1874. Манометр МакЛеода

В 1163 году Римский Папа Александр III издаёт буллу о запрете изучения «физики или законов природы». Спустя столетие Папа Бонифаций VIII запрещает анатомирование трупов и алхимические опыты. В ХХ веке отношения католицизма и науки стали проще, но всё же вялотекущие попытки влияния на науку сохраняются. Программным документом католической церкви в вопросе об отношении к науке на настоящий момент является изданная папой Пием XII в 1950 году энциклика «Humani generis». В этом документе официальная католическая церковь признает право науки заниматься своим делом, но ставит это право в зависимость от того, согласны ли ученые в каждом отдельном случае подчиниться окончательному решению церкви по рассматриваемому вопросу.

Если такой подход к научным знаниям сохраняется у клириков и сейчас, понятно, что в конце XIX века, несмотря на колоссальное повышение качества жизни людей того времени, вызванного результатами научных изысканий, он был актуальный и агрессивный. Судьба Чарльза Дарвина, опубликовавшего в 1859 году свой труд «Происхождение видов путём естественного отбора, или Сохранение благоприятствуемых пород в борьбе за жизнь» ничуть не менее драматичное, чем судьба Галилея. Да, в XIX веке аутодафе уже считалось анахронизмом, и людей сжигать было не принято, но прогресс предоставил людям, отрицающим этот прогресс, новые способы воздействия на неугодных – средства массовой информации.

Научное и общественное обсуждение теории Дарвина быстро вышло из аудиторий и клубов по интересам «на улицу» – проводились марши «несогласных с происхождением от обезьян», все газеты Европы печатали карикатуры на Дарвина и учёных, оказавшихся на его стороне в дискуссии о происхождении видов. Хотя в основном недовольство церковных кругов в то время было направлено на биологов, физикам и химикам тоже доставалось, но при этом не нужно забывать, что и среди учёных противников Дарвина и его теории тоже было достаточно. Одним из наиболее известных химиков, активно не соглашавшихся с Дарвином, был Герберт МакЛеод.

МакЛеод родился в северном районе Лондона в семье пивовара, правда, школа, которую он окончил, вероятно, из-за дороговизны обучения, была не в Лондоне, а в маленьком городке Дил, расположенном в графстве Кент. Базовое химическое образование МакЛеод получил в Королевском Паноптиконе Наук и Искусства, институте, открывшемся в Лондоне после промышленной выставки 1851 года. В 1856 году, когда Паноптикон закрылся, МакЛеод отправился учиться в более престижный Королевский химический колледж, где его учителем стал Август Гофман. Через некоторое время МакЛеод стал лекционным ассистентом Гофмана, помогая ему организовывать те самые демонстрационные эксперименты, о которых уже рассказывалось. Когда Гофман вернулся из Лондона в Германию, МакЛеод последовал за ним, однако, когда Гофман в 1864 году очередной раз сменил место работы в Бонне на кафедру в Берлине, МакЛеод вернулся в Лондон, где стал работать с преемником Гофмана на посту главы Королевского химического колледжа Эдуардом Франклендом – автором термина «металлоорганическая химия».

Что делал МакЛеод под началом Франкленда непонятно – в публикациях и патентах, опубликованных в этот период, его имя не значится, хотя есть отрывочные воспоминания современников о том, что он работал над синтезом красителей. Видимо, в органическом синтезе МакЛеоду реализоваться не удалось, а может он просто решил, что это не его. И вскоре учёный начал интересоваться свежими разработками в хранении и изучении газов. К тому времени благодаря изобретению целого ряда насосов, способных создавать высокое разряжение, изучение газов, находящихся при пониженном давлении, стало, фактически, мейнстримом. Тем не менее, в этих исследованиях оставалась одна проблема – вакуумные насосы были, а вот устройств, которые позволяли бы измерить разряжение, создаваемое этими насосами, не было – точность существовавших в то время манометров не была достаточной для измерений степени разрежения.

В 1874 году МакЛеод предложил своё решение проблемы задачи измерения сверхнизкого давления. С помощью столбика ртути он изолировал от вакуумной системы фиксированный объём газа, эта аликвота газа подавалась в откалиброванный капилляр, в котором отобранный объём газа измерялся при атмосферном давлении. Затем по объёму, который газ занимал в вакуумированной системе, объёму, который он занимал при давлении окружающей среды, и значению давления окружающей среды вычислялось давление, создаваемое насосом. Предложенная МакЛеодом схема позволяла измерять давление вплоть до 10^–6 мм рт. ст. и вскоре стала стандартным оснащением вакуумных линий. Тем не менее, у этого способа измерения были и свои недостатки. Резервуар с ртутью нужно было возвращать в холостое положение после каждого измерения, да и ртуть должна была отличаться исключительной чистотой. Кроме этого, метод МакЛеода нельзя было использовать для измерения давления газов, поведение которых значительно отклонялось от закона Бойля-Мариотта – в первую очередь легко сжижаемых газов. Тем не менее, несмотря на все недостатки, даже в наш век электронных измерительных приборов старый и добрый манометр МакЛеода не покидает лаборатории – часто он применяется как эталонный прибор при градуировке электронных и иных манометров и вакуумметров.

Тем не менее, изобрести измерительный прибор, который будет использоваться в течение полутора столетия после изобретения, ещё не означает «быть на светлой стороне Силы». В науке (как, впрочем, и в жизни), в отличие от известной Вселенной Джорджа Лукаса, вообще очень сложно определить – к джедаям ли относится учёный или же он стоит на тёмной стороне рядом с ситхами. В реальности в любом человеке и учёном тёмная и светлая стороны Силы присутствуют одновременно. Было такое и у МакЛеода. Будучи истово верующим прихожанином англиканской церкви, он совместно с группой коллег написал и подписал декларацию, выражающую несогласие и возмущение по поводу того, как «…так называемые учёные искажают научную истину, вызывая сомнение в величии Божественного замысла и верности Святого писания…». В 1864 году в Британии эту декларацию поддержало немало химиков, что, наверняка, воспринималось Чарлзом Дарвином и его последователями как кинжал в спину от учёных-коллег. Однако сейчас, когда мы уже не помним, какие баталии разгорались, в том числе и среди учёных-естественников, по поводу дарвиновского «Происхождения видов…», МакЛеод вспоминается не как автор ретроградной декларации, а как изобретатель вакуумметра.

В наши дни спор между религией и наукой продолжается, совершенно не теряя своей актуальности. Иронично то, что некоторые особо ретивые публицисты, абсолютно не вникая в суть научного метода, утверждают, что науку тоже можно считать разновидностью религии, тем самым поддерживая «славные» традиции иезуитско-схоластической риторики. Интересно, на чьей стороне в наши дни был бы МакЛеод и его коллеги, поставившие подписи в осуждающей Дарвина декларации?