Объединяя данные физики и астрономии, я занялся разработкой эволюционной теории образования химических элементов, а также превращения одних элементов в другие.
Я задал себе вопрос, можно ли заключить, что каждый из известных нам до сих пор семидесяти восьми видов материи так же вечен, как и она сама; что газы нашей атмосферы, металлы земной коры и все вообще химические элементы, наблюдаемые нами на небесных светилах, не произошли и не происходят где-нибудь теперь, среди туманных скоплений, носящихся в бездонной глубине небесных пространств?
Конечно, нет. Атомы химических элементов тоже должны совершать свою эволюцию в бесконечной истории мироздания.
Таким образом, вопрос о происхождении химических элементов я неразрывно связывал с общей эволюцией небесных тел. Поэтому, рассматривая процессы, приведшие к образованию современных химических элементов на Земле, я широко привлекал все известные в то время астрофизические данные. Я обратил особое внимание на изменение процентного содержания химических элементов на разных глубинах туманности Ориона, имеющей однородный химический состав. Рассматривая спектроскопические наблюдения звезд и туманностей, комет и планет, я высказал ряд предположений о происхождении этих объектов. Проследив эволюцию химических элементов в космосе, я поставил вопрос о возможности их разложения и синтеза в земных условиях.
Можно было вывести и законы их образования из трех компонентов небесных туманностей — протогелия, протоводорода и небулёзия, но каким путем их создала природа, оставалось лишь гадать по тем отрывочным фактам, которые доставляла нам только нарождавшаяся тогда химия неба.
Многочисленные накопившиеся факты и их обобщения, которыми мы обязаны главным образом великому исследователю этой области знания, английскому астрофизику Локьеру, дают нам возможность проследить историю наших металлов и металлоидов на каждой стадии развития небесного светила и удостовериться собственными глазами, что все они — продукты эволюции звезд в определенный период их жизни и что они одни и те же на каждой звезде в ту же самую стадию ее развития.
Следствием моей теории было предположение, что раз в процессе образования химических элементов гелий и водород играют главную роль, то они должны быть наиболее распространенными в космическом пространстве. Мы сегодня знаем, что так оно и есть.
Однако я понимал, что для разложения и синтезирования элементов нужны не обычные химические средства, а особые физические методы. Уже после тюрьмы, в 1910 году, я, про-анализировав явления радиоактивного распада, подробно рассмотрел его сущность и пришел к выводу, что при радиоактивном распаде сначала отделяются «наиболее наружные компоненты» — электроны, а затем — полуатомы гелия.
Позже я с восторгом узнал об открытии В. Рамзаем и Ф. Содди превращения эманации радия в инертный газ — гелий. Я увидел в этих открытиях зарю новой эры в развитии химии, когда чудеса науки о превращениях вещества превзойдут самые экстравагантные мечтания.
В «могучей новой силе» — радиоактивности — я видел современного Геркулеса, который поднимет закон Менделеева на новый уровень.
Еще один вопрос, который я рассматривал в это время, — представления о природе растворов.
Я считал, что само существование раствора требует, чтобы между избыточными ненасыщенными пунктами сцепления у молекул растворенного тела и такими же пунктами у молекул растворителя образовались ритмически-переменные связи. Благодаря этой переменности молекулы растворенного тела будут как бы перебрасываться от одной молекулы растворителя к другой, смотря по случайностям своего положения, и весь раствор скоро примет однородный состав, т. е. в каждой его части отношение между количеством растворенного тела и растворителя будет одно и то же. То есть растворенное вещество активно взаимодействует с растворителем. Общей точкой зрения на природу растворов в это время была такая: молекулы растворителя представляют собой лишь механическую среду, в которой размещается растворяемое вещество. Следовательно, полностью отрицалась какая-либо химическая связь между растворенным веществом и растворителем.
Молекулы всякого растворителя находятся в непрочных, постоянно разрушающихся и постоянно возобновляющихся химических соединениях с молекулами растворимого в нем вещества. При этом происходит распадение молекул растворенного тела на ионы в электролитических растворах.
Я считал, что частицы вещества будут скользить или плавать в растворителе, прицепляясь поочередно к различным его молекулам. Молекулы растворимого тела будут химически присоединяться то к одной, то к другой молекуле растворителя, которая удобнее расположится после разрыва связи с предыдущей. Можно сказать и наоборот, что все молекулы растворяющей среды будут как бы по очереди сменять друг друга на свободных пунктах сцепления ионизированных или неионизированных молекул растворителя, как часовые на своих постах.
Всякое представление о паевом соотношении здесь исчезает, и оба вещества окажутся смешивающимися друг с другом во всех пропорциях, пока не настанет известный максимум, обусловливающий насыщение растворителя.
Связи не имеют постоянного, неизменного напряжения; но ритмически то усиливаются, то ослабевают, вероятно, в связи с тепловыми и световыми колебаниями окружающей среды. Вот как можно пояснить это наглядным примером, рассматривая несколько лодок с прикрепленными на них магнитами. Пусть по океану идет флотилия. Если в океане поднимается легкое волнение, то самостоятельные качания каждой лодки будут поочередно раздвигать и сближать связывающие их полюсы и взаимное сцепление их будет ритмически то усиливаться, то ослабевать; но каждая пара лодок все еще будет оставаться в связи между собой, и общая форма и строение всей флотилии не изменятся, хотя и увеличился ее контур. Если волнение в океане будет усиливаться все более и более, то наступит наконец такой момент, когда оттолкнувшиеся лодки будут удаляться настолько далеко друг от друга, что в их промежутки будут вступать и другие случайно отброшенные лодки и сами они будут входить в сферы действия новых. В таком случае все связи флотилии из ритмически-постоянных обратятся в ритмически-переменные и она потеряет свою определенную форму и гексагональное строение, хотя все лодки и будут плыть еще как одно внутренне подвижное целое.
То есть существует некоторый порядок в размещении частиц жидкости. И сила молекулярного сцепления между частицами в жидкости оказывается постоянной величиной лишь в смысле среднего арифметического, да и то при постоянной температуре.
Таковы были основные идеи работы «Периодические системы строения вещества». В это время многие авторитетные русские ученые придерживались мнения об абсолютной неразложимости атомов. Они отвергали идею об их сложном строении и их эволюции.
В истории естественных наук нередки случаи, когда представления и системы, составленные чисто теоретическим путем, подтверждались впоследствии с такой стороны, о которой и не думали их авторы. То же самое случилось и с изложенной в этой работе теорией строения атомов. Выработанная мной в общих чертах еще в 80-х годах прошлого столетия, она оправдалась с тех пор уже тремя важными открытиями: открытием гелия и его аналогов, а затем открытием катодных корпускул и медленного распадения атомов радия на гелий и остаточный элемент, по-видимому, сходный по химическим реакциям с обычным радием, но несколько меньший по атомному весу.
В первый раз я пытался освободить свою рукопись от тяготевшего над ней, вместе со всеми другими моими научными работами, бессрочного заключения еще в конце 90-х годов. При посещении крепости тогдашним министром внутренних дел Горемыкиным я его просил отдать ее в распоряжение Д. И. Менделеева или Н. Н. Бекетова. Но, получив книгу, Министерство внутренних дел почему-то не пожелало исполнить мою просьбу и дало ее только на просмотр профессору Д. П. Коновалову с обязательством возвратить ее обратно после просмотра.
