Новое исследование, до которого он, наконец, дорвался, поражает историка химии строгостью ограничений, которые наложил на себя молодой исследователь. Перед ним непрерывно маячила заманчивая цель – раскрытие тайны химического сродства. Но он подбирался к ней издалека, с непоколебимым упорством обследуя каждую пядь неизвестной области. Он не сторонник лихих партизанских набегов, хотя время покажет, что в нужный момент у него достает ›и смелости, и решительности, и размаха. Но, прежде всего, у него есть дисциплина воина регулярной научной армии.
Он знает, что прежде чем наступать, надо закрепить плацдарм. Плацдарм, над освоением которого неутомимо работал Менделеев, исчезающе-мал. На протяжении одного миллиметра может уложиться такое количество этих плацдармов, которые не описать числом с двадцатью семью нулями. Ну, конечно же, это атом! Он продолжал и в новой работе Менделеева находиться в центре его внимания, – разумеется, выражаясь фигурально, потому что у исследователя не было никаких способов наблюдать и изучать свойства отдельных атомов. Но это его не смущало. «Давно сказано, – писал он из своей одесской лаборатории, – что ничто не может быть определено само по себе и само из себя. Одно общее изучение многих признаков может вести по естественному пути в деле согласования состава и свойств с их изменениями».
Когда бы Менделеев ни писал, он обычно гораздо больше заботился о полноте выражения своей мысли, чем об удобочитаемости получившегося грамматического предложения. Тот, кто хочет познакомиться с оригиналами его работ, должен быть готов к тому, что некоторые фразы придется читать и перечитывать, прежде чем проникнуть в их смысл, не по одному разу, призывая на помощь интонацию живой беседы с читателем, которая почти всегда скрывается за менделеевской строкой. И каждый раз читателя покоряет самобытная прелесть менделеевской манеры письма. Но мы отклонились от высказанной Менделеевым мысли о том, что, изучая влияние изменений состава химического соединения на его свойства, нельзя ограничиваться наблюдением одного какого-либо признака этих изменений: для того, чтобы достичь успеха, исследование должно быть полным и разносторонним.
Мы уже видели, какое огромное значение в развитии химии того времени имело изучение явления замещения одних атомов в химическом соединении другими. Новое вещество создается из ранее известных. Из него, в свою очередь, создаются новые и т. д. и т. п. Замечательная находка для исследователя, если часть этих веществ может быть получена из иных исходных материалов! Сопоставляя одни вещества с другими в их химическом действии, можно постепенно распутать сложный клубок науки о превращении веществ. В сравнениях рождается истина. Естественно, что Менделеев продолжал интересоваться явлениями замещения, которые он с таким успехом изучал в своей первой работе со взаимозаменяемыми атомными «блоками» в кристаллических постройках. У него нет способов непосредственно наблюдать свойства взаимодействующих атомов. Ну что же, у него есть выход, подсказываемый передовыми идеями Авогадро, с которыми он отлично знаком, новыми мыслями Жерара, которые он не устает приветствовать и пропагандировать. Если отношения объемов газов повторяют отношения атомов, из которых эти газы состоят, надо тщательно изучить взаимодействия и замещения газовых объемов.
Он с головой ушел в эту «химию паров», уточняя отношения объемов химически соединяющихся тел, пытался проследить, насколько и чем именно они отличаются от весовых отношений тех же тел. Он исправлял десятки измерений своих предшественников. Наконец он увидел, что нагромождение ошибок в химической литературе, относящейся к этому вопросу, настолько велико, что надо проверять все подряд. И он, не колеблясь, принялся за эту титаническую работу. Каждое осуществляемое им измерение удельных объемов химически соединяющихся тел ложилось прочным камнем в фундамент здания химической науки, еще только формировавшейся, еще только вырабатывавшей методы исследования, только нащупывавшей опорные пункты для новых теоретических построений.
Совершенствуя в процессе этой черновой работы приемы исследовательского мастерства, Менделеев не терял из виду и своей большой цели. В своей работе, так и названной «Удельные объемы», он еще раз, хотя вскользь, формулировал свою главную мысль:
«Причину химического сродства мы должны искать в простом преобладании притяжения разнородных атомов или частиц».
Познать эту силу сродства можно, лишь наблюдая за ее изменениями, пишет он дальше, и тут же намечает некоторые вехи программы своих дальнейших исследований. «Изменение силы сродства от действия теплоты… растворяющего вещества и других причин, – продолжает он, – изъяснится изменением расстояния атомов, причем очевидно изменяется и сила притяжения».
С этой точки зрения он обсуждает явление превращения газа в жидкость. Частички газа при ожижении сближаются и, очевидно «могут притти в такое положение, что равновесие происходит только при ином их расположении» (надо понимать- при ином, чем в газе). Это сама по себе правильная и интересная мысль, но Менделеев явно еще не ощущает принципиального различия между физическим явлением перехода одного и того же тела из одного состояния в другое – из твердого в жидкое, из жидкого в газообразное – и явлениями чисто химическими, в которых тела с одними свойствами превращаются в новые тела со свойствами совершенно иными. Однако не будем спешить указывать гению на его заблуждения… Мы скоро узнаем, каким образом, побеждая их, Менделееву удалось открыть для человечества новую область знания – физику низких температур…
Не будем также упускать из виду уже отмеченное однажды значение этих поисков связи между химическими свойствами атомов и их массой для последующих крупнейших открытий Менделеева, перевернувших всю химию. Нам это легко сделать, оглядывая жизненный путь Менделеева из далекой исторической перспективы.
Сам Дмитрий Иванович неоднократно подчеркивал значение этих первых работ для открытия Периодического закона, составившего его главную славу. По словам его сына – И. Д. Менделеева – великий химик говорил, что путь, на который он стал в упоминавшихся нами сейчас первых исследованиях, неизбежно должен был привести его к
Периодической системе. «Ведь изоморфизм, то есть способность различных веществ давать одинаковые кристаллические формы, – говорил он, – есть одно из типичных свойств элементов одной и той же химической группы… Точно так же и удельные объемы, то есть величины, обратные плотностям, дают, как я впоследствии наблюдал, один из наиболее ярких примеров периодичности, повторяемости свойств простых тел при возрастании их атомного веса…»[10]. Но об этом после!
Между тем в работе над «Удельными объемами» он не заметил, как пролетело время. Он приехал в Одессу всего лишь в октябре. А в мае – через какие-нибудь полгода – он уже в Петербурге и уже докладывал ученому совету университета результаты своих измерений. Весна 1856 года – это памятная весна для Менделеева, весна его новой жизни. И вот ее новый стремительный успех: после защиты диссертации, в основе которой лежала его работа над удельными объемами, завоевана первая ученая степень магистра физики и химии.
Но Менделееву не с кем было делить свою радость. Любимая сестра Лиза, которая приехала с ним из Сибири, недавно умерла – ночью, совсем одна, в пустой больничной палате. Менделеев тогда еще жил в институте и, навестив ее в тот вечер, не смог по больничным правилам остаться около нее позже десяти часов.
Менделеев мысленно возвращался в другой, незабываемый для него, уголок Петербурга. Уже без ранящей боли, с грустной нежностью вспоминал он Эртелев переулок, маленькую квартирку на третьем этаже, где мать, привезя его из Тобольска и устроив с огромным трудом в институте, решила дождаться совершеннолетия своего последыша. Случайная простуда – и ее не стало…
Смерть матери была большим ударом для Дмитрия Менделеева. После рождения последнего ребенка – любимца, Митеньки – маленькая, худощавая, но сильная духом мать сделалась главной опорой семьи. Как раз в год рождения Дмитрия, в 1834 году, ослеп его отец Иван Павлович Менделеев, директорствовавший в Тобольской мужской гимназии. Все тяготы борьбы за существование и воспитание многочисленных детей легли целиком на плечи матери. Брат Марии Дмитриевны, Василий Дмитриевич Корнильев, пришел на помощь сестре и отдал ей в пользование стеклянный заводик, находившийся в тридцати верстах от Тобольска, в селе Аремзянском. Настойчивая, энергичная Мария Дмитриевна восстановила завод и через два года смогла уже отправить мужа в Москву на операцию снятия катаракты, которая частично восстановила ему зрение. Вернувшись в Тобольск, он содействовал жене в управлении заводиком и в занятиях с детьми. Он помог Мите одолеть латынь в гимназии, куда его отдали семи лет отроду. Несмотря на помощь отца, с латынью у Дмитрия Ивановича дело подвигалось туго, в то время как по математике и физике он был первым учеником.
