Мировое научное сообщество не сразу оценило это открытие. Уж очень многое оно меняло в сложившихся представлениях. Так, немецкий физико-химик В. Оствальд, будущий лауреат Нобелевской премии, утверждал, что открыт не закон, а принцип классификации «чего-то неопределенного». Его соотечественник Р. Бунзен, открывший в 1861 году два новых элемента – рубидий и цезий, говорил, что Менделеев увлекает химиков «в надуманный мир чистых абстракций». Профессор Лейпцигского университета Г. Кольбе назвал открытие «спекулятивным».
Сдержанно отнеслись к нему и русские химики. Зачитанный Н. Меншуткиным по просьбе отсутствовавшего Менделеева доклад «Соотношение свойств с атомным весом элементов» на заседании недавно созданного Русского химического общества не произвел впечатления на специалистов. Академик Н. Н. Зинин заявил, что Менделеев делает не то, чем следует заниматься настоящему исследователю. Правда, через два года, прочитав статью Дмитрия Ивановича «Естественная система элементов и применение ее к указанию свойств некоторых элементов», Зинин изменил свое мнение и написал автору: «Очень, очень хорошо; премного отличных сближений, дай Бог Вам удачи в опытном подтверждении Ваших выводов».
Периодический закон давал возможность предсказать существование еще не известных науке элементов. В столбце под алюминием Менделеев оставил место для его аналога «экаалюминия», под бором – для «экабора», а под кремнием – для «экасилиция». Так он назвал еще неоткрытые химические элементы и даже присвоил им соответствующие символы.
И вот в 1875 году французский химик Лекок де Буабодран открыл предсказанный Менделеевым «экаалюминий», назвал его галлием и заявил: «Я думаю нет необходимости настаивать на огромном значении подтверждения теоретических выводов господина Менделеева». Спустя четыре года известный химик Л. Нильсон открыл скандий и сказал: «Не остается никакого сомнения, что в “скандии” открыт “экабор”… Так подтверждаются нагляднейшим образом соображения русского химика, которые не только дали возможность предсказать существование скандия и галлия, но и предвидеть заранее их важнейшие свойства». В 1886 году профессор Горной академии во Фрайбурге немецкий химик К. Винклер при анализе редкого минерала аргиродита обнаружил еще один элемент – предсказанный Менделеевым «экасилиций» – и назвал его германием.
Ясное понимание того, что место элемента в системе выражает его связи, отношения с ближайшими соседями по системе, а через них и со всеми остальными элементами определило научное превосходство Менделеева перед всеми оппонентами. В системе действительно отразился закон природы. Понимая систему, зная, например, через какой промежуток повторяются свойства элементов и как они меняются в пределах одного периода от одного элемента к другому, можно было целенаправленно вести поиск новых элементов, представляя, как, примерно, будут выглядеть «незнакомцы», если обнаружатся.
В то же время предугадать существование группы благородных газов Менделеев не смог. Им поначалу не нашлось места в периодической системе. Поэтому открытие английским учеными У. Рамзаем и Дж. Релеем в 1894 году аргона сразу же вызвало бурные дискуссии и сомнения в периодическом законе и периодической системе элементов. После нескольких лет раздумий Менделеев согласился с присутствием в предложенной им системе «нулевой» группы химических элементов, которую заняли другие благородные газы, открытие вслед за аргоном. В 1905 году ученый написал: «По-видимому, периодическому закону будущее не грозит разрушением, а только надстройки и развитие обещает, хотя, как русского, меня хотели затереть, особенно немцы».
Полное научное объяснение периодическая система элементов получила на основе квантовой механики в XX веке. Закон и система Менделеева лежат в основе современного учения о строении вещества, играют первостепенную роль в изучении всего многообразия химических веществ и в синтезе новых элементов.
В дневнике Д. И. Менделеева последняя запись, посвященная экспериментам в области неорганической химии, имеет дату 11 декабря 1871 года. Следующая же страница под датой 14 декабря уже посвящена упругости газов. Именно в этом кратком промежутке и совершился переход Менделеева от тематики, непосредственно связанной с периодическим законом и естественной системой элементов, к новой тематике, связанной с изучением газов. Она-то и определила на ближайшие – семидесятые – годы его научные интересы.
Свойства паров, газов и изменения состояний вообще-то занимали Менделеева с первых шагов его научной деятельности. Еще в магистерской диссертации «Об удельных объемах» он писал: «Все эти факты сближают три состояния тела, показывают, что правильность в изменениях газа есть только кажущаяся, трудно наблюдаемая, что все тело в строгом смысле не подчинены ни Мариоттову, ни Дальтонову законам – для твердых, жидких и парообразных тел это очень ясно, а для газов открывается только при тщательных наблюдениях».
Для тщательных наблюдений Дмитрий Иванович закупил за границей необходимую аппаратуру. Благо, Русским техническим обществом и артиллерийским ведомством были предоставлены некоторые средства. Вместе с отобранными сотрудниками он занялся изучением сжимаемости газа, проверкой законов Бойля – Мариотта и Гей-Люссака, обоснованием случаев отступления от этих законов. Отчетом об этих исследованиях стала первая часть монографии «Об упругости газов» (1875). Во второй части должны были быть описаны дальнейшие наблюдения над коэффициентом расширения газов при постоянном давлении, изменением их упругости с изменением объема, температуры и т. д. Но тут скончался его главный сотрудник М. Л. Кирпичев, что тяжело отозвалось на всем ходе опытов, а в 1876 году трое других помощников по разным причинам тоже отошли от этих занятий. Просто невозможно оказалось найти новых людей, подготовленных к такому трудному делу и в то же время достаточно обеспеченных материально, чтобы всецело ему отдаться.
«Мы отдаем себе отчет в принципиальной невыполнимости данных исследований упругости газов и в то же время невольно преклоняемся перед грандиозным их размахом», – так советский историк науки О. Н. Писаржевский в 1959 году оценил усилия Менделеева на этом направлении.
Целеустремленная научная работа в новой области на каждом шагу приводят к находкам, не относящимся к основной теме. Если не давать зарока оставлять их без внимания, они могут составлять немалую дополнительную ношу. Менделеев умел ограничивать свои потребности, но не свои искания. Он мог сократить сон, меньше времени тратить на еду, готов был безвыходно сидеть за измерениями и вычислениями, лишь бы только возможно шире охватить новые просторы науки. А как иначе объяснить, что сопутствующие работы всегда окружали его основной труд, как спутники окружают планету? Приводя в старости архив в порядок, Дмитрий Иванович записал: «Сам удивляюсь, чего только я не делывал в своей научной жизни».
Конкретно эта запись относится к первым номерам «Инженерного журнала» за 1876 год, где была напечатана большая статья «О барометрическом нивелировании и применении для него высотомера».
Высотомер – прибор для определения высоты над уровнем моря – появился в ходе исследования упругости газов. При работе над этой темой Менделееву постоянно, по несколько раз в день, приходилось прибегать к точным определениям атмосферного давления. Пользоваться для этого ртутным барометром было утомительно. Поэтому для сокращения времени наблюдений он придумал такой барометр, который указывал не абсолютную величину атмосферного давления, а только изменения, которые в нем произошли с того момента, как был заперт кран прибора. Ученый убедился, что изобретенный им дифференциальный барометр необычайно чувствителен (в 16 раз чувствительнее ртутного). Он мог указывать ничтожные изменения, отличавшие давление столба воздуха между ступеньками лестницы. Это был готовый барометрический указатель уровня. Отвечая запросам практики, Менделеев придал ему устройство, пригодное для нивелирования, и назвал высотомером. В 1875 году топографы Генерального штаба использовали его для изготовления карт незнакомой местности, когда не хватало времени для определения уровня возвышенностей оптическим путем.
