Часть V. Земля

В самом начале своей химической одиссеи я разложил перед собой карту мира и отметил на ней те места, в которых были открыты элементы. У меня получилась очень странная карта. Кроме цинка и платины, которые были обнаружены без помощи западной науки – в Индии первый и в Америке второй, все остальные точки приходятся на Европу. Группа точек окружает Беркли, штат Калифорния, здесь после открытия процессов деления атомного ядра были искусственно синтезированы элементы тяжелее урана. Еще одна гроздь точек располагается у Дубны к северу от Москвы, там также было синтезировано несколько элементов.

На карте Европы имеется еще несколько подобных «активных» районов, относящихся к более раннему времени: Лондон, благодаря многочисленным открытиям Деви и Рамзая, и Париж, который может похвастаться 12 обнаруженными там элементами. Отмечены на моей карте также Берлин, Женева и Эдинбург. Но больше всего точек после Лондона и Парижа насчитывает Швеция. Одно их скопление располагается в старом университетском городе Уппсале, другое – в самой столице Швеции – Стокгольме. На счету шведской науки открытие по меньшей мере 19 элементов, более одной пятой всех встречающихся в природе. Многие из них носят названия тех мест, в которых были обнаружены (иттрий, эрбий, тербий и иттербий названы в честь шахты в Иттербю; гольмий назван в честь самого Стокгольма), или более или менее романтических образов Скандинавии (скандий, тулий).

Но почему именно Швеция занимает такое важное место в истории открытия элементов? Одной из главнейших моих целей в ходе написания этой книги было показать, что мы знакомимся со многими элементами благодаря нашей культуре, никогда не заходя в химическую лабораторию. Неон и натрий известны нам посредством своего света, йод благодаря его роли в домашних аптечках, хром – из-за его дешевого блеска. Другие, такие как сера, мышьяк и плутоний, больше знакомы нам по многочисленным историям. Элементы, которые нашли в Швеции, не входят ни в ту ни в другую категорию. Среди них металлы, марганец и молибден, и немалое число элементов, имеющих общее наименование «редкоземельных» – группа элементов, которые получили свои названия непосредственно в честь различных мест в Швеции. Они не оставили особого следа в истории человеческой культуры, ни плохого, ни хорошего. И тем не менее с ними также связаны определенные культурные ассоциации. И как видно из их топонимии, названные ассоциации уходят довольно глубоко. Париж и Лондон дали миру новые элементы благодаря тому, что они были крупнейшими центрами интеллектуальной жизни. В Беркли и Дубне было установлено специальное оборудование, с помощью которого были синтезированы тяжелые элементы, следующие в периодической таблице за ураном. Но в случае со Швецией логика очень проста – ее элементы появились из самой шведской земли.

С тем, чтобы побольше узнать об этом плодородном чреве элементов и о тех ученых, которые выступили для них в роли повивальных бабок, я решил сам съездить в Швецию. Мне хотелось понять, как так получилось, что два города на самом краю Европы – один из них вообще расположен в глубокой провинции – на протяжении полутора столетий опережали Лондон и Париж в погоне за новыми химическими элементами. В первой половине XVII столетия Швеция на короткое время становится крупной сверхдержавой в Северной Европе. Ей удалось подчинить себе Норвегию, Финляндию, отдельные части России, северную Германию и территорию современных Балтийских государств. Не последним фактором, способствовавшим подобному расширению Швеции, были ее обширные запасы железной и медной руд – источник ее военной и экономической мощи. Со временем имперские амбиции уступили место новой и более привлекательной цели – идее о Великой Скандинавии. Но разработки полезных ископаемых продолжались, и именно благодаря им в годы постепенного упадка Швеции как сверхдержавы она внесла тот громадный вклад в периодическую систему элементов, о котором мы говорим. И пока мой самолет летит над озерами и лесами по направлению к Стокгольму, я размышляю над историей страны и над тем, как ее особенности отразились на открытии новых элементов: с каждым следующим открытием их названия становились все менее локальными, от иттрия в 1794 г. до скандия в 1879 г.

В Стокгольме я познакомился с Ялмаром Форсом, молодым историком химии с редкой светлой бородкой, любезно согласившимся показать мне несколько научных достопримечательностей. Мы начали со Сторторгета. Это слово означает большую «площадь», на самом же деле Сторторгет – маленькая площадь, расположенная на крошечном пространстве Стадсхольмен, старом городе Стокгольма. На одной из сторон площади внимание привлекает старинный купеческий дом красного цвета с барочными фронтонами и псалмом, высеченным на каменной табличке над входом. Именно здесь Карл Шееле, чуть было не ставший первооткрывателем кислорода и хлора, около 1768 г. работал аптекарем. Наша следующая остановка – государственный монетный двор, расположенный на набережной непосредственно рядом с Королевским дворцом. Здесь в 1735 г. Георг Брандт, попечитель монетного двора, обнародовал свое предположение, что синий цвет смальтовой руды, побочного продукта, получаемого в ходе разработок медных копей, может послужить ключом к открытию нового элемента. Совет Шахт, находившийся на монетном дворе, отвечал за анализ структуры минералов, и именно благодаря ему здесь возникла первая химическая лаборатория в Швеции задолго до появления исследовательских центров в Уппсале и где бы то ни было еще. К тому времени, когда в нее пришел Брандт, лаборатория существовала уже очень давно и успела прийти в упадок, так что он вынужден был заняться ее модернизацией. Однако особых благодарностей за свои труды Брандт не услышал. Он был рационалистом, а его начальники были розенкрейцерами, не склонными отказываться от своих взглядов. Со временем, однако, Брандту удалось получить больший контроль над ситуацией и к его прогрессивным взглядам стали прислушиваться более внимательно. Последние годы своей деятельности в лаборатории он много времени и энергии посвящал опровержению заявлений множества самых разных шарлатанов о превращении серебра и других металлов в золото. Целых семь лет ушло у него на получение первого образца кобальта. По словам Ялмара, это было первое в прямом смысле слова современное открытие химического элемента, то есть впервые оно было подкреплено солидной химической теорией, а не магическими заклинаниями алхимии.

Мы идем дальше, пересекаем мост и выходим на площадь Карла XII. Среди величественных зданий, возвышающихся над зеленью скверов, выделяется внушительное строение XIX века желто-охристого цвета, – главное управление железорудных разработок в те времена, когда Швеция была самым крупным экспортером железа в мире. По верху здания идет барельефный фриз. На нем героического вида люди заняты производством металла на всех его стадиях, от добычи руды до ее плавки в горнах и отливки чугуна. Немного ниже на фасаде можно видеть медальоны с портретами Шееле, Берцелиуса и других великих шведских химиков. «В наше время никто уже не знает, кто это такие», – говорит Ялмар с печальным блеском в глазах.

А я начинаю ощущать сущностную связь не только между национальным процветанием и добычей полезных ископаемых, но и между добычей полезных ископаемых и химией. Первые настоящие шведские химики появились благодаря потребностям, осознанным именно в названной сфере. В отличие от своих коллег в Британии и Франции, они имели очень хорошую подготовку в минералогии. Они работали на Королевском монетном дворе, в Управлении шахтами или непосредственно сотрудничали с владельцами шахт. Они получали свои образцы из шахт, и сами часто посещали копи в Фалуне, Вестманланде, располагавшиеся в дне или двух езды от Стокгольма или Уппсалы. Здесь они копались в пустой породе в поисках каких-то необычных камней или прохаживались по открытым жилам, высматривая мерцание непривычного цвета, и часто проводили предварительный химический анализ в походных лабораториях, сооруженных прямо на месте. Они были совсем не похожи на аристократов, развлекавшихся в роскошных домашних лабораториях. Они были реалистами, понимающими, что богатство добывается тяжелым трудом из холодной земли

и что любое научное знание, полученное в ходе такого труда, будет заслуживать еще большего уважения, если само станет способствовать увеличению добычи богатств. Этих людей по достоинству вознаградило то деловое сообщество, которому они служили. На фасадах парижских и лондонских бирж вы не найдете медальонов с изображением Лавуазье и Кавендиша.

Мы зашли в кафе в общественном парке Ройял Хоп-Гарден выпить пива. Неподалеку на нас взирает старенькая статуя Шееле. Ялмар говорит мне о своей мечте переписать историю науки, переместив центр внимания на восток на интеллектуальное взаимодействие между территориями вокруг Балтийского моря, между Скандинавией, Германией и Россией, ради разнообразия оставив в стороне вечные пререкания между англичанами и французами. Это проект вернет заслуженное место в пантеоне истории химии многим блистательным сотрудникам шведских минералогических лабораторий – людям, наследственная скромность которых заставляла их подолгу задерживать публикацию своих исследований, а иногда и полностью от нее отказываться, чем они обеспечивали себе практически полное забвение. Йохану Гану, открывателю марганца; Торберну Бергману, «серому кардиналу», стоявшему за открытием многих металлов, выделенных из шведских минералов, но самостоятельно, как считается, не открывшему ничего; Шееле, который, уехав из Стокгольма, нашел даже Уппсалу слишком шумным городом и провел годы, которые могли бы стать годами его славы, в крошечном городке Кёпинге, отбиваясь от множества выгодных предложений богатых английских и немецких покровителей.

На следующий день я отправился на поезде в Уппсалу. Стокгольм был коммерческим и финансовым центром, где металлы, привезенные со всей страны, проходили анализ, оценивались и превращались в монеты. А в чем же состояла роль Уппсалы? В Уппсале находится старейший университет Скандинавии, основанный в 1477 г., однако город не производит впечатление дряхлости и мало похож на активный центр интеллектуальной жизни. На его не слишком многочисленных торговых улицах можно заметить некоторое оживление, но совсем не толкучку многих крупных городов Западной Европы. Пешеходам и велосипедистам здесь повсюду легко и свободно, автомобилей совсем немного. Без труда можно представить себе, как Уппсала выглядела два или три столетия назад. Быстрая река, закованная в гранитную набережную, отделяет основную часть города от университетского городка, но студенты там столь же немногочисленны, как и посетители магазинов в центре.

Я познакомился с Андерсом Лундгреном, преподавателем истории науки в местном университете. Это человек с густой седой бородой, о которой Ялмар Фос может только мечтать. Мы прогуливаемся с ним по улицам, и я признаюсь, каким удивительно уютным городом кажется мне Уппсала. «Да, – соглашается Андерс. – Сейчас. Но не зимой». Сейчас начало июня. Он показывает мне здание белого цвета с мансардой, где в середине XVIII века первые профессора химии в Уппсальском университете, Йохан Валлериус и Торберн Бергман, организовали свои лаборатории. Именно в этом здании и в тех, что были построены позже вокруг, шведские первооткрыватели химических элементов либо обучались наукам, либо сами передавали свои знания следующим поколениям студентов. Они приезжали сюда из самых разных мест: из Стокгольма, как Андерс Экеберг (тантал) и Пер Клеве (гольмий и тулий) или из мест шахтерских разработок, как Брандт (кобальт) или даже с территории Финляндии, как Йохан Гадолин (иттрий). Но все они какое-то время жили в Уппсале. Уппсальский университет закончили также Петер Гьельм (молибден) и Ларс Нильсон (скандий). Тем временем аптекой на городской площади управлял Шееле, первым получивший хлор и кислород, правда, сам он официального участия в университетской жизни не принимал. В Уппсале находится великолепный университетский музей – Густавианум, увенчанный луковицей купола. Однако, зайдя туда, я, к своему глубокому разочарованию, обнаружил, что там совершенно в шведском духе нет никаких сведений ни об одном из перечисленных здесь ученых.

Находящаяся на одинаковом расстоянии от Стокгольма и от шахтерских районов, Уппсала представляла собой третью вершину треугольника – мозг для рабочих рук шахтерских краев и для политического сердца Швеции. Однако это были вовсе не прямые отношения. Короне необходимы были шахты для удовлетворения ее имперских амбиций, а владельцы шахт, несомненно, нуждались в королевском покровительстве. Но требовались ли тем и другим ученые? Андерс Лундгрен как раз и занимался изучением того, как добыча полезных ископаемых воздействовала на развитие науки в Швеции. Для отыскания ценных руд шахтеры не нуждались в химиках и, конечно же, с большим недоверием относились к этим светским чужакам с их легкомысленным пренебрежением к древним шахтерским традициям. И если химикам удавалось открыть какой-то новый элемент, то подобное открытие вряд ли могло по-настоящему заинтересовать рудокопов. Открытия химиков могли заполнять лакуны в интеллектуальных теориях, но какая польза от химических теорий для доменной печи?

И тем не менее со временем химики добились поддержки общества, так что на протяжении довольно долгого периода химия в Швеции была единственной наукой, в которой можно было сделать неплохую карьеру. Королевская власть завоевала определенный престиж, поддерживая лабораторию в Управлении шахтами, да и владельцы шахт пытались на своем значительно более скромном уровне подражать правительству. Более того, некоторые из них, такие как покровитель и сотрудник Берцелиуса Вильгельм Хизингер, сами были учеными. К примеру, национальная «минералография», созданная Хизингером в возрасте 24 лет, – своеобразная разновидность атласа минеральных ресурсов – была не столько амбициозным проектом корыстолюбивого золотоискателя, сколько продуктом поиска удовольствия в чистом акте познания.

Хотя в Густавиануме нет практически ничего, что сохраняло бы память о великих шведских химиках, в нем содержится ключ к пониманию причин их необычайных успехов. Немного ранее я уже отмечал, что открытие элементов часто зависит от наличия у исследователя некой особой технологии или устройства, благодаря которым открытия порой начинают сыпаться, как из рога изобилия. Вряд ли можно представить себе, что в XVIII столетии существовала подобная технология по вычленению редкоземельных и других элементов из не очень податливых шведских камней. Тем не менее уже в те времена использовался некий инструмент, без которого не обходился ни один уважающий себя шведский химик – паяльная трубка. Образец ее, находящийся в музее, примерно 20 сантиметров в длину и, по всей вероятности, изготовлен из железа. По сути, она представляет собой тонкую, элегантно заостряющуюся к концу трубку, напоминающую мундштук для сигарет. На одном конце она слегка расширена. На другом воздушный канал загнут под углом 90 градусов и проходит через очень маленькое отверстие при том, что слюна отводится через отдельное специальное отверстие, как в музыкальном духовом инструменте.

Самое простое оборудование стало ключом к анализу незнакомых минералов. У него было огромное преимущество – оно могло быть использовано в полевых условиях. Один известный шведский минералог в своем руководстве замечает, что трубка была настоящей «карманной лабораторией». И даже такой упорный и проницательный ученый-любитель, каким был И.-В. Гёте, пользовался наставлениями Берцелиуса в правилах ее использования. Со временем паяльную трубку из научного обихода вытеснил спектроскоп, но она сохранялась в арсенале средств обучения аналитической химии до середины ХХ столетия. Андерс Лундгрен вспомнил, как пользовался ею в школе, и подробно описал мне, как она работает. При всей внешней простоте для получения надежных результатов она требует сильных легких и дьявольского искусства в обращении с нею. Широта возможностей трубки основана на том, что с ее помощью можно продувать поток воздуха через различные области пламени, создавая таким образом зону высокой температуры, которая способна либо окислять, либо восстанавливать (обратный химический процесс) исследуемый образец минерала.

Если исследователь достаточно внимателен и опытен в подобного рода работе, в ходе этого, на первый взгляд, довольно примитивного процесса можно получить достаточно обширную и разнообразную информацию. Если у него хватит дыхания поддерживать поток воздуха в течение 10 или 15 минут, чтобы образец минерала достиг стадии красного каления, то цвет пламени будет меняться в зависимости от того, пары каких металлов от него исходят (воздуховод трубки как раз и загнут под углом 90 градусов, чтобы исследователю было хорошо видно то место, где пламя соприкасается с минералом). Запах паров может свидетельствовать о наличии таких неметаллических ингредиентов, как сера, селен и теллурий. Даже звук, издаваемый минералом, может иметь определенное значение. Потрескивание, к примеру, свидетельствует о том, что в образце высвобождается химически связанная вода.

Паяльная трубка, на мой взгляд, воплощает в себе суть того, что Андерс называет специфически шведской «утомительной, но добротной химией». Даже ученые время от времени могли смертельно уставать, потея над непонятными минералами. В отчаянии они растворяли их и получали бесконечную последовательность почти не отличимых друг от друга солей. Этот мир был бесконечно далек от мира скандинавской мифологии, сияющего сказочным золотом и медью, янтарем и драгоценными камнями. Какие же яркие вспышки надежды мелькали в воображении скандинавских минералогов, когда они проводили свои тяжелые эксперименты. В их времена наука полностью зависела от практических умений занимавшегося ею специалиста, строилась на нечеловеческом терпении и выдержке и, конечно же, на прекрасном знании исходного минерального сырья. Именно перечисленные качества, а вовсе не личная гениальность и не экстравагантное оборудование, являются истинной причиной открытия такого большого числа элементов именно на этой северо-восточной оконечности Европейского континента. Названные качества, ну и, конечно, необычайное богатство тамошней почвы.