Текст книги "Вернадский"

Глава XXII
ПОРЯДОК ПРИРОДЫ

Одни и те же законы господствуют как в великих небесных светилах и в планетных системах, так и в мельчайших молекулах, быть может, даже в еще более ограниченном пространстве отдельных атомов.

Пока задачи и цели вновь организованного биогеохимического отдела оставались для многих академических работников неясными, деятельность его не встречала сочувствия.

Один академик спрашивал у другого:

– Что это за отдел живого вещества? Чем там занимаются?

Другой редко отвечал просто:

– Не знаю!

Чаще он придумывал что-нибудь унизительное:

– Ищут золото в дохлых лягушках!

Даже в нижнем этаже радиевого института не понимали, что делается у них над головами.

– Что это паленым пахнет? – вдруг спрашивал кто-нибудь из сотрудников, опасливо оглядываясь кругом.

– Садиков кошек жжет! – отвечали ему.

– Зачем?

– Как зачем! Неужто вы не знаете, что из черных кошек приворотное зелье варят?

Владимир Сергеевич Садиков первым вернулся к Вернадскому на работу с живым веществом. Вернадский встретил его с радостью.

Вскоре приехал из Москвы Виноградов. По окончании Военно-медицинской академии его направили врачом в авиационный отряд, стоявший в Москве. Большую часть времени он проводил в химической лаборатории Н Д. Зелинского. Теперь его избрали преподавателем кафедры физической химии Военно-медицинской академии, и он вернулся в Ленинград. Владимир Иванович предложил ему работать с живым веществом хотя бы во время летних каникул.

– Когда мы из отдела комиссии сделаем биогеохимическую лабораторию академии, мы, разумеется, откомандируем вас в академию! – сказал он. – А сейчас предложу вам плавание на «Персее» и работу по химическому анализу фитопланктона на Мурманской биологической станции…

Владимир Иванович заведовал биогеохимической лабораторией океанологического института.

«Персей» – первое наше судно, специально оборудованное для научно-исследовательской работы и отлично приспособленное для плавания в полярных водах. Исследования по химии моря и морских организмов Виноградов провел на «Персее». В результате этих исследований появилась монография Виноградова «Химический элементарный состав морских организмов» и ряд работ по химии моря.

Проблему химического состава организмов Владимир Иванович считал самой важной для начального развития биогеохимии. Из библиографического отделения комиссии он перевел в новый отдел Марию Александровну Савицкую и поручил ей организацию картотеки по геохимии живых организмов. Мария Александровна знала латинский язык и отлично справлялась с входившими тогда в практику системами картотек. К тому же девушка окончила географический институт.

Говорят, что гениальным людям прежде всего свойственно умение подбирать своих сотрудников. Если это так, то Вернадскому следовало бы присвоить славу и честь гения за одно это качество. Оно сказывалось и на подборе младших научных и административных сотрудников.

Владимир Иванович, поднимаясь наверх, в отдел живого вещества, прежде всего направлялся к Савицкой. Обычно он выкладывал перед ней на стол из карманов кучи бумажек необыкновенного вида и размеров, большей частью узеньких и длинных, с двумя-тремя строчками быстрого и мелкого, но всегда разборчивого почерка. Мария Александровна ласково называла эти длинненькие обрывочки газетных полей, блокнотов, несберегаемых писем «хвостиками». С этих «хвостиков» она заносила на карточки литературу или данные химического состава исследованных организмов[6]6
  В 1960 году картотека по геохимии живых организмов насчитывала 36 тысяч карточек. Картотека свидетельствует о том, что все химические элементы менделеевской таблицы входят в состав тех или иных организмов до иттрия и урана включительно. Таким образом, предвидение Вернадского о том, что все элементы участвуют в жизнедеятельности организмов, вполне подтвердилось.


[Закрыть].

Вместе с «хвостиками» Вернадского и литературой, направлявшейся по его распоряжению к Савицкой для просмотра, поступали к ней и данные анализа, производимые сотрудниками отделов.

Анализы сотрудников Владимир Иванович просматривал на карточках с особенной тщательностью. Как-то, просмотрев карточку, только что переписанную Савицкой, Владимир Иванович сказал ей:

– Тут, Мария Александровна, какая-то ошибка. Таких чисел не может быть.

Мария Александровна робко заметила:

– Владимир Иванович, ведь это другой вид ряски!

– Я знаю, что вид другой. Но разница слишком значительна. Отложите эту карточку. Я попрошу проверить анализ еще раз.

И когда через некоторое время пришел новый анализ, Мария Александровна убедилась, что Владимир Иванович был прав.

С тех пор как Мария Александровна стала работать непосредственно у Вернадского, она не переставала удивляться заведенным в отделе порядкам. Владимир Иванович никогда никому не делал замечаний, и, вероятно, поэтому более всего на свете боялись и здесь и внизу навлечь на себя его выговор. Никто не следил за сотрудниками, когда кто уходил или приходил, но в какой бы неожиданный час ни показывался в отделе Вернадский, он заставал всех на своих местах.

Однажды в радиевый институт прислали какого-то молодого инженера-практиканта. Он воспользовался отсутствием докучливого контроля и стал приходить, когда ему было удобно.

Однако продолжалось это недолго. Владимир Иванович позвал его к себе и сказал спокойно:

– У меня нельзя числиться, у меня надо работать!

Практикант в институте более не появлялся.

Выход в свет в 1926 году «Биосферы», а через год и «Очерков геохимии» пристыдил привычных консерваторов духа и заставил их уважать новый отдел.

Биогеохимический отдел должен был, по мысли Вернадского, вести работы по определению среднего веса, химического состава и геохимической энергии организмов.

Определение геохимической энергии живого вещества Вернадский считал основной задачей.

До биогеохимических работ русского ученого химическая работа организмов в биосфере никак не учитывалась. В сущности, у натуралистов соответствующих понятий совсем не было.

Из тех основных проявлений живого вещества в биосфере – веса, химического состава и энергии – именно проявление геохимической энергии менее всего затрагивалось научной мыслью. Это понятно. Вес живого вещества нетрудно определить, когда известно количество составляющих его отдельных организмов и средний вес одного неделимого. Не более трудно определить средний химический состав организма в весовых или атомных процентах. Если до работ русского ученого и появлялось слишком мало данных такого рода, то дело было не в трудности задачи, а в пренебрежении ее значением.

Трудность заключалась в том, как количественно выразить геохимическую энергию однородного живого вещества.

Жизнедеятельность организмов сводится к дыханию, питанию и размножению, но производит и меняет движение химических элементов биосферы главным образом размножение организмов. Это свойство организмов всегда считалось основным для живого, той непроходимой гранью, которая отделяет его от мертвой, косной материи.

Натуралисты собрали огромный запас фактов, точных наблюдений в этой области, но до появления «Биосферы» Вернадского не существовало ни одной работы, где размножение организмов рассматривалось бы с точки зрения его значения в организованности биосферы, в бытии планеты.

Конечно, основные законы размножения, самоочевидные, как аксиомы, были известны с давних времен. Все крупнейшие натуралисты в той или иной форме приходили к мысли, высказанной Дарвином и Уоллесом: если не будет внешних препятствий, всякий организм в разное, определенное для него время может размножением покрыть весь земной шар, произвести потомство, равное по объему массе океана или земной коры.

Было также хорошо известно, что размножение организмов совершается по типу геометрической прогрессии, что при этом мелкие организмы размножаются гораздо быстрее, чем крупные.

Но лишь Вернадский изучил такого рода эмпирические обобщения в их совокупности, нашел для них математическое обоснование и показал огромное их значение для понимания мира.

С докладом «О размножении организмов и его значении в строении биосферы» Вернадский выступил в Ленинградском обществе естествоиспытателей немедленно после своего возвращения из Парижа. Внешне спокойный, как будто наглухо замкнутый от людей своей постоянной задумчивостью, внутренне он горел творческой радостью найденных обобщений и выводов.

Из них два основных положения подчеркнул он.

Первое – это значение числа, которое так ярко проявляется в области биогеохимических явлений, взятых в масштабе планеты. Число царит здесь так же, как оно царит в движении небесных светил и в мире сложных систем атомов.

Яркая, вечно изменчивая, полная красок, случайностей, не поддающаяся нашему чувству разнообразия живая природа, в сущности, построена на мере и числе. Она согласована в своих тончайших проявлениях и, по существу, является частью одного стройного целого, единой структуры, одного механизма. Вес, размеры, количество потомства, быстрота его воспроизведения численно обусловлены размерами планеты и ее газовым веществом. А в связи с этим отражение живого в химических процессах Земли, в составе и характере атмосферы является их результатом, поддающимся исчислению и предвидению. Планеты и организм неразрывно и численно связаны. Число должно охватить область живого на нашей планете так же, как оно охватывает область больших явлений космоса.

В этом отношении Вернадский не находил разницы между живым и косным.

Второй важнейший вывод из сделанного им охвата биологических явлений числом и мерой Вернадский видел в неизбежности признания в этой области определенного, не случайного порядка природы, в необходимости аналогии с организованностью, а не со слепым стечением случайностей.

«Геохимия» Вернадского, а затем и в особенности его «Биосфера» открыли не одним натуралистам тот необыкновенный мир, который все могли видеть и никто до счастливого русского гения не видел, кроме разве другого такого же счастливого и такого же русского гения – Федора Ивановича Тютчева.

Владимир Иванович даже в детстве не писал стихов и часто прозу предпочитал поэзии, но с маленьким томиком Тютчева он постоянно советовался, как с единомышленником. Они оба были мыслителями – один в пауке, другой – в искусстве, и ученый, как это ни странно, искал и находил поддержку своим эмпирическим обобщениям у поэта.

Еще прежде чем закончена была «Биосфера», Владимир Иванович, работая над книгой, держал в уме тютчевский эпиграф к ней:

 
Невозмутимый строй во всем,
Созвучье полное в природе.
 

В признании неизменного порядка природы Вернадский видел тот элемент научного миропонимания, который резко отделяет научное мировоззрение ближайшего будущего от старого представления о мире слепого случая, царившего в дни его юности.

Глава XXIII
ХИМИЯ ЖИЗНИ

Сходство планетной системы и строения атома не кажется случайным совпадением – оно является проявлением единства вселенной.

Если бы мы стали искать теперь поэтическую характеристику Вернадского, то обратились бы также к Тютчеву:

 
По высям творенья, как бог, он шагал…
 

Но в те времена, к которым относится наш рассказ, можно было видеть только, как Владимир Иванович шагал по набережной, направляясь в минералогическую лабораторию или в радиевый институт.

Если он и отличался от множества других прохожих, то тем лишь, что выходил из дому и возвращался обратно в одно и то же время, с точностью часового механизма. Доживавшие у больших окон своих дореволюционных квартир старушки нередко сверяли по Вернадскому свои старомодные часы.

Постоянная настроенность Вернадского на высокое мышление казалась среди его ученых друзей естественной и понятной. Если же уровень разговора при нем понижался, Владимир Иванович просто замолкал, предоставляя говорить Наталье Егоровне, или же вовсе уходил к себе в кабинет.

При всех условиях, даже под Новый год, в десять часов он гасил свет в кабинете и ложился спать.

В остальном в нем решительно не было ничего необыкновенного.

А между тем Владимир Иванович в то же самое время, ставя в радиевом институте работы по изучению характера химических элементов в живом веществе, действительно по высям творения шагал, как бог.

Для этих исследований требовалось определение атомного веса элементов, выделенных из организмов. Таких определений никто никогда не делал, вероятно, потому, что никто никогда не сомневался в полной тождественности атомов, строящих вещество живых тел природы и косных.

Колоссальное значение новых исследований Вернадского связано было с открытием атомов разного строения, обладающих одинаковыми химическими свойствами.

Модель строения атома, предложенная датским ученым Нильсом Бором, позволила разобраться в некоторых основных свойствах атома, чрезвычайно важных для понимания его природы.

Аналогия строения атома со строением планетной системы заключается в том, что в обеих системах можно различить центральное тело, резко превосходящее по своим размерам движущиеся вокруг него меньшие тела, и в том, что в общем объеме системы атома и системы планет материальные тела составляют ничтожную его часть.

Устанавливая периодическую систему элементов, Д. И. Менделеев исходил из атомного веса химического элемента и. располагая элементы по их химическим свойствам, считал, что они должны располагаться пропорционально атомным весам. Некоторые элементы не подчинились этому правилу, и Менделеев решил, что веса их определены неправильно, и при проверке это подтвердилось. Однако для двух групп элементов, не подчинившихся правилу, объяснений не находилось до тех пор, пока не было раскрыто строение атома.

В 1916 году молодой англичанин Г. Мозли доказал, что основным в периодической системе Менделеева является не атомный вес, а место, занимаемое элементом в периодической системе, порядок их чередования: порядок же этот определяется количеством электронов, вращающихся вокруг ядра в атоме.

С тех пор этот порядок распределения химических элементов стали называть атомными числами элемента или числами Мозли.

Так менделеевская система элементов превратилась в систему атомов.

Несколько раньше другой англичанин, Ф. Содди, показал, что атомы разного строения могут обладать одинаковыми химическими свойствами. Такие атомы получили название изотопов, то есть занимающих одно и то же место в периодической системе элементов и имеющих одно и то же атомное число, число Мозли.

Изучение изотопов открыло целый ряд интересных, а часто совершенно необъяснимых явлений.

Оказалось, например, что многие элементы состоят из смеси изотопов и смесь изотопов химически неразделима. Возможность изучать изотопы в чистом виде представилась лишь в связи с радиоактивным распадом некоторых элементов. Так, например, выяснилось, что уран и радий в результате радиоактивного распада переходят в свинец атомного веса 206,0, а торий – в свинец атомного веса 208,0. Обыкновенный же свинец всегда имеет атомный вес около 207,2. Очевидно, что он состоит из смеси свинцов того и другого атомного веса всегда в одной и той же пропорции.

Для огромного большинства элементов выяснилось постоянство смесей изотопов. Это обстоятельство и позволило Д. И. Менделееву строить свою периодическую систему, исходя из постоянства атомных весов. Но из того же постоянства смесей следует, что изотопы не разделяются во время природных процессов, образующих минералы и горные породы, так как эти процессы представляют собой химические реакции.

Новое изменение во взглядах на атом и химический элемент не могло не отразиться на изучении живого вещества. Вернадский обратил внимание на преобладание в живом веществе чистых химических элементов, то есть состоящих из одного изотопа, и выдвинул гипотезу огромного значения. Он предположил, что организм различно относится к изотопам, смесями которых являются земные химические элементы, что живое вещество способно разлагать смеси изотопов и избирать из них некоторые.

Гипотеза Вернадского, таким образом, допускает существование коренного материального различия между веществом, строящим организм, и веществом, строящим косную материю, и различие это заключается в характере химических элементов, строящих организм.

Элементы, строящие организм, являются однородными, чистыми; косную же материю строят смеси изотопов.

Последовавшее затем открытие изотопов водорода и кислорода и существование в природе тяжелой воды как будто опровергали гипотезу Вернадского. Однако тут же выяснилось, что организм относится к тяжелой воде иначе, чем к обыкновенной воде, то есть различает два водорода, и, следовательно, Вернадский вправе предполагать, что организм обладает общей способностью различно относиться к разным изотопам одного и того же элемента.

Если бы избирательная способность организмов подтвердилась и для других элементов, Вернадский открыл бы огромную область совершенно новых геологических и биологических явлений, нашел бы объяснения целому ряду доселе не объясненных фактов.

Прежде всего стала бы понятной сохранность химического элемента в явлениях жизни, повсюду наблюдаемая натуралистом. Углекислота, выделенная организмом при дыхании, вновь захватывается другими организмами, то же происходит с кислородом, выделяемым растениями, с водою, постоянно испаряемой и вновь поглощаемой. При этом круговороте подавляющее количество атомов химических элементов удерживается живым веществом, и такой круговорот длится в течение всего геологического времени.

Изучая, например, историю магния, входящего в состав хлорофилла, нетрудно видеть, что этот магний почти не выходит из жизненного цикла: листья опадают, их поедают другие организмы, после гибели организмов на суше или в воде магний снова входит в жизненный цикл.

Есть такой же жизненный цикл для кальция и для других элементов.

Такое удерживание химических элементов непрерывно в жизненном круговороте не может быть объяснено иначе, как только тем, что захваченные жизнью атомы отличны от атомов косной материи.

Но из всего этого следует, что живое вещество может разделять изотопы, в то время как чисто химическим путем разделение изотопов невозможно.

Вернадский считал, что такое разделение изотопов осуществляется действием тех совершенно недостижимых для нас по интенсивности и чувствительности физико-химических и физических форм организованности, которые со все большей яркостью вскрывает современная наука в живых организмах[7]7
  Избирательное отношение организмов к изотопам представляется в настоящее время вполне установленным. Оно подтверждается изотопным составом атмосферы, имеющей биогенное происхождение, то есть обусловленное жизнедеятельностью организмов. Изотопный состав кислорода атмосферы и кислорода природной воды неодинаков, что может быть объяснено только избирательной способностью организмов.


[Закрыть].

Гипотеза Вернадского отвечала и учению его о начале жизни. Ведь если действительно есть материальное различие между веществом, строящим живые организмы, и веществами, из которых состоят тела мертвой природы, то, очевидно, все попытки создать живое из косной материи будут неудачными уже по одной этой причине, не говоря уже о том, что при этих попытках совершенно не принимается во внимание необходимость разделения и отбора изотопов для создания живого вещества.

Все эти вопросы, которые возникли вокруг гипотезы Вернадского, решить пока не было возможности: удивительнейшим образом оказалось, что среди многих сотен химических определений атомного веса элементов нет ни одного, сделанного над элементами, выделенными из живых организмов.

Владимиру Ивановичу приходилось делать эту работу вновь. Он поставил ее в радиевом институте, а затем впоследствии перенес в биогеохимическую лабораторию.

В августе 1926 года Вернадский проходил курс лечения в Ессентуках.

По просьбе ессентукской клиники Бальнеологического института Кавказских минеральных вод он прочел врачам лекцию «О новых задачах в химии жизни». Изложив свою гипотезу и открывающиеся перед наукой, в частности медицинской, перспективы, Владимир Иванович говорил:

– При положительном ответе на поставленные нами исследования сразу возникают многочисленные новые вопросы, в том числе и медицинские. Всякий ли кальций действует в его многочисленных сейчас терапевтических применениях, в том числе таких, которые объясняются действием иона кальция, или действует только один изотоп, тот, который входит в живое вещество, – вероятно, более тяжелый, с атомным весом сорок четыре? Можно ли относить вредное действие свинцового отравления ко всем свинцовым изотопам? Как действуют изотонически различные свинцовые препараты? На каждом шагу выдвигаются такие вопросы, так как все значительнее и значительнее выявляется нам в явлениях жизни значение ничтожных примесей отдельных атомов!

В разговоре после лекции со своими слушателями Владимир Иванович нашел для себя интересные факты. Врачи обратили его внимание на одну особенность медицинской практики: она неизменно предпочитает выделенные из организмов лекарственные вещества синтетическим фармацевтическим препаратам.

Директор клиники, слушавший лекцию с чрезвычайным вниманием, сказал ему:

– Старый, опытный врач, обнаружив у больного недостаток кальция, например, не станет прописывать ему углекислый кальций в порошках или в микстуре со взбалтыванием. Нет, он скажет ему: «Возьмите-ка, голубчик, свежее яйцо, вымойте его хорошенько со щеткой, сварите вкрутую, очистите, а затем яйцо выбросьте, а скорлупу соберите, истолките в порошок, посыпьте им хлеб и съешьте!»