Мировой эфир 1

Up

 

Мировой эфир и Дмитрий Менделеев

Опубликовано: 04.02.2014

... Чем более мне приходилось думать о природе химических элеметпов, тем сильнее я отклонял­ся как от классического понятия о первичной материи, так и от надежды достичь желаемого постижения природы элементов изучением электрических и световых явлений, и каждый раз настоятельнее и яснее сознавал, что ранее того или сперва должно получить более реальное, чем ныне, представление о «массе» и об «эфире».

Д. И. Менделеев.

Мировой  эфир и Дмитрий Менделеев.

Портрет Д. И. Менделеева кисти И. Н. Крамского. 1878 год. Идею «химического» эфира, который, по мнению Д. И. Менделеева, тесно связан с периодической системой элементов, учёный вынашивал с 1870 х годов.

 

В  январе 1904 года «Петербургский листок» № 5 по случаю 70-летия Дми­трия Ивановича Менделеева опубликовал с ним интервью. На вопрос, какими научны­ми исследованиями он занят в настоящее время, учёный ответил: «Они направлены исключительно к подтверждению выстав­ленной мною в прошедшем году теории, или, вернее, попытки, химического пони­мания мирового эфира».

Что это за теория, о которой мы так мало знаем?

Статью «Попытка химического понимания мирового эфира» Д. И. Менделеев закончил в октябре 1902 года, а опубликовал в январе 1903 года в № 1 —4 «Вестника и библиотеки самообразования». В мае 1904 года в пись­ме известному астроному Саймону Нью­комбу он сообщил, что в ближайшее время собирается написать статью «по поводу современных представлений о сложности химических элементов и об электронах...»

О сложности химических элементов и об электронах— это понятно современному читателю, но мировой эфир? Сейчас даже школьники знают, что эта идея отброшена наукой. Поэтому, наверное, одна из послед­них работ Менделеева очень редко коммен­тируется, практически нигде не упоминается да её вообще трудно найти. Во многих науч­ных и учебных библиотеках в многотомных «Сочинениях» Д. И. Менделеева отсутствует том 2, где находится глава «Попытка химиче­ского понимания мирового эфира». Иногда даже создаётся впечатление, что как-то стыдливо стараются вымарать эту «курьёз­ную» работу из наследия учёного. Похоже, многие снисходительно думают, что великий Менделеев на старости лет, возможно, пре­высил уровень своей компетентности.

Но давайте не будем спешить с выводами. Эту «конфузную» теорию Д. И. Менделеев вы­нашивал почти всю свою творческую жизнь. Через два года после открытия периодической системы (Менделееву не было ещё 40 лет) на оттиске из «Основ химии» его рукой около символа водорода сделана надпись, которую можно расшифровать так: «Легче всех эфир, в миллионы раз». По-видимому, «эфир» пред­ставлялся Менделееву наилегчайшим химиче­ским элементом.

«Уже с 70-х годов у меня назойливо засел вопрос: да что же такое эфир в химическом смысле ? Он тесно связан с периодическою си­стемою элементов, ею и возбудился во мне, но только ныне я решаюсь говорить об этом».

Мировой  эфир и Дмитрий Менделеев.

Обложка книги «Попытка химического понимания мирового эфира». 1905 год.

 

Итак, химический элемент эфира— эле­мент эфира — атомарность эфира — дис­кретность эфира. Это не тот эфир, который отбросила как ненужный костыль современ­ная физика. Откроем словарь:

«Эфир (греч. Aither— гипотетическая ма­териальная среда, заполняющая простран­ство)... В классической физике под эфиром понималась однородная, механическая, упругая среда, наполняющая абсолютное ньютоновское пространство» (Философский словарь/Ред. М. М. Розенталь. — М., 1975).

В классическом определении эфира — акцент на однородности или непрерывно­сти. Эфир, о котором говорит Менделеев, состоит из элементов, он атомарен, он неоднороден, он прерывен и дискретен. Он имеет структуру.

Интерес Дмитрия Ивановича к проблеме эфира в 1870-е годы тесно связан с пери­одической системой («ею и возбудился во мне») и последовавшими затем работами по исследованию газов. «Сперва и я полагал, что эфир есть сумма разреженнейших газов в предельном состоянии. Опыты велись мною при малых давлениях—для получения намёков на ответ».

Но эти работы не удовлетворяли его: «... представление о мировом эфире, как пре­дельном разрежении паров и газов, не выдерживает даже первых приступов вдумчиво­сти — в силу того, что эфир нельзя представить иначе как веществом, все и всюду про­никающим; парам же и газам это не свойственно».

Детальная разработка «химической концепции ми­рового эфира» началась с открытия инертных газов. Д. И. Менделеев предсказал много новых элементов, но вот инертные газы были не­ожиданны даже для него. Не сразу он принял это откры­тие, не без внутренней борь­бы, и разошёлся во взглядах с большинством химиков по  поводу местонахождения инертных газов в периоди­ческой системе. Где они должны быть расположены? Современные химики, не за­думываясь, скажут: конечно, в VIII группе. А Менделеев категорически настаивал на существовании нулевой группы. Инертные газы настолько отличаются от остальных элементов, что им место было где-то на обочине системы. Казалось, какая раз­ница, на правом (VIII группа) или левом (нулевая группа) краю они будут. Нам это кажется совершенно непринципиальным, особенно для того времени, когда не зна­ли электронного строения атомов, хотя и сейчас мы только обольщаемся, что знаем.

Мировой  эфир и Дмитрий Менделеев.

По предложению Уильяма Рамзая Менделеев включает в периодическую таблицу нулевую группу, оставляя место для более лёгких, чем водород, элементов.

 

Менделеев думал иначе. Поставить инерт­ные газы справа значит получить между водородом и гелием целый ряд пустот. Это был вызов — искать новые элементы между водородом и гелием! Может, есть галоген легче фтора (вероятность существования такого галогена Менделеев допускал, если предположить, что гелий действительно находится в VIII группе) или другие лёгкие элементы между водородом и гелием? Их нет, поэтому место инертных газов слева, в нулевой группе! Тем более и валентность их уж, скорее, нулевая, чем VIII. Да и количе­ственное соотношение атомных весов одно­значно указывает на положение инертных газов слева, в начале каждого ряда.

«Это положение аргоновых аналогов в ну­левой группе составляет строго логическое последствие понимания периодического закона», — утверждал Д. И. Менделеев.

Становится понятным, почему Дмитрий Иванович настаивал на существовании ну­левой группы, понятны его упоминания о ги­потетическом галогене легче фтора; отсюда даже понятен его поиск элемента легче во­дорода, о существовании которого он давно размышлял: «Никогда мне в голову не при­ходило, что именно водородом должен на­чинаться ряд элементов». «Лишить водород того исходного положения, которое он давно занимает, и заставить ждать элементов ещё с меньшим, чем у водорода, весом атома, во что я всегда верил» — вот сокровенные мысли учёного, которые он таил до тех пор, пока периодический закон окончательно не утвердится. «У меня мелькали мысли о том, что раньше водорода можно ждать элемен­тов, обладающих атомным весом менее 1, но я не решался высказываться в этом смысле по причине гадательности предположения и особенно потому, что тогда я остерёгся ис­портить впечатление предлагавшейся новой системы, если её появление будет сопро­вождаться такими предположениями, как об элементах легчайших, чем водород».

Как раз в отстаиваемой им системе с ну­левой группой, которую впервые предложил бельгийский учёный Лео Эррера в 1900 году на заседании Бельгийской королевской акаде­мии наук (Academie royale de Belgique), водо­род вроде бы вовсе может быть и не первым, так как перед ним с неизбежностью появляется свободное место для сверхлёгкого элемен­та — может, это и есть «элемент эфира»?

«Теперь же, когда стало не подлежать ни малейшему сомнению, что перед I группой, в которой должно помещать водород, суще­ствует нулевая группа, представители которой имеют веса атомов меньше, чем у элементов I группы, мне кажется невозможным отрицать существование элементов более лёгких, чем водород», — писал Дмитрий Иванович.

В открытом им законе Менделеев пытается с физической стороны понять природу мас­сы как основной характеристики вещества. Выясняя физические основы тяготения (о том, как много сил и времени он уделял этой проблеме, мы тоже мало знаем), тесно связанные с понятием мирового эфира как «передающей» среды, он ищет легчайший элемент. Однако результаты опытов 1870-х годов, сводившихся к тому, чтобы доказать, что «эфир есть сумма разреженнейших га­зов», не удовлетворили Мен­делеева. На какое-то время он прекратил исследования в этом направлении, никуда не писал, но, как видно, никогда не забывал о них.

В конце жизни в поисках ответа на вопросы, касающиеся глубинных свойств материи, он вновь обращается к «мировому эфиру», с помощью которого пытается проникнуть в природу основного понятия естествознания XIX века (да и XX, и даже XXI веков) — массы, а также дать объяснения новым открытиям и, прежде всего, радиоактивности. Основная мысль Менделеева заключается в следующем: «Реального понимания эфира нельзя до­стичь, игнорируя его химизм и не считая его элементарным веществом; элементарные же вещества ныне немыслимы без подчинения их периодической законности». Характеризуя мировой эфир, Менделеев считает его, «во- первых, наилегчайшим из всех элементов как по плотности, так и по атомному весу, во-вторых, наибыстрее движущимся газом, в- третьих, наименее способным к образованию с какими-либо другими атомами или части­цами определённых сколь-либо прочных со­единений и, в-четвёртых, элементом, всюду распространённым и всепроникающим».

Вес атома этого гипотетического элемен­та X, по расчётам Менделеева, может коле­баться в пределах от 5,3×10'” до 9,6×10'7 (если атомный вес Н равен 1). Для оценки массы ги­потетического элемента он привлекает знания из области механики и астрономии. Элемент Х получал своё место в периодической системе в нулевом периоде нулевой группы, как лег­чайший аналог инертных газов. (Менделеев называет этот элемент «ньютонием».) Кроме того, Дмитрий Иванович допускал существо­вание ещё одного элемента легче водоро­да —элемента Y, корония (предположительно линии корония были зафиксированы в спектре солнечной короны при затмении Солнца в 1869 году; открытие гелия на Земле давало основание считать реальным и существование этого элемента). Вместе с тем Менделеев не раз подчёркивал гипотетичность элементов X и У и не включал их в таблицы элементов 7-го и 8-го изданий «Основ химии».

Научная требовательность и ответствен­ность в работах Менделеева не нуждаются в комментариях. Но, как мы видим, если того требовала логика поиска, он смело выдвигал самые необычные гипотезы. Все предсказания, сделанные им на основе периодического закона (существование 12 неизвестных в то время элементов, а также исправления атомных масс элементов), блестяще подтвердились.

«Когда я прилагал периодический закон к аналогам бора, алюминия и кремния, я был на 33 года моложе, во мне жила полная уве­ренность, что рано или поздно предвидимое должно непременно оправдаться, потому что мне всё там было ясно видно. Оправда­ние пришло скорее, чем я мог надеяться. Тогда я не рисковал, теперь рискую. На это надобна решимость. Она пришла, когда я видел радиоактивные явления... и когда я со­знал, что откладывать мне уже невозможно и что, быть может, мои несовершенные мысли наведут кого-нибудь на путь более верный, чем тот возможный, какой представляется моему слабеющему зрению».

Так что же, это первая крупная ошибка, может, даже глубокое заблуждение великого учёного, как сейчас считают очень многие, или всего лишь прискорбное недопонимание гения его малоспособными учениками?

В начале XX века не только Менделеев, но и многие физики и химики верили в существование «эфира». Однако после создания Альбертом Эйнштейном специ­альной и общей теории относительности эта вера стала угасать. Принято считать, что к 1930-м годам проблема «эфира» уже не существовала, а вопрос об элементах легче водорода отпал сам собой. Но, опять же, отпала проблема классического эфира, эфира однородного, а вот эфир структурный (эфир Менделеева) вполне жив, только на­зывается он сейчас структурным вакуумом или физическим вакуумом Дирака. Так что вопрос только в терминологии.

Мировой  эфир и Дмитрий Менделеев.

Запись, сделанная рукой Д. И. Менделеева на странице с периодической системой 1871 года в его учебнике «Основы химии» 1871 года, хранящемся в архиве учёного: «Легче всех эфир, в миллионы раз». Иллюстрация из книги Р. Б. Добротина и др. «Летопись жизни и деятельности Д. И. Менделеева».

 

Вернёмся к элементам легче водорода. Любому химику известны гомологические ряды и то, как ведут себя их первые члены, особенно первый. Первый всегда осо­бенный. Он всегда сильно выделяется из общего ряда. Водород размещают и в I и в VII группах (он в чём-то подобен и щелочным металлам, и галогенам одновременно). Так вот, водород не похож на первый... В поисках настоящих элементов нулевого периода мы попадаем совсем в другой мир, и похоже, что это мир элементарных частиц.

Понимание химии как науки о качественных изменениях, по мнению многих исследовате­лей, в периодической системе проявляется наиболее отчётливо, а в самом начале системы просто ослепительно ярко. «Распространён­нейшие в природе простые тела имеют малый атомный вес, а все элементы с малым атомным весом характеризуются резкостью свойств. Они поэтому суть типические элементы», а по мере приближения к «нулевой точке» должны происходить просто фантастически «резкие» качественные скачки, что следует из её сингу­лярного характера, так как «...здесь не только край системы, но и типические элементы, а потому можно ждать своеобразия и особен­ностей».

Мы часто говорим о фундаментальности периодического закона, но кажется, что по- настоящему этого всё-таки не понимаем. Повторим Менделеева: «Сущность понятий, вызывающих периодический закон, кроется в общем физико-химическом начале соот­ветствия, превращаемости и эквивалент­ности сил природы».

В заключение хочется привести слова Дмитрия Ивановича:

«Я и смотрю на свою далёкую от полноты попытку понять природу мирового эфира с реально химической стороны не более, как на выражение суммы накопившихся у меня впечатлений, вырывающихся ис­ключительно лишь по той причине, что мне не хочется, чтобы мысли, навеваемые действительностью, пропадали. Вероятно, что подобные же мысли приходили мно­гим, но, пока они не изложены, они легко и часто исчезают и не развиваются, не влекут за собой постепенного накопления достоверного, которое одно сохраняется. Если в них есть хоть часть природной прав­ды, которую мы всё ищем, попытка моя не напрасна, её разработают, дополнят и поправят, а если моя мысль неверна в основаниях, её изложение, после того или иного вида опровержения, предохранит других от повторения. Другого пути для медленного, но прочного движения вперёд я не знаю».

Мировой  эфир и Дмитрий Менделеев.

 

 

 

 

Георгий РЯЗАНЦЕВ, научный сотрудник Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова.

По материалам публикаций журнала «Наука и Жизнь»

 

forum.gif (38419 bytes)mail6a.gif (45447 bytes)Рейтинг@Mail.ru

               

 

 

 © 2015 

 Freely  quoted  with reference  to the website of the author

 Свободноцитируемый, со ссылкой на веб-сайт автора