Книга издавалась в Казани в течение трех лет отдельными выпусками, по мере того как они подготавливались ученым. Таким образом, она отражает в известной мере и процесс, и метод работы Бутлерова, и необычайно быстрый творческий рост автора.

Первые лекции посвящаются внедрению новых понятий в умы слушателей. Не все еще приведено в порядок у самого учителя, и в начале курса он «вместо обширного, но еще недостижимого закона, говорящего, что натура сложного вещества определяется натурой, количеством и взаимным отношением составных частей», ставит пока такое правило:

«Химическая натура сложного вещества определяется натурой и количеством составных частей и химическим строением его частицы».

Он чувствует, что правило это недостаточно широко, но указывает: «зато проверка его лежит в пределах опыта, а дальнейшее развитие фактических знаний укажет, насколько и в каких пределах оно справедливо и полезно».

Учитель не скрывает от учеников, что в этом обобщении есть слабые стороны и указывает исключения, которым пока нет объяснения. Он вводит понятие «сродства атомов», как основы химического строения, но вопрос о том, почему атомы обладают различным количеством сродства, он оставляет без ответа.

Излагая шаг за шагом фактический материал, накапливавшийся необыкновенно быстро в эти годы, учитель был поставлен в необходимость давать новые объяснения целому ряду химических явлений.

Бутлеров кладет в основу своих объяснений принцип строения молекулы, но ему нехватает фактического материала, чтобы ответить на ряд возникающих при этом вопросов. Традиционное объяснение изомерии различием генераторов отвергнуто. В свете новых понятий совершенно очевидно, что изомерия обусловливается различием химического строения, но существуют тела, состав которых делает различие химического строения невозможным, а между тем некоторые наблюдения заставляли предполагать и здесь существование изомерии.

Учитель стоит перед учениками на кафедре с открытым и ясным лицом. Он знает, что, вводя слушателей в круг собственных сомнений и неразрешенных вопросов, он тем самым колеблет веру в принцип, столь упорно, последовательно и постоянно им самим проводимый. Но тут же он указывает и путь к разрешению всех вопросов, всех сомнений:

«Опыту предстоит показать, действительно ли возможны вое изомеры, предсказываемые теорией, и какое имен. но изменение свойств соответствует известному изменению химического строения… Легко может быть, что некоторые из изомеров на деле не существуют, что соответствующее им распределение атомов не представляет случая прочного равновесия и потому при условиях, которые должны были бы произвести их, будут получаться, вследствие перемещения атомов, другие близкие к ним тела…»

Бутлеров сознательно колеблет проводимый им принцип, чтобы убедиться в его незыблемости, чтобы избегнуть ошибок, и не перестает повторять своим ученикам:

«Все так называемые теории в химии суть только обобщения известного круга фактических знаний. Таково и понятие об атомности, но, развившись позднее других воззрений и основавшись на большей сумме знаний, оно обнимает и область фактов более обширную… Относительная ограниченность теоретических понятий в химии видна из того, что они относятся только к известным, так называемым химическим свойствам материи, почти не касаясь других сторон ее проявлений, между тем как все частные свойства вещества, несомненно, находятся во взаимной причинной связи — все вытекают из обусловливаемых ее сущностью основных свойств, познать которые с разных сторон стремятся различные отрасли естествознания…»

Бутлеров выступает как яркий представитель материалистического естествознания. Существование объективного, реального мира для него не подлежит сомнению, как не подлежит сомнению и возможность его познания. Он пропагандирует непрестанность теоретического развития химии и с удивительной прозорливостью предвидит дальнейшее развитие физико-химических наук. Он говорит:

«Фактическая связь между химизмом, теплотою, светом и другими проявлениями деятельности материи очевидна: что свет есть движение — это гипотеза, доросшая ныне почти до степени непреложной истины, что теплота — движение, это сделалось более чем вероятно с тех пор, как возникла механическая теория тепла, и, может быть, не ошибется тот, кто назовет движением все явления химизма. Если наступит время, которое уяснит причинную связь между всеми видами этого движения, то явления химизма получат свою механическую теорию — теорию в полном смысле слова, и, заняв свое место в науке как определенная часть стройного целого, теория эта наравне с другими частями — теориями другого рода движений — подчинится математическому анализу».

Предостерегая своих учеников от «слепого доверия к нынешним теориям в химии за пределами тех фактов, из которых они выведены», Бутлеров говорит:

«Доверие это было бы настолько же опасно, насколько неблагоразумно полное отрицание теорий. Руководствуясь ими неосторожно, можно попасть на ложный путь, но без них приходится ощупью отыскивать дорогу».

Ученики видят учителя не только на кафедре, но и в лаборатории и могут убедиться, насколько он верен этому правилу. Руководясь им, Бутлеров обогащается таким опытом, так углубляет и укрепляет принцип химического строения, что, возвращаясь в конце курса вновь к вопросам теории, может придать уже иной вид правилу, выставленному им в начале курса. Теперь это «правило» определяет взаимоотношения атомов в молекуле, или, как тогда говорили, «элементарных паев в частице», гораздо полнее. Этим правилом, впервые в истории химии, устанавливается особое содержание химических явлений, создается истинное понятие химического строения.

«Химические отношения каждого элементарного) пая, находящегося в сложном теле, определяются, с одной стороны, его натурой и способом химического помещения в частице, с другой — натурой, количеством и химическим расположением остальных паев, заключенных в той же частице».

Формулируя это правило, Бутлеров не случайно, конечно, подчеркивает, что речь идет о химическом отношении, о химическом перемещении, о химическом расположении. Рассматривая все явления химизма как движение, которое является не простым движением в пространстве, а особым родом движения, Бутлеров тем самым хочет сказать, что этот род движения имеет совершенно иной характер, чем все другие виды движения материи, внешне проявляющиеся в теплоте или электричестве или тем более в механическом перемещении.

«Химическую натуру элементов еще приходится пока изучать просто, не пускаясь в объяснение ее сущности, — говорит он, — но что касается влияния химического помещения элементарного пая в частице на его свойства и влияния на эти свойства других элементарных составных частей той же частицы, то здесь могут быть подмечены известные правильности и формулированы некоторые обобщения. Обобщения эти еще очень шатки и — поверхностны, но, руководясь ими, уже нередко можно с достаточной вероятностью делать заключения о химическом строении вещества по его превращениям и, наоборот, предвидеть до некоторой степени свойства тела, имеющего определенное, известное химическое строение… При большей разработке такие обобщения, без сомнения, приобретут более твердые основания, более определенный вид и заслужат название законов…»

Разрабатывая все глубже и глубже свои обобщения, Бутлеров убеждается, что европейские химики смотрят на сущность химических явлений чисто механистически. Результатом его размышлений явилась законченная, ясная новая теория, к проверке которой он и приступил.

Что же могли западноевропейские химики, собравшиеся в 1860 году в Карлсруэ, противопоставить результатам напряженной творческой работы Бутлерова?

История конгресса химиков в 1860 году дает представление о том, как вопросы химической науки решались современниками Бутлерова на Западе.

Осенью 1859 года Кекуле приехал в Карлсруэ посмотреть установку для получения газа в местной технической школе, директором которой был его друг, профессор Карл Вельцин (1813–1870).