал детали, лампы и монтаж внутри прибора. Детонатор взрывался и сам при резком ударе (падении самолета на землю).

Применение этой радиолокационной техники опознавания требовало строгого соблюдения правил пользования ею. Пренебрежение этим вызывало большие потери. Так, {315} при высадке в Сицилии англо-американские войска понесли большие потери... от огня своих кораблей. Моряки, помогавшие огнем передовым частям десанта, высадившегося в Сицилии, встретили самолеты с воздушным десантом поддержки таким ожесточенным огнем, что в течение нескольких часов сбили 23 своих самолета с парашютистами. Огонь кораблей не подпускал свои же самолеты к захваченному плацдарму даже днем. Причина заключалась в том, что корабли опасались налета немецких самолетов, хотя они появились над Сицилией лишь однажды ночью в первые часы высадки, сбросили осветительные ракеты и с тех пор вообще более не появлялись. Дело дошло до того, что командование англо-американскими войсками вынуждено было отдать приказ вообще не стрелять по любому самолету, пока он не обнаружит «враждебных намерений».

Применение радиолокации навело на мысль, что при наличии подобной техники можно нацеливать истребитель на бомбардировщики противника. Достаточно поставить небольшую радиостанцию для связи на истребителе и передающую радиотелефонную станцию на земле. Подняв, по донесению радиолокационной станции, истребители в воздух, сообщая с земли по радио летчикам курс, высоту и скорость полета и уточняя эти указания по мере изменения курса немецких бомбардировщиков, можно навести истребители кратчайшим курсом без излишней потери времени, сил и горючего прямо на противника. В хорошую, ясную погоду было достаточно сблизить истребители с бомбардировщиками на расстояние 1,5—2 километра, а дальше пилот истребителя уже сам находил противника. Эту точность сближения обеспечивала даже станция дальнего обнаружения.

Но в таком применении радиолокационных станций заключался один недостаток. Следя поочередно то за истребителем, то за неприятельским бомбардировщиком, станция не могла одновременно нести свою основную боевую работу — обнаруживать новые неприятельские самолеты. Воспользовавшись этим, немцы могли высылать новые группы бомбардировщиков, и они получали возможность подкрасться к объекту незамеченными. Поэтому были разработаны специальные радиолокационные станции наведения истребителей. Они устанавливались неподалеку от аэродромов истребительной авиации, получали предварительные сообщения о вражеских самолетах от станции дальнего обнаружения, следили за полетом своих и неприятельских самолетов. Авиационный офицер, присутствуя непосредственно на станции наведения и следя за экраном, давал пилоту все нужные указания по радио.

Для этих станций была так изменена работа электронно-лучевого индикатора, чтобы на нем была сразу видна вся воздушная обстановка в зоне действия станции. Так появилось крупное усовершенствование радиолокационной техники — так называемый индикатор кругового обзора, получивший в очень скором времени самое широкое применение во многих других типах станций.

На экране такой трубки линия развертки начиналась не с левого края экрана, как в прежних конструкциях, а из центра. Линия вращалась по часовой стрелке одновременно с вращением антенны, отображая на экране местоположение целей вокруг станции. Подобный экран как бы воспроизводил карту воздушной обстановки. Светлое пятно в центре экрана отмечало местоположение радиолокационной станции. Концентрические кольца указывали расстояние до отраженных импульсов, а отраженные импульсы изображались в виде светлых дужек. Вокруг экрана располагалась азимутальная шкала. Таким образом, экран сразу позволял определить две координаты цели: ее азимут и расстояние. Офицер станции наведения наблюдал одновременно за всеми интересующими его целями, и осуществление наведения значительно упрощалось.

После перехода немцев к ночным налетам наведение своих истребителей ночью заключалось в том, что наземные радиолокационные станции выводили истребители в зону световых полей прожекторов, расположенных на путях приближения неприятельских самолетов. Когда прожектору удавалось поймать в луч вражеский самолет и осветить его, из темноты приближался ожидавший этого момента истребитель и обстреливал противника.

Затем была разработана конструкция самолетной радиолокационной станции, а кроме того, появились станции, которые устанавливали прямо на котле прожектора. Расчет, обслуживавший прожектор, наводил {316}

Экраны электронно-лучевой трубки и трубки кругового обзора.

его в полной темноте на неприятельский самолет, затем включал дугу прожектора и внезапно освещал противника без поиска лучом по небу. По освещенным целям стреляли зенитные батареи.

Тактика наведения ночных истребителей с помощью самолетных радиолокационных станций несколько изменилась. Попрежнему наземные станции выводили истребители в район, где находились бомбардировщики противника.

Самолетные станции в силу своих малых размеров и веса обладали очень небольшой дальностью действия, не превышавшей 2—3 километров. По достижении предельного расстояния офицер наведения с земли передавал по радио летчику истребителя команду: «Включить свою станцию». Выполнив приказание, пилот, ориентируясь по небольшому экрану электронно-лучевой трубки, обнаруживал противника, сближаясь с ним на расстояние до 250 метров, и с этого расстояния даже ночью уже мог различить силуэт вражеского бомбардировщика или заметить его выхлопные огни.

Дальнейшим развитием применения радиолокации для нужд противовоздушной обороны были станции орудийной наводки зенитной артиллерии.

Такие станции обладали относительно небольшой дальностью действия (30—40 километров), но зато определяли расстояние до самолета, его высоту и направление с большой точностью. В виде электрических напряжений эти сведения по проводам от радиолокационной станции поступали на прибор управления зенитным огнем батареи, а отсюда — на отдельные орудия. Благодаря таким станциям и зенитные батареи получили возможность «видеть» самолеты в темноте, не нуждаясь для этого в помощи прожекторов, и вести прицельный огонь. В последующие годы подобные станции были еще более усовершенствованы и могли, например, сами, без вмешательства оператора, непрерывно определять данные о заданном самолете. При этом антенна такой станции сама перемещалась соответственно передвижению самолета в воздухе.

Установка радиолокационных станций на кораблях привела к изменению тактики морских сражений. Еще с прошлого столетия прекратились морские бои ночью. В темноте, при отсутствии уверенных методов опознавания, трудности управления кораблями в ночном бою могли привести к столкновению, стрельбе по своим же кораблям и т. д.

Радиолокационная техника уничтожила это ограничение. Корабли получили возможность ночью в любую погоду не только видеть, но и стрелять по врагу, находившемуся за горизонтом, наводить на него самолеты и т. д.

История применения радиолокации на море в минувшую мировую войну насчитывает несколько примеров с участием новой техники. В марте 1941 года линейные корабли английского военно-морского флота обнаружили в Средиземном море с помощью радиолокации соединение итальянских крейсеров и миноносцев. Итальянские корабли оказались быстроходнее английских, и преследование их было бы безнадежным для англичан. Однако итальянские корабли были обнаружены ночью, а это изменило {317} тактику, взяв курс наперерез, английская эскадра приблизилась к итальянцам и открыла огонь. Затем командование решилось подойти к итальянским кораблям и осветить их. Стало ясно, что итальянцы были застигнуты врасплох. Орудия на итальянских кораблях были направлены не в ту сторону, откуда появились англичане. Внезапность нападения, связанная с отсутствием радиолокационной техники на итальянских кораблях, предрешила исход боя.

24 мая того же года с помощью радиолокационных станций удалось обнаружить в Атлантическом океане немецкий линкор «Бисмарк». Бой с ним длился 4 дня. Преследование и стрельба по противнику осуществлялись главным образом с помощью радиолокационных станций. Эта техника применялась в данном случае обеими воюющими сторонами. «Бисмарк» своим огнем потопил английский корабль «Худ», самый большой по водоизмещению в английском флоте. Снаряды «Бисмарка» попали в артиллерийский погреб и вызвали взрыв корабля. Сам «Бисмарк» был потоплен 27 мая огнем линкоров, после того как он был поврежден торпедами миноносцев.

По сообщениям американской печати, гибель «Худа» в известной мере связана с тем, что командование этого корабля недооценивало возможностей радиолокации. Дистанция до «Бисмарка» была определена с помощью двух средств: оптического дальномера и радиолокационной станции. Между их показаниями оказалось расхождение в 3 километра. Командование «Худа» решило, что показаниям дальномера нужно верить больше, чем радиолокационной станции. Когда же снаряды с «Худа» не долетели до «Бисмарка» как раз на 3 километра и стало ясно, что дальномер дал ошибочные показания, на исправление ошибки уже не оставалось времени: «Худ» был накрыт огнем орудий «Бисмарка».

Корабельные радиолокационные станции орудийной наводки, как оказалось на практике, могли не только наводить орудия корабельной артиллерии, но и корректировать стрельбу по невидимой цели благодаря тому, что всплески воды от разрывов снарядов давали отраженные импульсы на экране станции. Пользуясь этими отражениями, можно было различить перелет, недолет и вводить поправки.

Во время войны крупные эскадры тесным строем идут в море при потушенных огнях. Такой строй — лучшая защита от подводных лодок, а кроме того, он обеспечивает более концентрированный огонь как по воздушным, так и по надводным целям. Без радиолокации такое тесное соединение кораблей невозможно: столкновения в темноте и аварии были неизбежны. Наличие экрана радиолокационной станции позволяло командиру корабля и вахтенному офицеру видеть всю обстановку, определять место и положение своих соседей, осуществлять маневрирование.

Станции обнаружения надводных целей показывали не только отражения от кораблей, но и от буев, вех, скал, высоких берегов. Благодаря такому свойству значительно улучшалась и навигация на море. На экране электронно-лучевой трубки кругового обзора штурман корабля видел карту местности, которую достаточно было сличить с географической картой данного района, чтобы точно определить свое местоположение.

На современном военно-морском корабле имеются радиолокационные станции самого различного назначения: одни из них ведут обнаружение самолетов, другие — кораблей, специальная группа станций участвует в наводке орудий главного, среднего, вспомогательного и зенитного калибров, особые станции осуществляют наведение самолетов; имеются также станции, которые опрашивают обнаруженную цель о ее принадлежности и т. д.

Большую роль сыграла радиолокация и в борьбе с немецкими подводными лодками.

Еще в начале 1941 года была разработана конструкция самолетной станции, предназначенной для обнаружения с самолета кораблей и всплывших подводных лодок. Корабельные станции обнаружения надводных целей также могли заметить всплывшую на поверхность моря подводную лодку. Наличие этой еще весьма несовершенной техники уже серьезно изменило тактику подводной блокады. До появления радиолокации подводные лодки крейсировали на торговых путях, поджидая корабли, караваны, торпедировали их, идя под перископом, затем быстро уходили от преследования или ложились на дно моря. Ночью даже во вражеских водах подводная лодка всплывала, открывала люк, запускала дизель-моторы для зарядки аккумуляторов, обменивала воздух в помещениях, а утром {318} вновь начинала свою охоту. Обнаружить новую лодку на море было почти невозможно.

Радиолокационная техника изменила положение. Лодка может уйти под воду, скрыться, но все время оставаться под водой не может. Специальные сторожевые корабли, самолеты береговой обороны, оборудованные радиолокационными станциями, стали проводить постоянное патрулирование в районах прежней деятельности подводных лодок, на путях морских коммуникаций. Днем при обнаружении перископа в этот район отправлялись сторожевые корабли. Они выслушивали шум моторов и винта подводной лодки с помощью шумопеленгатора, забрасывали ее глубинными бомбами и либо топили, либо повреждали или изгоняли лодки из района прохода каравана.

Самолет, обнаружив ночью с помощью своей станции подводную лодку, летел к ней, освещая лодку ракетами, и с малой высоты обстреливал ее и забрасывал глубинными бомбами. Захваченная врасплох, подводная лодка не успевала погрузиться и гибла.

Таким образом, объединение возможности «видеть» при помощи радиолокации подводные лодки за несколько десятков километров со способностью самолетов летать с огромной скоростью по сравнению с ходом подводной лодки стало серьезным средством борьбы с подводной блокадой.

Немецкое командование было весьма обеспокоено. Подводная лодка считалась одним из главных козырей гитлеровской Германии. И немцы стали искать средства борьбы с радиолокацией. Один из таких способов явно напрашивался. Поскольку радиолокационная станция излучает импульсы на определенной длине волны, то, зная эту рабочую волну, можно построить радиоприемник, принимающий импульсные сигналы. Не так трудно разработать и антенну, которая хотя бы грубо показывала направление, откуда приходят импульсы, то есть, где находится корабль или самолет, а по силе или громкости импульсов можно примерно определить — приближается или удаляется корабль или самолет. Немцы построили такие приемники и установили их на подводных лодках. Всплыв на поверхность воды, лодка включала свой приемник и вела наблюдение.

Для обнаружения лодки импульс, посланный с самолета, должен пройти двойное расстояние — от самолета до лодки и обратно. Наоборот, для обнаружения радиолокационной станции достаточно уловить посылаемые ею импульсы. Благодаря этому «подслушивающие» приемники обнаруживали работу радиолокационной станции еще тогда, когда отраженные импульсы от самой лодки еще не различались на экране станции. Таким образом, подводные лодки получали достаточное время, чтобы заблаговременно, обнаружив приближение к ним самолета, уйти под воду.

В ответ на немецкие ухищрения нужно было искать более эффективные способы радиолокационной борьбы. И вот в начале 1943 года на вооружение самолетов и кораблей стали поступать радиолокационные станции нового образца. Основное отличие их от прежних станций заключалось в том, что они работали на волне длиной в 10 сантиметров (вместо 1,5 метра).

Возможность создания таких станций была обеспечена работами советских ученых. Член-корреспондент Академии Наук СССР М. А. Бонч-Бруевич, создатель первых радиовещательных станций в СССР по заданию Владимира Ильича Ленина, в последующие годы выдвинул идею создания принципиально новой электронной лампы, так называемого магнетрона. Эту идею М. А. Бонч-Бруевича осуществили два советских инженера Н. Ф. Алексеев и Д. Е. Маляров. Построенный ими в 1936—1937 гг. магнетрон мог создавать волны длиной в 10—12 сантиметров большой мощности. Эта конструкция магнетрона была опубликована в советской радиотехнической печати в 1940 году и тотчас же переведена и перепечатана в Англии и Америке. Пользуясь этим описанием, и удалось на Западе скопировать магнетроны и на их основе создать новые радиолокаторы.

К весне 1943 года новые станции были установлены на самолетах морской авиации. Немецкие подводные лодки вновь начали гибнуть. За май — июнь 1943 года пошло ко дну 100 подводных лодок, из них 75 было потоплено самолетами.

Не желая признать крах подводной блокады, немцы стали искать новое средство борьбы с радиолокацией. Незадолго до окончания войны они пришли к идее, что надо установить на подводные лодки вентиляционную трубу («шноркель»). Эта труба {319} лежала на палубе подводной лодки, а когда наступала пора заряжать аккумуляторы и обменивать воздух, лодка не поднималась на поверхность, а, оставаясь в погруженном состоянии, включала мотор, поднимавший трубу вертикально. Кончик трубы выступал над поверхностью воды, и благодаря этому можно было бы пускать дизель-моторы и отводить отработанные газы.

Понимая, что даже кончик металлической трубы все же может быть обнаружен при помощи радиолокации, немцы намечали на самом верху «шноркеля» устанавливать антенну приемника, обнаруживающего работу радиолокационных станций. Немцы надеялись, что в этом случае опасность поражения лодки будет меньше, потому что она находится под водой. Однако полностью реализовать этот проект они не смогли: к этому времени Германия была уже разгромлена.

В борьбе с подводными лодками крупнейшее значение имело наступление 2-го Белорусского фронта весной 1945 года, ликвидировавшее две самые крупные немецкие базы подводных лодок.

В очень скором времени радиолокационная техника, первоначально предназначавшаяся для борьбы с воздушным флотом, поступила на вооружение последнего. Когда на самолеты-истребители были установлены первые радиолокационные станции, предназначенные для отыскания в воздухе вражеских бомбардировщиков, то боевое применение этих станций показало, что на экранах наблюдаются отражения от земной поверхности. Вначале это считалось недостатком, потому что такие отражения мешали обнаружить вражеский самолет, ограничивали дальность действия станции. Очень скоро недостаток превратился в достоинство и открыл путь к новому применению радиолокации в воздухе, а именно — к «видению» земли с самолета. Была построена станция, антенна которой посылала импульсы с самолета несколько вперед к земле. В этой станции применили упомянутую выше трубку кругового обзора. Таким образом, была создана радиолокационная станция для воздушной навигации и слепого бомбометания через облака или ночью. Экран станции показывал штурману, над какой местностью летит самолет, позволял сличить электронную карту па экране с географической, определить, где находится самолет, опознать цель. Земля, берега рек и озер, городские строения, мосты — все они давали отражения различной яркости па экране радиолокационной станции. Пахотную землю можно было отличить от луга, кустарника. Темный фарватер рек с ярко очерченными берегами, характерные очертания береговых линий рек, озер и морей создавали четкую картину местности, над которой пролетал самолет. Можно было распознать города, отдельные кварталы, найти промышленные объекты, на которые надлежало сбросить бомбы, увидеть мосты, представлявшиеся белыми черточками.

Помимо навигационного применения, обеспечившего большую точность бомбометания, радиолокационные станции на самолете выполняли и другие функции. Одни станции служили для обнаружения самолетов в воздухе, для предотвращения столкновений с такими препятствиями, как горы на пути полета, для соблюдения места самолета в строю, для обнаружения кораблей и подводных лодок на поверхности моря Антенна другой радиолокационной станции самолета устанавливалась в хвосте. Эта станция сигнализировала пилоту бомбардировщика о том, что сзади приближается вражеский истребитель. Приняв сигнал, пилот резким пикированием, с поворотом влево или вправо, уходил от преследования. В последние годы войны были разработаны локационные станции, служившие для слепого прицеливания самолетных пушек и крупнокалиберных пулеметов.

По устройству и принципу работы самолетная радиолокационная станция не отличалась от обычных станций, но обладала многими конструктивными особенностями. Все отдельные узлы самолетной станции представляли собой особые блоки, размещавшиеся в разных местах фюзеляжа самолета и соединявшиеся между собою подчас длинными кабелями. Такое устройство облегчало установку станции на таких самолетах, которые проектировались без учета установки внутри их подобных станций. Существовали, например, такие конструкции радиолокационных станций для самолетов, которые подвешивались под плоскостью самолета наподобие авиационной бомбы.

Такие конструкции предназначались для тех самолетов, где размещение станции внутри самолета было невозможно.

Отдельные блоки самолетной станции, работающие под высоким напряжением, смонтированы в герметических кожухах при повышенном давлении воздуха. Причина этого заключается в том, что при полете на больших высотах, когда атмосферное давление падает, отсутствие герметизации приводило к неожиданным разрядам высокого напряжения, пробою изоляции, выходу блока из строя.

Во время боевых операций на земле радиолокационные станции также нашли свое применение. В частности, радиолокаторы работали для определения местоположения минометных батарей противника, танков, автомашин, перемещающихся за линией обороны врага под покровом ночи или дымовой завесы.

Как и у человеческого глаза, способность радиолокатора «видеть» минометные позиции ограничена пределом прямой видимости. Ни радиолокатор, ни глаз не могут видеть, скажем, обратный скат холма, где наиболее вероятно размещение минометов.

Применение новейших радиолокационных станций давало то преимущество, что с их помощью можно быстро определять азимут, наклонную дальность и высоту цели, даже если она обладает малыми размерами, как, например, мина.

Если сделать с помощью радиолокатора несколько отсчетов азимута, наклонной дальности и высоты наблюдаемой мины с интервалом в 5 секунд, то последующее определение траектории мины упрощается. Вычертив по этим засечкам отрезок траектории и продолжив его назад, можно определить достаточно точно местонахождение минометной батареи.

Обнаружение танковых колонн, движущихся за передним краем противника, осуществлялось следующим образом. Ночью радиолокатор выкатывали на позицию неподалеку от переднего края. Затем оператор медленно поворачивал антенну, «просматривал» узкую полоску земли и поджидал появления характерных импульсов на экране индикатора.

Импульс от наземной цели несколько отличался от импульсов, появлявшихся при слежении за воздушной целью; одним из таких отличительных признаков были малая скорость перемещения по экрану. Танки, грузовики редко шли быстрее 30—35 километров в час, что составляет резкий контраст со скоростью самолетов.

Поймав цель, оператор определял точный пеленг цели и ее дальность. Полученные данные он быстро передавал дежурному офицеру, который вычислял координаты и выбирал соответствующий огневой квадрат. Номер квадрата, в котором предполагалось нахождение цели в момент падения снаряда, передавался на артиллерийскую батарею.

Накануне своего неизбежного поражения немцы применили ракетные самолеты-снаряды.

С помощью радиолокационных станций удавалось фиксировать на светящемся экране отрезок траектории такого снаряда. Этого часто было достаточно, чтобы вычислить местоположение метательных установок летающих бомб. Эскадрильи тяжелых бомбардировщиков обрушивали бомбовый груз на место, где, по расчетам математиков, находилась метательная установка.

В 1944 году на вооружение зенитных батарей поступили снаряды с радиовзрывателями. В головке таких снарядов была размещена миниатюрная радиолокационная станция. Ее лампочки не превышали размеров сустава человеческого пальца. В полете станция посылала радиоволны. Они отражались от вражеского самолета или летающей бомбы. Как только расстояние между снарядом и летающей бомбой сокращалось до 20—25 метров, приемник станции приводил в действие взрыватель снаряда.

Пользование радиолокационными станциями орудийной наводки и снарядами с радиовзрывателями показало, что в этом случае необходимо пересмотреть и тактику противовоздушной обороны. Для защиты Лондона от летающих бомб англичане установили много зенитных орудий в районе города. На практике оказалось, что в этом случае орудия приносили больше вреда, чем пользы. Летающая бомба все равно где-нибудь упадет. Зенитные орудия, расположенные около важных объектов, подбивая летающую бомбу, как бы помогали ей найти цель. Так, в частности, орудия, стоявшие у моста Ватерлоу и охранявшие его, подбив летающую бомбу, заставили ее спланировать

на этот мост, который соединял два крупнейших вокзала Лондона и одну из линий метро.

Совершенно ясно, что такое мощное новое военное оружие, как радиолокация, не могло долго оставаться привилегией одной только воюющей стороны. Появление радиолокационных установок на службе немецкой противовоздушной обороны заставило искать средства борьбы с ними.

В августе 1943 года крупное соединение бомбардировщиков, готовившихся к налету на Гамбург, получило приказ взять на борт пакеты, в которых были завернуты тонкие ленты станиолевой бумаги. За несколько десятков километров до Гамбурга экипажи бомбардировщиков получили второй приказ: начать выбрасывание этих лент за борт. Этот безобидный, на первый взгляд, груз — станиолевая бумага, в которую в мирное время обертывают шоколад и папиросы — на этот раз вывел из строя немецкие радиолокационные станции системы противовоздушной обороны Гамбурга. На экранах этих станций станиолевые ленты, медленно падающие в воздухе, создавали такие же отраженные импульсы, как и настоящие самолеты. В хаосе отражений от сотни тысяч лент операторы немецких станций не могли различить импульсы от подлинных самолетов. Станции наведения не были в состоянии послать свои истребители на перехват бомбардировщиков, станции орудийной наводки — определить координаты самолетов для ведения прицельного зенитного огня. С этой поры станиолевые ленты для создания помех радиолокационной аппаратуры противника вошли в широкое применение. Для борьбы с такими помехами надо применять радиолокационные станции, работающие на сантиметровых волнах, которые почти не страдали от таких помех, но этого немцы не сумели осуществить в должном масштабе вплоть до разгрома фашистской Германии.

С окончанием войны радиолокационная техника начинает находить себе самое разнообразное применение в науке и в таких областях народного хозяйства, как навигация в воздухе, на море и на больших реках.

Еще в 1943 году академики Л. И. Мандельштам и Н. Д. Папалекси произвели расчеты, показавшие, что при современном состоянии радиолокационной техники можно, при небольшой переделке аппаратуры, послать импульс на Луну и получить его отражение. Подобный опыт был проделан в 1946 году в США. Были отмечены отраженные импульсы, вернувшиеся от Луны через 2,5 секунды. С помощью радиолокации производились также регулярные наблюдения за метеорами осенью 1947 года. Помощь этого нового вида техники астрономическим наблюдениям оказалась как нельзя» более кстати, потому что в этот период большая часть метеоров пролетала в утренние и дневные часы, когда обычные астрономические методы наблюдения бесполезны.

В метеорологии радиолокационная аппаратура может оказать большую помощь в наблюдении за шарами-зондами, когда они скрываются в облаках. Помимо того, современные радиолокационные станции обнаруживают грозовые и дождевые облака, что можно использовать для кратковременного предсказания погоды в районе, где работает подобная станция. Сообщение о таких облаках на пути самолета поможет пилоту обойти район грозы или возможного обледенения. Можно сообщить электростанции, что в том районе, где проложены линии электропередачи, ожидается гроза. Такое предсказание позволит до наступления грозы выключить линии в угрожаемом районе и подавать электроэнергию обходным путем. Предсказания о приближающемся шторме будут иметь не меньшее значение и для торгового корабля, располагающего, как правило, очень ограниченными данными о состоянии погоды на пути.

Особенно широкое применение радиолокации намечается в воздушной навигации, где она будет служить безопасности полетов, предупреждению столкновений, организации диспетчерского управления в аэропортах, осуществлению слепого полета в неблагоприятных условиях видимости на пути и слепой посадки на аэродром. Однако для этого потребуется значительная переделка существующей радиолокационной аппаратуры. Для гражданского пассажирского или транспортного самолета необходима радиолокационная станция очень простой конструкции, не нуждающаяся в квалифицированном уходе, легкого веса, малых размеров.

Такая станция должна указать пилоту положение его самолета в воздухе относительно соседних самолетов, особенно встречных, а также о таких препятствиях, как мачты радиостанций и линий высокого напряжения (при полетах на малой высоте), здания, трубы. За счет упрощения такой станции основная сложность оборудования воздушных линий радиолокационной аппаратурой приходится на землю. Здесь должны быть установлены станции различного назначения. Одни из них будут располагаться между аэропортами на расстоянии 150—200 километров друг от друга, чтобы наблюдать за самолетами на всем пути полета. Другие станции будут располагаться вблизи аэродромов, чтобы указывать самолетам путь для подхода к аэродрому, высоту полета и зону ожидания очереди на посадку. Необходима также диспетчерская радиолокационная станция на самом аэродроме, служащая для того, чтобы диспетчер мог сам видеть, где точно находится каждый самолет, следить, как он выполняет указания о приближении, наблюдать за состоянием дорожек для взлета и посадки. Наконец, потребуется станция, помогающая пилоту проводить слепую посадку.

Летчик самолета, приближающегося к аэропорту, воздушное движение которого регулируется радиолокатором, нажмет кнопку прибора опознавания на своей приборной доске, и перед диспетчером на трубке кругового обзора появится кодированный опознавательный сигнал этого самолета. Каждая воздушная линия может иметь свой собственный код. Диспетчер аэропорта, регулирующий движение, вызовет по радио приближающийся самолет, получит или, в свою очередь, даст любую требуемую информацию относительно посадки, сможет управлять движением в воздухе при закрытом туманом аэродроме, так как он будет точно знать положение всех самолетов в воздухе.

Пилот, имеющий прибор для предупреждения столкновений, легко выдержит должное расстояние от других самолетов при наборе заданной высоты или при заходе на посадку. Сама посадка будет проходить под непрерывным контролем со стороны диспетчера аэродрома.

Во время войны в США велись усиленная разработка и выпуск радиолокационных станций, что приносило капиталистам огромные сверхприбыли. Теперь конструирование и выпуск новых станций резко замедлились: их надо осуществлять заново, потому что станции военного времени для мирного применения в большинстве случаев непригодны, а расходы на такие разработки быстро не окупятся из-за отсутствия крупных заказов.

После второй мировой войны был проведен ряд международных конференций по радионавигации, чтобы попытаться добиться единства в вопросе выбора систем и приборов {325} для применения на воздушных линиях. Однако противоречивые интересы американских и английских фирм, ожесточенно конкурирующих между собой, не могли дать единых рекомендаций. Это один из бесчисленных примеров того, как одно из крупнейших достижений техники, во время войны показавшее огромные возможности современной науки, становится жертвой противоречий, свойственных современному монополистическому капитализму.

Наоборот, плановая, социалистическая система в СССР открывает широкие возможности для мирного развития и применения радиолокации. Пятилетний план восстановления и развития народного хозяйства предусматривает обеспечение регулярных рейсов воздушных сообщений, обеспечение линий союзного значения техническими средствами, позволяющими совершать регулярные полеты в течение года и на важнейших магистралях — в ночное время.

СОКРОВИЩА АТОМНОГО ЯДРА

ГЕНИАЛЬНАЯ ИДЕЯ МЕНДЕЛЕЕВА

стория науки знает имена великих ученых, идеи которых раскрывались в полном объеме лишь много десятилетий спустя после того, как были высказаны. Часто не понятые современниками, такие идеи овладевали умами потомков и надолго предопределяли дальнейшее развитие науки.

Так было с гениальной идеей Дмитрия Ивановича Менделеева о возможности выделения энергии при разложении или образовании атомов. Статья, в которой великий русский ученый высказал эту мысль, была напечатана в 1872 году в немецком химическом журнале, а впоследствии переведена на английский и французский языки. Работа Менделеева стала доступной ученым всего мира. Однако никто в то время не понял и не оценил всей глубины и дальновидности идеи русского ученого.

ЧТО ЗНАЧИТ „РАЗРУШИТЬ АТОМ”

Причиной непонимания было то, что в 1872 году никто еще не представлял себе реально, что значит «разрушить атом», «разложить или образовать элемент».

Смысл этих выражении стал понятен только после того, как бурное развитие науки, ускоренное открытием периодического закона, привело к установлению сложности атома, к открытию электронов и атомных ядер и выяснению строения электронных оболочек.

Атом — единое целое, совокупность положительного ядра и уравновешивающих его заряд отрицательных электронов. Вырвать из атома хотя бы один электрон — значит разрушить атом как единое целое. Но процессы такого разрушения атомов происходят в природе ежеминутно и ежесекундно в колоссальных масштабах. Важнейшие химические процессы, как горение, начинаются с отрыва от некоторых участвующих в них атомов одного или нескольких электронов. При этом часть энергии атомов выделяется в виде теплоты. Человечество пользовалось этой энергией с незапамятных времен, задолго до того, как узнало о существовании атомов.

Но, говоря о разрушении атомов и об атомной энергии, мы подразумеваем совсем не такое разрушение и не эту энергию.

Атом не разрушится и новый элемент не возникнет, если от атома оторвать вращающиеся вокруг его ядра электроны. Потому что главное свойство атома — положительный заряд его ядра — останется {327}

Порядковый номер химического элемента в периодической системе Менделеева в точности равен заряду его атомного ядра.

при этом нетронутым. В кирпичной стене главное не наружная облицовка — штукатурка, обои или краски, — а кирпичная кладка. Пока она цела, существует и стена. Пока существует то же атомное ядро, продолжает существовать и тот же химический элемент.

Только разрушение атомного ядра, изменение величины его заряда, действительно изменит атом, образует новый элемент.

Следовательно, только изменение внутренней части атомов — их атомных ядер — может привести к освобождению той энергии, которую обычно называют «атомной» и которую правильнее назвать «внутриатомной» или «ядерной» энергией.

Вот в чем заключается глубокий смысл гениальной идеи Менделеева.

И когда это выяснилось, центральной задачей учения об атомах стало исследование атомного ядра.

ВЗРЫВАЮЩИЕСЯ АТОМЫ

Первый шаг в этом направлении сделала гениальная представительница великой семьи славянских народов полька Мария Склодовская. Вместе со своим мужем, французским ученым Пьером Кюри, она открыла в 1898 году неизвестный химический элемент, занимающий в периодической системе Менделеева место № 88.

Собственно говоря, по своим химическим свойствам этот элемент, открытие которого Менделеев предсказал еще в 1870 году, ничем не замечателен. Правда, он относится к группе таких интересных в техническом отношении металлов, как бериллий и магний, но не обладает их легкостью и прочностью, — темп свойствами, за которые ценятся эти металлы. Он почти в три с половиной раза тяжелее магния, значительно мягче его и гораздо менее стоек к ржавлению. Кроме того, запасы его в земной коре в 16 миллиардов раз меньше кальция, в 12 миллиардов раз меньше магния, в 50 миллионов раз меньше меди и в 25 тысяч раз меньше золота. А если еще учесть, что самые богатые руды содержат его не более одной трети грамма на тонну, то легко может показаться, что химический элемент № 88 никакого интереса не представляет.

И если бы свойства его ограничивались только перечисленными обычными свойствами, то, пожалуй, и сейчас, полвека спустя после его открытия, он был бы известен широким кругам не больше, чем такие металлы, как празеодимий, диспрозий, туллий (каждого из которых, кстати, в земной коре примерно в миллион раз больше элемента № 88!).

Но в том-то все и дело, что элемент № 88, помимо обычных свойств, обладает еще и необычным. Ежесекундно одно из каждых 72 миллиардов атомных ядер его взрывается, выбрасывая из себя осколок со скоростью около 20 тысяч километров в секунду. Такому снаряду, не будь он ничтожно мал, позавидовал бы любой артиллерист: лучшие современные орудия сообщают своим снарядам начальную скорость, в 10 тысяч раз меньшую.

Артиллериста не смутило бы то, что ежесекундно «выстреливает» всего только одно из 72 миллиардов атомных ядер. В каждом грамме элемента № 88 содержится 2 670 миллиардов миллиардов атомов, и легко подсчитать, что «скорострельность» одного грамма этого элемента достигает 37 миллиардов в секунду. Словно лучи, ядерные осколки мгновенно по всем направлениям пронизывают окружающее пространство. От латинского слова «радиус» — луч — элемент № 88 получил название радий.

Открытие Марии Склодовской-Кюри имело колоссальное значение не только потому, что излучение радия оказывает сильнейшее действие на живые ткани и может с успехом применяться в медицине для лечения злокачественных опухолей (рака). Оно воочию доказало, что атомные ядра могут распадаться на составные части. А это значит, что атомные ядра — сложные постройки.

АТОМЫ-БЛИЗНЕЦЫ

Еще в 1882 году знаменитый русский химик Александр Михайлович Бутлеров утверждал, что атомы одного и того же элемента могут отличаться по весу. «Поставить такой вопрос,— писал он в 1886 году в своей книге «Основные понятия химии», — значит решиться отрицать абсолютное постоянство атомных весов, и я думаю действительно, что нет причины принимать такое постоянство».

И вот спустя несколько десятилетий гениально смелое предсказание русского ученого полностью подтвердилось, и тем самым был сделан новый шаг к разгадке тайны атомного ядра. С помощью новейших точных приборов ученые обнаружили, что в природе встречаются химические элементы двух типов. Все атомы элементов первого типа совершенно подобны друг другу. У них одинаковый заряд ядра. У них одинаковый вес. Они сходны между собою, как точнейшие слепки с одной модели.

Но такие элементы в природе немногочисленны. Гораздо больше элементов второго типа, атомы которых не вполне подобны, но похожи друг на друга, как близнецы. Сходство близнецов иногда настолько разительно, что на первый взгляд их не отличить друг от друга. И все же при внимательном рассмотрении можно найти разницу. Потому что, хотя главные свойства, основные черты близнецов, совершенно одинаковы, некоторые второстепенные свойства слегка различны: один весит чуть больше, другой немного толще и т. д.

Как и у элементов первого типа, главное свойство всех атомов-близнецов — заряд ядра — совершенно одинаково. Все без исключения атомные ядра металла калия, например, имеют по 19 положительных зарядов, металла урана — по 92 и т. д. Но вес ядер атомов одного и того же элемента второго типа может слегка различаться. Среди атомов калия одни имеют атомный вес 39, другие — 40, третьи — 41. В природном уране на каждый атом с атомным весом 234 приходится 117 атомов с атомным весом 235 и 16 550 атомов с атомным весом 238.

Калий-39, калий-40 и калий-41 по весу ядер отличаются очень мало, а по заряду ядер не отличаются вовсе. Поэтому свойства их почти совершенно одинаковы — это настоящие близнецы. Химики с помощью своих методов долго не могли отличить их друг от друга. Это стало возможным лишь с появлением особо точного физического

метода исследования, открытого в 1913 году и усовершенствованного в 1919 году.

Все близнецы занимают в периодической системе элементов Менделеева одно и то же место. Место это определяется только порядковым номером — зарядом ядра, а он одинаков у всех близнецов. Уран-234, уран-235, уран-238 по химическим свойствам различить нельзя. Это близнецы, заряд ядра у них одинаков, поэтому одинаковое число электронов вращается вокруг их ядер, и занимают они одно и то же место в таблице Менделеева.

От греческих слов «изос» (равный) и «топос» (место) атомы-близнецы, «занимающие то же место» в таблице Менделеева, получили название изотопов.

Открытие изотопов показало, что атомные веса любых атомов очень близки к целым числам, если принять (как это давно уже делают химики) за единицу атомных весов одну шестнадцатую часть веса атома кислорода. Но вес одной шестнадцатой части атома кислорода почти равен весу атома водорода. Невольно напрашивается мысль: не построены ли ядра всех атомов из ядер атома водорода? Не потому ли атомный вес гелия 4, что ядро гелия построено из 4 атомных ядер водорода? Не построены ли ядра атомов-близнецов калия из 39, 40 и 41, а урана — из 234, 235 и 238 водородных ядер?

Эта мысль настолько заманчива, что ядро атома водорода даже назвали протоном (по-гречески «протос» — простейший). Хотели подчеркнуть, что водородное ядро — простейшая составная часть ядер всех атомов.

К той же мысли привело и новое открытие, подоспевшее как раз к этому времени.

БОМБАРДИРОВКА АТОМНОГО ЯДРА

В 1919 году были наконец использованы «снаряды», вылетающие со скоростью 20 тысяч километров в секунду, при взрыве атомных ядер радия.

Ученые обстреляли этими снарядами атомные ядра различных элементов и обнаружили, что снаряды выбивают из многих ядер-мишеней протоны.

Так было с ядрами азота, алюминия, магния, калия, фосфора и многих других элементов.

Казалось бы, доказано, что протоны — действительно основные кирпичики, из которых сложены ядра всех элементов.

Протон (ядро водородного атома) обладает не только весом, приблизительно равным единице, но и одним положительным зарядом. Если бы ядро атома гелия состояло из 4 протонов, вес его действительно был бы 4, но зато и заряд был бы 4; на самом же деле заряд гелиевого ядра — 2. То же и с атомами других элементов. Заряд ядра любого атома калия равен 19, а не 39, не 40 и не 41. Все ядра-близнецы урана имеют заряд 92, а не 234, 235 или 238 и т. д.

Атомное учение преодолело это препятствие, сделав еще один шаг вперед.

ЧАСТИЦЫ БЕЗ ЗАРЯДА

В 1930 году обнаружили, что при обстреле атомных ядер осколками радиевого ядра из мишени не всегда выбиваются одни только протоны. Иногда снаряд выбивает из атомного ядра иную, неизвестную прежде частицу. Она замечательна тем, что вес ее и размеры почти точно равны весу и размерам протона. Но в отличие от него новая частица не обладает никаким электрическим зарядом. Она электрически нейтральна, за что и получила название нейтрона.

Открытие нейтронов позволило выдающемуся советскому ученому Д. Д. Иваненко создать в 1932 году теорию строения атомного ядра.

Иваненко предположил, что ядра атомов всех элементов построены из частиц двух видов — протонов и нейтронов. Число протонов в ядре равно его заряду, а общее число протонов и нейтронов — атомному весу. Ядро гелия, например, состоит из 2 протонов и 2 нейтронов. Каждый протон обладает зарядом 1 — поэтому заряд гелиевого ядра и равен 2. Каждый протон и нейтрон обладают атомным весом 1 — потому атомный вес гелия и равен 4.

Теория Иваненко сразу объяснила тайну изотопов. В ядра всех атомов-близнецов входит одинаковое число протонов — поэтому все изотопы имеют одинаковый заряд ядра и, следовательно, занимают одно и то же место в периодической системе Менделеева. Но число нейтронов в ядрах близнецов неодинаково — оттого они и различаются {330} атомными весами. В ядрах любого изотопа рана по 92 протона. Но, кроме них, в ядре урана-234 находится еще 142 нейтрона, в ядре урана-235 нейтронов 143, а в ядре урана-238 нейтронов 146. Различным числом нейтронов объясняется разница в весе атомных ядер изотопов также и у всех других элементов.

Теория Иваненко вскоре была принята во всем мире. Это был большой успех учения об атомах. Но, в свою очередь, она выдвинула новую загадку.

Почему в природе не встречаются изотопы элементов с любыми атомными весами? Почему, например, в природе только три близнеца урана (уран-234, уран-235 и уран-238), а не тридцать и не триста? Почему нет урана-100 (92 протона и 8 нейтронов), или урана-300 (92 протона и 208 нейтронов) и т. д.? Почему, наконец, ядра атомов не состоят из одних только протонов, но в них обязательно присутствуют нейтроны?

Решение этих вопросов дало очень много ценного для познания самых сокровенных тайн атома.

СЛИШКОМ ТЯЖЕЛЫЕ ЯДРА

Самое прочное, воздвигнутое по всем правилам искусства сооружение — дом, мост — может обрушиться, если в него попадет авиабомба. Но если сооружение разваливается без всяких посторонних воздействий, само собой, то это означает только одно: оно построено непрочно, отдельные строительные детали в нем скреплены плохо.

Неудивительно, что самые прочные атомные ядра расщепляются от удара «снаряда», налетающего со скоростью 20 тысяч километров в секунду. Но если ядро атома радия распадается без всяких внешних воздействий, само собой, то это означает только одно: ядро радиевого атома построено непрочно, отдельные составные части в нем связаны друг с другом плохо, каких-то частей недостает или, наоборот, слишком много.

Способность атомных ядер некоторых элементов, подобно ядрам радия, распадаться без всякого воздействия со стороны, самопроизвольно, было названо радиоактивностью. Собственно говоря, явление радиоактивности французский ученый Анри Беккерель открыл еще в 1896 году, за два года до открытия радия. Он обнаружил это свойство у элемента урана, и как раз в связи с работами Беккереля начала свои исследования Мария Склодовская-Кюри. В дальнейшем испытанию на радиоактивность были подвергнуты все элементы. И здесь открылась любопытная картина.

Оказалось, что радиоактивны самые тяжелые элементы периодической системы Менделеева. Еще у ртути, занимающей место № 80, все природные изотопы с атомными весами от 196 до 203 устойчивы. Но уже у элемента № 81 — металла таллия — прочны только близнецы таллий-203 и таллий-205; изотопы же с атомными весами 207, 208 и 210 настолько неустойчивы, что даже у самого прочного из них, таллия-207, меньше чем за пять минут распадается половина всех наличных ядер.

Начиная же с элемента № 84 — полония — вообще все атомные ядра непрочны. Они с большей или меньшей скоростью распадаются, причем образуются атомные ядра иных элементов. Если же и эти ядра неустойчивы, они распадаются дальше, и так идет до тех пор, пока не образуется, наконец, устойчивый изотоп какого-либо элемента.

Лестница таких превращений иногда очень длинна. Ядро урана-238 проходит целых 14 ступенек, прежде чем превратится в устойчивый изотоп свинца с атомным весом 206. На некоторых ступеньках превращение совершается медленно. Сам уран-238 распадается так медленно, что число одновременно присутствующих атомных ядер его уменьшается вдвое лишь за 4,5 миллиарда лет — ежесекундно взрывается только одно ядро из каждых 210 миллионов миллиардов. Зато ядра полония-218, в который переходит уран-238 после седьмого превращения, распадаются так быстро, что число их уменьшается вдвое за 3 минуты 3 секунды— ежесекундно взрывается одно ядро из каждой сотни.

Что же за частицы извергают из себя непрочные атомные ядра при распаде?

Очевидно, те частицы, которые мешают им быть прочными, которые удерживаются в них плохо. Где тонко, там и рвется; где взаимные связи частиц непрочны, там происходит распад.

Если у дома обрушился потолок — значит, {331} он-то и был построен плохо. Если из ядра выбрасывается протон — значит, он-то и удерживается там плохо.

Оказалось, что большинству сложных, тяжелых, многозарядных ядер последних элементов периодической системы Менделеева мешают быть прочными несколько протонов и нейтронов. Такие ядра и выбрасывают из себя сразу по 2 протона и по 2 нейтрона; соединенные вместе, эти частицы образуют ядро гелия.

Именно ядра гелия и есть те осколки, что со скоростью 20 тысяч километров в секунду вылетают, словно снаряды, при взрыве радиевого ядра.

Таким образом, изучение радиоактивных элементов, встречающихся в природе, показало, что очень тяжелые атомные ядра не могут быть прочными. Такие ядра, очевидно, слишком громоздки, слишком рыхлы. Они сами собой, без всяких толчков со стороны, распадаются, выбрасывая лишние частицы, которые уменьшают их устойчивость.

ПЛОХО ПОСТРОЕННЫЕ АТОМЫ

Следующий шаг в познании тайн атомного ядра сделали французские ученые Ирэн Кюри — дочь Марии Склодовской-Кюри — и ее муж, Фредерик Жолио.

Они продолжали опыты по бомбардировке атомных ядер. Надо сказать, что со времени первой успешной бомбардировки, осуществленной в 1919 году, подобных опытов было проделано уже много сотен. Усовершенствовалась и «атомная артиллерия». Ядра гелия — снаряды с начальной скоростью 20 тысяч километров в секунду, выбрасываемые из распадающихся радиевых ядер, — перестали быть единственными снарядами атомной артиллерии. Наука обогатилась новыми орудиями, которые значительно превзошли радий как по «скорострельности», так и по скорости «снарядов». Самый замечательный прибор этого рода — так называемый циклотрон, использующий для ускорения атомных ядер (например, протонов) мощные электромагниты и переменное электрическое напряжение, — позволил в 1946 году придать частицам рекордную скорость в 100 тысяч километров в секунду — в пять раз больше скорости ядер гелия, вылетающих из радиевого ядра, и всего в три раза меньше скорости света! Усовершенствовалась и техника проведения и наблюдения ядерных бомбардировок.

Проводя такие опыты, супруги Жолио-Кюри искусственно получили неизвестные в природе изотопы различных элементов. Новые близнецы природных атомов отличаются от них либо недостатком, либо излишком нейтронов.

Обычное атомное ядро элемента фосфора (фосфор-31) состоит из 15 протонов и 16 нейтронов. Искусственно же получен не обнаруженный в природе фосфор-30, в его ядре нейтронов не 16, а 15, то есть на один меньше. Наоборот, в ядре искусственно приготовленного изотопа натрия (натрий-24) на 1 нейтрон больше, чем в природном натриевом ядре (13 вместо 12).

И вот оказалось, что ядра с недостатком или избытком нейтронов по сравнению с обычными, встречающимися в природе атомными ядрами, неустойчивы. Они радиоактивны. Они самопроизвольно, без всякого воздействия со стороны, распадаются, образуя новые, устойчивые ядра.

Так были получены искусственные радиоактивные элементы. Открытие их явилось выдающимся достижением современной науки. В дополнение к редким и трудно доступным природным радиоактивным элементам, которые нужны и медицине, и ядерной физике, появились гораздо более доступные искусственные радиоактивные вещества, обладающие такими же свойствами.

Изучение их дало много нового для познания тайн строения атомного ядра. Оно показало, что не только очень тяжелые ядра неустойчивы. И у легких элементов прочна далеко не всякая комбинация протонов и нейтронов. Устойчивы только некоторые комбинации, остальные распадаются без всякого толчка со стороны. Половина ядер натрия-24, содержащих всего на 1 нейтрон больше обычного, распадается за 14 часов 48 минут. Ядра же фосфора-30, в которых только на 1 нейтрон меньше обычного, настолько непрочны, что половина их успевает взорваться всего за 2 минуты 33 секунды.

Но если уменьшение или увеличение числа нейтронов хотя бы на один по сравнению с некоторыми устойчивыми комбинациями делает атомное ядро непрочным, то очевидно, что атомные ядра, построенные только из протонов, вообще существовать не могут. И действительно, единственное известное {332} в природе атомное ядро без нейтронов — это сам протон, ядро атома водорода. Во всех остальных атомных ядрах обязательно присутствуют нейтроны.

Нейтроны в ядре как бы скрепляют между собой протоны. Если в кирпичной кладке цемента слишком мало, постройка непрочна, потому что цемента нехватает для связывания всех кирпичей. Если цемента слишком много, постройка также непрочна, потому что между кирпичами создаются слишком большие зазоры из хрупкого цемента. Как недостаток, так и избыток нейтронов плохо отражаются на устойчивости атомных ядер.

СТРОИТЕЛЬНЫЕ ДЕТАЛИ АТОМНОГО ЯДРА

Казалось бы, если ядро неустойчиво из-за лишнего нейтрона, он-то и должен вылетать из ядра при распаде.

В действительности же вылетает отрицательный электрон. При этом один из ядерных нейтронов превращается в протон, правильное соотношение между протонами и нейтронами восстанавливается, и образуется устойчивое ядро. Из ядра натрия-24, которое содержит 11 протонов и 13 нейтронов, после выбрасывания электрона получается ядро, содержащее уже 12 протонов и 12 нейтронов. Такое ядро устойчиво, оно известно в природе — это один из изотопов элемента магния (магний-24).

Если же ядро непрочно из-за недостатка нейтрона, то правильное (устойчивое) соотношение между протонами и нейтронами восстанавливается тем, что один из ядерных протонов превращается в нейтрон. Ядро фосфора-30, которое содержит по 15 протонов и нейтронов, после такого превращения становится новым ядром, состоящим из 14 протонов и 16 нейтронов. Такое ядро устойчиво, оно известно в природе — это один из изотопов элемента кремния (кремний-30), входящего в состав обыкновенного песка.

Превращение нейтрона в протон сопровождается выбрасыванием из ядра отрицательного электрона. Оказалось, что превращение протона в нейтрон сопровождается выбрасыванием из ядра частицы, о которой мы до сих пор еще не говорили, — положительного электрона.

Положительные электроны были открыты только в 1932 году. Они получили название позитронов. Позитроны отличаются от электронов только знаком заряда. Величина же заряда, размеры и вес позитрона и электрона совершенно одинаковы.

И вот возникает вопрос: если атомное ядро состоит только из протонов и нейтронов, откуда в нем берутся электроны и позитроны?

Точный ответ на это наукой еще не найден — это дело будущего. В настоящее время, помимо протонов, нейтронов, электронов и позитронов, известны и другие частицы, которые образуются в процессе распада атомных ядер, а может быть, и входят в их состав. Не так давно открыты частицы с зарядом электрона или позитрона, но тяжелее их раз в двести. Эти «полутяжелые» частицы, масса которых занимает промежуточное положение между «легкими» электронами и позитронами и «тяжелыми» протонами и нейтронами (понятия «легкий» и «тяжелый» здесь весьма относительны: протон в 1840 раз тяжелее электрона, но сам он в 600 тысяч миллионов миллиардов раз легче одного миллиграмма), были названы мезонами (по гречески «мезос» — средний). Недавно доказано существование еще одной частицы — легкой, как позитроны и электроны, но незаряженной, как нейтроны. «Легкий нейтрон» получил название нейтрино. Интересно, что существование его было предсказано еще в 1931 году. Входят ли все эти частицы в состав атомного ядра, если входят, то как они там «уживаются» друг с другом, а если не входят, то откуда берутся в процессе ядерного распада, — пока еще с достоверностью неизвестно. Решение этих загадок — очередная и необычайно увлекательная задача науки об атомах.

А пока что считается установленным, что свободных электронов, то есть таких, как в наружной электронной оболочке атома, в атомных ядрах нет и что нейтрон нельзя рассматривать, как простое соединение протона с электроном. С этой точки зрения электроны и позитроны, которые выбрасываются из атомных ядер при многих ядерных превращениях, «рождаются» в процессе этих превращений. Никому не придет в голову утверждать, что в глыбе мрамора находятся все время в готовом виде различные статуи и другие скульптурные изделия, которые могут быть вырезаны скульптором из этой глыбы. Всякому ясно, {333} что эти статуи рождаются из мраморной глыбы именно в тот момент, когда глыба распадается под действием инструментов скульптора. Вылетающие при распаде атомных ядер электроны и позитроны образуются в момент распада из структурных элементов ядра.

АТОМ НЕИСЧЕРПАЕМ

По известным законам физики, разноименно заряженные частицы — положительные и отрицательные — притягиваются друг к другу. Но одноименно заряженные — отталкиваются, и тем сильнее, чем они ближе друг к другу.

Следовательно, по известным законам физики, сложить сколько-нибудь прочную постройку из одноименно заряженных протонов нельзя. По этим известным законам, ни одно атомное ядро не может существовать сколько-нибудь длительное время—оно должно немедленно развалиться на части из-за взаимного отталкивания протонов.

А между тем неисчислимое количество атомных ядер, в которых теснейшим образом «упакованы» даже многие десятки протонов, преспокойнейшим образом существует в природе.

Вывод отсюда может быть только один: помимо известных, открытых уже законов природы, существуют и неизвестные, которые науке еще только предстоит открыть. Среди таких не открытых пока законов — и тот, на основании которого возникают силы притяжения между частицами, входящими в состав атомного ядра.

Некоторые ученые предполагают, что протоны и нейтроны в атомном ядре не сидят спокойно рядом друг с другом. Нейтроны и протоны внутри ядра непрерывно превращаются друг в друга, как бы меняются своим положением. А за счет этого внутриядерного «обменного» процесса возникают особые «обменные» силы, которые и спаивают все части ядра в одно прочное целое. Эти силы должны быть огромны, во много раз больше сил взаимодействия между атомным ядром и окружающими его в атоме электронами. Ведь расстояние частиц внутри ядра в десятки тысяч раз меньше, чем расстояние между ядрами и электронами. Колоссальная теснота внутри ядер порождает и колоссальные силы взаимодействия между ядерными частицами.

До конца разгадать природу этих сил — одна из очередных задач атомного учения.

Еще в начале XX века, вскоре после открытия электрона, величайший ученый нашего времени Владимир Ильич Ленин научно обосновал неизбежность открытия новых тайн атома. Он доказал, что неисчерпаемы тайны атома и электрона, которые предстоит изучать науке. Задача науки — не пугаться новых открытий, а смелее завоевывать их и быстрее ставить на службу человечеству.

«Ум человеческий открыл много диковинного в природе и откроет еще больше, увеличивая тем свою власть над ней», писал Владимир Ильич, и эти слова нашего учителя освещают работникам науки правильный путь к проникновению в тайны атома.

СОКРОВИЩА АТОМНОГО ЯДРА

Если природа внутриядерных сил полностью не разгадана до сих пор, то о величине их стало известно сразу же после открытия радиоактивных веществ.

Заметили, что кусочки радия всегда немного теплее, чем окружающие тела. Очевидно, при распаде радиевых ядер выделяется тепло. Измерили его. Получилось, что 1 грамм радия выделяет около 140 калорий в час — тепло, которым 140 граммов воды можно нагреть на 1 градус.

На первый взгляд — не так уж много. При сгорании 1 грамма углерода выделяется 7 833 калории — в 56 раз больше. Но грамм углерода сгорел, 7 833 калории тепла выделились — и на этом все кончено. Радий же выделяет свои 140 калорий час за часом, день за днем, год за годом. Уже через 56 часов он перекрывает теплоотдачу углерода и продолжает выделять теплю дальше, процесс ослабевает настолько медленно, что даже через сотню лет почти невозможно обнаружить уменьшение количества тепла, ежечасно выделяемого граммом радия. Лишь через 1560 лет это количество уменьшится вдвое. Если бы теплота сгорания грамма углерода выделялась так же медленно, за счет ее в 1 час нельзя было бы нагреть на 1 градус даже половину миллиграмма воды. Всего при полном распаде 1 грамма радия выделяется около 2,7 миллиарда калорий — в 350 тысяч раз больше, чем при сгорании 1 грамма углерода. {334}

И все это колоссальное количество теплоты выделяется радиоактивными веществами за счет запасов энергии атомного ядра. Распадаясь, радиоактивные ядра выбрасывают из себя лишние частицы. А с вылетом их выделяется и внутриатомная, ядерная энергия, за счет которой эти частицы удерживались в ядре.

Но когда попытались использовать колоссальные запасы ядерной энергии радиоактивных веществ, из этого ничего не получилось. И не только потому, что радия на Земле так мало, что за полвека с момента его открытия во всем мире не добыто в общей сложности и килограмма радия. А главным образом потому, что хотя при полном распаде 1 грамма радия и выделяется столько же тепла, как при сгорании 350 килограммов каменного угля, но тепло это выделяется буквально «в час по чайной ложке»: не более 140 калорий в час.

Все попытки ускорить распад радиевых ядер не привели ни к чему. Ни охлаждение до низких температур, ни нагревание до самых высоких температур, какие только может достичь современная техника, ни какие-либо иные методы воздействия не увенчались успехом. В любых условиях в секунду распадается только одно ядро из каждых 72 миллиардов атомных ядер радия — не меньше и не больше.

И только когда измерили скорость осколков, вылетающих при распаде ядер радия, стало понятным такое удивительное «равнодушие» к внешним воздействиям. Осколки выбрасываются со скоростью до 20 тысяч километров в секунду — такой «толчок» получают они за счет энергии радиевого ядра. Молекулы воздуха при обычной температуре двигаются со скоростью всего около полукилометра в секунду. Повышая температуру воздуха, можно ускорить движение его молекул. Но чтобы они смогли «угнаться» за осколками радиевых ядер, воздух пришлось бы нагреть до температуры в десятки миллиардов градусов. Только такие температуры могло бы «почувствовать» ядро радия. Самые же высокие температуры, какие только может создать современная техника, в миллионы раз меньше. Пытаться воздействовать с помощью этих температур на скорость радиоактивного распада так же безнадежно, как пытаться подогреть раскаленный добела кусок железа собственным дыханием.

Изучение радиоактивных процессов приоткрыло лишь краешек завесы, за которой скрыты сокровища атомного ядра. Дальнейшие исследования позволили в некоторых случаях сорвать эту завесу совсем. Картина обнажилась фантастическая.

Ядро атома гелия построено из 2 протонов и 2 нейтронов. Энергия, связывающая эти частички в атомных ядрах, содержащихся в одном грамме гелия, равна 175 миллиардам калорий. Надо сжечь 20 тонн каменного угля, чтобы получить энергию, равную внутриатомной энергии, которая выделяется при образовании одного грамма гелия из протонов и нейтронов.

ПЕРВЫЕ НЕУДАЧИ

Задача состояла в том, чтобы освободить эту энергию, причем не крошечными порциями, какими отдает ее радий, а сразу в значительных размерах. Над этой задачей и бились с величайшим усердием ученые, начиная с 1919 года, когда было осуществлено первое ядерное расщепление. В 1932 году удалось произвести ядерное превращение, которое особенно убедительно показало, что надежда на использование внутриатомной энергии — не пустой звук.

В этом году удалось, бомбардируя ядра атомов металла лития протонами, превратить их в ядра гелия. Из ядра лития и протона получается два ядра гелия. Одновременно выделяется энергия: около 390 миллиардов калорий на каждый грамм протонов — столько же, сколько при сгорании 45 тонн каменного угля (3 вагона угля!).

Но эти 390 миллиардов калорий на грамм протонов выделились бы только в том случае, если бы все без исключения протоны, вместе весящие 1 грамм, попали в ядра лития и разбили их на части. Протонов в одном грамме приблизительно 600 тысяч миллиардов миллиардов — и столько же попаданий должно произойти, чтобы выделилось то количество энергии, о котором идет речь. В действительности же в миглень — ядро лития — попадает всего один снаряд — протон — приблизительно из миллиона...

Нетрудно понять причину плохой меткости «атомных артиллеристов». Атомные {335} ядра занимают ничтожную часть общего объема вещества. В слитке лития объемом 1 кубометр на их долю приходится не более одной десятимиллионной части кубического миллиметра. К тому же «атомные артиллеристы» не видят свою сверхкрошечную цель. Их можно сравнить со слепым охотником, который непрерывной стрельбой наугад пытается попасть в уток, летящих на расстоянии полукилометра друг от друга.

Но даже если бы удалось стрелять по атомным ядрам без промаха, это еще не решило бы задачу получения внутриатомной энергии.

В самом деле, представьте себе, что каждая молекула какого-нибудь топлива, например бензина, сгорает только сама, не поджигая соседние молекулы. В одном миллиграмме бензина содержится примерно 6,7 миллиарда миллиардов молекул — и столько раз пришлось бы производить зажигание в цилиндре двигателя, чтобы сжечь всего 1 миллиграмм бензина. Не далеко уедешь на таком горючем...

Но ведь именно такой процесс происходит при бомбардировке ядер лития протонами. Расщепляется только то ядро, в которое попал протон. Остальные спокойно ожидают своей очереди. Процесс не способен поддержать сам себя, как поддерживает себя горение любого топлива, когда одна загоревшаяся молекула поджигает соседние, те — своих соседей и т. д. И эта неспособность процесса поддержать себя была главным препятствием на пути к овладению внутриатомной энергией.

Выход из тупика наметился в 1939 году, когда появилось сообщение немецких ученых Гана и Штрассмана об открытии ядерных процессов совершенно нового вида.

НОВЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ

Открытие произошло в результате интереснейшей работы по получению новых, не существующих в природе химических элементов.

Все известные на Земле тела построены из 92 химических элементов — 92 сортов атомов, отличающихся друг от друга прежде всего величиной положительного заряда ядра. Этот заряд растет от 1 у первого элемента — водорода — до 92 у последнего — урана, — ив порядке возрастания заряда ядра элементы располагаются в периодической системе Менделеева.

Мы уже знаем, что атомные ядра, содержащие на один нейтрон больше, чем встречающиеся в природе, непрочны. Лишний нейтрон внутри такого ядра превращается в протон, причем из ядра вылетает электрон. Заряд ядра повышается на единицу — вместо незаряженного нейтрона появляется протон, а эта частица имеет один положительный заряд. В результате получается атом с порядковым номером на единицу больше. Элемент как бы переселяется в следующую клетку таблицы Менделеева.

И вот появилась мысль проделать такую операцию над последним элементом периодической системы Менделеева — ураном, заряд ядра которого 92.

Уран подвергли бомбардировке нейтронами. Нейтрон довольно легко проникает в урановое ядро и застревает там, увеличивая атомный вес на единицу. Из урана-238 получается новый, неизвестный в природе изотоп урана — уран-239. Как и другие атомные ядра с лишним нейтроном, уран-239 выбрасывает из себя электрон, причем лишний нейтрон внутри ядра превращается в протон. Заряд ядра повышается на единицу — и получается новый, неизвестный в природе элемент с зарядом ядра 93 и атомным весом 239.

Новый элемент занял в системе Менделеева место № 93 — за ураном. По примеру солнечной системы, в которой вслед за планетой Ураном идет планета Нептун, элемент № 93 был назван нептунием.

Оказалось, что и у нептуния в ядре соотношение между протонами и нейтронами неустойчиво. Ядро нептуния уже без всякой дополнительной бомбардировки извергает из себя электрон, причем один из ядерных нейтронов нептуния опять-таки превращается в протон. В результате образуется ядро еще одного нового элемента с зарядом 94 и атомным весом 239. Этот элемент занял в таблице Менделеева место № 94 — вслед за нептунием. В семье планет солнечной системы за Нептуном идет Плутон. Идущий за нептунием элемент № 94 был назван плутонием.

Таким образом, разгадывая тайны атомного ядра, люди не только изучили существующие в природе элементы, но и создали {336}

Проникая в урановое ядро, нейтрон застревает в нем, увеличивая атомный вес на единицу. Получившийся непрочный изотоп урана выбрасывает из себя электрон и превращается в новый, неизвестный в природе элемент — нептуний. Нептуний тоже непрочен; он извергает электрон, превращаясь в другой неизвестный в природе элемент — плутоний.

новые, которых в природе нет. Многотысячелетнее соревнование человека с природой и здесь окончилось блистательной победой человека. Кроме нептуния и плутония, получены уже элементы с порядковыми номерами в таблице Менделеева 95 и 96. И, может быть, недалеко время, когда наряду со старыми, давно знакомыми элементами, которые поставляет нам природа, — железом, медью, алюминием и другими — мы будем использовать для своих нужд и новые, искусственно созданные элементы с неведомыми пока свойствами.

ЦЕПОЧКА ЯДЕРНЫХ ПРОЦЕССОВ

Обстреливая нейтронами уран, ученые сначала обращали внимание только на уран-238. Это и понятно: среди 1 000 атомов природного урана на долю изотопа с атомным весом 238 приходится 993 атома и только 7—на долю его близнеца урана-235. Но именно этот редкий изотоп урана дал первую возможность овладеть энергией атомного ядра.

Надо сказать, что бомбардировка урана-235 нейтронами доставила ученым немало хлопот. Большой опыт, накопленный специалистами при исследованиях такого рода, говорил, что при обстреле ядер какого-либо элемента нейтронами образуются новые элементы, расположенные в таблице Менделеева рядом. Из урана-238, занимающего место № 92, получается нептуний, занимающий место № 93; из натрия, помещающегося в клетке № 11, образуется магний, расположенный в клетке № 12, и т. д. Приступая к бомбардировке ядер урана-235, ученые и здесь ожидали получить какие-либо соседние элементы.

Однако ничего подобного они не обнаружили. Ядра урана-235 исправно (и очень легко) поглощали не слишком быстрые нейтроны. А затем происходил какой-то новый, необычный ядерный процесс, в результате которого ядра урана исчезали, но ни соседей справа — элементов № 93 или № 94, — ни соседей слева — элементов № 91 или № 90 — при этом не образовывалось.

Загадочный случай привлек внимание многих специалистов в области ядерной физики. И когда, выяснили наконец, какие вещества образуются в конечном счете из урана-235 после обстрела нейтронами, новое открытие произвело огромное впечатление во всем мире.

Замечательны были не сами по себе элементы, образующиеся из урана-235. Это давно известные элементы барий и криптон (или их близкие соседи по таблице Менделеева). Замечательно, необычно было то, что эти элементы в таблице Менделеева отстоят от породившего их урана так далеко, как это не наблюдалось до того ни в одном из осуществленных ядерных процессов. А именно, из урана, занимающего место № 92 — в самом конце таблицы Менделеева,—образовались элементы, стоящие в середине таблицы — № 56 (барий) и № 36 (криптон). А это означает, что, в отличие от всех ранее изученных ядерных превращений, при обстреле нейтронами ядра урана-235 «снаряд» выбивает из «мишени» не какую-либо маленькую частицу вроде электрона, позитрона, протона или гелиевого ядра. Попадание снаряда в данном случае вдребезги разбивает урановое ядро, которое разваливается на две большие части, по величине довольно близкие друг к другу.

Но совершенно ясно, что силы, необходимые для того, чтобы удержать вместе протоны и нейтроны в ядрах бария и криптона, гораздо меньше тех сил, которые спаивают в одно целое такие же частицы в ядре урана — ведь в урановом ядре этих частиц почти вдвое больше. Избыточная ядерная энергия урана должна поэтому при делении на две половины выделиться. И действительно, при каждом делении атомного ядра урана-235 выделяется колоссальное количество

энергии — почти в 50 миллионов раз больше, чем при сгорании одного атома углерода.

Но даже не в этом заключается выдающееся значение нового ядерного процесса — процесса деления атомных ядер (так был назван распад ядер на две крупные, близкие по величине частицы). Самое важное здесь заключается в том, что процесс деления ядер атома урана-235 сопровождается выбрасыванием двух-трех нейтронов.

Что означает, что тот первый нейтрон — застрельщик процесса, — который попал в ядро урана-235 и вызвал его деление на две части, не вышел попросту из игры, но выбил из уранового ядра заместителей себе, и притом в удвоенном или даже утроенном числе. А эти 2—3 нейтрона могут сами попасть в соседние ядра урана-235 и расщепить их надвое, причем опять-таки при каждом делении вылетят еще 2—3 нейтрона, которые, в свою очередь, попадут в следующие ядра урана-235, и т. д. Возникнет целая цепочка ядерных превращений, которые будут происходить уже без участия нейтронов со стороны. Процесс будет поддерживать сам себя, необходимость взрывать каждое ядро в отдельности отпадет.

Так был открыт саморазвивающийся, или, как его иначе называют, цепной, ядерный процесс. А вместе с тем появилась и реальная возможность овладения внутриатомной (ядерной) энергией, которая освобождается при каждом делении.

ВСПЫШКА МАЛЕНЬКОЙ ЗВЕЗДЫ

Но от появления возможности до ее осуществления на практике — путь очень длинный и трудный.

Во-первых, надо было научиться разделять изотопы урана. Из них только уран-235 легко расщепляется на две половины с выбрасыванием 2—3 нейтронов. Ядро же его близнеца — урана-238 делится лишь очень быстрыми нейтронами, а большей частью захватывает попавший в него нейтрон без расщепления. Но в природных урановых рудах изотопа с атомным весом 235 в 140 раз меньше, чем урана-238. Разделить же изотопы — задача исключительно сложная. Разница в их свойствах так мала, что они одинаково растворяются в одних и тех же жидкостях, обладают почти одинаковыми электрическими и магнитными свойствами и т. д. Самое «ощутимое» различие между атомами урана-235 и урана-238 — разница в весе. Но и она составляет немногим больше одного процента. Немудрено, что из тонны природного урана может быть получено с невероятными трудностями всего лишь около 10 граммов урана-235.

Во-вторых, надо было решить вопрос — сможем ли мы управлять внутриатомной энергией? Не получится ли так, что, раз начавшись, цепной процесс ядерного деления будет развиваться неудержимо, выйдет из-под контроля, и это приведет к мировой катастрофе?

От правильного решения этого вопроса зависела вся дальнейшая судьба работы по овладению энергией атомного ядра. Ведь при расщеплении всех ядер в одном килограмме урана-235 выделится энергии не меньше, чем при взрыве 15—20 тысяч тонн одного из сильнейших взрывчатых веществ — тринитротолуола (тротила). Понятна опасность, которая возникла бы, если бы оказалось, что процессом расщепления управлять нельзя.

К счастью, все обстоит благополучно. Далеко не всякий нейтрон может расщепить {338} ядро урана-235. На это способны лишь сравнительно медленные нейтроны. Из делящихся же урановых ядер вылетают настолько быстрые нейтроны, что они должны пройти довольно длинный путь, довольно долго «потолкаться» среди атомов, прежде чем скорость их уменьшится до нужных размеров. Если кусок урана-235 недостаточно велик, эти быстрые нейтроны просто-напросто вылетят из него, не успев расщепить другие урановые ядра. Цепной процесс деления ядер в малом куске не пойдет.

Цепной процесс может начаться лишь в таком куске урана-235, который больше некоторой определенной величины, называемой «критической». Меньшие куски безопасны. Их можно хранить и перевозить. Но стоит только соединить несколько малых кусков в один кусок нужного размера — и большая часть нейтронов не будет уже успевать вырваться наружу. Путь их среди атомов урана удлинится настолько, что, не успев выбраться из куска, они потеряют свою скорость и неминуемо налетят на какое-либо из ядер урана-235. Начнется цепной процесс.

В несколько мгновений число делящихся ядер колоссально возрастет, а одновременно возрастет и количество освобожденной ядерной энергии. Температура в куске урана почти мгновенно поднимется до фантастических размеров — более 20 миллионов градусов. Произойдет как бы вспышка маленькой звезды.

Мощные потоки световых, тепловых, рентгеновских лучей, целые ливни нейтронов, протонов, электронов, позитронов вырвутся из этой искусственной, руками человека созданной звездочки, ослепляя, сжигая, поражая встречающиеся на их пути клетки и ткани живых организмов, разрушая, сжигая, превращая в искусственные радиоактивные вещества близлежащие тела мертвой природы. Затем колоссальное давление, которое внутри взрывающегося куска достигнет многих миллиардов атмосфер, разнесет эту крошечную звездочку по всем направлениям, и цепной процесс в тех частях уранового куска, которые еще не успели принять в нем участие, прекратится.

Не следует, впрочем, переоценивать результаты такого взрыва. Американская пропаганда сразу после того как летом 1945 года две атомные бомбы были сброшены на японские города, распространила по всему миру известия о необычайных будто бы разрушениях и колоссальных жертвах, причиненных взрывами. Вскоре, однако, выяснились любопытные подробности. На расстоянии всего 800 метров от места одного взрыва была расположена тюрьма с английскими и американскими военнопленными. Из 211 человек от взрыва погибли лишь 31, остальные, находившиеся во дворе тюрьмы, остались живы. Разрушению и пожарам подверглись главным образом легкие японские домики из бамбука и бумаги; расположенные же неподалеку от места взрыва кирпичные и бетонные здания почти не пострадали, так же как и находившиеся в них люди. Отсюда следует, что непосредственное действие радиоактивных и тепловых излучений, образующихся при взрыве атомной бомбы, ограничивается сравнительно небольшим пространством.

Это не означает, разумеется, что атомная бомба — безобидная игрушка. Пригодное главным образом для применения не на фронте, а в тылу, это средство массового уничтожения способно принести большие бедствия населению. Понятна поэтому горячая поддержка всего передового и прогрессивного человечества той борьбе, которую последовательно и неуклонно ведет советское правительство, добиваясь запрещения атомного оружия и уничтожения имеющихся запасов атомных бомб.

Это оружие, которым бряцают оголтелые империалистические круги США и Англии, не способно, конечно, спасти гибнущий капитализм. Товарищ Сталин в связи с этим говорил: «Я не считаю атомную бомбу такой серьезной силой, какой склонны ее считать некоторые политические деятели. Атомные бомбы предназначены для устрашения слабонервных, но они не могут решать судьбы войны, так как для этого совершенно недостаточно атомных бомб».

СПОКОЙНЫЙ ЯДЕРНЫЙ ПРОЦЕСС

Но освобождение энергии атомного ядра может происходить и не в такой катастрофической форме, пригодной только для целей разрушения и уничтожения. Оно возможно и в форме спокойного, легко регулируемого процесса, который вполне можно использовать для промышленных целей. И что особенно интересно — такой процесс в одном очень важном отношении много проще технически, а значит, и гораздо дешевле. {339}

Особенность «спокойного» процесса — в том, что он не требует разделения изотопов урана. А ведь это — самая трудоемкая и дорогая операция из всех, которые применяются в «атомной» промышленности.

Применяется обычный, природный уран — смесь урана-235 и урана-238. Этой смеси берется очень много — несколько тонн. Но получить тонны обычного урана несравненно легче, чем миллиграммы чистого урана-235. Куски урана помещают между прослойками из специальных «замедлителей нейтронов». Замедлителями служат вещества, атомные ядра которых при столкновении с быстрыми нейтронами заимствуют у них часть их энергии движения, словно покоящийся биллиардный шар, приходящий в движение от удара другим шаром, который при этом резко замедляется. Но замедлитель должен быть подобран такой, чтобы его атомные ядра сами поглощали в больших количествах замедляемые нейтроны. Лучше всего в этом отношении действуют ядра так называемого «тяжелого водорода», которые, в отличие от ядер обычного водорода, состоят не из одного протона, а из протона и нейтрона (поэтому атомный вес тяжелого водорода равен 2 — вдвое больше, чем у обычного «легкого водорода»). Конечно, в качестве замедлителя применяют не газ водород, а соединение тяжелого водорода с кислородом— так называемую «тяжелую воду» (кислород не мешает — он тоже очень слабо поглощает нейтроны).

Но получить тяжелую воду в больших количествах крайне трудно, поэтому она очень дорога. Дело в том, что в килограмме обычной воды примесь тяжелой воды составляет всего лишь 0,16 грамма, причем отделить ее от обычной воды весьма нелегко. Требуются же тяжелой воды для проведения ядерного процесса целые тонны. Поэтому наряду с тяжелой водой в качестве замедлителя применяют очень чистый графит. Правда, графит как замедлитель действует в десятки раз хуже, чем тяжелая вода, и поэтому количества его, необходимые для осуществления ядерного процесса, составляют десятки тони. Зато и получить чистый графит значительно легче, чем тяжелую воду.

Когда уран и замедлитель имеются в достаточных количествах и в достаточно чистом виде (даже незначительные примеси сильно поглощают нейтроны и полностью обрывают цепной ядерный процесс), приступают к загрузке специального аппарата для добывания атомной энергии. Этот аппарат часто называют «урановым котлом». Он представляет собой довольно большое сооружение, в котором урановые стержни чередуются с прослойками замедлителя. Быстрые нейтроны, вырывающиеся при делении ядер урана-235, попадают в прослойку замедлителя и, «проталкиваясь» между его атомами, теряют большую часть своей скорости. Пройдя слой замедлителя, нейтроны — теперь уже медленные — снова влетают в слой урана, встречая на пути ядра урана-235 и урана-238. Но в ядрах урана-238 медленные нейтроны почти не застревают. Большая часть нейтронов продолжает свой путь, пока не налетит наконец на ядра урана-235.

Цепной процесс развивается здесь гораздо медленнее, чем в чистом уране-235, и скорость этого процесса можно регулировать по желанию. Для этого применяют специальные стержни из металла кадмия, который замечателен тем, что весьма сильно поглощает медленные нейтроны. Когда ядерный процесс становится слишком бурным и это грозит тем, что весь урановый котел чересчур перегреется от тепла, выделяющегося за счет внутриатомной энергии, и разрушится, кадмиевые стержни вдвигаются в котел глубже и преграждают путь «лишним» нейтронам. Нейтроны застревают в ядрах кадмия и, следовательно, не попадают в ядра урана. Тем самым цепной ядерный процесс частично прерывается, и работа котла становится более спокойной. А когда температура достаточно снижена, кадмиевые стержни снова выдвигаются из котла, и процесс вновь становится более интенсивным.

Выделяющуюся энергию можно успеть отвести с помощью, например, воды, которая, омывая аппарат, будет превращаться в перегретый пар высокого давления. Этот пар, полученный за счет внутриатомной энергии, и служит для приведения в действие паровых турбин и иных двигателей. Учитывая масштабы выделяющейся энергии, приходится брать грандиозные количества воды. Ведь при расщеплении одного килограмма урана выделяется столько тепла, что им можно вскипятить 80 тысяч тонн ледяной воды! {340}

Особенно важно то, что в таком «спокойном» процессе в урановом котле используется и уран-238. Часть быстрых нейтронов, не успев еще дойти до слоя замедлителя, а также и часть медленных нейтронов обязательно ворвутся в некоторые ядра урана-238, — ведь эти ядра встречаются на их пути в 140 раз чаще ядер урана-238! Образуется уран-239. Но мы уже знаем, что уран-239 неустойчив и превращается сначала в элемент нептуний, а затем в плутоний.

Плутоний же, оказывается, по отношению к медленным нейтронам ведет себя почти совершенно так, как уран-235. Ядро плутония тоже делится пополам, и при этом освобождается такое же огромное количество ядерной энергии и вылетает столько же новых нейтронов — застрельщиков дальнейшего ядерного процесса.

Вовлечение в ядерный процесс урана-238 необычайно облегчает добывание внутриатомной энергии. Шутка ли сказать — использование природного урана повышается в 140 раз!

Если же внутриатомная энергия потребуется не для энергоцентралей, а для каких-либо гигантских взрывных работ — например, для расчистки больших пространств полярных морей от льда или для прокладки ущелий для дорог в скалистых горах, — то и в этом случае нет нужды разделять изотопы урана. Вместо урана-235 можно применять плутоний, полученный из урана-238. В частности, из двух атомных бомб, сброшенных во время войны над Японией, одна содержала в качестве атомного взрывчатого вещества уран-235, а другая — плутоний. Выделить же плутоний из смеси с ураном гораздо легче, чем разделить изотопы урана. Ведь в противоположность урану-235, плутоний отличается от урана-238 своими химическими свойствами. . Каким бы «спокойным» ни был цепной ядерный процесс в урановом котле, он всегда сопровождается испусканием мощных потоков радиоактивных лучей — в миллионы раз более мощных, чем лучи самого радия. Поэтому находиться вблизи котла во время работы нельзя — это приведет к неминуемой гибели от чудовищных доз радиоактивных излучений. Чтобы избежать этого, котел заключают в толстую оболочку из бетона и все операции по загрузке и выгрузке урана, по вдвиганию и выдвиганию кадмиевых стержней, так же как и весь контроль процесса, осуществляют автоматически, на расстоянии.

БЕЗ ПОМОЩИ СОЛНЦА

При расщеплении урана выделяется в миллион раз больше энергии, чем при сгорании того же количества углерода. 1 килограмм урана дает столько же энергии, сколько 1 700 тысяч килограммов бензина. Отсюда ясно, какие огромные преимущества сулит использование внутриатомной энергии для промышленных целей.

Все виды энергии, с которыми до сих пор имел дело человек, в конечном счете происходят от энергии Солнца. Это солнечные лучи заставляют передвигаться вдоль земной поверхности воздушные массы, создавая то, что мы называем ветром. Это солнечные лучи испаряют воду океанов, создавая облака и тучи, от которых зависит питание водяных потоков — рек. Это солнечные лучи снабжали теплом и светом причудливые доисторические растения, которые превратились со временем в торф и уголь. Энергия ветра, воды, энергия топлива — все это в конечном счете энергия далекого Солнца.

По весьма правдоподобным предположениям современной науки, свою энергию Солнце получает за счет процессов превращения атомных ядер. Энергия Солнца — это ядерная, внутриатомная энергия. Только такой мощный источник способен бесперебойно поставлять в течение многих миллиардов лет те колоссальные количества энергии, которые Солнце излучает в мировое пространство.

Следовательно, вся энергия, которой мы до сих пор пользовались, в конечном счете — внутриатомная, ядерная энергия. Но только в конечном счете, потому что до момента использования в наших двигателях внутриатомная энергия, выделившаяся на Солнце, проходит целый ряд промежуточных этапов.

Ядерная энергия выделяется в глубинах Солнца. Превращаясь в лучистую энергию, она достигает Земли. Здесь ничтожная доля ее используется зелеными растениями для их роста. При сжигании растительных остатков эта энергия выделяется в виде тепла и {341} служит для превращения воды в пар. В паровых машинах тепловая энергия пара преобразуется в механическую энергию. За счет ее приводятся в движение динамомашины, которые, наконец, дают нужную нам электрическую энергию.

Каждое из звеньев этой длинной цепочки связано с огромными потерями энергии. Достаточно сказать, что зеленые растения используют не более нескольких сотых долей всей солнечной энергии, падающей на Землю.

Следуя по пути, указанному Менделеевым, современная наука открыла возможность непосредственного использования ядерной энергии — без помощи Солнца, у себя на Земле. Самые неэкономные звенья цепочки при этом полностью исключаются. Ядерная энергия, выделяющаяся в аппаратах для расщепления урана и плутония, непосредственно превращает воду в пар высокого давления, который поступает в турбины электростанций.

В дальнейшем безусловно будут открыты и еще более простые энергетические цепочки. Успехи, достигнутые современной наукой, позволяют надеяться, что в будущем человечество сможет использовать внутриатомную энергию не только за счет процессов деления ядер урана, плутония, тория, но и за счет других, еще более выгодных в энергетическом отношении процессов, например процесса образования ядер гелия из протонов и нейтронов.

Будут найдены способы непосредственного использования ядерных процессов в двигателях нового типа. Такие двигатели смогут работать годами без повторных добавок энергетического материала. Ядерной энергии одного килограмма урана-235 достаточно для семилетнего беспосадочного полета самолета с мотором в 2 500 лошадиных сил. Реактивные двигатели, работающие за счет внутриатомной энергии, дадут возможность осуществить вековую мечту человечества — межпланетные путешествия.

Много других технических задач, которые кажутся сейчас фантастическими, станут вполне реальными после полного овладения внутриатомной энергией. Одновременно будут решены и многие важные задачи медицины. Среди побочных продуктов, получающихся при проведении спокойного ядерного процесса, так много искусственных радиоактивных веществ, что снабжение любой больницы достаточным количеством этих ценнейших средств лечения рака и других тяжелых болезней будет не труднее, чем снабжение иодом, бинтами, английской солью или ватой.

НА БЛАГО СОВЕТСКОЙ СТРАНЫ

Капиталистические страны не заинтересованы в мирном использовании внутриатомной энергии. Владельцы угольных и нефтяных залежей, железных дорог и пароходов боятся, что применение энергии атомного ядра лишит их доходов от добычи и перевозки топлива. Капиталисты боятся, что применение внутриатомной энергии сделает ненужным тяжелый труд горняков и увеличит и без того многомиллионную армию безработных, которая неизбежна при капиталистическом строе.

Поэтому в капиталистических странах внимание уделяется использованию внутриатомной энергии только для военных целей— для производства атомных бомб. Реакционные круги капиталистических стран, и в первую очередь американские империалисты, которых, как видно, ничему не научили уроки крушения фашистской Германии, лелеют мечту о завоевании с помощью атомных бомб мирового господства. «Известно, что в экспансионистских кругах Соединенных Штатов Америки, — сказал товарищ В. М. Молотов в докладе о тридцатилетии Великой Октябрьской социалистической революции, — распространилась новая своеобразная религия: при неверии в свои внутренние силы — вера в секрет атомной бомбы, хотя этого секрета давно уже не существует. Империалистам, видимо, нужна эта вера в атомную бомбу, которая, как известно, является не средством обороны, а орудием нападения. Многих возмущает, что Соединенные Штаты Америки и Великобритания мешают Организации Объединенных Наций принять окончательное решение о запрещении атомного оружия. За этот год два раза против этого протестовали английские ученые... И это вполне понятно, так как народы Америки и Англии не меньше, чем другие народы, заинтересованы в том, чтобы было проведено и запрещение атомного оружия и общее сокращение разбухших вооружений. При этом следовало бы понять, что отказ от {342} запрещения атомного оружия покрывает империалистов позором, восстанавливая против них всех честных людей, все народы».

Совершенно иначе относится к проблеме использования ядерной энергии великий Советский Союз. Коммунистическая партия и советское правительство уделяют огромное внимание всему, что может облегчить труд рабочих, поднять уровень народного хозяйства нашей страны, увеличить благосостояние советских людей.

Советское правительство, верное своей миролюбивой политике, первое предложило всем странам запретить применение атомного оружия, уничтожить имеющиеся запасы атомных бомб и сосредоточить все внимание на вопросах мирного использования внутриатомной энергии.

Перед советскими рабочими, техниками, инженерами и учеными поставлены ответственнейшие задачи по исследованию в интересах промышленности и транспорта вопросов внутриатомной энергии. И эти задачи будут выполнены. В этом убеждает нас вся история развития науки в нашей стране.

Русский ученый Ломоносов впервые в мире превратил атомное учение из простой догадки в настоящую, строго обоснованную теорию — орудие научного исследования.

Русский ученый Бутлеров впервые в мире указал на сложность и разрушимость атомов и предсказал существование изотопов.

Русский ученый Менделеев впервые в мире открыл основной закон атомного учения — периодический закон химических элементов и, предсказав, что в процессе разрушения и возникновения атомов должна изменяться энергия атомов, указал тем самым практический путь к овладению внутриатомной энергией.

Советские ученые — законные научные наследники Ломоносова, Менделеева, Бутлерова — с честью несут знамя научного прогресса. Достаточно указать хотя бы на работы Д. Д. Иваненко, создавшего принятую теперь во всем мире нейтронно-протонную теорию строения атомного ядра.

Выступая 9 февраля 1946 года на предвыборном собрании избирателей Сталинского избирательного округа г. Москвы, великий вождь советского народа товарищ И. В. Сталин сказал, что в нашей стране особое внимание обращено «на широкое строительство всякого рода научно-исследовательских институтов, могущих дать возможность науке развернуть свои силы».

«Я не сомневаюсь, — заявил товарищ Сталин, — что если окажем должную помощь нашим ученым, они сумеют не только догнать, но и превзойти в ближайшее время достижения науки за пределами нашей страны».

Нет никакого сомнения в том, что советские ученые оправдают доверие партии, правительства и всего советского народа и поставят внутриатомную энергию на службу народного хозяйства нашей страны, на службу строительства коммунистического общества, на благо великого советского народа.

«Будет у нас и атомная энергия и многое другое» (В. М. Молотов).

¹ Риторика — теория ораторского искусства, в переносном смысле — нечто напыщенное, ходульное.

¹ И. В. Сталин. Вопросы ленинизма (издание десятое). «Международный характер Октябрьской революции», стр. 178.

¹ И. В. Сталин, Анархизм или социализм Соч., т. I, Москва, 1946 г.

¹ Маленькое местечко в Англии, где долгие годы безвыездно жил Дарвин.

СОДЕРЖАНИЕ

Типография Трудрезервиздата. Москва, Хохловский, 7. Зак. 372.

А. Е. Ферсман. Рассказы о науке и ее творцах............	3
Часть первая
ПОЗНАНИЕ МИРА
Э. Зеликович. Космогония солнечной системы. Рисунки Н. Смольянинова .	9
А. И. Опарин. Происхождение жизни. Рисунки Г. Никольского......	17
А. А. Яковлев. В недрах Земли. Рисунки Н. Смольянинова.......	25
А. Н. Студитский. Чарлз Дарвин и его учение. Рисунки Г. Никольского .	37
М. Ф. Нестурх. Предки человека. Рисунки Г. Никольского.......	67
В. К. Никольский и Н. Ф. Яковлев. Как человек заговорил. Рисунки И. Смольяниноеа......................	77
Часть вторая
РАССКАЗЫ О СПОРАХ И ОПЫТАX
Э. Зеликович. Спор о Земле. Рисунки А. Орлова..........	95
Б. Степанов. Великий сеятель идей. Рисунки А. Орлова........	105
Ф. Вейтков. Русский свет. Рисунки А. Орлова и Л. Смехова.......	127
В. Сафонов. Тайна зеленого листа. Рисунки А. Орлова........	145
А. Н. Студитский. Рассказ о великом физиологе. Рисунки А. Орлова . . .	159
И. Нечаев. Открытие радиоактивности. Рисунки А. Орлова........	175
Б. Степанов. Закон Менделеева. Рисунки А. Орлова..........	187
Б. Степанов. Тайны органических молекул. Рисунки А. Орлова и С. Каплана	205
Ю. Вебер. Рассказ о великом изобретении. Рисунки А. Орлова и Л. Смехова	229
Л. Гумилевский. Создатели авиационной науки. Рисунки К. Арцеулова . .	251
Часть третья
ЗАВОЕВАНИЕ НАУКИ И ТЕXНИКИ
М. Г. Бражникова. Антибиотики. Рисунки И. Фридмана.......	267
Ю. Долгушин. Электроэрозия. Рисунки С. Каплана..........	277
М. Арлазоров, РС и РД. Рисунки С. Каплана............	295
Л. Жигарев и В. Шамшур. Радиолокация. Рисунки С. Каплана ....	307
Б. Степанов. Сокровища атомного ядра. Рисунки С. Каплана......	327


	После нагревания металла английский ученый Роберт Бойль обнаружил увеличение веса сосуда...


	Доктор Гальвани решил, что им открыто особое, «животное», электричество.


	Рентген во время опытов с трубкой Крукса открыл удивительные лучи. Они были невидимы, но проникали сквозь бумагу и дерево и даже сквозь тонкие металлические пластинки.


Заряды протона (ядро атома водорода) и электрона по абсолютной величине равны, но противоположны по знаку. Вес протона в 1 840 раз больше веса электрона.		Положительные заряды атомных ядер изотопов одного и того же элемента равны. Изотопы отличаются только весом атомных ядер.		Нейтрон по весу не отличается от протона, но заряд его равен нолю. Он электрически нейтрален.

Редактор Б. И. Степанов		Художественный и технический редактор Г. Левина

Л1 14545. Сдано в производство 5/Х 1948 г. Подписано к печ. 19/V 1949 г. Объем 43 п. л. + 4 вкл. — 1 п. л. Уч.-изд. л. 41,7. Тир. 15 000.

РАССКАЗЫ О НАУКЕ И ЕЕ ТВОРЦАХ

КОСМОГОНИЯ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ

„...я построю мир”

ТОЛЬКО ЗАКОНЫ ПРИРОДЫ!

ЭТОГО НЕ МОГЛО БЫТЬ

РОЖДЕННАЯ КАТАСТРОФОЙ

УЧАСТЬ ПРЕДШЕСТВЕННИЦ

„ЗВЕЗДА САМА ЗНАЕТ...”

ИЗ МИРИАД НЕБЕСНЫХ ТЕЛ

ПРОИСХОЖДЕНИЕ ЖИЗНИ

ЖИВОЕ И БЕЗЖИЗНЕННОЕ

ИСТОРИЯ УГЛЕРОДА

ОТ УГЛЕВОДОРОДОВ К БЕЛКАМ

ВЕЩЕСТВО СТАНОВИТСЯ СУЩЕСТВОМ

В НЕДРАХ ЗЕМЛИ

ОГОНЬ ИЛИ ВОДА?

ПЕРВЫЕ ТОЧНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

СТРОЕНИЕ ЗЕМЛИ

РОЖДЕНИЕ КАМНЯ

КАМЕНЬ И ВРЕМЯ

ЧАРЛЗ ДАРВИН И ЕГО УЧЕНИЕ

письмо

ПО СОВЕТУ „ЗДРАВОМЫСЛЯЩЕГО ЧЕЛОВЕКА”

ВЕЛИКАЯ ШКОЛА ПРИРОДЫ

В ДАУНЕ

ИСКУССТВЕННЫЙ ОТБОР

ЕСТЕСТВЕННЫЙ ОТБОР

ВОЛШЕБНЫЙ КЛЮЧ

МАСТЕРСКАЯ ПРИРОДЫ

ОШИБКА ВЕЛИКОГО УЧЕНОГО

ЗАГАДКА ПРОИСХОЖДЕНИЯ ЧЕЛОВЕКА

ПОСЛЕДНИЕ ГОДЫ

СУДЬБА УЧЕНИЯ ДАРВИНА В СТРАНАХ КАПИТАЛА

ВЫСШИЙ ЭТАП РАЗВИТИЯ ДАРВИНИЗМА

ПОБЕДА МИЧУРИНСКОЙ ШЮЛОГНИ

ПРЕДКИ ЧЕЛОВЕКА

оксфордский диспут

МЕСТО ЧЕЛОВЕКА В ПРИРОДЕ

О ЧЕМ РАССКАЗЫВАЮТ КОСТИ

ЛЕСНЫЕ „АКРОБАТЫ”

ПЕРЕХОД К ПРЯМОХОЖДЕНИЮ

ОБЕЗЬЯНУ „ОЧЕЛОВЕЧИЛ” ТРУД

обезьянолюди

ПЕРВОБЫТНЫЕ И СОВРЕМЕННЫЕ ЛЮДИ

ЧЕЛОВЕЧЕСКИЕ РАСЫ

ПРАВДА И ЛОЖЬ О ЧЕЛОВЕЧЕСКИХ РАСАХ

КАК ЧЕЛОВЕК ЗАГОВОРИЛ

МЫСЛЬ В ОДЕЖДЕ ЗВУКА

МИРОВЫЕ ЯЗЫКИ

МЕЖДУНАЦИОНАЛЬНЫЕ И МЕЛКИЕ ЯЗЫКИ

МЕРТВЫЕ ЯЗЫКИ

ВЕЛИКОЕ МНОЖЕСТВО ЯЗЫКОВ

ГОВОРЯТ ЛИ ЖИВОТНЫЕ?

ОБЩЕСТВО, МЫШЛЕНИЕ, ЯЗЫК

ОТ ОБЕЗЬЯНЫ К ОБЕЗЬЯНОЧЕЛОВЕКУ

ЧЕЛОВЕК - ТВОРЕЦ ОРУДИЙ

СОВМЕСТНЫЙ ТРУД ЗАСТАВИЛ ГОВОРИТЬ

КАКИМ СПОСОБОМ ВЫРАЗИТЬ МЫСЛЬ

ПЕРВОБЫТНЫЕ ЗВУКИ В НАШЕЙ РЕЧИ

КАК ГОВОРИЛИ ПЕРВЫЕ ЛЮДИ

ОТ МНОЖЕСТВА К ЕДИНСТВУ

БУДЕТ ЛИ ЕДИНЫЙ ЯЗЫК

СПОР О ЗЕМЛЕ

„вниз головой”

НЕПОДВИЖНЫЙ ЦЕНТР МИРА

ЗЕМЛЯ - РЯДОВАЯ ПЛАНЕТА

„ВЗГЛЯНИТЕ - И ВЫ УБЕДИТЕСЬ!”

ВЕЛИКИЙ СЕЯТЕЛЬ ИДЕЙ

ДИССЕРТАЦИЯ МАГИСТРА АРНОЛЬДА

НАУКА НА ПЕРЕЛОМЕ

ВНУТРЕННЕЕ СЛОЖЕНИЕ ТЕЛ

О ПРИРОДЕ ТЕПЛОТЫ И ХОЛОДА

ФИНАЛ ИСТОРИИ АРНОЛЬДА

КИНЕТИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ ГАЗОВ

СВЕТ И ЭЛЕКТРИЧЕСТВО

ОСНОВАТЕЛЬ НАУЧНОЙ ХИМИИ

ЗАКОН ЛОМОНОСОВА

ДВА ХИМИКА

НЕОПРОВЕРЖИМЫЕ ФАКТЫ

„ПОДВИГ” ЛАВУАЗЬЕ