Вот как через много лет описывал ее сам Бородин: "Лаборатория академии представляла две грязные мрачные комнаты со сводами, каменным полом, несколькими столами и пустыми шкафами. За неименьем тяговых шкафов, перегонки, выпаривание и пр. зачастую приходилось делать на дворе, даже зимой. Об организованных практических занятиях не могло быть и речи. Но и при этих условиях у H. Н. находились всегда охотники работать. Человек пять-шесть всегда работало, частью на собственные средства, частью на личные средства Н. Н-ча".
Этими охотниками были по большей части начинающие ученые и студенты последних курсов. Как же мог решиться первокурсник Бородин заявить о своем желании попасть в это избранное общество?
Но он слишком любил химию, чтобы удовлетворяться слушанием лекций. Он не стал терять даром время и у себя дома не только свою комнату, но и всю квартиру превратил в лабораторию, к ужасу остальных членов семьи.
А. П. Дианин рассказывает, что "на окнах, столах и под столами, - словом, везде, где можно было что-нибудь поставить, находились стаканы с растворами, реторты, всякая посуда и химические материалы. Впрочем, с сероводородом и кислотами он работал в отхожем месте, которое, таким образом, заменяло ему и тяговый шкаф и вообще черную лабораторию.
Впоследствии он с большой гордостью показывал гликолевую кислоту, приготовленную им в этой примитивной лаборатории".
Мы не знаем, каким способом получил он гликолевую кислоту: пришлось ли ему для этого сначала превратить уксусную кислоту в хлороуксусную, а от нее уже перейти к гликолевой. Или же он воспользовался способом, который незадолго до этого - в 1851 году - был найден русским химиком Соколовым и шел не от хлороуксусной, а от аминоуксусной кислоты - гликокола. Одно можно сказать с уверенностью: он должен был почувствовать себя счастливым, когда увидел выпадающие из раствора мелкие бесцветные иголочки новорожденной гликолевой кислоты, которую он сам вызвал к жизни. Радость созидания вознаградила его за все трудности, с которыми ему Пришлось иметь дело.
Ведь не так-то легко выполнять такие сложные работы без руководителя.
Бородин был уже на третьем курсе, когда, наконец, набрался смелости и подошел к Зинину.
Вот что рассказывает об этом Стасов в своей книге "Александр Порфирьевич Бородин": "Зинин встретил его насмешками, не веря, чтобы студент его курса стал серьезно заниматься таким предметом: таких примеров еще не бывало. Но вскоре Зинину пришлось убедиться в том, что недоверие было напрасно".
К своему удивлению, Зинин увидел, что этот застенчивый, так легко краснеющий юноша не только хочет, но и умеет работать. Руки у новичка были умелые и ловкие. Он обращался с приборами и реактивами, как со старыми знакомыми.
Академическая лаборатория по своему оборудованию была немногим лучше домашней лаборатории Бородина. За неимением посуды приходилось иной раз работать в битых черепочках и в самодельных приборах. На химию ассигновывалось в год рублей тридцать, с правом требовать еще столько же в течение года. Много ли можно было купить на такие деньги? Но, даже имея деньги, было трудно иной раз найти в магазинах самую обыкновенную пробирку или каучуковую трубку.
Но не приборы делают лабораторию, а ее руководитель. Где ученики группируются вокруг большого ученого, там и с небогатым оборудованием можно многого добиться. Здесь, в этих неказистых мрачных комнатах, росла и крепла молодая русская химия.
Бородин вспоминал потом: "Это была пора синтеза горчичного масла, "пропилениловых" соединений самого хозяина лаборатории и патриархальных дружеских отношений между учителем и учениками. Мне живо вспоминается, как, бывало, H. Н. приносил в лабораторию иодистый "пропиленил" и… десяток яблоков, купленных мимоходом на Сампсониевском мосту и тщательно завязанных в платочек: дружеское угощение студенту за помощь в работе - "чтобы не скучно было". Мне живо помнятся его веселые, чисто товарищеские и большею частью всегда поучительные беседы со студентами; дружеские побранки и даже колотушки - когда кто-нибудь зазевается во время работы, напортит что-нибудь или скажет какую-нибудь глупость. Верный преданиям казанского студенчества своего времени, он любил помериться своей действительно громадной физической силой - схватиться с каким-нибудь дюжим студентом или доктором и побороться с ним".
Здесь, в лаборатории Зинина, начинали свою работу выдающиеся ученые H. Н. Бекетов, В. Ф. Петрушевский. Сюда приходили и молодые химики для того, чтобы рассказать Зинину о результатах своих работ, посоветоваться с ним о своих идеях, планах, намерениях. "Лаборатория превращалась в миниатюрный химический клуб, в импровизированное заседание химического общества, где жизнь молодой русской химии кипела ключом, где велись горячие споры, где хозяин, увлекаясь сам и увлекая своих гостей, громко, высоким тенором, с жаром развивал новые идеи и, за неимением мела и доски, писал пальцем на пыльном столе уравнения тех реакций, которым впоследствии было отведено почетное место в химической литературе".
О каких новых идеях говорит здесь Бородин? О чем велись горячие споры в "химическом клубе"?
Чтобы это узнать, надо перелистать страницы истории химии. Для нас эта история прошлое, давно пройденная ступень. А для Зинина, для его учеников и современников это была сама жизнь, которая то и дело сталкивала противоположные взгляды и иной раз требовала немедленного пересмотра установившихся представлений.
Глава пятая
БОРЬБА В НАУКЕ
В истории науки бывают спокойные времена, когда копятся факты и каждый новый факт находит себе удобное место в уже готовых схемах, в ячейках давно построенного прочного здания теории.
Но бывают и другие времена, - когда здание теории становится тесным для новых фактов. Все очевиднее делается необходимость перестроить это старое здание, которое больше уже не помогает, а мешает росту науки.
Так начинается борьба между тем, что отжило свой век, и тем, что идет на смену. Эта борьба вновь и вновь проверяет прочность старого и силу нового.
Сторонники старого стараются приспособить свои теории к новым фактам. Но это не всегда решает вопрос.
И наступает момент, когда передовые идеи, окрепшие в борьбе, сметают, наконец, все преграды. На месте старой теории возникает новая, - словно более просторное и удобное здание, вмещающее то, чего не могло вместить прежнее.
В такие революционные времена начинал свою работу Бородин. Он сразу, еще студентом, попал в самую гущу схватки.
На лекциях Зинина, в спорах, то и дело вспыхивавших в "химическом клубе", не раз повторялись имена сторонников нового и старого направления в химии. Раздавались голоса "за" и "против". И молодому химику надо было решить, под чьи знамена встать. Под знамена Берцелиуса, который на протяжении десятилетий был чуть ли не единовластным законодателем химии? Или же примкнуть к его противникам - Лорану и Жерару, поднявшим восстание против старой теории?
Впрочем, то "новое направление", которое отстаивали Лоран и Жерар, было в действительности совсем не новым в науке.
Спор шел об основных понятиях химии - о молекулах и атомах. Но еще в середине XVIII века Ломоносов ясно представлял себе различие между "корпускулой", то есть молекулой, и "элементами", то есть атомами, ее составляющими.
В 1741 году он писал в "Элементах математической химии", что "корпускулы однородны, если состоят из одинакового числа одних и тех же элементов, соединенных одинаковым образом. Корпускулы разнородны, когда элементы их различны и соединены различным образом или в различном числе; от этого зависит бесконечное разнообразие тел".
Опережая на столетие своих современников, Ломоносов верил, что "острое исследователей око" проникнет со временем во внутреннее строение "нечувствительных частиц" - молекул.
"Ежели когда-нибудь сие таинство откроется, - писал он в "Слове о пользе химии", - то подлинно химия тому первая предводительница будет, первая откроет завесу внутреннейшего сего святилища натуры".
А в рассуждении "О твердости и жидкости тел" он говорил: "Во тьме должны обращаться физики, а особливо химики, не зная внутреннего нечувствительных частиц строения".
Ярким светом пронизывало эту тьму учение Ломоносова, указывая исследователям путь в глубь вещества. Но прошло больше ста лет, прежде чем цель была достигнута и внутреннее строение молекул стало доступным изучению.
Путь оказался таким долгим не только потому, что для дальнейшего развития химии нужно было сначала накопить большой материал, проделать множество опытов. Движение вперед было затруднено еще и тем, что химики не скоро приняли атомно-молекулярное учение во всей его полноте.
Признав существование атомов и сделав из этого важные выводы, виднейшие химики первой половины XIX века Дальтон и Берцелиус попытались обойтись без понятия о молекуле.
Они, например, говорили не о молекуле воды, а об ее "сложном атоме", не видя глубокого различия между атомом и молекулой. Они считали, что простые тела состоят не из молекул, а из свободных атомов, и это было ошибкой, которая дорого стоила химии.
Основатель научной химии - Ломоносов, многогранный и глубокий мыслитель, умел охватывать взором всю природу как единое целое. Он понимал, что нельзя отрывать химию от физики, исследование атомов от исследования молекул.
У Дальтона и Берцелиуса не было такого широкого кругозора. Они видели перед собой только одну химическую сторону явлений. Они старались все явления объяснить с помощью одних и тех же атомов, не понимая, что "сложные атомы" - это уже не атомы, а молекулы, то есть другая ступень развития материи, подчиняющаяся своим законам.
Но и в таком половинчатом виде атомное учение много дало химии. Из него были выведены и подтверждены опытом важные следствия: закон постоянства состава, закон кратных отношений. Химики обозначили особыми знаками атом каждого элемента и стали изображать химические соединения в виде формул.
Появилось и представление об относительном весе атомов. Но эти первые атомные веса и первые формулы были еще очень произвольны.
Дальтон, например, считал, что в "сложном атоме" воды - один атом кислорода и один атом водорода. При этом атомный вес водорода принимался равным единице, а атомный вес кислорода равным восьми. Основанием для выбора формулы служил химический
анализ, который показывал, что в воде на одну весовую часть водорода приходится восемь весовых частей кислорода. Но тем же результатам анализа не противоречила бы и формула Н20, если принять атомный вес кислорода равным 16, и формула Н40, если считать атомный вес кислорода равным 32.
Почему же из множества возможных формул Дальтон выбрал формулу НО?
Он сделал это, основываясь не на опыте, а на произвольном умозрительном допущении, что в природе все должно быть устроено просто.
К произвольным допущениям прибегал при выборе формул и Берцелиус.
В условии задачи не хватало данных, и их приходилось выдумывать.
Химический анализ давал только весовые отношения, в которых соединены элементы. Чтобы решить задачу об атомном составе вещества, об его истинной формуле, этого было недостаточно.
Тут на помощь химии могла бы прийти физика, - ведь она тоже со своей стороны искала пути в мир атомов и молекул.
Никто и никогда еще не видал молекулы и атома, и даже существование их многим казалось в те времена спорным. Но если нельзя было увидеть, выловить отдельный атом или отдельную молекулу, то об их множестве уже можно было судить, как можно судить издали о толпе, не различая отдельных людей.
Было уже известно, что "толпа" молекул водорода или "толпа" молекул любого другого газа ведет себя совершенно одинаково, хотя молекулы сами по себе различны. От сжатия или нагревания эти "толпы" одинаково сжимаются или расширяются. Это можно было объяснить только тем, что молекулы в разных газах или парах одинаково отстоят одна от другой.
Но раз от молекулы до молекулы всегда при одних и тех же условиях одно и то же расстояние, значит в одинаковых объемах помещается одинаковое число молекул любого газа или пара.
Такой вывод и сделал итальянский физик Авогадро.
А если так, то, взвесив равные объемы двух разных газов, можно было узнать, во сколько раз молекула одного из них весит больше, чем молекула другого.
Но закон Авогадро давал не только это.
Хотя молекулы и атомы оставались по-прежнему "нечувствительными" - недоступными глазу, химик мог теперь судить о том, что происходит с этими невидимками, когда они соединяются во время химических реакций.
Вот объем водорода и такой же объем хлора. Соединяясь, они дают два объема хлористого водорода. С помощью закона Авогадро результат этого опыта можно было перевести с языка объемов на язык молекул: молекула водорода и молекула хлора образовали две молекулы хлористого водорода. Но для этого они должны были сначала раздвоиться, распасться пополам на составляющие их атомы.
Значит, в молекуле водорода и молекуле хлора по крайней мере по два атома.
Другой опыт: из двух молекул водорода и одной молекулы кислорода образовались две молекулы воды.
Значит, на каждую молекулу воды пошла молекула водорода, то есть два его атома, и полмолекулы кислорода, то есть один его атом.
Теперь уже не на основании произвольных допущений, а на основании опыта можно было утверждать, что истинная формула воды Н20.
Закон Авогадро открывал также и путь к определению истинных атомных весов. Молекула кислорода в шестнадцать раз тяжелее молекулы водорода. Но в той, и другой молекуле по два атома. Следовательно, если принять атомный вес водорода равным единице, атомный вес кислорода должен быть равен 16.
Так начало исполняться то, что предвидел Ломоносов: приоткрылся краешек завесы, скрывавшей внутреннее строение молекулы. Еще неизвестно было, как в молекуле воды расположены атомы, как они связаны между собой, но уже можно было сказать, что в ней два атома водорода и один атом кислорода
В наше время каждому школьнику, только что принявшемуся за изучение химии, формула Н20 кажется такой же простой и очевидной, как дважды два - четыре. А с каким трудом далась ученым эта простота!
За краткой формулой - десятилетия ожесточенной борьбы между людьми и научными школами. Как много тут было удач и неудач, побед и поражений!
Казалось бы, химики должны были с радостью воспользоваться помощью, которую предлагали им физики.
Но случилось другое. Дальтон и Берцелиус не приняли руку, которая были им протянута.
Чтобы согласиться с Авогадро, Дальтону пришлось бы отказаться от убеждения, что простые тела состоят не из молекул, а из атомов. А для Берцелиуса это означало к тому же крушение теории, которую он создавал в течение многих лет и которая, как он думал, хорошо объясняла множество фактов.
Эту теорию называли "дуалистической", потому что в каждом химическом соединении она видела две части.
Еще в конце XVIII века химики стали представлять себе кислоту, состоящей из кислорода и "радикала", то есть вещества, способного соединяться с кислородом. Соль считали соединением двух начал - кислоты и основания.
Такой взгляд, казалось, подтвердился на опыте, когда и соли, и кислоты, и даже простую воду удалось разложить электрическим током на две части.
Берцелиус сделал отсюда вывод, что в каждом химическом соединении две части, из которых одна заряжена положительно, а другая - отрицательно. У любого атома, говорил он, два полюса. У атомов металла более развит положительный полюс, у атомов неметалла - отрицательный. Оттого они друг к другу и притягиваются. Кислород и водород соединяются и образуют воду именно потому, что атом кислорода заряжен отрицательно, а атом водорода положительно.
Все это было яснее и научнее, чем прежние туманные рассуждения о "сродстве", "симпатии", "любви", которые будто бы сближают разнородные элементы.
Электрохимическая теория, казалось, так хорошо объясняла факты, что Берцелиус не захотел от нее отказаться, когда появилась работа Авогадро.
Авогадро говорил, что газ водород состоит не из простых атомов, а из молекул. В каждой его молекуле два атома. С точки зрения Берцелиуса, это было невозможно. Два одинаково заряженных атома не могли бы притянуться друг к другу. Они должны были бы отталкиваться.
Разрыв между учением о молекулах и учением об атомах продолжался. И это не могло не привести к полнейшему хаосу в химии.
Какие атомные веса и какие формулы считать правильными? В этом между учеными не было согласия. В книгах по химии одно и то же соединение разные авторы выражали разными формулами. Для воды, например, было в ходу четыре формулы. Редактор одного химического журнала считал, что к каждой работе надо, как в музыке, прилагать особый ключ.
Дело кончилось тем, что некоторые химики усомнились в правильности атомной теории и стали говорить, что "надо изъять из обращения слово атом".
Герцен писал по этому поводу, что естествоиспытатели сами "предают атомы и соглашаются, что может быть вещество не из атомов". И он с негодованием называл это "цинизмом в науке".
Так, отвергнув молекулу, химики дошли до того, что готовы были отвергнуть и атом.
А между тем работа накопления фактов продолжалась. И все чаще оказывалось, что новые факты противоречат старым теориям.
Особенно быстро развивалась во второй четверти XIX века органическая химия. Мы сейчас считаем ее химией углерода, а в те времена ее считали химией веществ, образующихся в живых организмах. Оттого-то ее и назвали органической.
Каждый год приносил новые открытия в этой области. Все быстрее росло число органических соединений, известных ученым. И эти соединения были совсем не похожи на то, с чем ученые раньше привыкли иметь дело.
Обнаружилось, например, немало таких веществ, которые обладают разными свойствами при одинаковом составе. Берцелиус дал этому явлению название "изомерия", но он не смог его объяснить. Химики говорили об "игре изомерии", как когда-то говорили об "игре природы".
Было еще много другого, что непонятным образом отличало органическую химию от неорганической. Электрохимическая теория, которая одержала столько побед, казалась здесь трудно приложимой хотя бы по той причине, что очень многие органические вещества вообще нельзя разложить электрическим током.
Чтобы объяснить образование и своеобразие органических веществ, Берцелиусу пришлось призвать на помощь таинственную "жизненную силу". Это она создает органические вещества в телах растений и животных. А в лаборатории таких соединений получить нельзя.
Но что такое "жизненная сила"? Этого мы не знаем, говорил Берцелиус, и никогда не узнаем.
В истории науки так бывало не раз: не найдя объяснения фактам, люди начинали "читать, что факты необъяснимы. И тогда в естественной истории снова появлялись сверхъестественные силы, словно привидения в темных углах.
Так расширялась пропасть между теорией Берцелиуса, созданной при изучении минеральных веществ, и фактами, которые принесло изучение веществ органических.
Особенно сильный удар получила эта теория после одного незначительного случая, который с виду не имел никакого отношения к вопросу о том, правильна она или неправильна.