То медленнее, то быстрее, но непрерывно и последовательно разматывалась бесконечная нить познания. Она крепла, она превращалась в стальную цепь знания. И цепь вытягивалась звено за звеном…
В этой бесконечной цепи часто приходится заменять более надежными отдельные звенья, сделанные наспех, из непрочных исходных материалов.
История науки хранит память о многих теориях и многих гипотезах, которые сыграли свою полезную вспомогательную роль, а затем были опровергнуты опытом, или дополнены, или изменены, во всяком случае уступили место более точным представлениям о действительности. И в то же время наука знает мало примеров такого блистательного, победоносного взлета на крыльях опыта, какой испытал на протяжении десятилетий установленный Менделеевым Периодический закон.
Опубликованная Менделеевым система элементов будила новые жгучие вопросы. Система открывала родство между собою всех химических элементов, охватываемых несколькими периодами. На чем это родство основывалось? Это оставалось загадкой. Для разгадки сущности периодизма элементов в системе нужно было открыть строение атома и выяснить отличия в строении атомов разных элементов. Чтобы подойти к выполнению этой исторической миссии, завещанной Менделеевым, науке пришлось совершить много труднейших переходов, на первый взгляд, казалось бы, по очень окольным путям.
Но это только так казалось…
Нужно было, прежде всего, чтобы французский физик Анри Беккерель обратил внимание на удивительным образом зачерненную фотопластинку, пролежавшую некоторое время в шкафу рядом с кусочком одного из соединений урана.
Беккерель искал одно, а нашел другое. Он собирался изучать действие рентгеновских лучей, а нашел их соперника – мощное излучение неизвестного происхождения, исходившее из некоторых веществ.
Невидимые лучи, открытые Рентгеном в конце прошлого века, появляются во время электрического разряда в трубке, из которой выкачан воздух. Открытие их было настолько неожиданным, что не нашлось сразу слова, чтобы его описать.
Рентген назвал новые лучи «икс-лучами» (иксом, как мы знаем даже из школьной алгебры, обычно обозначается неизвестная величина). На самом деле Рентген очень быстро узнал об этих лучах очень многое. Он узнал, например, что они способны заставить некоторые вещества светиться в темноте. Этим пользуются сейчас во всех наших лечебницах. Светящимся под действием лучей Рентгена веществом покрывают экран. Если стать перед этим экраном, можно увидеть тень, которую отбрасывает скелет. Врач видит на таком экране кости, изуродованные при переломе, и может их соединить так, чтобы они правильно срослись.
Но Беккерель сомневался в том, что на фотопластинку действуют именно икс-лучи. Он подозревал, что в этом повинны скорее излучения светящегося экрана. И он решил это проверить, воспользовавшись веществами, которые начинают светиться, побывав не только под рентгеновскими лучами, но и просто под лучами солнца. «Если засиявшее под действием солнечных лучей флюоресцирующее вещество зачернит фотопластинку, недоступную для солнечных лучей, значит прав буду я, а икс-лучи окажутся ни при чем»,-так думал Беккерель, и для опыта он воспользовался сильно светящимся в темноте соединением самого тяжелого элемента менделеевской таблицы – урана, – металла, похожего на потемневшее серебро.
Он был поражен, когда однажды убедился, что фотопластинку испортили излучения того же соединения урана, не успевшего побывать на солнце, а пережидавшего в темном шкафу окончания облачной погоды. Разглядывая следы, оставшиеся на фотопластинке, Беккерель впервые в истории человечества наблюдал реальное действие внутриядерной энергии. Как мы увидим дальше, на фотопластинку действовали осколки самопроизвольно «взрывавшихся», распадавшихся неустойчивых ядер атомов урана.
Он этого, конечно, не подозревал, как не подозревал и того, что этим наблюдением открывается цикл исследований, раскрывших, в конечном счете, глубокий смысл Периодической системы элементов. Для Беккереля рассматриваемые им следы были только загадкой. Как проста может быть в своих внешних очертаниях самая многозначительная загадка!
– Подумайте, какой счастливый случай, что Беккерель взял для своих исследований именно соединения урана, – удивлялись потом некоторые рассказчики этой истории. На самом деле случайной здесь была только дата исследования – сумрачное, пасмурное 1 марта 1896 года. А в том же направлении, что и Беккерель, работали многие ученые. Не он, так другой скоро известил бы мир о том же самом открытии…
Для того чтобы расшифровать сущность периодизма, понадобилось далее, чтобы скромные и самоотверженные супруги Кюри занялись подробным изучением нового свойства вещества, свойства, которому они дали название «радиоактивности».
С помощью своего мужа, крупного французского ученого Пьера Кюри, молодая исследовательница Мария Кюри-Склодовская соорудила прибор, который мог измерять силу урановых лучей. Производя свои измерения, она натолкнулась на необычайный факт: некоторые образцы руды, из которой добывается уран, давали излучение гораздо больше, чем
Сам уран в чистом виде. Объяснить это можно было только тем, что в руде, кроме урана, таился еще какой-то излучающий элемент, несравненно более сильный, чем уран. Никому неизвестный еще элемент!.. Кюри назвали его «радием». Выделение этого элемента, о присутствии которого они только догадывались, в чистом виде представляло подлинный научный подвиг. Даже сейчас для получения одного грамма радия сто пятьдесят квалифицированных химиков, не считая сотни рабочих, должны трудиться больше месяца, переработать за это время 500 ООО килограммов руды, использовать 500 000 килограммов различных реактивов, 1 000 тонн угля и целое озеро – 10 000 кубических метров – воды.
Супруги Кюри вдвоем – только вдвоем – должны были потратить год напряженного труда, чтобы к тому времени, как иссякла добытая ими тонна руды, накопить сначала сотые, затем десятые доли грамма радия, смешанного с барием. Они выяснили, что излучение радия не вдвое, не втрое, не в тысячу раз даже, а в миллион раз сильнее, активнее излучения урана.
Для того чтобы приблизиться к пониманию сущности периодизма, надо было еще в мощном разрушительном излучении радия разглядеть поток осколков взрывающихся атомов, так же как в следах, оставленных ураном на фотопластинке, угадать действие осколков самопроизвольно же распадающихся атомов урана.
Английский физик Резерфорд установил такую природу радиоактивности. Именно он показал, что это явление состоит в самопроизвольном распаде неустойчивых атомов радиоактивных веществ, рас-
