ГЛАВА XI. СОСТОЯНИЕ НАУК В ЕВРОПЕ. 1789–1814

 

Реформа научного образования; Политехническая школа; Нормальная школа. В эпоху Революции, наряду с программами политических и социальных реформ был поставлен на очередь и вопрос о реформе в области народного просвещения. Обветшалые учреждения старого режима надо было заменить школами, построенными на демократических началах и более соответствующими потребностям момента. Теоретическая разработка этой проблемы поручена была Национальным собранием и Конвентом особым комитетам народного образования, а позже, по предложению Робеспьера, специальной комиссии по народному образованию. Из всех разработанных ими и некоторыми отдельными лицами планов получил применение план Кондорсе, по идее которого Конвент учредил Политехническую школу для подготовки гражданских и военных инженеров; Нормальную школу для подготовки преподавателей высших наук, получавших вместе с теоретическими сведениями политическое воспитание в республиканском духе; медицинские школы, наконец, Институт, состоявший из трех секций: физико-математической, морально-политической и литературно-художественной, – учреждение, долженствовавшее заменить аристократическую Академию и представлявшее собою нечто вроде «парламента литературной республики», для того чтобы служить целям постоянного общения между представителями науки и искусства.

Реформа преподавания словесных наук, преобладавших во французских университетах, началась лишь в 1808 году. Преподавание точных наук, напротив, было радикально реорганизовано на совершенно новых началах уже в 1795 году. Таким образом, точные науки не только заняли подобающее им место в ряду предметов преподавания во Франции соответственно прогрессу знания и его практическим заслугам, но и самый метод их преподавания претерпел существенное изменение.

Привлечь отборную молодежь к конкурсу перспективой видного положения, не определяя, однако, заранее предстоящей карьеры, ознакомить ее через прославленных ученых с высшими теоретическими знаниями и сделать это в возможно кратчайший срок, – такова была задача новых учреждений, выполненная с успехом. Другие нации, может быть, и не переняли этого принципа коренной централизации наук, но, во всяком случае, они заимствовали у Франции новые методы преподавания, более быстрые и более интенсивные. Равным образом и самое преподавание было ими поручено лицам, наиболее способным двигать науку.

До тех пор ученые, в тесном смысле слова, занимались преподаванием наук лишь тогда, когда это нравилось им. Учреждавшиеся отдельно от университетов академии отводили мало места профессорам; пенсии, которыми пользовались члены академий, по размерам своим вполне удовлетворяли лиц, не имевших личного состояния, но прославивших родину своими учеными трудами. Все это переменилось. Преподавательский персонал получил новую организацию; всякая вновь появлявшаяся знаменитость в конце концов вступала в состав профессоров, и вскоре ученый не профессор сделался исключением.

Невыгодные стороны такой системы в теории очевидны, но на практике они не проявляли себя серьезно до последнего времени. С одной стороны, была необходима реформа прежних методов преподавания, сильно устаревших к концу XVIII века, и революция вскоре дала прекрасные результаты в этом отношении. С другой стороны, революция способствовала деятельной популяризации высших наук в среде, которая умела их воспринять; число научных профессий значительно возросло с тех пор, и таким образом, с точки зрения интересов общества, была возмещена потеря времени, отнимавшегося у знаменитостей обязанностью вести преподавание и производить экзамены.

Система централизации, введенная в Политехнической школе и вслед затем принятая во всех высших учебных заведениях Франции, соответствует известной черте национального духа французов и, так или иначе, вошла в их нравы. Опасность этой системы заключалась не в самой идее централизации, которая безусловно дала наилучшие результаты; ее коренной недостаток обнаружился лишь впоследствии и состоял в том, что система централизации в конце концов должна была породить увлечение специальными подготовительными знаниями среди кандидатов в том возрасте, когда общее образование представляется безусловно необходимым для обеспечения свободного развития еще не определившихся способностей. Нужно отметить, что в отношении Политехнической школы эта специальная подготовка была введена позднее и что в течение долгого времени экзаменаторы судили о лицах, являвшихся на вступительные испытания, не по действительно приобретенным ими знаниям, но по надеждам, которые они подавали.

Отличительная черта Политехнической школы заключалась в том, что область преподавания в ней ограничивалась математикой, физикой и химией. Результатом громадного влияния Политехнической школы явилось резкое разграничение между упомянутыми науками и так называемыми «естественными науками»; это разграничение шло вразрез с течением, господствовавшим в XVIII веке, но почти аналогичным тенденции, обнаружившейся к концу XVI века. Программа Нормальной школы 1795 года, охватывавшая полный цикл наук, сыграла роль блестящего опыта, не давшего, однако, никаких результатов. От реформы 1808 года, основанной на слишком узких принципах, можно было ожидать плодов лишь со временем. Преподавание естественных наук сосредоточилось главным образом в Музее естественно-исторических наук и в медицинских школах.

Чистая математика: Лагранж, Монж, Барно, Гаусс. Лагранж читал лекции в Нормальной школе; затем в течение двух лет он занимал кафедру анализа в Политехнической школе, которую вынужден был оставить ввиду преклонного возраста. Лагранж в широких размерах содействовал успеху реформы своими двумя знаменитыми сочинениями: Теория аналитических функций (Theorie des fonctions analytiques – 1797) и Решение численных уравнений (Resolution des equations numeriques – 1798). Теория, в которой он первый старался дать строгое обоснование методу бесконечно малых и высказывался против применения рядов, сходимость которых не доказана, отмечает наступление новой эры. Если его положения и были забыты, то только в следствие естественного развития понятий о функциях, которые он поставил на высоту, удерживаемую ими и ныне.

Монж (1746–1814), бывший до революции профессором Мезьерской школы военных инженеров, создал начертательную геометрию, заменившую графическими построениями сложные выкладки, применявшиеся до него в фортификации. Ревнивые взаимоотношения между военными школами старого режима воспрепятствовали опубликованию его метода, который был обнародован только в 1795 году в Журнале нормальных школ. Монж припимал самое деятельное участие в организации Политехнической школы, из которой выпустил блестящую плеяду геометров, вскоре приобревших известность. Он сумел также приложить алгебру и анализ к геометрии. Общая теория поверхностей обязана своим успехом его исследованиям о кривизне и открытиям в области интегрирования уравнений с частными диференциалами.

Лазарь Карно (1753–1823), «организатор побед», посвящал свободное от политики время работам по математике. Его Размышления о метафизике исчисления бесконечно малых (Reflexions sur la metaphysique du calcul infinitesimal– 1797) обнаруживают в нем глубокого мыслителя, которого не могут увлечь даже идеи Лагранжа. А его Геометрия положения и Исследование секущих (Geometrie de position – 1803 и Essai sur les transversales – 1806) давно признаются исходным пунктом современной геометрии и дают право причислить его к гениям, сумевшим указать новые пути в науке.

Если прибавить к этим великим именам еще имя Лапласа, к которому мы вскоре вернемся, если перечислить плеяду менее оригинальных ученых, труды которых все же долгое время оставались классическими, как, например, Лежандра (1752–1833) и Лакруа (1765–1843), если принять во внимание, что первые выпуски Политехнической школы уже дали ученых, которые, еще не достигнув вершины своего творчества до 1815 года, выпустили в свет такие прославленные труды, как Трактат по механике (Traite de mecanique – 1803) Пуассона или Элементы статики (Elements de statique) Пу-ансо, – то станет ясным, что первенство Франции в этот период столь же несомненно в математике, как и в военном деле, и что если она заняла первое место и в области чистого знания, то обязана этим также подъему, который революция дала мысли, завоеванной свободе и реформе обучения.

Другие нации не принимали еще участия в этом движении: они сильно отстали. Англия может привести только одно имя – шотландца Айвори (Ivory, 1765–1842), автора важной теоремы о притяжении эллипсоидов (1809), но довольно неудачного критика Лапласа. Только в 1813 году основание Аналитического общества в Кэмбридже Пикоком, Джоном Гершелем и Бэбиджем содействовало в Великобритании введению методов, господствовавших на континенте, замене обозначений Лейбница обозначениями Ньютона, й, таким образом, подготовило в Англии возрождение и высокое развитие математической культуры.

В Германии господствовала тогда так называемая комбинаторная школа, которая развила до крайности некоторые положения Эйлера; она занялась разработкой исчислений, обращая свое внимание на форму, а не на значение выражений, и нередко приходила к неосновательным выводам. Зато эта нация уже имела среди своих математиков перворазрядного гения, влияние которого в то время еще было слабым, но в котором уже следующее поколение с уважением признало главу блестящей немецкой школы.

Карл-Фридрих Гаусс (1777–1855), родившийся в Брауншвейге, сам о себе сказал, что умел считать раньше, чем говорить. Он учился в Гёттингене под руководством довольно посредственного наставника, историка математики Кестнера, сделал важные открытия и в 1801 году обнародовал свои Исследования по арифметике (Disquisitiones arithmetic's). Задача вычисления элементов планеты Цереры, открытой в том же году, заставила его обратиться к астрономии, и в 1809 году он издал Теорию движения небесных тел (Theoria motus corporum cxlestium). Спустя два года Гаусс стал во главе вновь устроенной обсерватории в Гёттингене, где оставался до конца своей долгой жизни. Его упорный отказ от профессуры, мало общительный и порою угрюмый характер долго парализовали его влияние и привели к тому, что учение его распространялось только при помощи его сочинений.

Итак, двадцатипятилетие с 1789 по 1815 год является для чистой математики периодом, историческое значение которого растет по мере его удаления в прошлое. В течение XVIII века были развернуты до конца следствия аналитических концепций Декарта, Ньютона и Лейбница: попытка свести их в одну систему, приспособленную для преподавания, открыла широкий простор новым направлениям, создавшим неожиданный расцвет пауки. Понятия и методы, которые принадлежат XIX веку, уже в то время существовали либо в зачаточном состоянии, либо вполне уже сформировались. Теория функций, теория чисел, новая геометрия и новая механика начали с того времени развиваться и увенчивать уже сооруженное здание.

Система мироздания: Лаплас. Теоретическая астрономия еще не участвовала в этом движении вперед; тем более грандиозный характер приобрело то, что было сделано в этой области. В самом деле, ведь это – методическая сводка и систематическая обработка изысканий, производившихся после Ньютона и стремившихся вывести из одного закона притяжения всю совокупность явлений движения небесных тел. И здесь синтез столь всеобъемлющ, что он господствует над всей наукой XIX века; да и теперь, по истечении столетия, мы еще не отдалились на достаточное расстояние от этого периода, чтобы по достоинству оценить важность тех добавлений к воздвигнутому Лапласом научному монументу, какие за эти сто лет были сделаны.

Сын мелкого фермера, бывший приходящим учеником в военной школе в Бомоне-на-Оже, городе, где он родился, Лаплас прибыл в Париж восемнадцати лет. В Париже автор Небесной механики (Mecanique celeste) благодаря д'Аламберу почти немедленно был назначен профессором военной школы и рядом работ, представленных Академии наук, создал как бы прелюдию к труду, обессмертившему его гений; в то же время вместе с Лавуазье он производил важные изыскания в области физики и физиологии. Академия открыла ему свои двери в 1785 году. Назначенный экзаменатором артиллерийской школы в 1784 году, он снова появился на кафедре в Нормальной школе только в 1795 году, а затем принял на себя управление Палатой мер. К несчастью для своей славы, Лаплас увлекся политикой и показал себя в ней довольно неустойчивым^[108]. Вначале пылкий республиканец, он примкнул к Бонапарту, который сразу после 18 брюмера поручил ему на короткое время пост министра внутренних дел, затем назначил его в Сенат и осыпал отличиями. Но если Наполеон сделал Лапласа графом (1806), то Людовик XVIII сделал его маркизом и пэром Франции (1817).

Небесная механика Лапласа состоит из шестнадцати книг в пяти томах. Первые два тома, появившиеся в 1799 году, посвящены изложению общих теорий; два следующих тома (1802 и 1805) заключают в себе приложение этих теорий к небесным телам. Пятый том, вышедший только в 1823–1825 годах, является добавлением, в котором после краткой истории наук автор излагает результаты своих позднейших исследований по вопросам, уже изложенным во второй части сочинения.

Его известное Изложение системы мира (Exposition du systeme du monde – 1796), предварительно изданное общедоступное изложение Небесной механики, отличается большой ясностью и легкостью изложения. Но сильно ошибется тот, кто захочет найти эти же качества при выводе аналитических формул и в выкладках математических работ Лапласа. Выражение «легко видеть» очень часто заменяет собой рассуждения, ход которых трудно восстановить. Этот же недостаток замечается и в Аналитической теории вероятностей (Theorie analytique des probabilites – 1812), капитальном труде Лапласа по чистой математике, примыкающем к его главному сочинению изложением принципов способа наименьших квадратов, положенного в основу критики наблюдений. Замечательно, что у Лапласа туманность изложения прикрывает не ошибки или недостаточную строгость доказательства: она является результатом желания быть кратким.

Излишне подробно здесь касаться результатов, достигнутых лично Лапласом в решении задачи, которою занимались после Ньютона. Главная суть в том, что автор Principia^[109] считал мировую систему неустойчивой и признавал необходимость особой силы, чтобы время от времени «приводить ее в порядок»; Лаплас же «не нуждался в такой гипотезе»^[110]: он доказал устойчивость вселенной с механической точки зрения. Уже этот один его вывод указывает на важное философское значение его сочинений.

Новые открытия в астрономии. В то время как Альмагест XIX века составился на основании наблюдений, производившихся с древних времен, неожиданные открытия поставили перед математиками новые задачи и требовали методов, которые могли бы оперировать с совершенно новыми и немногочисленными данными. 1 января 1801 года астроном Пиацци, составляя каталог неподвижных звезд, заметил из Палермо новую звезду, за которой он следил до 11 февраля, но не мог решить, планета ли она или комета, так как пройденная ею дуга была слишком мала. Задача, предложенная ученому миру, была решена Гауссом, который указал время и место нового появления звезды, названной Церерой. По его указаниям Церера была найдена 2 января 1802 года бременским любителем, доктором Ольберсом, и таким образом было установлено существование неизвестной древним планеты, находящейся между Марсом и Юпитером и заполнившей пробел в системе звезд, возбуждавший со времени Кеплера интерес астрономов.

Наблюдая за планетой Пиацци, Ольберс случайно открыл еще соседнюю планету, Палладу, элементы которой также были вычислены Гауссом.

Профессор астрономии Гёттингенского университета Гардинг в погоне за такой же счастливой случайностью открыл 1 сентября 1804 года планету Юнону. Гаусс показал, что видимые орбиты этих трех планет пересекаются в одной точке пространства. Этого было достаточно, чтобы явилось предположение, что все эти планеты одного происхождения и что другие осколки первоначальной массы должны в свою очередь проходить через те же узлы. Ольберс занялся разысканием их и 29 марта 1807 года открыл четвертую малую планету, Весту. Но прошло тридцать восемь лет, раньше чем снова увеличилось число известных астероидов, столь значительное в наше время (свыше 480).

Если оставить в стороне эти открытия, то пальму первенства в области астрономических наблюдений все же придется отдать Англии благодаря, главным образом, Вильяму Гершелю. Зато французские ученые, желая возможно точнее определить основание метрической системы, предприняли чрезвычайно важное геодезическое измерение. При помощи новых инструментов, изобретенных Борда, Деламбр (1748–1822) принялся за измерение французского меридиана в связи с английскими триангуляциями, а Мешэн (1744–1805) продолжил линию съемки в Испании до Барселоны и пытался продолжить ее даже до Балеарских островов. После его смерти Академия пригласила Био и Араго, поступивших в главную обсерваторию по выходе из Политехнической школы. Через два года Био вернулся во Францию, а Араго продолжил измерения вплоть до Форментеры. В последний момент вспыхнула война 1808 года, и молодому ученому пришлось пережить опасности странной девятимесячной одиссеи, пока, наконец, Академия получила отчет о его наблюдениях, который он все время носил на теле, под сорочкой.

Благодаря Араго была определена длина дуги седьмой части четверти меридиана с точностью, которой до тех пор не удавалось достигнуть^[111]. Стало, таким образом, возможным определить с достаточным приближением сжатие земли у полюсов. Дробь 1/310 оказалась весьма близкой к результату, добытому теоретическим методом Лапласа, основанным на гипотезе строго эллиптической формы меридиана.

В 1798 году английский физик Генри Кавендшп (1731–1810) точно определил другую астрономическую постоянную большой важности – плотность земли, определить которую не могли в течение долгого времени из-за несовершенных методов исследования. Он воспользовался крутильными весами Кулона и поставил опыт качания маленького свинцового шарика перед большим шаром из того же металла; таким способом ему удалось измерить взаимное притяжение двух шаров, размеры, масса и плотность которых ему были известны. Приложив затем закон всемирного тяготения Ньютона, Генри Кавендиш определил среднюю плотность земли в 5, 48.

Физика: Гальванп, Вольта. Как мы видели, в течение этого периода чрезвычайно важное открытие в области астрономии сделал итальянец; равным образом и в области физики прославились двое итальянцев, заслуживших благодаря важности своих открытий громкую известность. После продолжительного сна в XVIII веке отечество Галилея, казалось, нашло в себе новую энергию. К сожалению, политические события прервали на время научную работу в Италии.

В 1790 году Гальвани (1737–1798), профессор анатомии Болонского университета, произвел свои знаменитые опыты, о которых сообщил в следующем году в сочинении Об электрических силах мускульного движения (De viribus electricitatis in motu musculari). Он касался металлической пластинкой нервов свежеубитой лягушки, а пластинкой, сделанной из другого металла, ее бедра и, установив таким образом связь между двумя пластинками, замечал конвульсивные сокращения (гальванические сокращения) мускулов.

Опыты были повторены всюду с одинаковым результатом, но относительно объяснения явления мнения расходились. Гальвани полагал, что ему удалось открыть особого рода электричество, которое он назвал животным; следуя тогдашней моде, он приписал действие этого электричества специальному нервному флюиду. Сила, по мнению Гальвани, представляла собой продукт выделения мозга, передавалась по нервам и собиралась в мускульных волокнах, которые он уподоблял лейденским банкам; разряжения электричества при посредстве нервов живого существа и были причиной мускульных движений. Металлическая пластинка в опытах с лягушкой играла роль лишь проводника, обнаруживавшего присутствие скрытого электричества.

Теория Гальвани, от которой в наше время остался лишь технический термин на память о знаменитом итальянском ученом, нашла серьезную поддержку, между прочим, в лице Александра фон Гумбольдта и держалась довольно долго. С другой стороны, сразу объявились ярые противники Гальвани, особенно Вольта (1746–1827), профессор университета в Павии, прославившийся уже в то время изобретением электрофора, электрического конденсатора и эвдиометра, прибора для анализа воздуха.

Вольта доказывал, что животное электричество ничем не отличается от обыкновенного и что оно может зарождаться в организме, но не скопляться. Когда Гальвани отказался присягнуть на верность Цизальпинской республике и впоследствии умер в бедности^[112], Вольта обратил внимание на тот факт, что опыт с лягушкой удавался лишь при условии употребления двух различных металлов, и заключил, что простого соприкосновения этих металлов достаточно для возникновения электричества, между тем как до тех пор его получали только при посредстве трения.

Для доказательства своей гипотезы Вольта брал ряд металлических пар пластин и составил в 1801 году так называемый вольтов столб, в котором между каждой парой металлических пластинок находился кружок картона, смоченного водой. При помощи такого прибора Вольта получил ряд электрических разрядов, тем более чувствительных, чем значительнее было число элементов и чем сильнее был раствор солей в воде. Вольта решил, что его теория достаточно обоснована.

Опыты Вольта, подобно опытам Гальвани, были повторены другими учеными. Вольтов столб сделался такой же необходимой принадлежностью каждой лаборатории, как и лейденская банка; ученые, не отдавая себе отчета в истинных причинах зарождения электричества, всячески старались путем более или менее существенных видоизменений опыта добиться наибольших результатов с наименьшим расходом энергии. Лучших результатов раньше чем где-либо удалось достигнуть в Англии.

При помощи электричества, добытого путем трения, известная сила передавалась по проводу, соединявшему тела с электричеством противоположных наименований. Этот процесс был известен давно, но так как приходилось вновь заряжать полюсы, то результат получался мгновенный и резкий. При употреблении вольтова столба напряжение в полюсах было» правда, слабее, но оно постоянно возобновлялось: ток становился беспрерывным, по проводу можно было передать механическую работу, не накопленную заранее путем трения, но постепенно образовывавшуюся при посредстве вольтова столба. Наряду со статическим электричеством возникло электричество динамическое, поразительные приложения которого прославили XIX век.

Опыты Карлейля (Carlisle) и Никольсона вскоре показали, что ток вольтова столба разлагает воду на составные части, причем направляет кислород к одному полюсу, а водород к другому. До тех пор знали только, что электрическая искра производит соединение газов; теперь же при помощи нового прибора стало возможным разлагать тела на их составные части. Таково было первое применение вольтова столба, притом с чисто научной целью. Гемфри Дэви подверг поташ и соду действию вольтова столба из 250 элементов. Ему удалось таким путем разложить эти щелочи и определить входящие в их состав металлы.

В результате дальнейших попыток усовершенствования вольтова столба было признано, что для его функционирования требуется наличность химического воздействия жидкости на один из металлов (например, серной кислоты на цинк). Таким образом, теория Вольта сильно пошатнулась; было естественно предположить, что электричество образовывалось не вследствие соприкосновения двух металлов, а на поверхности, которая подвергалась влиянию жидкости; именно это химическое воздействие производило ток, способный в свою очередь вызвать другое химическое воздействие или произвести простую механическую работу.

Однако эпоха полного торжества этой новой идеи была еще далека; область химических процессов в то время резко отделялась от области механических законов, и лишь постепенно, и притом весьма медленно, исчезли через несколько поколений последние защитники теории Вольта.

Итак, открытие динамического электричества, этого могущественнейшего фактора новейшего прогресса, совершилось в лабораториях, хотя первоначальное его возникновение, повидимому, объясняется простой случайностью, во время, так сказать, кулинарной операции. В результате спора между защитниками различных гипотез, которые в наше время совершенно не выдерживают критики, на практике возник новый прибор, сущность действия которого долгое время оставалась загадочной и который первоначально возбуждал лишь любопытство. Вскоре заметили, что этот прибор имеет большое значение для разрешения вопросов громадной теоретической и практической важности; прошло еще немного времени, и неожиданно открылись новые области применения прибора; наука, таким образом, обратила внимание на практическую сторону нового фактора, услугами которого отныне могло пользоваться человечество, и в то же время вопрос о разрешении теоретического спора, случайно вызвавшего открытие, отодвинулся на задний план.

Французские физики. Первоначально Франция принимала весьма слабое участие в работах по исследованию динамического электричества; тем не менее физика сделала большой шаг вперед, и именно в этой области прежде всего сказался научный метод, созданный реформой преподавания в Политехнической школе.

Франция насчитывает целый ряд выдающихся физиков в эту эпоху; Малюс, Био, Каньяр де Латур^[113], Френель, Гой-Люссак, Дюлонг, Араго, Беккерель, Пети, – все эти ученые были воспитанниками Политехнической школы.

Малюс (1776–1812), офицер, служил в инженерных войсках в Египте и там же, в своей палатке, в которой поправлялся после болезни, начал заниматься изучением теории света. Продолжая числиться на службе, он вместе с тем исполнял обязанности экзаменатора в Политехнической школе (1805). В 1807 году Малюс уже опубликовал два важных мемуара; в 1808 году, наблюдая отражение солнца в окнах Люксембургского дворца при помощи двупреломляющей призмы, он заметил, что интенсивность изображения диска, доходя до полного исчезания, разнится в зависимости от угла наклонения отраженного угла. Отсюда он заключил, что отражение сообщает свету особое свойство; это свойство (поляризацию) Малюс объяснил с точки зрения господствовавшей в то время теории истечения и точно определил все законы, которым оно подчиняется. Таким образом, простое наблюдение из окна дома на улице Анфер привело к открытию бесчисленного множества явлений, дотоле абсолютно неизвестных, а между тем в наше время ими постоянно пользуются для определения минералов, горных пород, состава жидкостей и даже газов.

Малюс умер от болезни легких, его открытие довел до конца Араго (1786–1853). Молодой астроном, вернувшись из Испании, сразу сделался членом Института и проявил блестящую деятельность во всех отраслях науки. В 1811 году он занялся проверкой законов Малюса при помощи трубки Рошона^[114], имевшейся в обсерватории. Объектив этой трубки был сделан из горного хрусталя. До Араго ни один астроном не подумал направить трубку Рошона на землю, а между тем Араго благодаря этому установил факт, что два изображения, отраженного солнечного диска окрашиваются в дополнительные цвета. Таким образом была открыта хроматическая поляризация.

Био (1774–1862), с 1803 года член Института в качестве геометра и профессор физики в Коллеж де Франс, занял впоследствии кафедру астрономии в Сорбонне. В 1816 году ой сделал капитальное открытие в области физики: он нашел, что некоторые вещества обладают, способностью вращать плоскость поляризации. Этим открытием Био воспользовался для анализа сахарных растворов.

Френель (1788–1827), инженер путей сообщения, преобразовал всю математическую оптику. Он опроверг гипотезу истечения и вернулся к волнообразной теории. Однако лишь в 1815 году, находясь в период Ста дней в опале как роялист, Френель^[115] посвятил свои невольные досуги опытам с радужными полосами, получающимися при диффракции; в этой области он не пошел дальше англичанина Томаса Юнга, который успел добиться того же в 1803 году.

Гей-Люссак (1778–1850) и Дюлонг (1785–1828) – оба профессиональные химики. Первый готовился в инженеры путей сообщения, когда Бертолле, возвратившийся из Египта, взял его к себе в лабораторию. Вскоре он сделался репетитором, а потом и профессором химии в Политехнической школе Состояние здоровья не позволило Дюлонгу поступить в артиллерию, и он стал врачом, но главным образом занимался химией. Бертолле и его взял к себе в Аркейльскую лабораторию (1811). Дюлонг открыл хлористый азот, но это ему стоило сначала пальца, а потом и глаза. Около этого же времени он поступил адъюнкт-профессором в Нормальную школу.

Однако в эту эпоху химикам предстоял ряд исследований чисто физического характера. Классификация газов и постепенное увеличение числа их вследствие выделения новых элементов или открытия новых соединений вызывали необходимость изучения их нехимических свойств. Надо было определить плотности газов, коэффициент расширения, теплоемкость. Те же вопросы выдвигались и относительно паров; изучение же плотности паров было тем более важно, что водяной пар уже получил механическое применение. Необходимо было вывести общие законы и по возможности связать физические свойства с химическими.

В 1802 году Гей-Люссак начал с того, что установил практически важный, хотя и не строго точный закон, что расширение газов не зависит от их давления и что коэфициент расширения газов есть величина постоянная. Этот закон Гей-Люссак распространил на пары и впоследствии доказал, что плотность паров одинакова в пустоте и в газообразных смесях. Он изучил также явление охлаждения газов вследствие расширения и посредством опыта с двумя шарами (1807) заложил одну из важнейших экспериментальных основ механической теории теплоты^[116].

Проверив на опыте законы капиллярности, теоретически установленные Лапласом, Гей-Люссак в 1804 году совершил два знаменитых полета на воздушном шаре с целью научного исследования атмосферы. В первый раз он и Вио поднялись на высоту только 4000 метров, но во второй раз он один поднялся на высоту 7000 метров.

В 1806 году Гей-Люссак и Гумбольдт произвели многочисленные опыты точного анализа воды и установили простое отношение объемов обоих газов, входящих в ее состав. Дальнейшие опыты были прерваны поездкой в Италию, предпринятой обоими учеными. В Италии Гей-Люссак занимался изучением явлений магнетизма. Лишь в 1808 году, будучи уже два года членом Института, Гей-Люссак решился провозгласить закон, справедливо носящий его имя, – что объемы химического соединения и составных его частей в газообразном состоянии находятся в простом отношении. Так впервые было установлено численное соотношение между физическим свойством тела (плотностью) и химическим. Второй закон этого рода открыли Дюлонг и Пети^[117].

Академия наук в 1811 году поставила на конкурс вопрос о теплоемкости газов. В 1813 году Академия присудила награду Ларошу и Берару, изобревшим метод определения коэфициента теплоемкости при постоянном давлении; впрочем, они не добились окончательных результатов; В 1815 году Академия поставила на конкурс вопрос об охлаждении. Дюлонг и Пети сообща занялись ими выполнили капитальную работу. Произведя по заранее намеченной программе ряд опытов при постоянном объеме, они установили закон равенства теплоемкости при равенстве объемов для всех простых газов.

Английские физики и химики: Дальтон и Дэви. Блестящая школа французских физиков могла найти соперников только в Англии.

Благодаря почти непрерывной войне между обоими государствами одни и те же научные вопросы, возникавшие по обе стороны Ла-Манша, разрабатывались самостоятельно с обеих сторон, и первенство в открытиях часто служило предметом споров, хотя независимость исследователей не подлежала сомнению.

Мы уже указали, что Томас Юнг (1773–1829), врач, занимавшийся самыми разнообразными исследованиями, выставил против теории истечения серьезное возражение, доказав, что при известных обстоятельствах два световых интерферирующих луча производят темноту. Это было исходным пунктом работ Френеля, который долгое время не знал о работах Юнга. В то же время Даниэль Брьюстер (Brewster, 1781–1868), изобретатель калейдоскопа (1819), получил результаты, приблизительно совпадавшие с результатами исследований Био и Араго по поляризации.

Существование темного теплового спектра было открыто в 1801 году астрономом Вильямом Гершелем, а невидимый химический спектр (действие на хлористое серебро) был обнаружен Волластоном.

Румфорд (1753–1814) и Лесли (1766–1828) известны своими работами и открытиями в области теплоты, но все эти имена бледнеют перед именами химиков Дальтона (1766–1844) и Дэви (1778–1829). Первый известен как основатель атомной теории, заслуживающей особого изложения.

Мысль о том, что сложное тело должно характеризоваться строго определенными весовыми отношениями составляющих его элементов, кажется столь естественной, что даже непонятно, почему этот вопрос не мог возникнуть раньше. Но если при определенных отношениях в случае двух аналогичных соединений, например, в сернокислом калии и натрии, на одно и то же весовое количество серной кислоты приходятся известные количества калия и натрия, которые могут заместить друг друга, то количества эти эквивалентны, т. е. химически равнозначны. Далее, производя замещения всевозможными способами, нужно заключить, что всякое тело с химической точки зрения определяется относительным весовым количеством, обозначающим его эквивалентность по крайней мере в ряду произведенных замещений.

Однако эти заключения были выведены исключительно опытным путем немецкими химиками Венцелем (Лекции о химическом сродстве – 1777)^[118] и Рихтером (Основы стехиометрии, 1792–1794)^[119], производившими опыты только с солями. Но принцип постоянных отношений не соответствовал туманным идеям о превращении элементов, господствовавшим так долго в химии: он, казалось, противоречил изменчивым результатам анализов, тогда еще не вполне ясным, а изучение соединений и разложений, видимо, указывало на возможность соединений во всяких пропорциях. Глава французской школы после смерти Лавуазье, Бертолле, долго не признавал закона постоянных отношений во всей его строгости; вместо точного количественного закона он склонен был видеть в соединениях качественные факты, определяемые равновесием между химическим сродством и разными другими естественными силами.

Во всяком случае, о работах Венцеля и Рихтера узнали только тогда, когда Берцелиус обратился к их исходному пункту, для того чтобы противопоставить подвергшейся некоторым сомнениям теории эквивалентности атомистическую теорию. Но главный удар, более сильный, чем все прежние, был нанесен Дальтоном в 1801 году, когда он провозгласил закон кратных отношений.

Если два тела соединяются в разных отношениях, причем вес одного из них принят за величину постоянную, то весовые количества другого тела будут находиться в весьма простом численном отношении. Для Дальтона этого было достаточно, чтобы заключить, что каждое простое тело должно состоять из атомов, имеющих одинаковый вес, характеризующий это тело; сложное же тело состоит из элементарных молекул, каждая из которых заключает небольшое, но строго определенное количество атомов составляющих его простых тел. Таким образом, явилась возможность ввести весьма простые химические обозначения, указывающие количества атомов каждого типа в элементарной молекуле.

⇐ Предыдущая15161718192021222324Следующая ⇒

Поделиться: