Лев Гумилевский - Вернадский
Глава XXIII
ХИМИЯ ЖИЗНИ
Сходство планетной системы и строения атома не кажется случайным совпадением — оно является проявлением единства вселенной.
Если бы мы стали искать теперь поэтическую характеристику Вернадского, то обратились бы также к Тютчеву:
По высям творенья, как бог, он шагал…
Но в те времена, к которым относится наш рассказ, можно было видеть только, как Владимир Иванович шагал по набережной, направляясь в минералогическую лабораторию или в радиевый институт.
Если он и отличался от множества других прохожих, то тем лишь, что выходил из дому и возвращался обратно в одно и то же время, с точностью часового механизма. Доживавшие у больших окон своих дореволюционных квартир старушки нередко сверяли по Вернадскому свои старомодные часы.
Постоянная настроенность Вернадского на высокое мышление казалась среди его ученых друзей естественной и понятной. Если же уровень разговора при нем понижался, Владимир Иванович просто замолкал, предоставляя говорить Наталье Егоровне, или же вовсе уходил к себе в кабинет.
При всех условиях, даже под Новый год, в десять часов он гасил свет в кабинете и ложился спать.
В остальном в нем решительно не было ничего необыкновенного.
А между тем Владимир Иванович в то же самое время, ставя в радиевом институте работы по изучению характера химических элементов в живом веществе, действительно по высям творения шагал, как бог.
Для этих исследований требовалось определение атомного веса элементов, выделенных из организмов. Таких определений никто никогда не делал, вероятно, потому, что никто никогда не сомневался в полной тождественности атомов, строящих вещество живых тел природы и косных.
Колоссальное значение новых исследований Вернадского связано было с открытием атомов разного строения, обладающих одинаковыми химическими свойствами.
Модель строения атома, предложенная датским ученым Нильсом Бором, позволила разобраться в некоторых основных свойствах атома, чрезвычайно важных для понимания его природы.
Аналогия строения атома со строением планетной системы заключается в том, что в обеих системах можно различить центральное тело, резко превосходящее по своим размерам движущиеся вокруг него меньшие тела, и в том, что в общем объеме системы атома и системы планет материальные тела составляют ничтожную его часть.
Устанавливая периодическую систему элементов, Д. И. Менделеев исходил из атомного веса химического элемента и. располагая элементы по их химическим свойствам, считал, что они должны располагаться пропорционально атомным весам. Некоторые элементы не подчинились этому правилу, и Менделеев решил, что веса их определены неправильно, и при проверке это подтвердилось. Однако для двух групп элементов, не подчинившихся правилу, объяснений не находилось до тех пор, пока не было раскрыто строение атома.
В 1916 году молодой англичанин Г. Мозли доказал, что основным в периодической системе Менделеева является не атомный вес, а место, занимаемое элементом в периодической системе, порядок их чередования: порядок же этот определяется количеством электронов, вращающихся вокруг ядра в атоме.
С тех пор этот порядок распределения химических элементов стали называть атомными числами элемента или числами Мозли.
Так менделеевская система элементов превратилась в систему атомов.
Несколько раньше другой англичанин, Ф. Содди, показал, что атомы разного строения могут обладать одинаковыми химическими свойствами. Такие атомы получили название изотопов, то есть занимающих одно и то же место в периодической системе элементов и имеющих одно и то же атомное число, число Мозли.
Изучение изотопов открыло целый ряд интересных, а часто совершенно необъяснимых явлений.
Оказалось, например, что многие элементы состоят из смеси изотопов и смесь изотопов химически неразделима. Возможность изучать изотопы в чистом виде представилась лишь в связи с радиоактивным распадом некоторых элементов. Так, например, выяснилось, что уран и радий в результате радиоактивного распада переходят в свинец атомного веса 206,0, а торий — в свинец атомного веса 208,0. Обыкновенный же свинец всегда имеет атомный вес около 207,2. Очевидно, что он состоит из смеси свинцов того и другого атомного веса всегда в одной и той же пропорции.
Для огромного большинства элементов выяснилось постоянство смесей изотопов. Это обстоятельство и позволило Д. И. Менделееву строить свою периодическую систему, исходя из постоянства атомных весов. Но из того же постоянства смесей следует, что изотопы не разделяются во время природных процессов, образующих минералы и горные породы, так как эти процессы представляют собой химические реакции.
Новое изменение во взглядах на атом и химический элемент не могло не отразиться на изучении живого вещества. Вернадский обратил внимание на преобладание в живом веществе чистых химических элементов, то есть состоящих из одного изотопа, и выдвинул гипотезу огромного значения. Он предположил, что организм различно относится к изотопам, смесями которых являются земные химические элементы, что живое вещество способно разлагать смеси изотопов и избирать из них некоторые.
Гипотеза Вернадского, таким образом, допускает существование коренного материального различия между веществом, строящим организм, и веществом, строящим косную материю, и различие это заключается в характере химических элементов, строящих организм.
Элементы, строящие организм, являются однородными, чистыми; косную же материю строят смеси изотопов.
Последовавшее затем открытие изотопов водорода и кислорода и существование в природе тяжелой воды как будто опровергали гипотезу Вернадского. Однако тут же выяснилось, что организм относится к тяжелой воде иначе, чем к обыкновенной воде, то есть различает два водорода, и, следовательно, Вернадский вправе предполагать, что организм обладает общей способностью различно относиться к разным изотопам одного и того же элемента.
Если бы избирательная способность организмов подтвердилась и для других элементов, Вернадский открыл бы огромную область совершенно новых геологических и биологических явлений, нашел бы объяснения целому ряду доселе не объясненных фактов.
Прежде всего стала бы понятной сохранность химического элемента в явлениях жизни, повсюду наблюдаемая натуралистом. Углекислота, выделенная организмом при дыхании, вновь захватывается другими организмами, то же происходит с кислородом, выделяемым растениями, с водою, постоянно испаряемой и вновь поглощаемой. При этом круговороте подавляющее количество атомов химических элементов удерживается живым веществом, и такой круговорот длится в течение всего геологического времени.
