Текст книги "Удивительные открытия"

Клод-Луи Бертолле

Долгие годы Бертолле был научным противником Лавуазье, но первым из крупных ученых нашел в себе мужество признать свои заблуждения. 6 августа 1785 года он публично заявил, что «успехи физики и химии сделали гипотезу о флогистоне неудовлетворительной и ненужной». С этого времени началась дружба двух знаменитых ученых, приведшая к многочисленным плодотворным результатам. Вместе с Лавуазье Бертолле разработал основы современной химической терминологии. Вместе с Лавуазье он основал в 1789 году один из первых в мире научных журналов «Анналы химии», издающийся и в наше время. Вместе с Лавуазье он совершенствовал и пороховое дело.

Следует сказать, что в то время развитие огнестрельного оружия застопорилось. Шли какие-то мелкие усовершенствования, однако дальнейшее развитие оружия сдерживала кремневая система воспламенения порохового заряда. Изменения формы уже ничего не могли дать, и требовалась какая-то идея совершенно нового содержания. И она появилась благодаря исследованиям Лавуазье и Бертолле.

В 1786 году Бертолле, пропуская хлор через горячий раствор щелочи, получил соль, названную впоследствии его именем. В те времена химики не знали толком, что такое хлор, открытый незадолго до того (в 1774 году) шведским химиком Карлом-Вильгельмом Шееле (1742–1786), и считали этот зеленый газ соединением какого-то мифического элемента мурия. Как бы там ни было, способность новой соли к окислению других веществ была замечена довольно быстро (бертолетова соль и поныне считается одним из сильнейших окислителей), и Бертолле решил использовать ее при изготовлении пороха вместо селитры.

Карл-Вильгельм Шееле

Первые опыты с «муриатической солью» оказались настолько успешными, что было решено изготовить крупную партию нового пороха. Для его испытаний 27 октября 1788 года в одном из помещений пороховой фабрики в Париже собралось много людей. Но это был не светский прием и не званый обед. Повод был гораздо более важным: в этот день изготовлялась крупная опытная партия нового вида пороха. Под надзором специалистов дело быстро продвигалось вперед. Однако через короткое время события приняли трагический оборот.

Один из очевидцев событий впоследствии писал:

«В четверть девятого присутствующие нашли порох достаточно готовым и отправились завтракать. Через четверть часа все возвратились. Только господин Бертолле задержался на некоторое время с господином и госпожой Лавуазье в другой части фабрики. Дочь комиссара де Шевро с господином Лефором прошли вперед. Другие хотели следовать за ними к месту испытаний. Не успели они сделать нескольких шагов, как раздался сильный грохот и поднялось облако дыма. Все поспешили к месту взрыва и увидели, что механизмы совершенно разрушены, а господин Лефор и мадемуазель Шевро отброшены на тридцать футов[5]5
  Фут – мера длины, равная 30,48 см.


[Закрыть] и ужасно искалечены».

После несчастного случая на фабрике опыты с новым порохом были надолго приостановлены. Во Франции назревал другой взрыв – взрыв народного гнева против векового феодального угнетения. Королевские министры чувствовали себя как на бочке с порохом (в прямом смысле этого слова), а обстановка накалялась с каждым днем. В ночь с 12 на 13 июля 1789 года глава Управления порохов и селитр Лавуазье распорядился тайно переправить запасы пороха из Арсенала в более надежное место – в Бастилию. Мог ли он тогда предположить, что через сутки состоится исторический штурм этой крепости, с которого, по сути, начнется Великая французская революция?

В первые годы после революции Лавуазье много времени и сил уделял финансовым проблемам. В 1789 году в Париже существовало более шестидесяти банков. Сам ученый принимал участие в деятельности так называемой Учетной кассы. Это фактически был частный коммерческий банк, учрежденный в 1776 году с капиталом в 15 миллионов ливров, который сначала занимался лишь предоставлением краткосрочных кредитов. Затем Учетная касса стала выпускать банкноты, которых в год революции было напечатано на 140 миллионов ливров. Касса ссужала деньгами королевскую казну, но когда государственный долг достиг 150 миллионов ливров, ее администрация начала беспокоиться. Лавуазье, входивший в административный совет Учетной кассы, предложил национализировать ее, создав вместо нее Французский банк. Однако Учредительное собрание отвергло это предложение, и неконтролируемая эмиссия бумажных денег продолжилась[6]6
  Идея Лавуазье была реализована только в 1800 году: Французский банк (Banque de France) был создан 18 января 1800 года, и первым его акционером стал Наполеон Бонапарт. Сейчас в этом центральном банке, осуществляющем эмиссию денег и управление всеми банками страны, работает около 130 000 человек, а его собственные средства составляют 135 млрд евро.


[Закрыть].

Видя, что его финансовые советы и расчеты никому не нужны, а систематическая работа по наведению в стране элементарного экономического порядка повсеместно подменяется одними лишь разговорами о Свободе, Равенстве и Братстве, Лавуазье в феврале 1792 года покинул Учетную кассу.

Но на самом деле все обстояло совсем не так однозначно и безнадежно. Революция не только освободила народ Франции, но и дала мощный толчок научному и техническому творчеству. В частности, была проведена реформа образования, созданы высшие школы, музеи, библиотеки. Впервые в мире была введена, наконец, метрическая система мер. Во всех этих преобразованиях деятельное участие принимал и Лавуазье – смелый революционер в науке. Он был одним из руководителей реформы мер и весов, значение которой трудно переоценить.

Отметим, что в феодальной Франции существовали сотни единиц меры и веса. Объем зерна измерялся одними единицами, объем вина – другими, объем масла – третьими. Например, один старый французский квинтал равнялся 100 ливрам (48,951 кг), а один туаз равнялся шести парижским футам (1,949 м). Часто одними и теми же названиями обозначались десятки разных по сути единиц.

В пределах одного города или селения могло действовать несколько разных систем измерения, потому что каждый граф и барон вводил в своих владениях собственные меры для сборов бесчисленных налогов и податей. Поэтому введение единой метрической системы было актом не столько технической, сколько политической революции.

После нескольких лет работы, в 1795 году, было завершено «предприятие, результаты которого, – по словам знаменитого политика и дипломата Шарля-Мориса де Талейран-Перигора (1754–1838), – должны будут в один прекрасный день стать достоянием всего мира». На платиновом эталоне метра был выгравирован гордый девиз: «На все времена всем народам».

Однако Лавуазье не суждено было дожить до этого дня. Тучи над ним сгущались. В глазах многих он был, прежде всего, «проклятым откупщиком», все же остальное казалось неважным.

Усилились нападки и на Академию наук. Ультралевые депутаты революционного Конвента[7]7
  Национальный конвент – законодательный орган (фактически наделенный неограниченными полномочиями) во время Великой французской революции (1792–1795).


[Закрыть] громогласно требовали ее ликвидации.

8 августа 1793 года Академия была распущена. Лавуазье, посвятивший Академии всю жизнь, до последнего дня боролся за ее сохранение и восстановление, подчеркивая важную роль науки и научных учреждений для процветания и мощи государства.

Лавуазье писал:

«Граждане, время не ждет. Если вы допустите, чтобы ученые, которые составляли бывшую Академию наук, удалились в деревню, заняли иные положения в обществе и предались бы более прибыльным профессиям, организация наук будет разрушена, и полувека не хватит на то, чтобы воссоздать поколение ученых».

23 декабря 1793 года Лавуазье и некоторые другие ученые были исключены из Комиссии мер и весов как люди, «не заслуживающие доверия по недостатку республиканской доблести и ненависти к королям».

А в начале 1794 года Конвент издал указ об аресте всех откупщиков и обязал Генеральный откуп составить отчет о своей деятельности. По предложению коллег Лавуазье взял на себя эту обязанность, оказавшись, таким образом, центральной фигурой откупщиков, их невольным адвокатом (не будем забывать, что Лавуазье имел юридическое образование). В его отчете не признавалось ни одного обвинения из предъявленных Конвентом (злоупотребления, взяточничество, хищения и сокрытие средств).

Тем не менее Революционный трибунал вынес приговор о казни всех двадцати восьми откупщиков. В формулировке фигурировали самые нелепые обвинения, например, в том, что Лавуазье подмачивал табак и добавлял в него вредные для здоровья вещества. 8 мая 1794 года все бывшие откупщики, в том числе сам Лавуазье и отец его жены Марии, были гильотинированы на площади Революции. Суд и казнь произошли столь быстро, что многие парижане узнали о происшедшем лишь из газет.

После казни Лавуазье все его имущество было конфисковано. Лишь через два года он был посмертно реабилитирован, а имущество возвращено его вдове.

Трагическая судьба Лавуазье была предопределена очень многими обстоятельствами: и антинаучными настроениями части революционеров, и непреклонным характером самого ученого, и пассивностью многих из его учеников и сотрудников.

Знаменитый математик Жозеф-Луи Лагранж (1736–1813), когда ему сообщили о казни, с горечью заметил: «Достаточно было всего лишь одного мгновения, чтобы отрубить эту голову, и потребуется, вероятно, целое столетие, чтобы породить ей подобную».

Наполеон не был лично знаком с Лавуазье, но прекрасно знал о нем и его исследованиях. Рассказывают, что на встрече с немецким профессором химии Иоганном Троммсдорфом (1770–1837) Наполеон как-то спросил: «Кого вы считаете главой всех химиков?»

На это Троммсдорф ответил: «Химия потеряла свою голову, когда не стало Лавуазье».

К сожалению, почти никто из академиков пальцем о палец не ударил, чтобы способствовать спасению великого ученого. А ведь многие среди них были видными революционерами и благополучно пережили годы террора, а при правлении Наполеона получили графские титулы и приличное жалованье.

Судьба Бертолле сложилась по-иному. По официальной версии, он полностью принял Революцию, и Революция стала полностью доверять ему. Впрочем, он просто уехал из голодного и опасного Парижа в деревню, где и пережил неспокойные времена.

Нельзя не признать, что Революция охотнее принимала таких людей, как Бертолле, чем таких, как тот же Лавуазье. В отличие от Лавуазье, Бертолле являл собой редкий образец воистину революционного бескорыстия. А между тем он легче, чем кто-нибудь другой, мог найти пути к быстрому обогащению.

Так, например, в 1789 году он открыл метод быстрого и дешевого беления тканей при помощи хлора, произведший настоящий переворот в мануфактурном производстве. Благодарные промышленники готовы были предложить ученому баснословные суммы, но Бертолле не думал о материальной выгоде. Друзья подсчитали, что за свое изобретение химик мог бы получить около десяти миллионов, а Бертолле тем временем размышлял, этично ли будет принять рулон беленного по его методу холста, присланный ему в подарок из Англии.

Вскоре Бертолле организовал в широких масштабах крашение тканей. Его монография на эту тему десятки лет была настольной книгой красильщиков и принесла им большие прибыли, но сам Бертолле не заработал на этом ни гроша. Вместе со своим другом Гаспаром Монжем (1746–1818) – создателем начертательной геометрии – Бертолле осуществил глубокие изменения в технологии выплавки металлов, но и тогда не позаботился о получении гонорара. А еще он открыл способ долгого хранения пресной воды в трюмах кораблей – способ, который немного времени спустя спас жизнь членам экспедиции знаменитого мореплавателя Витуса Беринга (1681–1741). Но и тут Бертолле не стал требовать себе награды. Лишь однажды он заинтересовался «благородными металлами» – и то лишь для того, чтобы получить вместе с Монжем гремучее серебро (нитрид серебра), опаснейшее взрывчатое вещество.

В 1794 году Бертолле и Монж стали основателями и первыми профессорами Политехнической школы – этого лучшего высшего учебного заведения Франции. Однако Бертолле недолго занимался профессорством. Республика переживала тяжелые времена. С гибелью Средиземноморского флота прекратилось поступление селитры из Индии. В результате Франция, окруженная врагами, осталась без пороха. Ей оставался один выбор: или любой ценой получить селитру, или беспомощно отдаться в руки оккупантов.

Меры, которые принял для организации производства пороха Комитет Общественного Спасения, были поистине революционны, и они потребовали титанического напряжения всех сил народа. К счастью, руководители нации понимали, что эта грандиозная задача останется неосуществленной, если к ее решению не будут привлечены лучшие умы Франции. Поэтому Бертолле и Монж были призваны возглавить работы по физике, химии и механике, необходимые для обороны страны.

Трудно было сделать более удачный выбор. Под руководством Бертолле немедленно развернулись широкие работы по изысканию новых типов и методов производства пороха. Для этой цели Комитет Общественного Спасения выделил большое поле и лабораторию в Мелоне.

Работа на пороховых полях требовала незаурядного мужества. Ядовитые химикалии вызывали смертельные отравления, катастрофические взрывы уносили множество жизней. Бертолле был среди первых, кто рисковал собой.

Во главе сбора селитры и производства пороха встали друзья Бертолле, крупные специалисты-химики Луи-Бернар Гитон де Морво (1737–1816) и Жан-Антуан Шапталь (1756–1832), ученые с мировой известностью.

Жан-Антуан Шапталь

Луи-Бернар Гитон де Морво

Луи-Бернар Гитон де Морво, как и Лавуазье, был юристом по образованию и химиком по призванию. Во время Великой французской революции он стал депутатом Законодательного собрания и членом Конвента, голосовавшим за смертную казнь короля Людовика XVI. Как ученый, Гитон де Морво занимался в основном вопросами прикладной химии: он ввел во Франции выплавку чугуна на коксе, предложил новый способ дезинфекции – окуривание хлором. В отличие от Лавуазье, Гитон де Морво был активным и бескомпромиссным революционером, и такому человеку Комитет Общественного Спасения мог с полным доверием поручить пороховое дело.

Жан-Антуан Шапталь прославился скорее технологическими, чем теоретическими исследованиями в области химии. Сын мелкого землевладельца, он в 1781 году женился на дочери богатого торговца хлопком и благодаря этому вскоре открыл в Лангедоке химический завод. Отношение его к Революции поначалу было весьма благосклонным, но затем, испугавшись ужасов террора, он удалился из Парижа в Кевенн.

В декабре 1793 года о его талантах вспомнили и попросили вернуться в Париж.

В 1798 году Шапталь заменил Бертолле на кафедре химии Политехнической школы и стал членом Академии наук. А в 1801 году она занял пост министра внутренних дел. На этой должности он прославил себя строительством густой сети каналов и дорог, основал Торговую палату, Школу свободных искусств и ремесел. Шапталь осуществил серьезную реорганизацию французской администрации, провел большую работу по переоборудованию госпиталей и реформированию системы обучения. Он осушал болота, внедрял новые технологии в химическую, пищевую и другие отрасли промышленности.

В 1804 году, разочарованный преобразованием консульского режима в Империю, Шапталь отказался от своего министерского портфеля и целиком посвятил себя научным исследованиям в своем имении в Шантелу. Там он проводил опыты по выращиванию сахарной свеклы и виноделию.

Отметим, что в производстве вина до сих пор используется метод Шапталя. Есть даже специальный термин «шаптализация» – так называется прием по улучшению вина, полученного из неспелого винограда, посредством подсахаривания виноградного сусла определенным количеством чистого сахара (тростникового или свекловичного) и уменьшения кислотности сусла при помощи нейтрализации части кислот истолченным мрамором или мелом.

На своих заводах в Терне, Нантерре и Мартиге Шапталь производил соду, серную кислоту и квасцы. Фактически Шапталь стал основателем химической промышленности Франции, за что Наполеон произвел его в сенаторы и даровал титул графа Империи.

К сбору селитры Бертолле, Гитон де Морво и Шапталь привлекли все свободное от военной службы население.

Как известно, селитру (от латинского sal – соль и nitrum – природная сода, щелочь) можно получать химическим путем, а можно добывать ее из природных залежей. Во втором случае ее вываривают из так называемой «селитряной земли» (например, из всяких засыпанных «нужников» или «скотских ям»). Дело это не слишком эстетичное, зато практичное. Как это делалось? Раскапывалась земля, и на яму накладывалась длинная выдолбленная колода, на которой укреплялись бочонки и трубы, наполнявшиеся выкопанной землей. Сверху наливалась горячая вода, которая, стекая, попадала в котел, в котором она размешивалась и кипела. Затем в котел клали палочки, на которых за ночь откладывалась селитра слоем толщиной в палец. Чтобы добиться лучших результатов, операцию повторяли много раз.

Для наблюдения за добычей селитры и выделкой пороха во все концы Франции были направлены специальные комиссары с широкими полномочиями. Был даже издан специальный декрет о «революционных методах» добычи селитры и ее очистки.

Для увеличения производства селитры предлагалось «всем и каждому промывать землю из своих погребов, конюшен, амбаров, а также из разрушенных строений». В декрете содержался призыв:

«Если каждый гражданин вменит себе в обязанность доставить хотя бы один фунт[8]8
  Фунт – французская мера веса, равная 0,49 кг.


[Закрыть] селитры, то почти в один момент будет получено 25 миллионов фунтов, которых будет более чем достаточно, чтобы уничтожить всех тиранов.

Те, кто пренебрегает обязанностью извлекать из земли основной элемент оружия для тираноубийства, – подлецы или контрреволюционеры!»

Декреты и воззвания поддерживались энергичными действиями. Во все департаменты были разосланы составленные Шапталем и Гитоном де Морво инструкции по производству селитры. Котлы и другое нужное оборудование изымалось у владельцев и передавалось для выпаривания селитры. Церкви превращались в заводы по производству селитры.

Усилия народа не остались напрасными. Вскоре Шапталь сообщил Комитету Общественного Спасения, что за одиннадцать месяцев, прошедших со времени издания декрета, получено 22 миллиона фунтов селитры – «результат изумительный, которому потомство поверит с трудом». В час опасности Революция не осталась безоружной. Враг был отброшен за пределы Франции.

После Революции Клод-Луи Бертолле прожил долгие и славные годы.

В 1796 году, после завоевания Наполеоном Италии, он был послан вместе с Гаспаром Монжем в эту страну с поручением отобрать для музеев и хранилищ Парижа наиболее выдающиеся произведения науки и искусства. Во время этой поездки Бертолле познакомился с Наполеоном, стал часто с ним встречаться и даже преподавал ему основы химии.

Генерал Бонапарт и его ученые в Египте

Вскоре вместе с Наполеоном Бертолле отправился в Египетский поход. Там в 1798–1799 годах он был научным консультантом будущего императора. Вместе они создавали Институт Египта, вместе оказались первыми европейцами, проникшими под своды пирамиды Хеопса.

Среди всех ученых, поехавших в Египет, Наполеон больше других выделял Монжа и Бертолле. Если выдавалось свободное время, он очень любил разговаривать с ними на научные и общефилософские темы. Когда в августе 1799 года Наполеон передал командование генералу Клеберу и отправился во Францию, он взял с собой лишь несколько самых преданных людей, в том числе Монжа и Бертолле.

Во время своего пребывания в Египте Бертолле заинтересовался составом воды соляных озер и условиями образования соды в этих естественных «фабриках солей». Изучение образования этих растворов привело его к выводу, что условия химического превращения реагентов, а также температура сильно влияют на протекание реакций. При этом в зависимости от различных условий процесса из одних из тех же исходных веществ могут образовываться соединения различного состава.

Против этого вывода резко выступил его соотечественник химик Жозеф-Луи Пруст (1754–1826). На основании опытов с различными веществами Пруст пришел к выводу, что состав одного и того же соединения постоянен, каким бы путем оно ни было получено. Дискуссия между двумя учеными продолжалась до 1808 года и окончилась открытием одного из основополагающих законов химии – закона постоянства состава соединений, который надолго стал одним из краеугольных камней химической теории.

Лишь сто лет спустя русский химик профессор Н. С. Курнаков (1860–1941) открыл соединения переменного состава, назвав их в честь Бертолле бертоллидами.

Став императором, Наполеон осыпал Бертолле почестями, назначил сенатором, сделал кавалером ордена Почетного легиона и присвоил ему графский титул. Однако Бертолле держался достаточно независимо и избежал положения придворного ученого.

Генерал Бонапарт ведет научный спор со своими учеными

В 1807 году он вообще оставил официальную службу и поселился в парижском предместье Аркёй. Здесь он основал своеобразное научное общество, в состав которого входило небольшое число наиболее выдающихся ученых Франции. Общество это регулярно собиралось под председательством Бертолле или Лапласа и обсуждало различные научные проблемы.

В Аркёйе Бертолле создал химическую лабораторию, но ее функционирование требовало постоянных денежных вливаний, а денег у Бертолле не было. Эти деньги ему давал Наполеон. Вот, например, что писал император Бертолле в мае 1807 года:

«Я узнал, что вы ищете 100–150 тысяч франков. Я отдаю приказ своему казначею выдать эту сумму в ваше полное распоряжение и пользуюсь этим случаем, чтобы продемонстрировать вам свое уважение».

Впрочем, подобное отношение не помешало Бертолле как члену Сената голосовать в 1814 году за отставку Наполеона.

После Реставрации ученый сумел не только сохранить все свои привилегии, но и продолжил политическую деятельность. Он был сенатором и получил от Людовика XVIII титул пэра Франции. В последние годы жизни Бертолле полностью отошел от научной работы из-за тяжелой болезни. Он умер 6 ноября 1822 года в Аркёйе, в двух шагах от своей любимой лаборатории, созданной на деньги умершего за полтора года до этого Наполеона.