Текст
                    К>.  ФИАЛКОВ


54 Ф 48 В 1969 году весь мир отмечает 100-летие Периодической системы химических элемен¬ тов, открытой великим русским ученым Дмитрием Ивановичем Менделеевым. В этой книге, адресованной старшекласс¬ никам, увлекательно рассказывается о роли, которую сыграл закон Менделеева в разви¬ тии науки с 1869 года до наших дней. Книга посвящена не только химии и даже не столько ей. Читатель прочтет здесь об ис¬ тории некоторых необходимых химических элементов, познакомится с одним из значи¬ тельных достижений науки — «алхимией XX века», узнает о всеобщей радиоактив¬ ности химических элементов. Интересно описаны приложения, которые находит Пе¬ риодическая система элементов в геологии, астрономии и даже в археологии. Автор книги доктор химических наук Ю. Я. Фиалков известен рядом научно¬ художественных произведений для детей. Его книги неоднократно издавались на многих языках народов СССР. В этой книге наряду с новым материалом помещены некоторые главы из предыдущих книг Ю. Фиалкова: «Девятый знак» и «Ядро — выстрел!», также посвященных Пе¬ риодической системе элементов. Рисунки Н. УСТИНОВА 7—6—3
— Будем начинать... — Пожалуй, уже время. — Господа, прошу внимания! Наш уважаемый председа¬ тель захворал, и мы попросим Федора Николаевича взять на сегодня, так сказать, бразды... — А где же Дмитрий Иванович? — Сейчас, должно быть, в Тверской губернии. Поехал смотреть тамошние сыроварни. — По такой погоде? И как его на все хватает? — Так ведь Дмитрий Иванович же, и этим все сказано. — Надо же, химия, экономика, метеорология... — и туда же... сыроварни! — Господа, из тридцати девяти членов Русского химиче¬ ского общества, имеющих жительство в Петербурге, здесь собралось двадцать два... Зас$дан1е 6-го марта 1869 г. За отсутств1емъ президента, предс4дательствуетъ очередной членъ 0. Н. Пургольдъ. Въ этомъ засЪдааш сделаны сл’Ъдуюшця сообщен!я 1 Н. Меншуткивъ сообщаетъ отъ имени Д• Менделеева, опытъ системы элементовъ, основанной на ихъ атомномъ в'Ьс'Ь и химиче- скомъ сходств^. За отсутств’юмъ Д. МеяделЪева обсуждение этаго сообщения отложено до сл*Ьдующаго зас'Ьдашя, Это произошло в четверг, 6 марта 1869 года, около четы¬ рех часов пополудни. В этот день впервые были публично з
произнесены слова о законе, который впоследствии будет на¬ зван одним из самых общих законов естествознания. Впро¬ чем, само рождение закона произошло восемнадцатью днями раньше — в пасмурный и не по-зимнему сырой петербургский день, который всегда будет благодарно помнить и отмечать наука. В этот день Дмитрий Иванович Менделеев должен был по поручению Вольного Экономического Общества отбыть в Новгородскую, Тверскую и Московскую губернии для осмотра артельных сыроварен — здесь требовалось ясное и, как всегда, точное суждение молодого профессора. Уже выписано проездное свидетельство («Предъявитель сего, ординарный профессор Императорского С.-Петербург¬ ского Университета Дмитрий Иванович Менделеев, уволен в отпуск в Новгородскую, Тверскую и Московскую Губернии сроком...»). Уже уложены вещи в добротные, собственной работы чемоданы. Уже дожидается у подъезда вызванный по случаю поездки университетский экипаж. Но Менделеев с утра затворился в кабинете. Он стоит у конторки и, беспрестанно черкая, пишет что-то на случайно подвернувшемся листке бумаги. При этом он громко, почти в голос, напевает арии из «Гугенотов». Кафедральный слу¬ житель Григорий знает, что это означает: у профессора в раз¬ гаре работа, и поэтому, не решаясь напомнить Дмитрию Ивановичу об отъезде, сидит с кучером в комнатке около библиотеки и в неторопливой беседе приканчивает третий самовар. Вот уже надвигается скорый петербургский вечер, а Дми¬ трий Иванович все не покидает кабинет. Григорий отпускает кучера и принимается развязывать чемоданы — сегодня про¬ фессор, конечно, уже не поедет. Часы в гостиной бьют шесть. Григорий, поколебавшись, приотворяет двери и заносит Дмитрию Ивановичу обед. Менделеев, не переставая писать, машет рукой: дескать, поставь и ступай, сейчас, мол, обедать не буду, недосуг. — Так ведь, Дмитрий Иванович, — укоризненно говорит Григорий, — тут уж и ужинать пора. — Пора, пора, — говорит Менделеев тоном, не оставляю¬ щим сомнений в том, что от конторки он не отойдет. К ночи Менделеев устало потягивается, с удовлетворением смотрит на лежащий перед ним густо исписанный листок,
О? мн А./4 Га# ЛтИ V* !У Йс Г« -4*/х' ^С«5У Л-О-зу. - ?«1* •4-#/ Лг.лг? •Л#* -?Г Л Л-*/ у? г« Я»?/ ж.#' 4-*Н <^«Л/ ^г.дрг /&.* Л у. ЛУ./]!> @ш& Лш#4 ?шг1»Г <7./* ? ^Г.' *“•/♦' ?Ал? *5у^ о&шфР.Ж**# &,*/& ?» л*. -«Г»//- Й.-/У» •4*^4 и>а4гг. &.#%у &•/%* Дохлы а*4ш. №*/*? оьуг. ХшШ* о\Х Ж &г 4*ф ЯГаф Фотография первого наброска таблицы,
ставит дату 18—^—69 и с аппетитом принимается за холодные щи. Все черновики, которые Менделеев исписал в этот день, он бережно хранил до самой смерти. Он сразу понял значе¬ ние сделанного им открытия. Отныне кончается хаос в химии. Нагромождение известных к тому времени элементов пред¬ стало в виде системы. Системы простой, бесспорной и убеди¬ тельной. Как просты, бесспорны и убедительны все великие открытия. Менделеев убежден: ученый мир не может ждать даже тех нескольких недель, которые понадобятся на то, чтобы вышла из печати подробная статья, посвященная его системе. Поэтому он помечает на листке: «В типографию, набрать срочно», и только тогда засыпает. Спустя два-три дня Менделеев рассылает многим русским и зарубежным ученым листок, фотокопия которого и поныне воспроизводится во всех, даже самых кратких учебниках химии (см. стр. 7). Буквально на следующий же день после открытия системы Менделеев принимается за подробную статью, посвященную найденной закономерности: Соотношеше свойств* съ атовшымъ вЪссмъ элементов*. Д. Менделеева. Систематическое распред$лея5е элементов* подвергалось въ исто- рш вашей науки многим* разнообразным* превратностям*. Наибо¬ лее распространенное разд’Ълеше их* на металлы в металлоиды «Превратности» — это было именно то слово, которое сле¬ довало здесь употребить. Обилие химических элементов, из¬ вестных к середине XIX века, стало не на шутку тревожить исследователей. Каждый вновь открываемый элемент — а се¬ редина XIX века в этом отношении была урожайным перио¬ дом— наряду с очевидным выражением восторга встречался 6
ОПЫГЬ СИСТЕМЫ ЭЛЕМЕНТОВЪ, ОСНОВАННОЙ НА ИКЪ АТОКНОМЪ В*С* И ХИМИЧЕСКОМЪ сходств* Та = 50 2г= 90 ? = 180. V = 51 N6= 94 Та =182. Сг = 52 Мо= 96 М = 186. Мп = 55 ВЬ = 104,1 Р! = 197,«. Ре = 56 Ви = 104,1 1г = 198 N1=00 = 59 Р1 = 106,в 08= 199. Н = 1 Си =63,* Ад = 108 Нв = 200 8е= 9.4 М§ = 24 2п = 65,» С<1 = 11 2 В= 11 А1 = 27,< . ? = 68 Ог=116 Аи= 197? С= 12 5| = 28 ?= 70 5п = И8 N = 14 Р = 31 А$=75 5Ь= 122 В1 = 210? 0=16 5 = 32 5е = 79.4 Те = 128? Р= 19 С1 = 35.1 Вг =80 1= 127 .1 = 7 N8=23 К = 39 ВЬ = 85,1 С$= 133 Т1 = 204 Са =40 5г =87,в За* 137 РЪ= 207 ')-45 Се = 92 ?Ег в 56 Ьа~94 ?У1 = 60 Р| = 95 ?1п = 75,бТИ^М8? д. М®яяел*ввгь со все более громко звучащими нотками растерянности. Каж¬ дый новый пришелец приносил с собою десятки новых проб¬ лем и вопросов, а тут еще со старыми проблемами, со стары¬ ми вопросами справиться было мудрено. Не случайно именно в те годы Фарадей, великий Фарадей, с грустью признался: «Было время, когда стремились увели¬ чить число металлов, теперь мы хотим его сократить». Кто уже тогда не знал бесспорной истины, что наука на¬ чинается только тогда, когда появляется классификация явле- 7
ний, когда появляется система! Вот почему химики с грустью размышляли над тем, что ожидает их, если такая система не будет найдена. Добро, сейчас химических элементов из¬ вестно около шести десятков. Но ведь количество их беспре¬ станно увеличивается. Что делать с этим чаянным изобилием тогда? И вот почему они настойчиво — нет, не то слово — неисто¬ во! — пытались отыскать принцип, пользуясь которым можно было бы классифицировать элементы и их соединения. Делили элементы на две большие группы — металлов и неметаллов. Ну и что? В подгруппе неметаллов оказывались элементы, которые по свойствам совсем не походили друг на друга: газообразный хлор и кристаллический кремний, жид¬ кий бром и аморфная сера. Да и в подгруппе металлов ничуть было не лучше: активный натрий попадал в одну «компанию» с инертным осмием, жидкая ртуть соседствовала с тугоплав¬ ким вольфрамом. Думали одно время, что таким объединяющим свойством будет валентность элемента. Но с этим свойством и вовсе запутались. В самом деле, двухвалентные кальций и никель — что между ними общего? А что может роднить трехвалентные алюминий и сурьму? Дошло до того, что доклады о принципах классифика¬ ции химических элементов стали восприниматься учеными с нескрываемым скептицизмом. А профессор Фостер на одном из заседаний Английского химического общества вос¬ кликнул: — Не лучше ли, господа, располагать элементы в алфа¬ витном порядке? Может быть, тут выявится какая-то зако¬ номерность! И до того было всем грустно, что далеко не каждый усмотрел в этом предложении иронию. Потому что тут же последовал чей-то глубокомысленный и деловитый вопрос: какой же язык избрать для системы классификации, пред¬ ложенной глубокоуважаемым коллегой — английский, немец¬ кий или, быть может, лучше всего будет соответствовать латынь? Обосновав с предельной бесспорностью положение о том, что 1. Элементы, расположенные ло величин! ихъ атомнаго вЬса, представляютъ явственную периодичность свойствъ. в
Менделеев не только нашел то единственное свойство, кото¬ рое непосредственно связано с природой химического элемен¬ та, не только установил согласие и строгий порядок в пестром семействе элементов, не только выстроил их в строгие и стройные группы и периоды. Нет, он пошел гораздо дальше. Он показал, что элементы, расположенные в порядке увеличения атомного веса, изме¬ няют свои свойства периодично. Ярко выраженные металлические свойства лития сменяют¬ ся менее «металличным» бериллием. Следующий в порядке увеличения атомного веса вслед за бериллием бор проявляет металлические свойства совсем в малой степени. Ну, а угле¬ род, кислород и фтор, те уже и вовсе неметаллы. Но зато следующий элемент — натрий — не только вновь обладает от¬ четливыми металлическими свойствами, но и — что, пожалуй, самое главное! — очень напоминает по своим свойствам ли¬ тий. Так же, как магний, который походит на бериллий, так же, как алюминий, который во многом напоминает бор, так же, как кремний, который во многом наследует углероду. Указав на периодичность свойств химических элементов, Менделеев тем самым дал своему закону особенность, кото¬ рая должна быть присуща каждому настоящему научному открытию: предсказательность. Закон Менделеева не только объяснял, но и предсказывал. Предсказывал количество и свойства неоткрытых элементов, исправлял и уточнял свой¬ ства уже известных элементов. Для того чтобы создать Периодическую систему химиче¬ ских элементов, Менделееву понадобился один день. Один день — и вся жизнь. Потому что потребовался изнурительный труд, чтобы свести воедино все известные к тому времени сведения об элементах. Потому что необходимо было провести кропотливую и уто¬ мительную работу по отбору достоверных фактов из вороха описаний часто противоречивых опытов и не всегда согла¬ сующихся друг с другом наблюдений. Потому что все последующие годы, до того дня, когда пе¬ рестало биться его сердце, Менделеев неутомимо шлифовал Периодическую систему. Потому что ему пришлось выдержать нападки десятков и сотен ретроградов всяческих мастей и рангов. 9
Потому что он привык каждое сколь-нибудь существенное открытие в химии измерять мерой Периодического закона. Бессмысленно гадать, как это нередко делают, родилось бы то или иное открытие, не будь закона Менделеева. Но несомненно: без закона Менделеева открытие неизвестных еще химических элементов не произошло бы с такой еще и сегодня поражающей воображение быстротой. И невозможно было бы разобраться в хаосе открытых на рубеже столетий радиоактивных элементов. И ядерная физика не числила бы за собой тех славных побед, которые украшают эту науку сегодня. И не вошла бы в число точных наук геология. И нельзя было бы разобраться в сложных вопросах проис¬ хождения звезд. Подавляющее большинство ученых приняли закон Мен¬ делеева безоговорочно. И не только приняли, но и взяли на вооружение. Но утверждение Периодической системы и закона Менде¬ леева вовсе не было победным и триумфальным. Этот закон, особенно в первые десятилетия после рождения, подстерегали тяжелые испытания, иногда настолько тяжелые, что, казалось, еще немного, и закон будет опровергнут. Так было, когда по¬ требовалось отыскать в менделеевской таблице место для редкоземельных элементов. Так было, когда открыли явление самопроизвольного превращения элементов — радиоактив¬ ность и радиоактивные элементы. Так было, когда появилось новое семейство инертных газов. Но в конце концов из каждого такого испытания закон Менделеева выходил еще более окрепшим, еще более обо¬ снованным. Да, закон Менделеева — это основной закон химии. Но книга эта посвящена не только химии. И даже не столь¬ ко ей. Потому что приложения закона Менделеева беспре¬ дельны. • Физика и астрономия, геология и геохимия, астрофизика и астрохимия, биохимия и биофизика и, конечно же, сама химия — все эти науки испытали определяющее влияние Пе¬ риодической системы элементов, все они обязаны ему своими свершениями. Читатель увидит, что открытие Менделеева — это не толь¬ ко система, которая показала взаимосвязь всех химических элементов, объяснила закономерности изменения их свойств, предсказала свойства неоткрытых еще элементов, но что это 10
СИСТЕМА, КОТОРАЯ ПОЗВОЛИЛА СОСТАВИТЬ ПОЛ¬ НУЮ ХИМИЧЕСКУЮ КАРТИНУ ОКРУЖАЮЩЕГО НАС МИРА; СИСТЕМА, КОТОРАЯ ПОЗВОЛИЛА ОБЪЯСНИТЬ, КАК ОДИН ЭЛЕМЕНТ ПРЕВРАЩАЕТСЯ В ДРУГОЙ, И КОТОРАЯ ДАЛА ВОЗМОЖНОСТЬ РАЗРАБОТАТЬ МЕТО¬ ДЫ ПОЛУЧЕНИЯ ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ, НЕ СУ¬ ЩЕСТВУЮЩИХ В ПРИРОДЕ; СИСТЕМА, КОТОРАЯ ПОЗВОЛИЛА ОБЪЯСНИТЬ, ЧТО ХИМИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ НЕ ЕСТЬ ЧТО-ТО ЗА¬ СТЫВШЕЕ И НЕИЗМЕННОЕ, ЧТО В МНОГООБРАЗНОМ МИРЕ ЭЛЕМЕНТОВ ЦАРИТ БЕСПРЕРЫВНОЕ ДВИЖЕ¬ НИЕ, ТАКОЕ ЖЕ БУРНОЕ И ТАКОЕ ЖЕ БЕСКОНЕЧНОЕ, КАК И ВО ВСЕМ ОКРУЖАЮЩЕМ НАС МИРЕ; СИСТЕМА, КОТОРАЯ ПОЗВОЛИЛА ОПРЕДЕЛИТЬ, СКОЛЬКО ЛЕТ СУЩЕСТВУЕТ НАША ПЛАНЕТА, НАША СОЛНЕЧНАЯ СИСТЕМА, НАША ГАЛАКТИКА, НАША ВСЕЛЕННАЯ; СИСТЕМА, КОТОРАЯ ПОЗВОЛИЛА ДОКАЗАТЬ, ЧТО ВСЕЛЕННАЯ ВЕЧНА, ЧТО В НЕЙ ЕСТЬ ТОЛЬКО ОБНОВ¬ ЛЕНИЕ И ВЕЧНАЯ МОЛОДОСТЬ.
...система, которая позволила составить полную химическую картину окружающего нас мира... КАРТА ХИМИИ Только увидев не успевшие еще пожелтеть страницы журнала, где Дмитрием Ивановичем Менделеевым было опубликовано первое сообщение о Периодической системе элементов, понимаешь, что это открытие произошло, в сущности, не тан давно. Действительно, вен — срок не такой уж большой, если измерять его, правда, годами, а не теми событиями, которые произошли в науке со в ре- мени появления закона Менделеева. Поговорим о романтике, о романтике неизвестного, роман¬ тике открытия. Отправляется географическая экспедиция. Воображение рисует «белые пятна» на карте, неведомые горные вершины, таинственные племена туземцев, хищных зверей, опасности и приключения, приключения, приключения... 12
Собираются в путь ботаники. Придирчиво рассматривают они свое мудреное снаряжение. Каждая травинка, каждый цветок должны быть тщательно рассмотрены под микроско¬ пом, должны быть описаны со скрупулезной дотошностью опытного нотариуса. Ботаникам предстоит открыть новые растения, целебные травы, неизвестные дотоле деревья. Готовятся к отъезду и непоседы геологи. У этих впереди не увеселительная прогулка! Неделями, а быть может, и 'ме¬ сяцами должны будут они пробираться неведомыми дорогами, заросшими тропами, а то и вовсе по бездорожью к месторож¬ дениям полезных ископаемых. Трудно не позавидовать геоло¬ гам. Ведь даже путевой дневник экспедиции, куда вносятся лишь самые скупые сведения о ходе работы в исследователь¬ ской партии, читается зачастую увлекательнее, чем приклю¬ ченческий роман. Снаряжаются и океановеды. Они имеют все основания быть самыми сосредоточенными и озабоченными. Каждый из них втайне надеется вытащить со дна океанского невероятное чудовище. Ведь морские глубины таят в себе много неожи¬ данного. Есть отрасли науки, где исследователям необходимо еже¬ дневно преодолевать большие трудности, где требуется уме¬ ние концентрировать всю свою волю, все способности, уме¬ ние бесстрашно — в буквальном смысле этого слова — пре¬ одолевать любые препятствия. Не сомневаюсь, что если бы я причислил сюда химиков, то многих это попросту развеселило. «Тоже нашел романтиков! — смеясь, скажут они. — Сидят в лабораториях, переливают из одной склянки в другую, а возвращаясь с работы, кутаются поплотнее в шарф, чтобы ненароком насморк не схватить». И вот теперь, отсмеявшись, самое время поговорить серь¬ езно, поговорить о романтике химических исследований. Я, химик, не завидую географам. Пожалуй, на географи¬ ческой карте уже не осталось «белых пятен». Даже горные кряжи далекой от всех Антарктиды нанесли на карту неуто¬ мимые исследователи. Да и есть ли теперь недоступные места на нашей планете, если в любой район земного шара можно прилететь за 15—20 часов, ну самое большее за сутки? Имеются, конечно, районы, которые требуют более подробного изучения. Но «белых пя¬ тен» нет! 13
Что и говорить, интересна работа ботаников! Но много ли новых открытий ждет их? Сотни тысяч растений известны науке. И в наши дни любое новое растение является собы¬ тием чрезвычайной важности. Составлены подробнейшие тол¬ стые атласы, в которых зарисованы все известные растения и описаны их особенности. На этих картах почти нет «бе¬ лых пятен». Почти то же самое я мог бы сказать и о геологах и даже - об океановедах (да, да: ведь уже найдено самое глубокое место в Мировом океане!). Но к чему нам обижать эти про¬ фессии? Напротив, они заслуживают глубокого уважения. Се¬ годня химики «на равной ноге» могут разговаривать с геогра¬ фами, ботаниками, геологами и представителями других про¬ фессий, считающихся безусловно романтическими. Трудно¬ сти?— их всегда было предостаточно; опасности? — к сожа¬ лению, не меньше чем у геологов и географов; романтика? — об этом уже было говорено. Вот разве только «белых пятен» на карте химии во много раз больше, чем на картах геогра¬ фических, ботанических, океанологических и иных «романти¬ ческих» наук. «Позвольте, какая же в химии может быть карта?» — спросит читатель. Оказывается, что есть такая карта — кар¬ та, без которой невозможно продвижение по извилистым и ухабистым дорогам современной химии. Эта карта — Пери¬ одическая система Д. И. Менделеева. А по количеству «бе¬ лых пятен» она намного превосходит любую, даже самую подробную карту нашей планеты. Для географов времена путешествий наобум: по принципу авось что-нибудь встретится, может быть, на что-либо инте¬ ресное натолкнемся — прошли еще лет четыреста назад. Уже тогда люди научились более или менее правильно ориентиро¬ ваться в своих передвижениях по планете, узнали расположе¬ ние главнейших материков и морей. Иное положение было в химии. Там ученые «путешествовали» без карт еще какую- нибудь сотню лет назад. Ощущение «давности» закона Менделеева присуще, навер¬ ное, каждому химику. Это понятно, так как большинство крупнейших научных обобщений в химии возникло лишь после создания Периодического закона. Они просто не могли возникнуть раньше. Потому что именно благодаря этому закону химики, так же как и географы, получили свою карту. и
Посудите сами: мог ли даже самый отчаянный капитан про¬ плыть без карты из Мурман¬ ска, скажем, в Сан-Франциско? А ведь химики до открытия /Мен¬ делеева были еще в более труд¬ ном положении, чем этот капитан. Они не только не имели карты — они не знали, куда вообще сле¬ дует «плыть», в каком направле¬ нии вести исследования, чтобы до¬ стичь необходимых результатов. Действительно, посмотрим, как развивались представления хими¬ ков об их химическом мире. В древности люди применяли в своей практической деятельно¬ сти соединения всего девятнадца¬ ти элементов. Но это применение было, *так сказать, несознатель¬ ное. Если на минуту предполо¬ жить, что мы имели бы возмож¬ ность задать какому-нибудь древ¬ неримскому ученому вопрос, сколько, выражаясь по-нашему, химических элементов ему изве¬ стно, то он, морща лоб и загибая пальцы, вряд ли смог бы перечислить более шести наименова¬ ний: золото, медь, серебро, олово, свинец, сера. Вот, пожалуй, и все. Остальные элементы применялись не в чистом виде, а в соединениях, и о них, естественно, наш воображаемый древнеримский собеседник ничего знать не мог. Как видим, химический мир для древних был так же ограничен, как и их познания о мире географическом. К сожалению, расширение человеком химических владе¬ ний шло гораздо медленнее, чем развитие географии. Марко Поло добрался до Пекина и описал уже совсем далекие владения Хана Хубилая, но современные ему ученые прибавили к шести античным элементам всего еще столько же. Итого двенадцать элементов. Это в XIII—XIV веках. А ведь совсем «незадолго» до этого, в VIII—IX веках, была популярной следующая алхимическая песня-заклинание: 15
... Семь металлов создал свет По числу семи планет.. В последующие века темпы открытия новых элементов не стали более быстрыми. К 1800 году науке был известен тридцать один химический элемент. К середине прошлого столетия любой достаточно эрудированный ученый мог уже перечислить названия шестидесяти известных к тому времени химических элементов. Казалось бы, темпы удовлетворительные. Внешне — да. А если вглядеться попристальнее в историю химических эле¬ ментов, открытых в первой половине прошлого века, то взору представятся моря «невидимых миру слез». До середины прошлого века, а точнее, до 1869 года иссле¬ дователь, поставивший перед собой задачу открыть новый химический элемент, в какой-то степени походил на известную сказочную царевну, которая отваживала претендентов на ее руку и батюшкин престол, капризно заявляя: «Пойди туда — не знаю куда, принеси то—не знаю что...» В самом деле, как в те времена происходило открытие но¬ вого химического элемента? Слепая удача? Не всегда. Быва¬ ло, что исследователь, проведя анализ какого-то минерала, обращал внимание на то, что сумма процентного содержания элементов в образце меньше ста. «Ага, — решал он, — здесь что-то не так, видимо, недостающие проценты приходятся на долю неведомого элемента, который я, не зная его свойств, пропустил». Перспектива отыскать новый элемент всегда так вооду¬ шевляла химиков, что исследователь мигом стаскивал сал¬ фетку— если мысль посещала его за жаркйм — либо натяги¬ вал поверх шлафрока сюртук — если удачная мысль посеща¬ ла его в постели — и в таком непрезентабельном виде являлся в лабораторию. Там он лихорадочно принимался за повтор¬ ные и еще более тщательные анализы и в большинстве слу¬ чаев. .. ничего не находил. Почему? Да потому, что причин несовпадения суммы эле¬ ментов в анализируемом образце со ста процентами может быть очень много. И неизбежные ошибки эксперимента, и ку¬ сочек штукатурки, ненароком попавший в колбу, и неправиль¬ но приготовленные растворы, и неисправные весы, и неради¬ вый помощник... 16
Вот почему волнующая мысль о новом химическом эле¬ менте в те годы посещала многих химиков, занимавшихся анализом горных пород и минералов. А удача пришла всего к немногим. К Берцеллиусу, к Мозандеру да к Клеве. А ос¬ тальные? Остальные подавляли тяжелые вздохи разочаро¬ вания. И не могла им помочь мысль, которая десятилетиями спустя тешила их коллег-неудачников на этом же поприще, что, дескать, не у одного меня не вышло, и другие на этом деле обожглись: ученые первой половины XIX века еще не знали, что проблема поиска новых химических элементов — одна из самых сложных задач, которые предстояло решить естествоиспытателям. Итак, не всегда открытие элементов было результатом слепой удачи. Не всегда, но, будем откровенны, очень часто. Хотя бы так, как это произошло с открытием йода. Владелец небольшого заводика по получению селитры из морских водорослей господин Куртуа в один из прекрасных (конечно же, прекрасных!) дней 1811 года, проходя по са¬ раю, где лежала зола, полученная ст сожжения водорослей, заметил высокомерно расхаживающего между чанами с золой кота. По-видимому, именно это высокомерие привело мосье Куртуа в негодование — не мог же он заподозрить кота в по¬ кушении на продукцию селитряного завода (и в начале XIX века коты предпочитали селитре сметану и петушиные потрошки), — и он, размахивая руками и издавая негодую¬ щие крики, кинулся к наглому гостю. Кот, презрительно фыркнув, с неожиданной для его степенности быстротой ки¬ нулся наутек. Но при этом шкодливый пришелец опрокинул склянку с серной кислотой. Кислота полилась на золу, кото¬ рая тотчас же зашипела. И с этого все началось. 17
Сарай наполнился дымом фиолетовой раскраски и такого причудливого и ни на что не похожего запаха, что мосье Кур- туа тотчас же забыл о наглом коте. Повторить опыт по дей¬ ствию серной кислоты на золу (на этот раз без помощи кота) оказалось делом одной минуты. Едкие фиолетовые пары по¬ казались снова. Оказалось, что эти пары осаждаются на холодной поверх¬ ности в виде маленьких блестящих кристалликов. Сейчас уже трудно установить, какими путями эти кристаллики попали к знаменитым химикам Гей-Люссаку и Дэви. Но именно они доказали, что фиолетовые кристаллики — это новый элемент, который получил название йода. И хотя химическое исследо¬ вание нового элемента принадлежит Гей-Люссаку и Дэви, история химии всегда сохранит благодарную память о без¬ домном коте, забредшем на склад мосье Куртуа. (Откуда взялся йод в золе мы теперь знаем хорошо: почти все водо¬ росли обладают способностью усваивать этот элемент, кото¬ рый в морской воде содержится в сравнительно больших ко¬ личествах.) Надеюсь, что читатель оценил ту дозу иронии, которая была вложена в рассказ об открытии йода. Потому что об удачливости в науке надо говорить с большой осторожностью. Удача посещает только терпеливых и внимательных. И ко¬ нечно, талантливых. Без этих качеств в науке еще никто ни¬ чего не добивался. А если встать на другую точку зрения, то можно и впрямь уверовать в легенду о ньютоновом яблоке и прийти, пожалуй, к мысли, что если бы великий английский ученый сидел не под яблоней, а под кленом, закон всемир¬ ного тяготения не был бы открыт. Вот почему, кто знает, как и когда был бы открыт йод, не будь промышленник Куртуа наблюдателен и пытлив. Но как бы то ни было, к середине прошлого века число известных элементов было доведено до шестидесяти трех. Но сколько их должно быть всего? Сто? Двести? Или, быть мо¬ жет, искать новые элементы уже нет смысла, потому что все они открыты? Кто мог это сказать? Сказал это Дмитрий Иванович Менделеев. На первый взгляд таблица, разосланная Менделеевым 1 марта 1869 года многим ученым, не имеет ничего общего с современной таблицей химических элементов. Но присмот¬ ритесь внимательнее. То же расположение групп и периодов, что и в современной таблице. Различие лишь в том, что сей- 18
час группы химических элементов располагают горизонталь¬ но, а периоды — вертикально. Но понятно, что различие это не принципиальное. Впрочем, имеются различия и посущественнее. Непонятно, какое место занимает в системе водород. Да, тогда, в первые дни существования своего закона, Менделеев не решился объединить легчайший газ водород с очень-очень «металли¬ ческими» щелочными металлами. Но разве сегодня относи¬ тельно положения водорода в Периодической системе среди химиков наблюдается единодушие? Пусть читатель, заинте¬ ресовавшийся этим вопросом, даст себе труд перелистать книги, где приводятся таблицы Периодического закона. В старых, добротных учебниках водород стоит на привычном нам месте — в первой группе, подгруппе щелочных металлов. Но в последнее время все чаще появляются таблицы, где во¬ дород располагается в VII группе, в семействе галогенов. Имеются и «осторожные» таблицы, где водород одновременно стоит и в I и в VII группах. Но не редкость встретить и таб¬ лицу, где водород вообще вынесен в отдельный период. Мне бы сейчас очень не хотелось вдаваться в очень спе¬ циальный спор относительно того, где должен стоять водород. Да с какой бы степени аргументированности я бы не выска¬ зал свое мнение, это будет еще одно, всего одно, мнение среди десятков других. Заметит читатель и некоторые различия в написании сим¬ волов химических элементов: Р1 вместо РА для палладия, \]т вместо V для урана. Заметит и вовсе не понятный символ — 01, но что это за элемент «дидим», читатель поймет, когда в этой главе доберется до раздела, посвященного редкозе¬ мельным элементам. Но основное, на что следует обратить внимание, это вопро¬ сительные знаки. Очень редко в истории науки вопросительные знаки были столь выразительны и несли столь большую смысловую на¬ грузку! Нет, я не собираюсь сейчас пересказывать подробно опи¬ санную в школьном учебнике химии историю открытия эле¬ мента германия (вопросительный знак за кремнием), ни исто¬ рию открытия галлия (вопросительный знак за алюминием). Все хорошо знают, как блестяще подтвердились предсказания Менделеева относительно свойств «экакремния» и «экаалю- миния». 2* 19
Здесь речь о другом. Менделеев точно предсказал, сколь¬ ко элементов должно быть открыто (для этого, конечно, надо было предположить, что не может быть в природе элементов с атомным весом большим, чем у урана. Но, как мы знаем, и это предположение Менделеева оправдалось, подобно иным его предположениям, с блеском). Но и это не главное. Поль¬ зуясь таблицей Менделеева, можно было с большой долей уверенности предположить, где следует искать эти неоткры¬ тые элементы. Существует, в общем-то, довольно понятный закон геоло¬ гии, вернее, геохимии, гласящий, что элементы, обладающие сходными химическими свойствами, имеют сходную геологи¬ ческую судьбу. Что такое «геологическая судьба», по-види¬ мому, пояснять не следует. Это одни и те же месторождения, одни и те же минералы, близкие способы выделения и кон¬ центрирования. Словом, «капитаны» химических исследований теперь уже не должны были плыть наобум за «не знаю что», а, поль¬ зуясь дарованной им Менделеевым лоцией, уверенно и сча¬ стливо приводить свои «корабли» в нужное место. Вот по¬ чему за годы, последовавшие после открытия Менделеева, перечень химических элементов, известных науке, расширился едва ли не вдвое. Где-то я видел географическую карту, на которой отмеча¬ лась степень изученности тех или иных областей нашей пла¬ неты. Хорошо изученные области, вроде Подмосковья, были окрашены в темно-зеленую краску. Но таких областей было немного. Районы, изученные меньше, были окрашены светло- зеленой краской. Этой краской было покрыто большинство суши земли. Плохо изученные области были окрашены в жел¬ тую краску. Желтых пятен было немного: Гималаи, Гренлан¬ дия, бразильские тропики — вот, пожалуй, и все. И лишь одна Антарктида была обозначена белой краской. Только вдоль берегов этого материка вилась тоненькая полоска желтой краски. Впрочем, это было несколько лет назад. Теперь, после того как ученые многих стран занялись изучением этого ма¬ терика, Антарктида безусловно «заслужила» право по край¬ ней мере на желтую краску. А что, если попробовать разукрасить подобным образом таблицу Менделеева? Картина получится совсем иная. Густо¬ зеленой краски на ней не будет вовсе. Немного будет и свет¬ ло-зеленых клеток: это элементы кислород, сера, хлор, желе- 20
зо, кремний, калий, натрий. Вот, пожалуй, и все. Зато желтых клеток будет столько, что, если отойти на несколько шагов и взглянуть на таблицу, она будет походить на канареечное оперение. Да, большинство элементов Периодической системы изу¬ чено довольно плохо. Более того, мы можем заметить немало клеток, контуры которых, подобно Антарктиде на географи¬ ческой карте, очерчены желтой краской — это малоизвестные элементы. Здесь уместно вспомнить об одном многотомном справоч¬ ном издании. Это так называемый справочник Гмелина. В справочнике собраны сведения о всех химических элемен¬ тах и их неорганических соединениях. Это, конечно, не спра¬ вочник в обычном смысле этого слова. Его не положить в кар¬ ман. Даже в портфель он не вместится. Удивляться этому не приходится: справочник состоит почти из сотни книг. Каж¬ дому элементу посвящен отдельный том. Глядя на корешки этих томов, можно точно представить себе, что или, вернее, сколько нам известно о том или ином элементе. Одни тома настолько объемисты, что их приходится с трудом снимать с полки, другие походят на тонкую ученическую тетрадку. Как видим, «Антарктид» на химической карте много больше, чем на карте Земли. Да, есть куда направить свои корабли капитанам химических исследований! „ДОМ“ С „ЧУЛАНОМ" Навычен в этом заголовне больше, чем слов. Нонечно, это не более, чем мета¬ фора, которая, льщу себя надетдой, не помашется здесь нарочитой. Итак, химические элементы, известные нам, изучены да¬ леко не в равной степени. И сразу же после этой фразы всплывает вопрос: почему химические элементы изучены по- разному? Почему некоторым элементам посвящены много¬ томные издания, а сведения о других могут уместиться в де¬ сяти— пятнадцати строках книги среднего формата? Почему? Уверен, что многие читатели уже приготовили свое «по¬ тому». Послушаем их. «Потому, — скажут они, — что химические элементы были открыты в разное время. Конечно же, железо, которое было известно людям с незапамятных времен, должно быть изуче- 21
но лучше, чем, например, гафний, открытый несколько десяти¬ летий назад». Ответ этот будет правильным лишь до некоторой степени. Если посмотреть на таблицу, в которой приведены годы от¬ крытий химических элементов, то сомнительность этого пояс¬ нения станет очевидной. В самом деле, элемент иттрий, на¬ пример, стал известен еще в XVIII веке. А между тем этот элемент изучен гораздо хуже, чем открытый в XIX веке маг¬ ний или натрий. Тантал был обнаружен на одиннадцать лет раньше йода — в 1800 году. Степень же изученности этих двух элементов не может быть даже сравнима. В то время как о свойствах йода и его соединений написано множество книг, все сведения о тантале составили бы в лучшем случае одну брошюру. В перерыве одного из химических совещаний, происходив¬ шего несколько лет назад, мое внимание привлек оживленный разговор. Несколько немолодых и очень уважаемых ученых, перебивая друг друга, обсуждали что-то, ведя торопливый подсчет на оборотных сторонах программок совещания. На этот раз их увлекли не научные проблемы. Оказывается, речь шла о том, соединения скольких химических элементов видел за свою жизнь каждый из них. Первенство в этом необычном соревновании занял один профессор, который в разное время своей деятельности дер¬ жал в руках соединения шестидесяти элементов. Символами этих элементов была густо исписана программа, а по лицам собеседников можно было заметить, что они считают это чис¬ ло более чем внушительным. Шестьдесят элементов... Но ведь это всего чуть больше половины известных нам «кирпичиков» материального мира. Неужели человек, всю свою жизнь посвятивший химии, и тот не видел соединений всех элементов?! И вот тут мы подходим к истинной причине того, почему химические элементы изучены в различной степени. Все дело, оказывается, в том, в каком количестве находят¬ ся элементы в земной коре (под корой в данном случае пони¬ мают литосферу — материки, гидросферу — океаны, моря, ре¬ ки и атмосферу — воздушную оболочку нашей планеты). Вообразим многоэтажный дом, населенный химическими элементами. Каждый элемент занимает в нем площадь сооб¬ разно содержанию его в земной оболочке. Какая картина представится нам? 22
Почти половину этого дома будет занимать кислород. На его долю придется 47,2% всей жилой площади. Именно та¬ кова доля кислорода в весе земной коры. Больше четверти помещений нашего воображаемого здания принадлежит крем¬ нию: 27,6% веса земной коры приходится на долю этого эле¬ мента. Итак, три четверти помещений занято двумя «капитали¬ стами»— кремнием и кислородом. И всего одна четверть при¬ ходится на прочие химические элементы, вместе взятые. Но и эта четверть распределена «несправедливо»: 8,8% веса земной коры приходится на алюминий, 5% —на железо, 3,6%—на кальций. По сути, земная кора состоит из восьми 23
элементов-гигантов — тех элементов, содержание которых вы¬ ражается числом, большим одного процента (помимо пере¬ численных, это натрий, калий и магний). А остальные 81 эле¬ мент размещаются всего на 0,4% жилой площади этого дома, который как бы воплощает «несправедливость» природы. Да, по сути, большинство элементов Периодической системы ютится в тесном чулане дома, основная площадь которого занята восемью элементами-гигантами. Итак, причина различной изученности химических элемен¬ тов как будто проясняется: неодинаковое содержание их в земной коре. Те элементы, которые занимают более про¬ сторные квартиры в нашем доме, известны лучше, а с «чер¬ дачными» жителями мы знакомы менее коротко. Вот и все. Ответ ясен, и нечего здесь больше об этом говорить. Что и говорить, вывод, конечно, верный. Верный, но... Утверждают, что вся наука состоит в основном из «но». Это, разумеется, не более чем шутка. Однако такое «но» имеется и в нашем случае. Посмотрим на таблицу содержания элементов в'земной коре более внимательно. Вот хотя бы элемент скандий, по- видимому, очень редкий элемент. Мало кто из химиков мо¬ жет похвалиться, что видел соединения скандия. Действитель¬ но, содержание его в земной коре очень мало: всего шесть десятитысячных долей процента. Соседним по списку в таб¬ лице является серебро. Разумеется, это тоже довольно ред¬ кий металл, но, конечно, не такой, как скандий. Это очевидно каждому. Ведь все согласятся, что с серебром в быту прихо¬ дится иметь дело довольно часто. Наверное, не найдется ни одного дома, где не было бы серебряной ложечки или хотя бы самой ничтожной безделушки из серебра. Наконец, уж наверное, у каждого человека имеются фотографии. А ведь поверхность любой фотобумаги покрыта соединениями се¬ ребра. Оказывается, что содержание серебра в земной коре со¬ ставляет одну стотысячную процента — в шестьдесят раз меньше, чем скандия. Элемент галлий и сейчас принадлежит к числу самых ред¬ ких элементов. Только в последние годы соединения галлия получили некоторую известность как полупроводники. Впро¬ чем, если быть откровенным, то многие специалисты по полу¬ проводниковой технике об этих соединениях слышали, но не 24
видели их. Но таблица содержания элементов неопровержимо свидетельствует, что галлия в земной коре находится в двести (200!) раз больше, чем обычной и всем хорошо известной ртути. Полупроводниковый элемент германий сейчас известен всем. О редкостности этого элемента говорят и пишут повсе¬ местно. А ведь германия в природе в двадцать раз больше, чем обычного и совсем недорогого йода. По-видимому, примеров достаточно. И так ясно, что ред¬ костность элемента и его содержание в земной коре — поня¬ тия далеко не тождественные. Большое значение имеет еще доступность элемента. Одни элементы земной коры находятся в концентрирован¬ ном состоянии — в рудах или в виде постоянной примеси к каким-либо минералам. Другие находятся, образно говоря, в «размазанном», или, как предпочитают выражаться геохи¬ мики, «рассеянном» состоянии. Олово и иттрий содержатся в земной коре приблизительно в одинаковом количестве. Но в то время как для олова известны месторождения мине¬ рала каситерита, иттрий не имеет своих руд, а встречается в виде крайне незначительных примесей к самым разнообраз¬ ным минералам. В этом и заключается настоящая причина того, что иттрий изучен много хуже, чем олово. Теперь ясно, что подавляющее большинство химических элементов встречается в земной оболочке в чрезвычайно ма¬ лых количествах. Чтобы выделить соединения многих из этих элементов, приходится прибегать к очень трудоемким опера¬ циям, к различного рода ухищрениям. СРЫТЫЙ ДВОР Я понимаю, что снольно бы воснлицательных знанов я ни порасставлял, рас- сназывая о редних и ,,рассеянных44 элементах, все равно рассназ будет в зна¬ чительной мере бездоказательным. И я подумал, не лучше ли вместо этого, а, вернее, в добавление, познаномить читателя с историей, которая произошла в одном из исследовательских институтов и завершилась, н счастью, благопо¬ лучно. В каждом научном учреждении есть несколько сейфов, где хранятся приборы из платины, соли золота и многое дру¬ гое, о чем бухгалтеры придирчиво требуют отчетов у заве- 25
дующих лабораториями. Были такие сейфы и в том инсти¬ туте, о котором сейчас пойдет речь. На один из сейфов со¬ трудники неизменно поглядывали с особым уважением. Еще бы! В нем хранилось четверть грамма радия — количество непомерно большое, учитывая редкостность этого металла и его дороговизну (рассказывают, что главбух, прежде чем подписать счет на приобретение радия, опустошил два тюбика валидола). Всем интересующимся охотно поясняли, что радий в сейфе хранится не в виде металла, а в виде азотнокислой соли, рас¬ творенной в некотором количестве воды. Раствор, разумеется, был помещен в толстый сосуд из свинца, который задержи¬ вает испускаемые радием лучи. Радий настолько был необхо¬ дим для проведения различных научных исследований, что сотрудники института записывались у заведующего лабораторией в очередь, с нетерпением ожидая того дня, ког¬ да им можно будет приступить к опытам. Несчастье произошло тогда, когда институт переезжал в новое, специально выстроенное для него здание. Все сотруд¬ ники были охвачены суетой переезда. Они торопливо упаковывали в плохо пригнанную тару научную аппаратуру; сбивая пальцы, выпрямляли искривлен¬ ные гвозди; не совсем умело помогали грузчикам. Всем хотелось поскорее раз¬ вернуть работу в новом здании. Только этой суматохой можно объяс¬ нить (но не оправдать!), что заведующий лабораторией, выйдя из комнаты добы¬ вать очередную партию вечно дефицит¬ ных гвоздей, оставил сейф открытым. Ведь он шел «всего на одну минутку»! Одна минутка, конечно, затянулась на десять, и за эти минуты все произошло. В комнату вошел один из грузчиков. Почти все ящики были вынесены. Лишь в углу стояли два больших тюка; ухва¬ тить которые ему одному было не под силу. Чтобы не терять времени зря, груз- 26
чик решил снести вниз металлический цилиндр, который он заметил в распахнутом сейфе. Цилиндр оказался доволь¬ но тяжелым. В нем что-то переливалось. Грузчик отвинтил крышку и увидел, что в цилиндр налита какая-то жидкость. «Должно быть, спирт», — с уважением подумал он. Но жидкость ничем не пахла и, вернее всего, по наметанному глазу грузчика, который в этих делах разбирался тонко, была водой. Когда заведующий лабораторией впоследствии представ¬ лял себе, что произошло в последующие полминуты, он жму¬ рился и тряс головой, как будто бы ему лили за шиворот ле¬ дяную воду. За эти полминуты грузчик, сообразив, что незачем пере¬ возить в новое здание обычную воду, быстро подошел к окну и вылил содержимое цилиндра во двор института. Затем он завинтил крышку и неторопливо понес цилиндр вниз, в ма¬ шину, Спустя полчаса, грузчик клялся всеми известными ему клятвами, что он отродясь не слыхивал ни про какой радий и вообще он был уверен, что выливает воду.
По отчаянному звонку заместителя директора института начальник районного отделения милиции выслал наряд. Хотя, честно говоря, даже после благополучного завершения этой истории он так и не понял, какая была нужда выставлять над двумя хилыми цветочными клумбами охрану из четырех сер¬ жантов. И не помяни замдиректора о миллионах, которые якобы стоит крупинка металла, растворенная в свинцовом цилиндре, наряда бы он, конечно, не выслал. Спустя два дня во дворе института появились экскавато¬ ры. Весь двор был срыт, и грунт был отправлен на завод по переработке радиевых руд. Руководители необычных «спаса¬ тельных» работ дорожили каждой крупинкой этой невзрачной глинистой почвы. Еще бы содержание радия в ней во много раз превышало содержание этого металла в самых богатых радиевых рудах, если вообще можно отнести термин «руда» к породе, на одну тонну которой едва приходится одна мил¬ лионная доля грамма радия. Я решил рассказать эту историю, чтобы читатель на «жи¬ вом примере» мог представить, что такое рассеянный элемент и каким трудом давались химикам сведения о таких элемен¬ тах. А поскольку редких элементов большинство, то не будет преувеличением сказать, что пополнение наших сведений о свойствах обитателей Периодической системы элементов очень походило на работу обогатителей, «вытягивающих» из радиевой руды крупицы драгоценного металла. Итак, много обстоятельств определяют степень изучен¬ ности того или иного элемента, но важнейшие среди них — это содержание и форма нахождения элемента в земной коре. Да, мы многое знаем о свойствах химических элементов и их соединений. Но гораздо большего мы не знаем. Это и дало мне основание назвать «карту химии» картой «химиче¬ ской Антарктиды». И вот сейчас мы предпримем путешествие по просторам «химической Антарктиды». Конечно же, посе¬ тить все интересные места мы не сможем. Но даже некото¬ рые области «карты химии» покажут, сколько интересного можно найти в стране химии, как, впрочем, и в любой другой неизведанной области человеческого знания.
С ЧЕГО НАЧИНАЕТСЯ НАЧАЛО... Мы начнем с начала Периодичесной системы. С водорода? Нет, мы начнем с элемента, ноторый, собственно говоря, еще не элемент. А если выражаться без мнимой загадочности, мы рассмотрим проблему: с наного элемента должна начинаться Периодическая система элементов? — Смешной вопрос! — скажут многие. И мне нечего будет им возразить. Потому, что, каза¬ лось бы, никаких сомнений в том, что Периодическая система начинается с водорода, быть не может. Действительно, водород, по-видимому, законно стоит на самом левом краю шеренги химических элементов, выстроив¬ шихся в Периодической системе строго по ранжиру — в по¬ рядке увеличения их атомного номера. Атомный, или поряд¬ ковый, номер совпадает с числом протонов, находящихся в ядре. Минимальное число протонов, естественно, равно 1. В самом деле, не может же быть в ядре половины протона! И 1 — это именно порядковый номер водорода. Неужели в Пе¬ риодической системе может быть элемент со званием, мень¬ шим, чем у рядового — водорода? Похоже, что вопрос риторический. Конечно, не может... Но почему же тогда вот уже полвека ведется спор о том, какой элемент должен открывать Периодическую систему? И есть ли тут предмет для спора? Как ни удивительно, но есть. Мы забыли, что числовой ряд начинается не с единицы, а с нуля. — С нуля? Ну и что? — вправе спросить читатель. — Ка¬ кое отношение может иметь нуль к проблеме химических эле¬ ментов? Нуль — он нуль и есть. Нуль протонов — значит нуль электронов. А коль скоро нет ни протонов, ни электронов, то нет никакого элемента, нет даже «неосязаемого чувства звука». Сколько оригинальных идей в науке было похоронено только потому, что они оказывались непривычными для боль¬ шинства. Учтем этот поучительный исторический опыт и не бу¬ дем встречать в штыки любую идею, какой бы невероятной она вначале ни казалась. Все требует спокойного и обстоя¬ тельного обсуждения. Итак, речь идет об элементе с нулевым зарядом ядра. Та¬ ким элементом предложено считать нейтрон. И я готов защи¬ щать это положение от возражений возможных оппонентов.
— Какой же это элемент без заряда ядра? — вступит в спор оппонент. — Почему же без заря¬ да! — возражаю я. — Ведь нуль — это тоже число. Эле¬ мент, но с нулевым зарядом ядра. — Ядро без электронов?! А без электронов какой же это химический элемент? — Действительно, у «нуле¬ вого» элемента, нейтрона, нет и не может быть электронов. Но разве мы отказываем однозарядному иону (катиону) водорода Н+ в праве называться ионом элемента (эле¬ мента!) только потому, что он потерял все из электронов? — Какими же тогда химическими свойствами должен обладать химиче¬ ский элемент нейтрон? Ведь он не мо¬ жет ни отдавать, ни принимать элек¬ тронов — следовательно, никаких хи¬ мических свойств у него не будет. — Но гелий, и неон, и аргон — сло¬ вом, все инертные газы, которые в Периодической системе располагаются в «нулевой» группе, тоже не отдают и не принимают электронов и в этом смысле тоже не проявляют никаких химических свойств. Что же, они тоже не элементы? Думаю, что, дискутируя подобным образом, можно убе¬ дить самого недоверчивого оппонента. А если и останутся два-три скептика, то тут, по- видимому, ничего не поде¬ лаешь. Итак, в настоящее вре¬ мя имеются все предпосыл¬ ки начинать Периодическую систему элементов с «нуле¬ вого» элемента нейтрона, который сам по себе поме¬ щается в «нулевой» группе, группе инертных газов.
Есть еще одно свойство, которое сближает нейтрон с обыч¬ ными химическими элементами. Оказывается, изолированный нейтрон проявляет радиоактивные свойства. С периодом по¬ лураспада около двенадцати минут он распадается на про¬ тон и электрон. Нетрудно увидеть, что при этом образуется атом водорода. Итак, все как у обычных элементов — и прочное положе¬ ние в Периодической системе, своя клетка, свои свойства, «своя судьба»... И даже радиоактивность. Чем же не эле¬ мент? Да, не будем встречать в штыки любую идею, какой бы невероятной она ни казалась... РЕКОРДСМЕН В длинной шеренге металлов Периодичесной системы этот металл стоит с самого нраю, тан сказать на левом фланге. Но, пожалуй, редно когда пого¬ ворка „мал, да удал“ была столь же уместна, нан по отношению н металлу литию. Если бы мне пришлось делать мультипликационный фильм о химических элементах, я бы обязательно сочинил смешную, но поучительную историю о том, как элементы устроили спортивные состязания. Мы бы увидели, как «сра¬ жается» с элементами чрезвычайно активный фтор. Очень весело можно было бы обыграть неповоротливость лентяев— инертных газов. Вихрем носился бы по полю маленький и юркий водород. Истекала бы тяжелыми слезами плакса ртуть. Увесисто ступая, ходил бы тяжеловес уран. Почти наверняка первое место в этом соревновании по числу рекордов занял бы элемент литий. Этот элемент обладает самым меньшим атомным весом среди всех известных нам металлов. Да и то сказать: ведь только два элемента Периодической системы — газы водо¬ род и гелий — имеют атомные веса меньше, чем у лития. Вторым рекордом лития является его плотность. Она в пят¬ надцать раз меньше, чем у железа, и вдвое меньше, чем у де¬ рева. Суда, сделанные из лития, обладали бы исключитель¬ ной грузоподъемностью... если бы только этот металл не соединялся энергично с водой. Автомобиль из лития смогли бы свободно поднять два подростка... если бы только ме- 31
таллический литий не соединялся энергично с кислородом и азотом воздуха. Третье «достижение» лития — громадное раз¬ личие между температурами плавления и кипения: почти 1200° (сравните эту цифру с аналогичной величиной для воды, где она равна всего 100°). В-четвертых, литий обладает фено¬ менальной особенностью — он может непосредственно соеди¬ няться со многими элементами, в том числе даже с таким «гордецом», как азот. В-пятых... Впрочем, перечисленного будет достаточно, чтобы можно было признать за литием право занимать во всех отноше¬ ниях выдающееся место среди других элементов Периодиче¬ ской системы. Но тем более скромной представляется роль, которую до самого недавнего времени играл литий и его соединения в промышленности. Причина «прохладного» отношения промышленности к ли¬ тию лежала в малой изученности свойств этого достаточ¬ но редкого элемента. Впрочем, сейчас литий может считать себя вознагражденным с избытком. Никто, разумеется, не пытался подсчитать, о каком хими¬ ческом соединении сейчас больше всего пишут в научных журналах. Да и что полезного может дать этот утомитель¬ ный и кропотливый подсчет? Но если бы все же такая работа была проведена, то я не сомневаюсь, что первое место за¬ нял бы гидрид 1 лития. Давно было известно, что литий может соединяться с во¬ дородом, образуя соединение, называемое гидридом лития. Это соединение интересно тем, что один килограмм его, бро¬ шенный в воду, выделяет при реакции с нею 2500 литров во¬ дорода. Мысль об этом веществе тешила конструкторов дирижаблей в те уже далекие годы, когда воздушные ко¬ рабли заполняли водородом! Но кто мог еще несколько лет назад предполагать, что гидрид лития станет самым мощным из всех когда-либо из¬ вестных людям взрывчатых веществ? И, уж наверное, никто не смог бы предсказать, что с помощью этого простого хими¬ ческого соединения ученые смогут воссоздать на Земле про¬ цессы, которые до этого времени протекали лишь на Солнце. Собственно, речь идет не о гидриде, а о дейтериде лития: соединения лития с тяжелым изотопом водорода — дейтерием. 1 Гидридами называются соединения металлов с водородом. 32
Однако с химической точки зрения раз¬ ницы между этими веществами нет ни¬ какой. Дейтерид лития является основой заряда водородных бомб. При срабаты¬ вании уранового или плутониевого запа¬ ла возникает высокая температура, под действием которой начинается ядерная реакция. Литий и дейтерий, соединяясь друг с другом, превращаются в элемент гелий. При этом высвобождается колос¬ сальное количество энергии. Однако литий в настоящее время на¬ ходит и немаловажное «земное» приме¬ нение. Здесь надо назвать новую отрасль металлургии — металлургию лития. Если добавить к магнию 10% лития, то получившийся сплав будет прочнее и, главное, легче, чем магний. А ведь удельный вес магния гораздо меньший, чем у большинства металлов. Добавка незначительных количеств лития к различ¬ ным сплавам зачастую неузнаваемо изменяет их свойства. Так, известный сплав склерон, основу которого составляет алюминий, содержит всего 0,1% лития. Но без этой одной десятой процента он сразу потеряет и свою прочность, и свою твердость — те свойства, которыми он заслуженно славится. Благодаря малому удельному весу и сопротивляемости высоким температурам сплавы лития с алюминием могут очень пригодиться авиаконструкторам, проектирующим само¬ леты будущего. В последнее время появились интересные исследования по использованию лития в качестве горючего. Если литий в распыленном состоянии ввести в струю воздуха или кис¬ лорода, то при сгорании его выделяется громадное количе¬ ство тепла. Литиевые соли стеариновой и пальмитиновой кислот, как выяснилось, являются отличными смазочными материалами. Эти смазки сохраняют свои свойства и при пятидесятигра¬ дусном морозе, и при нагревании до 150°. Можно было бы перечислить еще много отраслей техники и промышленности, где литий нашел свое применение. Однако еще больше имеется среди них тех, которые ждут внедрения этого замечательного металла. Вот почему литий с полным правом называют металлом будущего. 2 В клетке №. . . 33
Впрочем, все те металлы, о которых мы поведем раз¬ говор, в большей пли меньшей степени являются металлами будущего, как это мы увидим на примере «героя» следую¬ щего раздела. МЕТАЛЛ ДРАГОЦЕННОСТЕЙ Сосед лития по Периодичесной системе — обитатель нлетни № 4 — достоин отдельного рассназа не в меньшей степени, чем его младший собрат. И очень досадно, что, по понятным причинам, рассназ этот будет не таним простран¬ ным, нан это хотелось бы автору. Сейчас уже никто не может сказать, что побудило фран¬ цузского ученого Вокелена в бурное для Франции время конца XVIII столетия заняться химическими эксперимента¬ ми. Вероятно, причиной всего были деньги. Почтенный мосье Вокелен не думал добывать деньги нечестным путем. Он от¬ нюдь не жаждал лавров известного подделывателя брилли¬ антов графа Сен-Жермена, о похождениях которого столько говорили при дворе последнего Людовика. Однако если уж заниматься химией, то почему бы не исследовать свойства и состав замечательного драгоценного камня изумруда, за который придворные толстосумы платили много больше, чем за алмазы чистой воды. К сожалению, эксперименты над изумрудами скоро при¬ шлось оставить: то ли опыты не удавались, то ли госпожа Вокелен отнеслась с большим осуждением к разорительным для семьи экспериментам своего супруга. Однако все же не¬ которые результаты были. Из изумруда Вокелен выделил сероватую массу, которую из-за ее сладковатого вкуса он назвал «сладкой землей», или глициной, от слова «гликос» — «сладкий». «Землями» же тогда химики называли большин¬ ство окислов. Произошло это в 1798 году. Ровно через двадцать лет из глицины был выделен серый блестящий металл, получивший название глициния. Несколь¬ ко позже харьковский профессор Ф. И. Гизе предложил на¬ звать этот элемент бериллием. Название привилось. Так в списке химических элементов появилось еще одно наиме¬ нование. Но даже сорок лет спустя свойства бериллия были изу¬ чены еще настолько плохо, что Д. И. Менделеев долго 34
колебался, не зная, в какую клетку поместить этот эле¬ мент. И если бы не гениаль¬ ная интуиция великого хи¬ мика, бериллий долго бы слонялся по Периодической системе, пока обрел поло¬ женную ему квартиру 4. «Биография» бериллия в высшей степени необычайна. Не менее оригинальна и его «анкета». Год рождения в ней обо¬ значен 1798. Год поступле¬ ния на работу— 1932. Имен¬ но в этом году в промышленности были применены некоторые сплавы бериллия. Но, подобно Илье Муромцу, который «три¬ дцать три года сидел сиднем» и только потом развернулся во всю свою богатырскую силу, бериллий сразу же после поступления на службу человеку начал показывать чудеса. Да, на долю бериллия в земной коре приходится лишь несколько десятитысячных долей процента. Но эти десяти¬ тысячные стоят того, чтобы за ними поохотиться. Удельный вес бериллия несколько выше, чем у его соседа по Периодической системе — лития. Но все же он значитель¬ но меньше, чем у многих остальных металлов. Если же при¬ нимать во внимание только те металлы, которые в свободном состоянии устойчивы к действию воздуха, то бериллий зани¬ мает в этом списке место № 1. Хотя прочность бериллия меньше, чем стали, но разница в удельных весах между ни¬ ми столь велика, что конструкция из бериллия будет во много раз прочнее, чем такого же веса сооружение из стали. Известно, что самой большой заботой всех авиаконструк¬ торов является снижение веса деталей самолета. Иногда они сидят месяцами и мучительно решают задачу, каким обра¬ зом снизить вес машины хотя бы на несколько килограммов. Приходится накапливать эти килограммы буквально по граммам: в одном месте убирают винтик, в другом иначе планируют соединение, в третьем заменяют металлические детали на пластмассовые. Применение бериллия в самом ближайшем будущем осво¬ бодит конструкторов от этих тягостных поисков. Уже до- 35
статочно подробно исследованы сплавы бериллия с магнием и алюминием, и можно уверенно сказать, что эти сплавы свершат в самолетостроении такой же переворот, какой про¬ извело применение алюминия. Несложные расчеты показы¬ вают, что дальность полета самолета, сконструированного на основе бериллиевых сплавов, больше дальности полета ма¬ шины, изготовленной на основе алюминия. Уже это одно свойство бериллия ярко показывает, что редкими элементами следует заниматься с большей настой¬ чивостью, так как сулят они фантастически много. А то, что их мало по сравнению с элементами-гигантами, не помеха. Ведь на то и существует химия. И химики оправдали надежды, возложенные на них. В на¬ стоящее время разработано несколько вариантов получения недорогого бериллия даже из самого бедного сырья. Впрочем, поиски новых методов получения бериллия и изыскание источников сырья ведутся все нарастающими тем¬ пами. Дело в том, что этот металл завоевывает все большее число отраслей техники и промышленности. Вот новое слово, которого не было в химическом и тех¬ ническом словаре десяток лет назад: бериллизация. А скоро это слово станет таким же обычным, как «прокатка», «за¬ калка» или им подобные. При бериллизации стальную деталь, нагретую до высокой температуры, помещают в порошок бериллия. Бериллий при этом в очень незначительном коли¬ честве проникает в поверхностный слой металла, и изделие оказывается окруженным как бы броней из бериллиевого сплава. Да, именно броней, я не оговорился. Обработанная деталь резко увеличивает свою прочность и твердость. Бериллизованные изделия работают во много раз дольше, чем стальные. Самое интересное, что бериллия на эту опера¬ цию идет ничтожно мало. При правильной работе можно бериллизовать одним килограммом его сотни, а иногда и тысячи самых различных деталей. Буквально каждый месяц приносит новые сведения о за¬ мечательных свойствах бериллиевых сплавов. Оказывается, достаточно добавить к меди всего 2% бериллия, и образую¬ щийся сплав становится тверже нержавеющей стали. Добав¬ ка бериллия придает сплавам еще одно важное свойство — сопротивление к «усталости». Металлические изделия тоже могут уставать (самая лучшая стальная пружина, например, не может выдержать больше миллиона сжатий). Пружины 36
из бериллиевой бронзы — сплава бериллия с медью — спо¬ собны выдержать в двадцать пять раз больше сжатий. Незаменимый сейчас стал бериллий в рентгеноскопии для производства рентгеновских трубок. Бериллий для рентге¬ новских лучей все равно что самое прозрачное стекло для света. Почти все металлы задерживают рентгеновское излу¬ чение, бериллий же «прозрачен» для этих лучей. Да, бурные дни наступили у недавно почти безработного обитателя клетки № 4 бериллия — металла, который сейчас переживает свое второе рождение, рождение для слав¬ ных дел. ПЯТНАДЦАТЬ, КАК ОДИН Сейчас пойдет речь об одном из самых необычных участнов таблицы Менде¬ леева. Действительно, 15 элементов в одной нлетне! 15 элементов — целых 151— занимают одну „квартиру" в третьей группе Периодичесной системы элементов. И отлично в ней ушиваются. Но не тольно потому эти элементы могут быть названы необычными. Не¬ обычно у них все! И история их открытия, и поразительная схошесть свойств, и совместное нахождение в природе, и их название „редкоземельные", и дате рассказ о том, нан эти элементы обрели свое законное место в Периодиче¬ сной системе. Подробный рассказ об истории открытия элементов, за¬ нимающих в Периодической системе места от № 57 по № 71, был бы подобен «Одиссее». И, уж наверное, этот рассказ был бы не менее драматичен, чем приключения древнегрече¬ ского героя. Даже вкратце пересказанная история открытия и изучения этих элементов позволяет ясно представить, что пришлось пережить химикам, пока в Периодической системе между лантаном (№ 57) и лютецием (№ 71) воцарился от¬ носительный порядок. Летом 1787 года лейтенант шведской армии Карл Арре¬ ниус (не следует путать его с гениальным соотечественником, создателем теории электролитической диссоциации Сванте Аррениусом, который родился 72 года спустя) посвятил свой летний отпуск, который он проводил в местечке Иттербю неподалеку от Стокгольма, научным трудам. Король Гу¬ став III всячески заигрывал с офицерами и поощрял занятия наукой, которая в те времена входила в Швеции в моду. Впрочем, офицерство более интересовалось астрологией, 37
ПРАЗЕОДИМ белой, черной и прочими магиями. Между прочим, эту атмосферу двора Гу¬ става III очень хорошо передал Верди в опере «Бал-маскарад». Надо отдать должное Карлу Аррениусу — в Ит- тербю он разыскивал не травы для очередного волшебного зелья и не клады викингов; цель его была куда более скром¬ ной: он надеялся попол¬ нить свою минералогиче¬ скую коллекцию. Именно там Аррениус обнаружил черный как уголь, но очень тяжелый минерал. Спустя семь лет обра¬ зец минерала попадает финскому химику Гадо- лину. Тщательно проана¬ лизировав образец, он обнаружил там неизвест¬ ную «землю» (землями в то время называли окис¬ лы металлов; надо, впро¬ чем, заметить, что далеко не всегда ученые пред¬ ставляли, что «земли» — это соединения металлов с кислородом). По месту находки Г адолин назы¬ вает эту землю «иттрие- вой». Неторопливо развива¬ лась наука в те времена! Проходит еще почти де¬ сять лет, и знаменитый шведский химик Якоб Берцелиус устанавливает,
что в другом минерале содержится «земля», очень похожая на пттриевую, но все же в чем-то отличающаяся от нее. Бер¬ целиус называет эту землю «цериевой». Из этих двух «зернышек» и начало развиваться пышное дерево, которое расцвело затем целым соцветием редкозе¬ мельных элементов. Дальнейшие исследования новых «земель» вызывали вна¬ чале некоторое недоумение химиков, недоумение, которое очень скоро перешло в нескрываемое раздражение. Один из главных законов научного исследования — вос¬ производимость результатов. Если изучается какое-то опре¬ деленное соединение, то независимо от места, где произво¬ дится эта работа, независимо от того, где были получены реактивы, независимо от настроения и темперамента иссле¬ дователя должны получаться одни и те же результаты. Со всеми остальными соединениями, которые к тому вре¬ мени сумели открыть химики, так оно, в общем, и получа¬ лось. Брали ли для исследования мрамор из Парос в Греции, или из Каррар в Апеннинах, или из Тагила па Урале; обра¬ батывали ли его соляной кислотой, изготовленной мистером Оггом в Бирмингеме, или соляной кислотой, полученной на заводе герра Крафта в Дрездене; проводил ли опыты шум¬ ный и суетливый синьор Пинетти из Турина или молчаливый и медлительный датчанин Христиансен из Копенгагена — всюду и всегда получался хлористый кальций с одинаковы¬ ми свойствами: и в Турине, и в Копенгагене, и в любой дру¬ гой лаборатории. Но при исследовании иттриевой и цериевой «земель» все было не так. Каждый ученый, изучавший эти вещества, полу¬ чал результаты, которые никак не согласовывались с дан¬ ными, полученными предыдущими исследователями. Первым, кто сумел догадаться, в чем здесь дело, был химик Мосандер. Он обнаружил, что цериевая «земля» пред¬ ставляет собою смесь окислов двух элементов — собственно церия и второго, который он назвал лантаном, что означает «скрытый». Пусть кто-нибудь скажет, что у Мосандера не было оснований так окрестить новый элемент! Проходит еще несколько лет, и в 1841 году тот же Мо¬ сандер приходит к выводу: то, что он принимал за один эле¬ мент лантан, в действительности представляет собою смесь двух элементов — лантана и нового элемента, который полу¬ чил название дидим — «близнец». 39
И на этот раз Мосандер имел все основания так назвать новый элемент. Подобно тому, как лантан был похож на церий, дидим походил всеми химическими и физическими свойствами на лантан. Итак, уже три элемента, в высшей степени похожие друг на друга. Впрочем, напрасно бы стал читатель искать сегодня в таблице Менделеева элемент дидим. Спустя лет сорок было установлено: то, что Мосандер считал дидимом, в действи¬ тельности представляет собою смесь двух элементов, на¬ званных празеодимом и неодимом. Впрочем, еще раньше Лекок де Баубодран выделил из дидима элемент, назван¬ ный самарием. Но и самарий оказался не индивидуальным элементом, из него были выделены похожие друг на друга гадолиний и европий. Как говорят, веселое получается дело. Из одного-един- ственного церия «вылупился» на свет целый выводок — семь элементов, поразительно похожих друг на друга. Не осталась в долгу и иттриевая «земля». Иттрий после¬ довательно «породил» элементы: эрбий, тербий, гольмий, ту¬ лий, диспрозий и лютеций. А теперь я попрошу читателя потренировать свое вообра¬ жение. Представьте себе середину прошлого столетия. И тогда вы увидите: во-первых, еще не все элементы, которые в бу¬ дущем будут названы редкоземельными, открыты; во-вторых, совершенно неизвестно, сколько же этих похожих друг на друга элементов должно быть всего; в-третьих, химические свойства их определены более чем приблизительно: неиз¬ вестны точно степени окисления (валентность), неизвестен состав солей, неизвестна степень чистоты уже выделенных соединений, неизвестен, наконец, точный атомный вес каж¬ дого из них и, что уж совсем плохо, неизвестно, когда это станет известно; в-четвертых... Впрочем, много пришлось бы здесь перечислять и в-четвертых, и в-десятых, и в-двадцать пятых, каждый раз повторяя «неизвестно», потому что в то время (да и значительно позже) химикам редко, очень редко приходилось сталкиваться с проблемой, более замысловатой, более запутанной и более безысходной, что ли, чем проблема элементов-близнецов. Только представив все это, можно оценить всю сложность проблемы, которую предстояло решить Менделееву. Отправ¬ ным пунктом, который Менделеев положил в основу «кон¬ струирования» своей системы, был, как известно, атомный 40
вес. Но недалеко бы ушел Менделеев, если бы полагался только на эту характеристику! В широкоизвестном нашим ученым «Справочнике хими¬ ка» есть поучительная таблица, которая называется «Изме¬ нения в атомных весах элементов по годам». Оказывается, среди всех — всех!—элементов Периодической системы нет ни одного, атомный вес которого был к 1869 году установлен окончательно. Причем во многих случаях изменения, кото¬ рые произошли впоследствии, просто поразительны. Так, атомный вес некоторых элементов в результате повторных определений изменялся вдвое, а иногда и втрое. Между прочим, немалая заслуга в установлении правиль¬ ных атомных весов принадлежит самому Менделееву. Так, например, тогда считали, что атомный вес бериллия ра¬ вен 13,5. Менделеев же, исходя только из химических свойств этого элемента и, конечно же, из того, какое место бериллий должен занять в его таблице, предположил, что атомный вес этого элемента должен быть равным 9. И оказался правым. Но там Менделеев руководствовался химическими свой¬ ствами бериллия. А как быть с редкоземельными элемента¬ ми, о которых достоверно было известно лишь то, что о них почти ничего не было известно. Что было делать Менде¬ лееву? Утешаться этим сомнительным каламбуром? Уте- шиться-то можно было. Но тогда бы не было менделеевской таблицы. Кому сложность, перед которой, был поставлен Менде¬ леев, кажется не совсем очевидной, тому я могу предложить такую задачу. Известно, что, зная привычки человека, его образ жизни, его окружение, его внешность, можно, даже не будучи комиссаром Мегрэ, довольно точно угадать (но все же угадать!) его род занятий, его профессию. Но тут (про¬ должая это сравнение) не то что были неизвестны привычки человека, его внешность — не было, честно говоря, известно, существует ли человек вообще. Боюсь, что тут даже комиссар Мегрэ безнадежно махнул бы рукой и отправился бы в бли¬ жайшее кафе быстро топить неудачу в нескольких рюмках перно. Менделееву удалось с максимальным «удобством», кото¬ рое представляли ему свободные места в Периодической системе, разместить известные к тому времени редкоземель¬ ные элементы в III и IV группах. Для этого у него имелись некоторые основания. Дело в том, что наиболее изученный 4/
к тому времени церий действительно по ряду свойств очень напоминал элемент IV группы — цирконий и титан. Но время шло, появлялись все новые члены редкоземель¬ ного семейства. Атомные веса их отличались друг от друга очень мало, и места для них в III и IV группах положитель¬ но не находилось. Закон Менделеева стал перед угрозой крушения. Здесь стоит, пожалуй, перескочить через несколько деся¬ тилетий, рассказать, в чем же заключается причина непонят¬ ного сходства химических свойств редкоземельных элементов. Сама по себе схожесть химических свойств еще не может считаться удивительной. Натрий, как известно, весьма похо¬ дит на калий, а калий, в свою очередь, весьма напоминает рубидий, рубидий же имеет много общего с цезием. Но, во- первых, все эти элементы располагаются в одной группе (даже в одной подгруппе), где, согласно Менделееву, дол¬ жно проявляться сходство химических свойств. Во-вторых, соответственно вертикальному расположению в таблице атом¬ ные веса их закономерно и значительно увеличиваются. Так, атомный вес цезия вшестеро превосходит атомный вес на¬ трия. В-третьих, при всем сходстве многих свойств у семей¬ ства щелочных металлов (литий-натрий-калий-рубидий-це- зий) так же, как и у элементов других подгрупп, все. же наблюдаются различия, и притом достаточно сильные, чтобы даже не очень квалифицированный химик мог уверенно су¬ дить, соединение какого из металлов находится перед ним. С редкоземельными все обстояло по-иному. Разместить эти элементы в вертикальный ряд, то есть образовать под¬ группу, подобно тому, как объединены в подгруппы щелоч¬ ные металлы или галогены, не представлялось возможным: при этом редкоземельные металлы с очень близкими атомны¬ ми номерами попали бы в окружение элементов, у которых атомные веса либо были бы значительно меньше, либо зна¬ чительно больше, чем у них, а это уже противоречило бы менделеевскому закону. Уже к двадцатым годам нашего столетия химики стали понимать, что химические свойства элемента обусловлены строением его электронной оболочки и, в первую очередь, строением наружного слоя электронов. И вот тут-то выясни¬ лось, что наружные электронные слои у всех редкоземельных элементов построены совершенно одинаково. У каждого из них на наружном электронном слое находится по три элек- 42
трона. Каждый последующий электрон у этих элементов с увеличением порядкового номера «садится» не на наруж¬ ную электронную орбиту, а на внутренние орбиты. А это, естественно, практически не сказывается на химических свойствах. Вот что мы знаем о редкоземельных элементах теперь. Но мог ли об этом догадываться Менделеев и ученые, вместе с ним работавшие над утверждением Периодического закона, тогда? Вот почему всю жизнь до самой смерти Менделеев не пе¬ рестает пристально интересоваться проблемой редкоземель¬ ных. Вместе со своим чешским другом химиком Браунером он начинает склоняться к выводу, что редкоземельные эле¬ менты следует, быть может, выделить в обособленное семей¬ ство, которое должно располагаться в III группе Периоди¬ ческой системы. И этот поразительный по прозорливости вывод был сделан еще в начале века, когда, несмотря на де¬ сятилетия упорного труда, многие свойства редкоземельных элементов все еще были загадкой. Да что там начало века! Даже пятьдесят лет спустя про¬ фессор В. А. Избеков, у которого я слушал курс неоргани¬ ческой химии и который любил сопровождать этот курс обильной демонстрацией опытов, подойдя к теме «Редкозе¬ мельные элементы», отводил на нее не более одного часа, а что до демонстрации, то он ограничивался лишь мелом и доской и только в самом конце лекции доставал из жилет¬ ного кармана запаянную пробирку с солью неодима, но по рядам ее не пускал, чтобы пробирку — даже страшно поду¬ мать!— не разбили. В чем же дело? Ведь к середине нашего столетия уже от¬ лично знали, в чем заключается причина сходства редкозе¬ мельных элементов. Уже точно было известно, что, исходя из духа Периодического закона, редкоземельные элементы следует помещать в одну клетку, находящуюся в VI периоде и в III группе. Может быть, причиной всему то, что редкоземельные эле¬ менты именно «редко...»? Но заглянем в таблицу распро¬ страненности элементов. Лантана в земной коре содержится около 0,002%. Действительно вроде бы мало... Но сколько же элементов, почитаемых обычными и совсем нередкими, в земной коре содержится в количествах, гораздо меньших, чем лантан! Мышьяка и брома почти вдесятеро меньше, йода 43
почти в сто раз меньше, а ртути, обычной и так хорошо зна¬ комой нам ртути, почти в тысячу раз меньше, чем лантана. Нет, дело здесь не в распространенности элементов. Следовательно, причина таких медленных темпов продви¬ жения в этой области химии — «рассеянность» редкоземель¬ ных элементов? Может быть, они не образуют руд и минера¬ лов, которые содержали бы более или менее значительные количества этих элементов? Но нет, известны многочисленные минералы с богатым содержанием редкоземельных элемен¬ тов, начиная от минерала, который нашел еще в 1787 году любознательный лейтенант Карл Аррениус и кончая моноци¬ тами, которые встречаются во многих местах планеты. Нет, все «зло» в схожести химических свойств этих эле¬ ментов. Сходство умиляет только в близнецах. Да и то, по-види¬ мому, умиляются больше посторонние, а не родители. Но когда близнецов этих пятнадцать и когда свойства у них различаются меньше, чем два экземпляра одной книги одного издания, то такое сходство химиков умилять никак не мо¬ жет: ведь ученым для изучения свойств элементов необходи¬ мо их разделить. А разделение может быть достигнуто един¬ ственно по различию химических свойств... Нет, химиков трогательная дружба элементов-близнецов, которые в мине¬ ралах всегда находятся вместе, нисколько не умиляла. На¬ против, она доставила им немало горестных минут. Ведь нередко химик, манипулируя с препаратом какого- либо редкоземельного элемента, подобно мамаше из извест¬ ного рассказа Марка Твена, даже не знал, с каким из «близ¬ нецов» он имеет дело. Неожиданно химикам стал близок и понятен древний ло¬ зунг римских цезарей: «Разделяй и властвуй!» Действитель¬ но, «властвовать» над редкоземельными элементами химики могли лишь в том случае, если они располагали их чистыми соединениями — без примесей посторонних элементов. Именно отсутствие надежных методов разделения не по¬ зволяло химикам «властвовать» над редкоземельными эле¬ ментами. Лишь длительные и трудоемкие операции перекри¬ сталлизации приводили к некоторому успеху (если можно применить слово «успех» к пятистам последовательным опе¬ рациям растворения, осаждения, которые начинаются с де¬ сятка килограммов исходного продукта, а приводят к 0,0005 г соли нужного редкоземельного металла). 44
Вот почему на Всемирной парижской выставке 1900 года образцы чистых солей лантана, празеодима и неодима были экспонатами, которые демонстрировали наивысшие достиже¬ ния науки. Но и в 1950 году каталоги фирм, производящих химические реактивы, пугали воображение химиков, которые интересовались возможностью приобретения препаратов ред¬ коземельных металлов, ценами, превышающими для неко¬ торых редкоземельных элементов цену золота в 350 раз. При этом фирмы никак нельзя было упрекнуть в беззастенчивой спекуляции. Просто за пятьдесят лет методы разделения элементов-близнецов усовершенствовались ненамного. Отсутствие же методов разделения резко ограничивало возможность практического использования редкоземельных элементов. В течение едва ли не семидесяти лет применение редко¬ земельных элементов ограничивалось изготовлением камеш¬ ков для зажигалок и колпачков для газовых горелок. И боль¬ шую часть этих семидесяти пяти лет никто, даже химик, при¬ куривавший сигарету от неизменно капризной зажигалки, не мог предполагать, что каждый из входящих в искристый сплав металлов, взятый в отдельности, откроет новую стра¬ ницу в химической промышленности и в металлургии. Но от зажигалок до металлургии и химической промыш¬ ленности необходимо было пройти долгий путь, посредине которого зияла пропасть, называемая «методы разделения». Химики обязаны были навести мост через эту пропасть. Не буду рассказывать о всех перипетиях постройки этого моста. Даже если разнообразить рассказ ветвистыми мета¬ форами и сравнениями, даже если веселить читателя встав¬ ными и забавными случаями и историями, все равно бы это изложение очень походило на страницы специального учеб¬ ника: уж слишком нелегкая это задача — разделение редко¬ земельных элементов. Но так или иначе за последние де¬ сятилетия произошло коренное изменение проблемы ред¬ коземельных элементов. И пусть сегодня редкоземельные элементы не сравнялись в своей цене, скажем, с оловом (со¬ держание этих элементов в земной коре приблизительно одинаково), но многие из них, если не все, уже завоевали свое «место под солнцем». Рассмотрим наудачу выбранный один из них — элемент тулий. Что мог вам сказать об этом элементе лет двадцать назад даже самый эрудированный химик? 45
— Да, есть такой элемент, как же, слышал, слышал! — Редкоземельный? — Он самый, редкоземельный, — подтвердил бы наш со¬ беседник. — Ну, а свойства? — поинтересовались бы вы. — Свойства?.. — смутился бы эрудит. — Что-то не при¬ помню. Впрочем, смущался бы он зря. Ведь даже в самых обстоя¬ тельных книгах этому элементу отводилось несколько строк, набранных к тому же петитом. Теперь о тулии можно напи¬ сать толстую книгу. И ни одна из ее страниц не покажется скучной. Искусственный радиоактивный изотоп тулия с атомным весом 170 испускает гамма-лучи, которые сходны с рентге¬ новскими. Эта слишком специально звучащая фраза содер¬ жит смысл, который сулит переворот в огромной области техники и медицины — в рентгеноскопии. Почти каждый, наверное, хотя бы раз в жизни был в рент¬ геновском кабинете. Это, пожалуй, самый таинственный из всех кабинетов любой поликлиники. Врач скрыт от нас не¬ проницаемым мраком. Только в глубине кабинета тускло све¬ тит красная лампочка. Неестественно зеленым светом мер¬ цает экран. А когда вы замечаете на этом экране скелет просвечиваемого пациента, зашедшего перед вами, то вас охватывает вполне понятное благоговение перед техникой рентгеноскопии. Эта почтительность, безусловно, усугубилась бы, если бы вам удалось подробнее ознакомиться с кон¬ струкцией рентгеновских аппаратов. Впрочем, вряд ли непо¬ священный разберется с первого раза в хитроумных сплете¬ ниях проводов и в устрашающих своими размерами лампах. В настоящее время рентгеновские лучи находят очень ши¬ рокое применение, причем не только в медицине. О ней и говорить не приходится. Без рентгеноскопического исследо¬ вания нельзя установить правильный диагноз многих забо¬ леваний. Но не меньше заинтересована в рентгеновских лу¬ чах и техника. Эти лучи безошибочно выделяют бракованные детали — такие, в которые закрались невидимые при наруж¬ ном осмотре трещины или пустоты. Однако применение рентгеновских лучей все же сильно ограничено громоздкостью аппаратуры. Врач, идущий на обследование больного, берет с собой набор самых различным медицинских приборов и инструментов: стетоскопы, шприцы, 46
приборы для определения кровяного давления или деятель¬ ности сердца, но вот такой важный прибор, как рентгенов¬ ский аппарат, с собой не захватишь. Впрочем, скоро все сказанное выше можно будет с лег¬ ким сердцем перевести в прошедшее время. «Виновником» этого будет редкоземельный элемент тулий. Рентгеновские аппараты, изготовленные на основе тулия, будут до смешного простыми: ампулка с почти невесомым количеством метал¬ лического тулия или какой-либо его соли, небольшой защит¬ ный кожух для предохранения от влияния излучения тулия и небольшой экран для проецирования изображения. Не знаю, поместится ли такой рентгеновский (или уже правиль¬ нее будет сказать — тулиевый) аппарат в дамскую сумочку, но в портфель он влезет безусловно. Так что в самом бли¬ жайшем будущем тулиевые аппараты станут такими же кар¬ манными приборами для врачей, как и стетоскопы. Стоит ли говорить, что приборы, работающие на основе радиоактивного тулия, окажутся незаменимыми и для работ¬ ников, контролирующих качество изделий из металла. Может быть, после рассказанного о тулии перечисление «прозаических» областей применения других редкоземельных элементов покажется скучным. Однако прошу поверить, что от этого колоссальное значение, которое с каждым годом 47
приобретают редкоземельные элементы в народном хозяй¬ стве, не станет меньше. Последние годы показали, что редкоземельные элементы могут быть использованы для изготовления высокопрочного чугуна, для варки высококачественного стекла, которое на¬ ходит применение и для линз телескопов, и для иллюмина¬ торов глубоководных батисфер, и для хранения исключи¬ тельно чистых веществ. Интерес исследователей к элементам-близнецам настоль¬ ко велик, что буквально каждый месяц приносит новые фун¬ даментальные открытия в этой области. Не так давно были описаны необычные свойства гадолиния. Оказалось, что он с успехом может быть использован для получения сверх¬ низких температур. Для этого сернокислую, или хлористую, соль гадолиния помещают в атмосферу инертного газа и подвергают действию магнитного поля. При этом соль гадо¬ линия нагревается, и тепло передается газу. После этого газ откачивают и прекращают воздействие магнитного поля. Гадолиний заметно охлаждается в сравнении с первоначаль¬ ной температурой. * Многократно повторяя такую операцию, исследователи достигли температуры, которая всего на две десятитысячных доли градуса отличается от абсолютного нуля. 4§
В одном из номеров старинного юмористического жур¬ нала приблизительно тех лет, когда в таких журналах печа¬ тался Антон Павлович Чехов, был помещен рисунок. Десяток бородатых людей, в которых без труда можно было уловить портретное сходство с выдающимися русскими учеными того времени, заарканив веревкой улитку, на которой было на¬ писано слово «наука», тянули ее на железнодорожную плат¬ форму. Это, очевидно, должно было обозначать, что темпы развития науки ускоряются. Не знаю, показался бы остроум¬ ным аналогичный рисунок теперь, но то, что паровоз следо¬ вало бы заменить космической ракетой, в этом можно не сомневаться. Рассказанная только что история элементов- близнецов — лучшее тому подтверждение. ОДНА МИЛЛИАРДНАЯ ДОЛЯ ПРОЦЕНТА Из всех элементов, которые находятся в земной норе, этот элемент поэте всех раскрыл свое инкогнито. Но, пожалуй, ни за одним другим элементом не охотились химини тан долго, нан за элементом, который еще в 1869 году был предсказан Менделеевым и наречен им условно „двимарганцем“. Но лишь в 1925 году в Периодической системе в клетке № 75 символ Ке — рений — стал на место вопросительного знака. Причина столь позднего вступления рения в число «про¬ писанных» обитателей Периодической системы объясняется его исключительной редкостностью. На долю рения прихо¬ дится миллиардная доля веса земной коры. Такие металлы, как золото или платина, содер¬ жатся в земной коре в количе¬ ствах, впятеро превосходящих долю рения. Вот почему ни один хими¬ ческий элемент не водил так долго «за нос» химиков, охо¬ тившихся за новыми элемента¬ ми, как этот тускло-серебри¬ стый металл, не отличающийся на первый взгляд ничем осо¬ бенным, кроме разве что боль¬ шого удельного веса.
Количество экспедиций, зани¬ мавшихся поисками «снежного человека», — ничто в сравнении с числом исследователей, которые посвятили себя поискам этого элемента. К. Г. Паустовский в одном из своих очерков («Погоня за расте¬ ниями») писал: «Известно, что настойчивость ученых чудовищна и может вывести из себя даже самого спокойного человека». Так вот, здесь все было наоборот. За¬ гадка 75-го элемента заставила отступить не одного исследова¬ теля, и не один из тех, кто все же продолжал поиски, рано или поздно начинал роптать на несговорчивого и пока еще неизвестного обитателя квартиры 75. В 1869 году 75-й, по-видимому, выделил Гияр, дав этому элементу название «уралий». Но потом он отказался от своих выводов. Этим самым он избежал печальной судьбы химика Розе, радостное сообщение которого об открытии им в 1846 году элемента пелопия было опровергнуто несколькими исследователями сразу. Такая же судьба постигла и элемент ниппоний, описанный в 1906 году Огавой, и люций Баррьера, сообщение о котором появилось в 1896 году, и многие другие. Но все-таки в одном случае ошибки, по-видимому, не было. 27 июня 1877 года появилось сообщение русского хими¬ ка С. Керна о том, что в веществах, оставшихся после пере¬ работки платиновых руд, им открыт новый элемент, который он предложил назвать дэвием в честь знаменитого английского химика Г. Дэви. Определение атомного веса дэвия и его свойств показало, что он должен занять в Периодической системе место, уготованное Д. И. Менделеевым для элемента, названного им двимарганцем. Лет двадцать спустя американский химик Мале повторил работу Керна, но из плати¬ новых остатков не смог получить выделен¬ ный русским исследователем элемент. Сы¬ грало ли тут роль то, что платиновая руда была иного происхождения, чем в опытах 50
Керна, или то, что Мале был неопытным химиком, но факт остается фактом: открытие дэвия не подтвердилось. Ответа Керна не последовало: по-видимому, он к тому времени уже скончался; а так как критикам всегда верят больше, то в клетке 75 снова воцарился унылый вопросительный знак. Только когда существование элемента 75 — рения — было бесспорно установлено Ноддаком, Таке и Бургом, химики обратили внимание на то, что все реакции, которые Керн описал для дэвия, тождественны реакциям рения. Так почти на пятьдесят лет несправедливая критика ото¬ двинула срок замечательного открытия, каким всегда бывает открытие нового элемента. Только пять из есте¬ ственных химических эле¬ ментов могут похвалить¬ ся, что в цифре, выра¬ жающей их содержание в земной коре, после запя¬ той стоит большее число нулей, чем у рения; это элементы: полоний, ра¬ дон, радий, актиний и протактиний. Но все эти элементы сильно радио¬ активны и, обладая боль¬ шой скоростью распада, естественно, не могут накопиться в земной коре. И тем не менее рений в настоящее время добывается в промышленном масштабе. Да, тот элемент, который два десятка лет нельзя было сыскать даже в самой богатой демонстрационной кол¬ лекции, сейчас производится на специальных заводах. Дело в том, что свойства рения оказались настолько интересными и многообещающими для современной техники, что химики сочли своим долгом разработать методику получения боль¬ ших количеств этого элемента. Рений — один из самых тугоплавких металлов. Сейчас, когда с высокими температурами приходится сталкиваться во многих областях науки и техники, и прежде всего в ракет¬ ной авиации, это свойство рения является исключительно цен¬ ным. Только один металл плавится при более высокой темпе¬ ратуре, чем рений. Это вольфрам. Но и 3200° — температура плавления рения — величина достаточно внушительная. 51
Вторым ценным свойством рения является его химиче¬ ская инертность. Даже при 1500° он не соединяется с кисло¬ родом воздуха. При обычных же температурах он не изме¬ няется совершенно. Блестящая пластинка из рения не туск¬ неет практически вечно. Легко представить, какое примене¬ ние найдет этот металл для отделки автомобилей и само¬ летов. Большинство кислот не оказывает на рений никакого дей¬ ствия. Он сохраняет «невозмутимость» даже при обливании его горячей плавиковой кислотой, которая славится своей агрессивностью. Поэтому даже самая небольшая добавка рения делает многие сплавы кислотоупорными. Химическая аппаратура из сплавов рения служит в десятки раз дольше, чем агрегаты, сконструированные из обычных сплавов. Не надо быть особенным пророком, чтобы предсказать, что в самом недалеком будущем рений станет серьезным конкурентом вольфраму во многих областях техники. Дело прежде всего в том, что при высоких температурах рений обладает большей прочностью, чем вольфрам. Поэтому уже сейчас в наиболее ответственных узлах машин поверхности трущихся деталей, если при трении возникает высокая тем¬ пература, покрывают рением. Ко всему следует добавить, что рений осаждается при пропускании электрического тока, то есть при электролизе растворов солей рения. При этом полу¬ чаются прочные и красивые металлические покрытия. Итак, одна область применения рения заключается в использовании его отличных механических качеств и химиче¬ ской инертности. Но насколько рений инертен в реакциях со многими веществами, настолько он активен в вызывании реакции посторонних веществ. Иными словами, рений ока¬ зался прекрасным катализатором многих важных химических реакций. Рений — катализатор. Такова вторая широкая об¬ ласть применения этого металла будущего. Уже через несколько лет после открытия рения стало известно, что он катализирует реакцию взаимодействия угле¬ кислого газа с водородом. Продуктом реакции при этом является метан. Трудно переоценить значение этой реакции. Метан — прекрасное горючее, легко транспортируемое, высококалорийное, не коптящее и не дымящее. Но самое главное, что метан может служить источником множества химических продуктов, которые получаются на его основе. Углекислый же газ и водород — побочные продукты разных 52
производств. При сгорании угля и нефти в воздух выде¬ ляются сотни тысяч тонн углекислоты в сутки. Водород тоже образуется как побочный и даже вредный продукт при элек¬ тролитическом получении кислорода и многих металлов. Рений позволяет легко и просто превратить эти отбросы производства в ценнейшее сырье для народного хозяйства нашей страны. Окислы рения, как выяснилось, отлично ката¬ лизируют такой важный для химической технологии процесс, как окисление кислородом воздуха сернистого газа. Ведь на этой реакции основан процесс получения серной кислоты. Итак, ясно — будущее за рением. Но основная проблема внедрения этого металла в будни промышленности пока еще остается не решенной. Необходимо найти методы быстрого и дешевого извлечения рения из содержащих его руд. Задача эта трудна, но выполнение ее столько сулит народному хо¬ зяйству! Тот из химиков, кто посвятит себя ее решению, может быть горд сознанием важности выполняемого им дела. ЕГО ВЕЛИЧЕСТВО УРАН Элемент, о мотором сейчас пойдет речь, не нушдается в рекомендациях. Это последний из естественных элементов Периодической системы, это Его Вели¬ чество Элемент Уран. И вряд ли кто упрекнет автора, что он наделил этот элемент таним пышным титулом. Начиная рассказ об уране, очень заманчиво сравнить его с гадким утенком, которого вначале никто не замечал и ко¬ торый затем всем на удивление стал прекрасным лебедем. Но это будет малоемкое и неудачное сравнение. Потому что андерсеновский утенок куда ближе царственному лебедю, чем уран XIX века урану XX века. Можно было бы, правда, ска¬ зать, что уран за сто пятьдесят лет после его открытия сде¬ лал головокружительную карьеру: от элемента, известного лишь узким специалистам, до элемента, которым интере¬ суются даже филателистические ежемесячники. Но и это за¬ мечание, как будет явствовать из дальнейшего, мало осве¬ щает положение дел. 3 • 10-4. Три десятитысячных доли процента. Три грамма на тонну. Таково среднее содержание урана в земной коре. В два раза меньше, чем самария, в три раза меньше, чем гадолиния, впятеро меньше, чем галлия, в десять раз мень¬ ше, чем церия. Мало, очень мало. 53
Можно считать редкой удачей, что химик Клапрот в 1789 году открыл этот элемент: в то время не были еще от¬ крыты элементы, куда более распространенные, чем уран. «Рождение» оказалось вне всякого сомнения преждевремен¬ ным. Начался XIX век, прошла большая его часть, а ученые все еще не знали, что делать им с ураном и на что можно его употребить. Соединения этого элемента можно было, правда, встретить в лабораториях очень уж дотошных фото¬ графов. В старых энциклопедиях сообщается, что уран при¬ меняли иногда в керамической промышленности и в произ¬ водстве краски «урановая желтая», но писали об этом, по- видимому, скорее потому, что ничего другого о применении урана сказать было нельзя. А краски этой, может быть, и приготовили за все время несколько тонн. Даже тогда, когда было открыто явление радиоактив¬ ности, интерес к урану носил чисто академический характер. Ну как можно было всерьез думать о практическом приме¬ нении элемента, который содержится в земной коре в таком ничтожном количестве?! В XX веке интерес к урану несколько повысился, правда, не из-за самого урана, а из-за его постоянного спутника — радия. Урановые руды начали добывать с целью выделения из них радия — элемента, которым в свое время особенно интересовались ученые. Однако ничто не предвещало, что скоро наступит то время, когда уран станет центральным персонажем экономики ряда стран. Произошло это в 40-х го¬ дах, когда стало ясным, что уран является основой производ¬ ства ядерного оружия. Уран из обойденного химического элемента превратился в один из важнейших видов стратеги¬ ческого минерального сырья. Можно сказать, что с ураном человечеству повезло. Этот элемент имеет свои руды, которые встречаются не так уж редко. Впрочем, богатыми эти руды никак не назовешь. Пе¬ реработка их с целью выделения более или менее чистых соединений урана заключает в себе почти двадцать кропот¬ ливых операций. Но коль скоро речь идет об уране — не мо¬ гут казаться чрезмерными никакие усилия. Есть в Канаде Медвежье озеро. Когда-то на его берегах были открыты урановые месторождения. Вряд ли хоть одна из газет посвятила тогда этому событию строчку. Но как только выяснилось значение урана для производства атом¬ ного оружия, американские монополии, давя друг друга, 54
ринулись в Канаду. Конкуренты строили друг другу козни. Компании лопались одна за другой. Тут же возникали новые, столь же дутые, как и их предшественницы. «Объединения по закупке канадской пшеницы» организовывались десятка¬ ми, но ни одно зернышко не покинуло землю Канады в ре¬ зультате деятельности этих компаний. Всех волновало только одно: уран. Долго велась бы, очевидно, эта характерная для капиталистических нравов борьба, если бы государство, осознав важность атомной проблемы, не прибрало месторож¬ дения урана к рукам. Но урановая горячка и не думала утихать. Раздув исто¬ рию одного ирландца, который с помощью сконструирован¬ ного им радиометра открыл небольшое урановое месторож¬ дение, компании стали наживать бешеные деньги на продаже подобных приборов. Тысячи людей устремились в горы и от¬ даленные районы в надежде найти уран. Эта горячка не ути¬ хает и по сей день. Урановый «вирус» проник даже на стра¬ ницы серьезных научных журналов, которые пропагандируют самые разнообразные типы портативных радиометров для 55
людей, жаждущих наживы. Только об одном не пишут эти журналы: для чего предполагают американские монополии использовать уран. Они не пишут, что этот металл добы¬ вается для того, чтобы в виде атомных бомб лечь в мрачные хранилища военных складов Пентагона. Они не пишут, что уран может превратиться в миллионы радиоактивных оскол¬ ков, которые будут заражать воздух и воду. Они не пишут также и о том, для какой цели готовятся сотни и сотни новых атомных бомб. Вот почему каждое сообщение о новых достижениях со¬ ветской науки в области мирного применения атомной энер¬ гии встречается капиталистической печатью с неприкрытой злостью. Атомные электростанции, атомный ледокол «Ле¬ нин»— это первенцы того замечательного века атомной энер¬ гии, в который мы сейчас входим. И основой этого века будут те четыре десятитысячных процента от веса земной коры, которые приходятся на долю урана. Большинство людей узнало об уране, когда это слово стало ассоциироваться с атомной бомбой. Но химики и фи¬ зики уже давно и с величайшим почтением относились к это¬ му элементу. Для них он был связан с волнующим каждого ученого понятием «радиоактивность». ... Во многих книгах можно встретить утверждение, что Анри Беккерель открыл явление радиоактивности совершен¬ но случайно. Дескать, случайно соль урана оказалась в со¬ седстве с невесть как очутившимися в лаборатории фотогра¬ фическими пластинками. И что, мол, неясно, в результате какого каприза Беккерелю вздумалось проявить эти пластин¬ ки. И только тут, увидев, что пластинки засвечены, Беккерель понял, что уран испускает какие-то лучи. Мне хорошо известны люди, исповедующие такого рода теорию о научных открытиях. Это они утверждают, что толь¬ ко вовремя пришедшая Архимеду счастливая мысль принять ванну помогла ему открыть свой закон; это они завидуют Ньютону, которому повезло заметить падающее с дерева яблоко; это они выдумали не очень умную байку о том, что таблица периодичности свойств химических элементов при¬ виделась Менделееву во время сладкого послеобеденного сна. И впрямь, до чего уж удобная теория! Зачем ломать го¬ лову над научными проблемами, зачем исписывать горы бумаг и читать Гималаи книг. Повезет — яблоко ли упадет тебе на темя или пригрезится подходящий сон — и открытие 56
готово. А не повезет, то — будь ты многих пядей во лбу — все равно для науки тебе ничего путного не сделать. Достаточно прочесть первое сообщение об открытии радио¬ активности, написанное Беккерелем, чтобы нелепость рассуж¬ дений о счастливой случайности стала очевидной. Беккерель намеренно выбрал уран, потому что многие известные к тому времени свойства этого элемента заставляли предполагать, что он будет испускать какие-то лучи. И Беккерель ожидал, что это лучи должны будут проникнуть через темную бумагу и должны будут затемнить фотографическую эмульсию. Если и была в открытии радиоактивности случайность, то, пожалуй, лишь та, что это открытие свершилось 1 марта 1 1896 года — ровно 27 лет спустя с того еще более памятного 1 марта, когда Менделеев создал первый набросок своей системы. Однако как ни много значит открыть новое явление — да еще такое, как радиоактивность, — еще важнее дать ему истолкование, определить, с чем оно связано и к чему оно приводит. Вот почему славу открытия радиоактивности вместе с Беккерелем делят Мария и Пьер Кюри. Именно они сумели понять природу радиоактивности и прийти к выводу, революционность которого сегодня нам, утвердившимся в на¬ учных истинах второй половины XX века, даже трудно осо¬ знать: один химический элемент может самопроизвольно превращаться в другой. Годы — годы! — изнурительного труда потребовались для выделения из урановых руд обладающего исключительно высокой радиоактивностью радия. Слова «изнурительный труд» здесь следует понимать буквально. Это сотни кило¬ граммов перенесенной собственными руками руды; это сотни литров растворов, которые надо перелить тоже собственными (а то чьими же?) руками; это тысячи и тысячи операций кри¬ сталлизации; это сотни и сотни анализов. И все это в ветхом сарае, без вентиляции, без отопления, без освещения. Мы сочувствуем действительно трогательным пережива¬ ниям героев Мюрже, воплощенным в музыку Пуччини в его замечательной опере «Богема». Но, право, писать стихи или картины в нетопленной мансарде ничуть не сложнее, чем проводить кропотливые химические опыты в темном и холод¬ ном сарае. 1 По старому стилю — 17 февраля. 57
Однако я менее всего хочу рас¬ трогать читателя описанием трудно¬ стей, которые пришлось перенести первооткрывателям радиоактивно¬ сти. Да и Мария Кюри не любила, когда ее труд описывали как под¬ вижничество («Какое это подвиж¬ ничество, господа, когда все это бы¬ ло так интересно!»). И гем не менее, на Всемирной выставке в Брюсселе демонстриро¬ вался один экспонат, который, я по¬ лагаю, должен был глубоко волно¬ вать каждого мыслящего человека. Под стеклом, раскрытый на слу¬ чайной странице, лежал лабора¬ торный дневник Марии Кюри. Ря¬ дом был укреплен счетчик радиоактивности, который мерно фиксировал радиоактивные распады. Давно умерли открыва¬ тели радиоактивности, давно их открытие вошло во все школьные учебники, а несколько капель содержащего радий раствора, случайно попавшие на страничку дневника, продол¬ жают испускать радиоактивные лучи и будут испускать еще долго, потому что период полураспада радия — свыше полу¬ тора тысяч лет — срок, к сожалению, гораздо больший, чем продолжительность человеческой жизни, но, конечно же, на¬ много меньший, чем время, которое благодарное человечество будет хранить в памяти имена авторов замечательного открытия. Прошло всего несколько лет после открытия радиоактив¬ ности, и Периодическая система обогатилась целым рядом вновь открытых элементов. Выяснилось, что уран является родоначальником обширного семейства. Распадаясь, уран превращается последовательно в протактиний, торий, радий, радон, полоний. Этот ряд самопроизвольных превращений обрывается лишь на нерадиоактивном свинце. Нет сомнений, что разобраться в хаосе образующихся при распаде урана элементов, названия которых я сейчас непринужденной скороговоркой перечислил, без Периодиче¬ ской системы оказалось бы невозможным. Слово «хаос» упо¬ треблено здесь не случайно. Именно хаос. Действительно, при выбросе альфа-частицы образуется элемент с порядковым 58
номером на два и атомным весом на четыре меньшим; при выбросе бета-частицы — эле¬ мент с тем же атомным весом, но с атомным номером, на еди¬ ницу большим. В урановых ру¬ дах все эти элементы присут¬ ствуют одновременно и в са¬ мых разнообразных количе¬ ствах. Попробуйте разобраться во всем этом без стройной системы! Вот хотя бы элемент 84-й — полоний, названный Марией Кюри в честь ее родины Польши (Полония). Существование этого элемента предугадал еще Менделеев, назвав его дви- теллуром. Образование 84-го элемента, возникающего при альфа-распаде радона, зная законы радиоактивного распада, предсказать было, в общем, нетрудно. Но как выделить ни¬ чтожные количества этого элемента, да еще из массы других .радиоактивных элементов? Очевидно, что сделать это можно, лишь догадываясь — притом с большой степенью вероят¬ ности— о свойствах двителлура. Зная же, что искомый эле¬ мент должен находиться в VI группе, дать прогноз о его свойствах — дело относительно простое. Новые «птенцы гнезда уранового» смогли вылупиться на свет лишь в результате двух великих открытий прошлого века — Периодической системы элементов и радиоактивности. И, быть может, на примере этого открытия, больше чем на каком-либо другом, видна роль, которую сыграла Периоди¬ ческая система в развитии науки. НЕСКОЛЬКО ЭЛЕМЕНТОВ ИЗ 104, ОБЪЕДИНЕННЫХ СЕГОДНЯ В ТАБЛИЦЕ МЕНДЕЛЕЕВА. НО КАК НЕ¬ ПОВТОРИМА СУДЬБА КАЖДОГО ИЗ НИХ И КАК В ТО ЖЕ ВРЕМЯ ТЕСНО СВЯЗАНЫ ИХ СУДЬБЫ С ИХ ОБЩИМ ДОМОМ —МЕНДЕЛЕЕВСКОЙ СИСТЕМОЙ, КО¬ ТОРАЯ ОБЪЕДИНИЛА И ВОБРАЛА В СЕБЯ ВСЕ МНОГО¬ ОБРАЗИЕ ХИМИЧЕСКОГО МИРА.
...Система, которая позволила объяснить, как один элемент превращается в другой, и которая дала возможность разра¬ ботать методы получения химических элементов, не сущест¬ вовавших в природе... БИСКАЙСКАЯ ИСТОРИЯ Алхимия была науной — сомневаться в этом не приходится. Ниногда жажда н наживе не смогла бы развивать — тем более в течение венов!— обширную отрасль человечесних знаний. Настоящие алхимики вовсе не сидели в мрачных и низ¬ ких подвалах — они большей частью работали на воздухе. Это были обыкновенные и зачастую жизнерадостные люди. И даже не у каждого из них была борода. И уж совсем мало кто из них держал у себя в лаборатории такую невеселую вещь, как человеческий череп. Нет, алхимики были совсем не такими, какими их любят изображать современные худож¬ ники. 60
Конечно, встречались среди алхимиков и те, кого прежде всего интересовало золото. В книгах и журналах можно найти кучу историй об этих прощелыгах. Из всех этих историй неопровержимо следует: кто захочет бросить камень в алхимика, найдет не одну при¬ чину, и ни одна из них не будет напрасной. Действительно, чего только нет в этих историях! ... Тут и мошенники, надувавшие легковерных и жадных правителей. Сколько рассказов написано о пройдохах, тем или иным способом втиравшихся в доверие к королям и гер¬ цогам! Разного сорта были эти властители — посильнее и послабее, побогаче и победнее, поумнее и поглупее, — но всегда одинаково жадные и охочие до «пятаков, купленных за грош». Ох и вытряхивали у них алхимики мошну! Иной раз так основательно, что на второй день после того, как «Выдающийся Ученый, Несравненный Маг и Великий Алхи¬ мик Аль Роз», а на самом деле беглый рейтар Ганс Крот из соседнего герцогства, улепетывал с богатой добычей на доб¬ ром скакуне, обманутый правитель должен был занимать на ужин у первого министра. Но зато и короли проявляли недюжинную изобретатель¬ ность, когда им удавалось поймать беглеца или изобличить его еще до того, как он успевал подобрать отмычку к подва¬ лам с казной. Если алхимика сжигали на куче сухого хво¬ роста, он имел все основания считать, что переходит в иной мир со сравнительным комфортом. Потому что обычно заплеч¬ ных дел мастера дрова брали самые что ни на есть сырые, а сам «объект» перед казнью обрабатывали с таким умением и тщанием, что для сжигания оставалось очень немного. ...Тут и бродячие лекари, рекламировавшие алхимиче¬ ское снадобье, которое лечило все болезни — от мозолей до черной оспы. Это лекарство обычно приводило больного в та¬ кое гадливое изумление, что при воспоминании о лечении он еще долго брезгливо морщился. Впрочем, морщились те не¬ многие, кому удавалось благодаря, конечно, могучему при¬ родному здоровью выжить после алхимического врачевания. Творцы алхимической панацеи умирали обычно тоже не от старческих недугов. Потому что уже на второй день после того, как граф, отведавший алхимического лекарства, при¬ обретал способность передвигаться, он на не окрепших еще ногах отправлялся в подвалы своего замка, желая лично при¬ нять участие во вздергивании алхимика на дыбу. 61
.. . Тут и одержимые чудаки, искренне верившие, что стоит искупать свинцовую чушку в вареве, изготовленном из языка черного теленка, родившегося от бурой коровы в полночь во время новолуния, как эта чушка превратится в золотой сли¬ ток. С такими обычно имела дело святая инквизиция, спра¬ ведливо усматривавшая в попытках искусственного изготов¬ ления золота покушение на монополию господа бога в та¬ кого рода делах. Да, «художества» многих мошенников крепко подорвали репутацию этой науки в глазах последующих поколений. Се¬ годня мало кто произнесет слово «алхимик», не вкладывая в него иначе как бранный смысл. И мало кто вспоминает, что в то время как мошенники, прикрывавшиеся именем алхимиков, изыскивали способы, как получше надуть своих корыстных покровителей, настоя¬ щие алхимики упорно растворяли, перегоняли, прожаривали, взбалтывали сотни веществ и в результате дали для будущей химии очень и очень немало. Начать с того, что европейские алхимики чуть ли не вде¬ сятеро увеличили количество известных науке соединений по сравнению с тем, что знали древние греки. Алхимики откры¬ ли важнейшие способы воздействия на вещество или смесь веществ с целью возбуждения химической реакции. Этими способами мы пользуемся и сейчас почти в неизменном виде. Алхимики изобрели самую разнообразную химическую аппа¬ ратуру. Очень многие приборы из тех, которые стоят сейчас на столах современной химической лаборатории, почти в та¬ ком же виде украшали лабораторию алхимика: это колбы, воронки, реторты, перегонные аппараты. Именно алхимики нашли важнейшие кислоты, многие органические соединения, открыли способ сухой перегонки дерева. А если многих из них и интересовал «философский ка¬ мень», то не только ради его способности превращать в зо¬ лото неблагородные металлы. В этом камне они видели преж¬ де всего средство исцеления от болезней и продления жизни. Именно эти неизвестные труженики алхимии писали смешные для нас, но полные смысла для них трактаты, вроде «О до¬ бродетели и составе воды». Да, да, добродетель тоже почи¬ талась предметом алхимии! Начиная рассказ об алхимии XX века, я считаю своим долгом дать читателю правильное представление об истинной алхимии, убедить его, что слово «алхимик» не должно счи- 62
таться бранным. Очень хорошей иллюстрацией к сказанному будет история о бенедиктинском монахе Лоренца Пика. Я натолкнулся на эту историю случайно, рассматривая одну старую книгу. Эта книга была напечатана на немецком языке еще в 1809 году и содержала различные сведения из истории естественных наук. На толстых и ломких от времени страницах этой книги я и вычитал историю о монахе Лоренца Пика. Там она излагалась сухим и подчеркнуто бесстраст¬ ным тоном, который прежде считался единственно приемле¬ мым для научных сочинений. Но подробности нетрудно было прочитать, как говорят, между строк. Вот она, эта история. . . . Ветер с моря поднимал с прибрежных дюн тонкие и острые струйки песка. Они заводили пронзительную песню, напоминавшую стенания грешных душ в преисподней. Когда это сравнение пришло в голову отцу-настоятелю бенедиктин¬ ского монастыря святого Назера, то он, несмотря на трагич¬ ность положения, не мог не улыбнуться. Монастырь стоял в
нескольких лье от берега Бискайского залива, на высоком берегу Луары, и был хорошо виден в лучах заходящего солнца. От этого монастыря, сопрово¬ ждаемые заунывным пением двух уже охрипших мальчиков-прислужников, увязая в густом песке и тяжело дыша, ползли на коленях братья-бенедик¬ тинцы, возглавляемые идущим отцом- настоятелем. Первым полз брат Лоренца Пика, который, собственно говоря, и был причиной этой диковинной процессии. Частная записка папы Климента V, написанная слишком красиво и вычур¬ но, чтобы быть просто запиской, а не повелением, предписывала монастырю святого Назера заняться «поиском тех замечательных веществ, которые превращают неблагородные металлы в золото, столь необходимое нам сейчас в то многотрудное время, когда наши братья во Христе отвернулись от нас настолько, что руководители богопро¬ тивного ордена тамплиеров, обладая секретом философского камня, отка¬ зываются нам его сообщить». Отец-настоятель, читая тогда эту записку, не смеялся, нет, а почтительно улыбался, что, по правде говоря, тоже было порядочной крамолой. Было слишком очевидно: письмо написано под диктовку одного из соглядатаев Филиппа IV, которые вечно подвизались в папской резиденции. «Красавчик Филипп», как его малопочтительно называла половина Фран¬ ции, растратил все свои и без того малые средства на борьбу с папой Бонифацием VIII, борьбу, которую он вел с упор¬ ством и кровожадностью хорька. Но зато следующий папа, Климент, фактически был прислужником короля. Настоятель знал, что папа не случайно избрал его мона¬ стырь. Монастырь святого Назера вот уже двадцать лет от¬ личался своей ученостью от прочих. Основная заслуга в этом принадлежала Лоренца Пика, который сейчас, дыша тяжелее других, полз по песку, помогая себе руками. 64
Свободные нравы в мона¬ стыре святого Назера были, можно сказать, освященной де¬ сятилетиями традицией. Даже невыход к утренней обедне не почитался там за тяжкий грех. Вот почему Лоренца Пика, ко¬ торый поступил в этот мона¬ стырь в 1387 году, мог свобод¬ но заниматься изучением есте¬ ственных наук и достиг в этом деле немалых успехов. Автор книги сообщает, чтб Лоренца Пика даже изобрел телескоп— за двести лет до Галилея! — и наблюдал в него Луну. Он оставил сочинение о чудесных свойствах вещества, называе¬ мого теперь окисью ртути, ко¬ торое бесконечное число раз можно превращать в блестя¬ щую ртуть и обратно. Послед¬ нее открытие, впрочем задол¬ го до Лоренца, сделали арабы. Но весьма вероятно, что он об этом не знал. Так тянулась безмятежно спокойная жизнь Лоренца Пи¬ ка в монастыре святого Назера, жизнь, не нарушаемая про¬ исками братьев-бенедиктинцев, которые, к счастью, подобра¬ лись нрава спокойного и веселого. И так продолжалось до тех пор, пока не пришло в монастырь письмо Климента. Срок на отыскание рецепта приготовления золота был очень небольшим. В том же, что такой рецепт существует, папа не сомневался. Торжествующие декларации тамплиеров о том, что они могут получить столько золота, сколько им заблагорас¬ судится, только подогревали нетерпение Климента. Правда, хорошо осведомленные кардиналы из папского окружения не раз осторожно намекали его святейшеству, что тамплиеры добывают золото не столько с помощью «философского кам¬ ня», сколько убийствами и шантажом. Однако начитанный папа сейчас же приводил в доказательства сочинения знаме- 3 В клетке №. . . 65
нитого Арнольда Виллановануса, имя которого гремело тогда по всем государствам Западной Европы. Вилланованус утверждал, что им найден «философский камень», пре¬ вращающий ртуть в золото. Тут будет небезынтересно отме¬ тить, что Вилланованус, судя по всему, был дошлым пройдохой. Он описал не только «философский ка¬ мень», но и «эликсир жизни». «Эли¬ ксир» этот был не что иное, как плохо очищенный винный спирт. Он действительно приводил принимав¬ ших его в самое радужное настрое¬ ние. Но сам-то Вилланованус знал, что потчует легковерных современ¬ ников отгоном из скверного вино¬ градного вина! Поиски «философского камня» были поручены, разумеется, Лоренца Пика. Когда тот про¬ бовал отказаться, не совсем искренне ссылаясь на то, что все его помыслы заняты богом, папский посланник сильно рас¬ сердился. Кроме того, посланник добавил, что он впервые встречается с таким отношением к священному документу, каким является бумага, подписанная папой. При этом он так выразительно посмотрел на отца-настоятеля, что тот, про¬ стерши руки к изображению святого Назера, поспешно заве¬ рил сановного гостя: при способностях Лоренца золото скоро можно будет вывозить из монастыря на лошадях. С этим посланник и уехал, приказав под конец дать в по¬ мощь Лоренца столько монахов, сколько он пожелает, ибо алхимические опыты, как ему было известно, многотрудны и суетны. Вот почему уже на второй день после отъезда посланника Лоренца Пика стал обучать братьев-бенедиктинцев немуд¬ рым приемам алхимического мастерства. В монастыре на¬ ступили страдные дни. Виноградные гроздья осыпались и гнили без присмотра, а из узких окон трапезной, превращен¬ ной теперь в лабораторию, вылетали едкий дым и слова, ко¬ торые ясно показывали, что знакомство с алхимией отвра¬ щает души и помыслы бенедиктинцев от бога. 66
Сам Лоренца Пика не сомневался, что все рецепты «фи¬ лософского камня», приводимые в различных алхимических книгах, и прежде всего в сочинениях самого Виллановануса, являются шарлатанством. Эти произведения большей частью представляли набор каких-то заклинаний, которые были не то шифрованным текстом, не то просто галиматьей. Полутора месяцев оказалось вполне достаточно, чтобы лишний раз убедиться: ни один из рецептов получения зо¬ лота не приводит ни к чему, кроме бесполезной траты вре¬ мени. Но тут произошло непредвиденное... Приливая к раствору ртути в разбавленной азотной кис¬ лоте, к которой, видимо, были примешаны соединения йода, раствор серебра, Лоренца получил какой-то желтый осадок. Отделив этот осадок от раствора, он начал его сушить. И вдруг на глазах порошок из желтого стал ярко-красным. Пика быстро снял жаровню с огня, и порошок медленно стал превращаться снова в желтый. Жаровня была поставлена на огонь — порошок начал краснеть, огонь погасили — и цвет порошка снова стал желтым. Если бы в наше время кто-либо из химиков столк¬ нулся с этим явлением, он нисколько бы не удивился, поняв, что имеет дело с обычной термокраской К Ве¬ щество, которое получил Лоренца Пика, — серебря¬ ная соль тетрайодортут- ной кислоты — действитель¬ но является термокраской. Но шестьсот лет назад это открытие произвело потря¬ сающее впечатление. Мо¬ нахи, столпившиеся за спи¬ ной Лоренца, не дыша смо¬ трели на чудесные превра¬ щения. И даже сам настоя¬ тель, прибежав в трапез- ^ермокраска — соеди¬ нение, изменяющее свой цвет в зависимости от температуры.
ную, вместо того чтобы вознести молитву богородице за дарованное чудо, стоял как столб и дивился наравне с прочими. Тут монахи впервые уверовали, что то, чем они занима¬ ются, не просто средство скоротать тягучую скуку монастыр¬ ских дней. А еще через несколько дней монахи заявили папскому посланнику, который, вернувшись в монастырь, с нетерпением дожидался результатов опытов, что они отка¬ зываются искать рецепт изготовления золота, поскольку из этого все равно ничего не выйдет. Легко представить себе гнев высокого гостя. Легко вооб¬ разить, как он с поспешностью, явно недостойной его высо¬ кого сана, забрался в свой роскошный экипаж и отбыл, не пожелав попрощаться с отцом-настоятелем. А потом, некото¬ рое время спустя, прибыло повеление из Авиньона замолить неслыханный бунт лично перед папой, причем из Сен-Назера в Авиньон надо было следовать на коленях. Исключение было сделано только для отца-настоятеля. Вот почему семнадцать монахов ползли на коленях по дю¬ нам Бискайского залива от монастыря святого Назера, кото¬ рый стоял на высоком берегу Луары и был хорошо виден в багровых лучах заходящего солнца...
„ПУСТЫЕ" НОМЕРА 30-е годы XX вена. . . 43, 61, 85 и 87 — вот четыре числа, ноторые, произне¬ сенные друг за другом, приводят каждого химина тех лет в трепетное со¬ стояние. Нет, это не пароль тайной сенты. И не шифр, с помощью ноторого заговорщини надеются снрыть от непосвященных свою деятельность. Не стоит танте пытаться снладывать или перемножать эти числа — ничего путного при этом не получится. Это просто номера нлетон в Периодичесной системе элементов. В 1925 году был отнрыт „двимарганец" Менделеева—рений. После этого во¬ просительные знани остались лишь в четырех нлетнах Периодичесной систе¬ мы. Начались еще более усиленные, можно сназать, даже лихорадочные поисни. Были исследованы все вероятные месторождения, были применены самые фантастические способы обогащения предполагаемых руд. Однано элементы- упрямцы не давались в руни исследователям. Итан, 30-е годы... В таблице Менделеева, висящей в школьном нлассе и в ла¬ боратории химина, помещенной в научном издании и в студенческом учебнике,— всюду четыре вопросительных знака. А сколько их, вопросительных, в рабочих записях ученых, в лабораторных журналах экспериментаторов? И что самое обидное в проблеме 43, 61, 85 и 87: свойства этих элементов известны химикам с большой доскональ¬ ностью, как будто бы они неоднократно имели с ними дело, как будто бы они многие месяцы, а может быть, и годы изу¬ чали эти элементы. Но все же в этих клетках уныло стоят вопросительные знаки. Снять вопросительный знак, заменив его символом химического элемента, мог лишь тот химик, ко¬ торый выделил сотую, ну пусть тысячную или десятитысяч¬ ную долю грамма этого элемента. Но этого-то никому не удавалось сделать. Вот, к примеру, вопросительный знак в клетке № 87. Лю¬ бой химик, едва взглянув на эту клетку, скажет, что в ней должен располагаться щелочной металл — родной брат на¬ трия, калия, рубидия и цезия. Металлические свойства у него будут выражены еще сильнее, чем у собратьев по подгруппе. Более того, это должен быть самый активный, самый «метал¬ лический» из всех металлов Периодической системы. Ведь в подгруппе щелочных металлов собрались самые «сильные» металлы, а металлические свойства, как известно, увеличи¬ ваются в менделеевской таблице сверху вниз. Таким обра¬ зом, гидроокись этого металла должна быть самой сильной 69
ть № «ЩШ щелочью из всех известных химикам; температура плавления этого металла бу¬ дет совсем низкой. Во всяком случае, при комнатной температуре он должен быть жидким. Почему? Да потому, что натрий плавится почти при 100 градусах, ка¬ лий— при 63, рубидий — при 39, а це¬ зий— всего при 28 градусах. Напротив, удельный вес 87-го должен превышать удельные веса всех остальных щелочных металлов. Ж99 Поверьте, что подобным перечисле- (ШГ ДВя нием свойств 87-го элемента можно было бы занять не одну страницу. Можно было бы описать свойства его многочис¬ ленных соединений, привести его реак¬ ции, даже описать цвет получающихся при этом продуктов. А что толку? Все равно в 87-й клетке, так же как и в остальных — 43, 61 и 85, — торчали во¬ просительные знаки. Стоит ли говорить о том, что значит для ученого найти не известный доселе химический элемент! Нет, это не только удовлетворенное самолюбие .(хотя имя открывателя, без сомнения, навсегда останется в истории науки). Это прежде всего сознание, что ты своим открытием существенно расширил горизонты химии и смежных с нею отраслей знания, что добыл факты, которые представляют ве¬ личайшую ценность для науки. Какими словами описать ту напори¬ стость, ту горячность, тот азарт, с кото¬ рым охотились за этими элементами! Представьте себе кладо¬ искателя, ищущего сокровища, о которых ему, прощаясь, не¬ внятно шепнул умирающий дедушка. Сомневаться в правди¬ вости старика нет оснований, но вот беда: сказать точно, где зарыт клад, предок не успел. Вот и приходится лихорадочно перекапывать родовое поместье. А заветного сундучка все нет. Быть может, состояние этого воображаемого искателя легкой наживы даст некоторое представление об атмосфере, 70
которая царила в лабораториях, занимавшихся поисками не¬ известных элементов. Аналогия эта тем более уместна, что в существовании скрывающихся незнакомцев сомневаться не приходилось. В самом деле, если существуют хорошо всем известные элементы 42-й — молибден и 44-й — рутений, то куда девался их сосед, 43-й? Почему существуют, и вполне благополучно, 60-й и 62-й элементы, неодим и самарий, и по¬ чему никак не отыскать 61-й элемент? Можно с определенностью сказать, что ни в одной другой проблеме ученым не приходилось сталкиваться с таким коли¬ чеством «дутых» открытий. Да и Периодическая система так определенно предсказывала свойства этих неоткрытых эле¬ ментов, что очень часто ученые принимали кажущееся за действительное. (А ведь известно, что если очень чего-то хо¬ чешь увидеть, то даже детский шарик, на котором намале¬ ван длинноносый Буратино, можно принять за марсианскую «летающую тарелку» или за «неопознанный летающий объ¬ ект», как сейчас грациознее предпочитают выражаться.) Вот хотя бы все тот же неоткрытый элемент в клетке 87. В 1903 году его «открыли» Арчибальд и Ричардс. В 1925 году этот элемент «обнаружил» в водах Мертвого моря Фриенд. В 1926 году поспешили объявить об открытии 87-го Дрюс и Лоринг. В 1931 году об «открытии» 87-го торжествующе за¬ явили Пэпиш и Вайнер. В 1937 году Хулубей, написав, что все его предшественники были неправы, продекларировал, что 87-й наконец-то открыл он. Но и в 1903 году, и в 1925, и в 1937 все было напрасно. Каждое из этих открытий с неизбежностью, которая уже ста¬ новилась зловещей, опровергалось проверочными исследова¬ ниями. А ведь кроме 87-го, были еще 43-й, и 61-й, и 85-й. Вот почему сотни, тысячи химиков в разных концах земного шара лихорадочно искали таинственные элементы. Часто казалось, что удача близка, что неизвестный элемент по¬ лучен. Исследователь, выделив соединение, которое, на его взгляд, было достаточно необычно, приписывал это соедине¬ ние новому элементу. Тогда он поспешно брался за перо и сочинял на имя редактора одного из химических журналов письмо, в котором просил «возможно быстрее опубликовать сообщение об открытии нового элемента». И редакторы, ко¬ нечно, публиковали, потому что каждому лестно, чтобы имен¬ но в его журнале появилось сообщение о таком выдающемся 71
научном достижении. Так в химическую литературу того вре¬ мени проникали десятки наименований «новых» элементов. Но все эти «мазурии», «Молдавии», «иллинии», «Флорен¬ ции» жили недолго — кто год, а кто и меньше. Да, сотни, тысячи химиков, надеясь на удачу, искали не¬ открытые 43-й, 61-й, 85-й и 87-й. И никто из них не знал, что этих элементов нет на Земле. „ФИЛОСОФСКИЙ КАМЕНЬ" СЕГОДНЯШНИХ АЛХИМИКОВ И вот тут-то в самый раз, прервав на время рассназ о неуловимых элемен¬ тах, повести разговор о событиях, ноторые всего наних-нибудь двадцать лет после открытия радиоактивности вызвали на страницах научных ту риалов ставшее старомодным и покрывшееся уме пылью времени олово „алхимия". Впрочем, трудно усмотреть что-либо алхимическое в при¬ боре, который сконструировал в 1919 году знаменитый ан¬ глийский физик Резерфорд. Прибор был предназначен для изучения радиоактивных свойств немногих известных к тому времени радиоактивных элементов. Радиоактивное излуче¬ ние обнаруживалось по возникновению вспышек на экране из сернистого цинка. Дело в том, что при соударении частицы, вылетающей из ядра радиоактивного элемента, с кристал¬ лами сернистого цинка наблюдается небольшая вспышка, ко¬ торую можно заметить в увеличительное стекло. Радиоактив¬ ные препараты помещались на штативе в самом центре при¬ бора. Итак, все весьма просто, и ничего достойного удивления нет. Не было причин для удивления и тогда, когда Резер- 72
форд обнаружил, что вспышки на экране прекращаются, если между радиоактивным элементом и экраном поставить тон¬ кую металлическую или слюдяную пластинку. Ясно, что радиоактивные лучи не могут проникнуть через преграду. Трудно сказать, что побудило Резерфорда в одном из опытов заполнить камеру водородом. И вот тут-то стали на¬ блюдаться совершенно удивительные вещи. Несмотря на то что между источником радиоактивного излучения и экраном стояла металлическая преграда, вспышки на экране появля¬ лись точно так же, как будто бы перегородки не было. Впро¬ чем, вспышки прекращались тотчас же, как только выпу¬ скали водород. Объяснение этому явлению было найдено не сразу. Как это часто бывает, вначале в голову приходили самые неве¬ роятные идеи, и, как водится, разгадка была удивительно проста и вместе с тем многозначительна. Естественные радиоактивные элементы (в данном случае это был полоний) испускают так называемые альфа-лучи: ядра атомов гелия. Гелий имеет атомный вес 4, следователь¬ но, его атомы вчетверо тяжелее атомов водорода, атомный вес которого равен 1. Альфа-частицы, сталкиваясь с ядрами атомов водорода—протонами, — передают им свою энергию. А так как масса протонов мала в сравнении с массой альфа- частиц, то они приобретают большую скорость, которая по¬ зволяет им проходить через преграду. Вот почему водород делает металлическую пластинку как бы проницаемой для излучения. Просто? Очень просто! Одна¬ ко самое интересное было впереди. Когда камеру заполнили другим газом — азотом, то вспышки на экране стали появляться точно так же, как если бы в приборе был водород. Это было уже совсем непонятно. Ведь ядра атомов азота много тяжелее, чем альфа-частицы (в 3,5 раза), и если перегородка непроницаема для гелия, то тем более она должна задерживать азот. Но почему же все-таки появляются вспышки на экране? Как проходят радиоактивные частицы через экран, который может пропускать в лучшем случае только ядра водорода? Может быть, к азоту случайно примешан водород? В камеру был впущен азот, тщательно очищенный от каких-либо посто¬ ронних примесей и особенно от водорода. Однако вспышки на экране появлялись с прежней регулярностью. 73
Оставалось предположить толь¬ ко одно: очевидно, водород каким- либо образом образуется в камере из азота под действием радиоактив¬ ного излучения. Поначалу эта мысль показалась дикой. Но после¬ довали опыты, убедительно доказы¬ вающие, что предположение было совершенно правильным. Да, дей¬ ствительно, из азота в камере обра¬ зовывался водород. Так была реализована первая ядерная реакция, увидев которую добропорядочный химик середины прошлого столетия долго и недо¬ уменно пожимал бы плечами и так бы ушел, ничего не поняв: N + Не = О + Н. Впрочем, даже самый консерва¬ тивный химик, вглядевшись в это уравнение реакции, должен был бы признать, что здесь все правильно. Заряд атома азота 7+ , альфа-ча¬ стицы 2 + . Сумма равна девяти. Не¬ трудно убедиться, что сумма заря¬ дов ядер атомов элементов, обра¬ зующихся в результате этой реак¬ ции, также равна девяти: водород— один, кислород — восемь. Реакция Резерфорда открыла ученым совершенно новый мир пре¬ вращений, мир, границы которого и поныне не достигнуты и вряд ли будут достигнуты в ближайшие де¬ сятилетия. С помощью альфа-частиц, выле¬ тающих из ядер естественных ра¬ диоактивных элементов, например полония или радия, химики, или, вернее, физики, а еще вернее — 74
алхимики, осуществили многие ядерные реакции. Однако очень скоро этот единственный калибр показался им явно недостаточным. Бросить упрек химикам-физикам-алхимикам в привередли¬ вости трудно. В самом деле, представим себе, как происходит обстрел атомных ядер этими снарядами. Вот летит нацеленная в ядро положительно заряженная атьфа-частица. Путь к ядру пре¬ граждает мощный заслон электронов: вокруг каждого ядра вращаются электроны. Альфа-частица с трудом продирается через электронное облако. Каждый из электронов хищно уры¬ вает свою долю энергии движения альфа-частицы. Электроны в данном случае разбойничают поневоле: просто их заряд противоположен заряду альфа-частицы и они поэтому притя¬ гивают снаряд, замедляя его скорость. Пройдя через преграду, сооруженную электронами, аль¬ фа-частица продолжает свой путь к ядру уже значительно менее резво, чем прежде. Однако самые неприятные испы¬ тания ей еще предстоят. Чем ближе альфа-частица подле¬ тает к ядру, тем сильнее она испытывает отталкивающее действие с его стороны: ведь и ядро — мишень — и альфа- частица заряжены одноименно. Отталкивание это может быть таким сильным, что снаряд подлетит к цели, совершенно по¬ теряв скорость, и ядерная реакция не произойдет. Более того, снаряд может развернуться на 180°, и альфа-частица полетит в обратном направлении. Лишь единичным альфа-частицам удается достигнуть цели, и вот тогда-то и происходит ядерная реакция. Но «стрельба» в таких условиях никак не может считаться дей¬ ственной. Путь же, который повысил бы эффективность ядер- ной бомбардировки, очевиден: надо снарядам придать боль¬ шую скорость, тогда можно без особого ущерба проскочить мимо хищников-электронов и тогда не страшно отталкиваю¬ щее действие ядра. Так физики пришли к идее ускорителей элементарных ча¬ стиц. Здесь не место описывать эти ускорители. Для этого нужна, по-видимому, совсем другая книга. Но не сомнева¬ юсь, что читатель пусть в самых общих чертах знаком с принципом действия циклотронов, бетатронов, синхрофазо¬ тронов — в общем-то довольно сложных устройств, в которых заряженные частицы разгоняются в магнитном поле подчас до скорости, лишь немного уступающей скорости света. 75
Однако и ускорители не полностью устраивали физиков. Ведь в ускорителях можно разогнать лишь заряженные ча¬ стицы. А любая положительная частица будет терять какую- то часть энергии, взаимодействуя с электронами, и будет тратить энергию на взаимодействие с ядром. А с отрицатель¬ ной частицей — электроном — и того хуже. Толстая шуба электронов, которая окружает атомное ядро, задержит льви¬ ную долю энергии даже у быстро мчащейся частицы. Но физики и не думали пребывать в унынии. Ведь в на¬ чале 30-х годов был найден универсальный снаряд для ядер- ной бомбардировки, снаряд, лишенный всех недостатков, при¬ сущих и протону, и альфа-частице, и электрону. Это, конеч¬ но, нейтрон — элементарная частица, не обладающая ника¬ ким зарядом. Вот почему нейтрон с полным равнодушием проходит через рой суетящихся около ядра электронов, не¬ возмутимо приближается к ядру и беспрепятственно падает на него, увеличивая его массовое число на единицу и не из¬ меняя заряда. По-видимому, я все-таки це совсем верно описываю по¬ ведение нейтрона. Чтобы осуществилась ядерная реакция, нейтрон все же должен двигаться с заметной скоростью, ина¬ че он при столкновении не останется в ядре, а отскочит от него, подобно теннисному мячику. Поэтому нейтронам тоже нужно сообщить скорость, и притом довольно значительную. Значит, и нейтроны необходимо разгонять в ускорит. . . Стоп, нейтроны ведь в ускорителях не разгонишь! И это очевидно каждому: нейтроны не заряжены и поэтому не реагируют на изменения внешнего магнитного поля. Физики должны были изыскать иные способы ускорения нейтронов. Первый из них был найден сразу. Я бы назвал этот способ бильярдным. Не претендую, чтобы это обозначе¬ ние вошло в учебники, но суть дела оно все-таки передает. Берут естественный радиоактивный элемент, испускающий альфа-частицы (например, радий или полоний), и сплавляют его с бериллием — элементом, ядра атомов которого богаты нейтронами. Альфа-частицы, ударяясь о ядра бериллия (а вылетают альфа-частицы из ядра со скоростью около 15 тысяч километров в секунду), выбивают из них нейтроны, которые при этом также приобретают солидную скорость. Но много ли нейтронов можно получить таким способом? Очень мало. Радий — элемент редкий, полоний — и того ре¬ же. Для лабораторных экспериментов такой источник подой- 7в
дет, но для промышленного получения радиоактивных изото¬ пов, конечно же, нет. И поэтому возник второй способ добычи нейтронов. И, право, этот способ стоит, чтобы на нем остановиться под¬ робнее. Ведь речь идет о ядерных реакторах. Основа реактора — стержни, сделанные из металлического урана, того самого урана, ядра атомов которого и должны распадаться в реакторе. Когда в ядро атома урана попадает нейтрон, ядро немедленно раскалывается на несколько ча¬ стей. Ведь уран тяжелый элемент, и поэтому его «рыхлые» ядра особенно неустойчивы. При распаде обязательно высво¬ бождается несколько нейтронов, которые попадают в ядра соседних атомов. Те распадаются и, в свою очередь, выбра¬ сывают каждый по нескольку нейтронов. Так происходит в ядерном реакторе реакция, которую очень образно назвали цепной. Чтобы цепная реакция не по¬ шла лавинообразно, что привело бы к взрыву, необходимо часть нейтронов, высвобождающихся при распаде, задержи¬ вать. Эту задачу выполняют различные вещества, которые охотно поглощают нейтроны. Вот почему скорость протекания ядерной реакции в реак¬ торе можно регулировать. Погружены урановые стержни в поглотитель нейтронов — цепная реакция не идет, реактор бездействует. Чем больше вынимают стержни из поглоти¬ теля, тем интенсивнее происходит реакция. Регулировка высоты стержней в реакторе полностью авто¬ матизирована. Счетчики нейтронов ежесекундно посылают 77
сведения о том, сколько нейтронов высвобождается в данный момент. Как только нейтронов в реакторе появляется боль¬ ше, чем нужно, автоматические регуляторы погружают по¬ глотители поглубже в реактор. Если счетчики сигнализируют: нейтронов мало, цепная реакция распада атомов урана мо¬ жет угаснуть— регуляторы поднимают стержни. «Вольных» нейтронов в ядерном реакторе возникает пре¬ достаточно. Как видите, проблема здесь не в том, как их добыть, а как утихомирить. Погружая в реактор какой-либо элемент, можно получить его изотоп этого или даже другого элемента. Здесь, в ядерных реакторах, алхимия поставлена на вполне промышленную основу. Осколки, образующиеся при распаде ядер урана, разле¬ таются в разные стороны с громадной энергией. Они вре¬ заются в окружающее вещество и движутся там с такой скоростью, что нагревают его за короткое время до очень высокой температуры. Вот почему реактор необходимо бес¬ престанно охлаждать. Иначе... Впрочем, лучше не думать о том, что было бы иначе... Для охлаждения через реактор пропускают различные жидкости, которые уносят с собой избыточное тепло. Чаще всего для этого применяется жидкий сплав металлов натрия и калия. Почему не вода? Вода обладает очень малой теплоемкостью, и поэтому килограмм ее уносил бы с собой
тепла гораздо меньше, чем килограмм натрийкалиевого сплава. Этот металлический сплав выходит из реактора нагре¬ тым до высокой температу¬ ры— такой, что вода, соприка¬ саясь с ним (через стенки труб, конечно, потому что и натрий и калий бурно взаимо¬ действуют с водой), сразу же превращается в пар, находя¬ щийся под солидным давле¬ нием. Вот я рассказал не только о принципе действия реактора, но и о том, как организовано его энергетическое использо¬ вание. Пар направляется на тур¬ бины, которые уже могут вы¬ полнять положенную им рабо¬ ту: вращать генераторы, выра¬ батывать ток, двигать атомо¬ ход «Ленин» и вообще делать все то, что положено делать пару, который служит людям вот уже более двух веков. Когда уран в реакторе в зна¬ чительной степени распался, стержни заменяют новыми. А старые стержни выбрасывают? Как бы не так! Старые стержни отправляют на заводы, где приступают к тщательнейшей их обработке. Химикам есть над чем потрудиться! Ведь осколки, образующиеся при распаде ядер урана, — не что иное, как самые разнообразные эле¬ менты Периодической системы. И вот что примечательно: все эти элементы — радио¬ активны. Причина радиоактивности? Ведь именно в этих осколках сосредоточена основная энергия распада ядер ура¬ на. Стремясь освободиться от этой избыточной для них энер¬ гии, ядра образовавшихся из урана элементов выбрасывают кто электрон, кто одну или несколько гамма-частиц.
ПЕРВАЯ БРЕШЬ Впрочем, в 30-х годах, на ноторых мы прервали наш рассназ о „пувтых“ нлетнах Периодичесной системы, о многих из этих, современных, способах по¬ лучения иснусственных элементов еще ничего не знали. Но тем более смелой представляется попытна решить проблему упрямых элементов методами алхимии. С внешней стороны все было как нельзя более скромным. В 1937 году появилась краткая деловая заметка в «Докладах Итальянской Академии наук» о том, что ученые Сегре и Перье искусственным путем получили 43-й элемент. Заметка состояла из сотни слов, добрая половина которых приходи¬ лась на неопределенные наречия «возможно», «вероятно», «по-видимому». И тем не менее, факт получения нового эле¬ мента был бесспорен. Интересно, что газеты, остро интересовавшиеся проблемой новых элементов (известно, что любит читать широкая пуб¬ лика из «научной жизни»: статьи о золотых кладах из фара¬ оновых гробниц, заметки о двухголовых телятах и сообщения о новых элементах), на сей раз не обратили внимание на скромную заметку в «Докладах». Страницы итальянских га¬ зет были заполнены куда более броскими сообщениями: кон¬ курс четырех Тарзанов, предстоящее турне несравненного те¬ нора Беньямино Джильи, несостоявшееся извержение Ве¬ зувия. Но именно с получения 43-го элемента, да, именно не с открытия, а с получения, начинаются золотые дни алхимии XX века. Хотя торжествовать было еще рано. Нового элемента было получено 10~10 грамма, одна десятимиллиардная. В то время не существовало приемов, которые позволили бы химикам, оперируя с таким количеством вещества (впрочем, одну деся¬ тимиллиардную долю грамма и количеством-то называть не¬ охота), определить химические свойства нового элемента. Однако особенности радиоактивного излучения «первенца» с несомненностью показывали, что это действительно 43-й. 43-й был назван технецием. («Техникос» по-гречески озна¬ чает «искусственный».) Главное было сделано. Была пробита брешь в «загадке четырех». Нет, зря газетчики писали только о Тарзанах и о Везувии... Конечно же, ученые всех стран по достоинству оценили 80
факт получения нового элемента. Но, если говорить правду, радость многих химиков была не полной. Им желательно было узнать химические свойства техникоса, их очень интере¬ совало, оправдает ли технеций предсказания его свойств, данные Менделеевым. Но из десятимиллиардной доли грамма технеция, полу¬ ченной Сегре и Перье, «выжать» желанные сведения было нельзя. Впрочем, и вдесятеро и в сто раз большие количества технеция не насытили бы любознательность химиков. Все равно бы и таких количеств технеция не достало для того, чтобы определить его химические свойства. Химикам пришлось бы долго печалиться, если бы не вы¬ яснилось, что технеций — один из тех основных элементов, которые образуются в ядерном реакторе при распаде урана. Оказалось, что из килограммов урана образуются граммы, а то и десятки граммов технеция. А поскольку о свойствах тех¬ неция химики все же догадывались, то выделить этот эле¬ мент из урановой «золы» не представляло труда. Да, конечно, химические свойства его оказались именно такими, какими они должны быть у элемента, занимающего клетку № 43, у элемента, располагающегося в VII группе ме¬ жду марганцем и рением. Причем совпадение предсказанных свойств с найденными было таким точным и исчерпывающим, что об этом даже скучно рассказывать: да, валентность по кислороду 7+ , да, металл, менее активный, чем марганец, и более активный, чем рений, да.... да... да... Попутно было найдено объяснение тому основному вопро¬ су, который занимал всех ученых — и химиков, и физиков, и геологов: почему 43-го элемента нет на нашей планете? Из продуктов распада урана и в ускорителях было полу¬ чено внушительное — более полутора десятков — изотопов тех¬ неция. И все они, все до одного, оказались радиоактивными. При этом скорость распада их такова, что не оставалось со¬ мнений: ни один из них не мог сохраниться на нашей плане¬ те. Даже самый долгоживущий из них — технеций с атомным весом 97, который распадается наполовину за два с полови¬ ною миллиона лет, — и тот не мог остаться в земной коре. Ибо, что такое 2,5 миллиона лет в сравнении с теми милли¬ ардами лет, которые насчитывает наша планета! 1 10 том, как определили возраст Земли, см. в главе «Война сынов Света против сынов Тьмы». 81
На этом с технецием можно было бы покончить. Но как не рассказать о дальнейшей судьбе этого элемента, как не рассказать еще об одном открытии, воспоминания о котором и поныне заставляют наиболее впечатлительных химиков недоуменно разводить руками. Впрочем, быть может, лучше всего начать с одного раз¬ говора, который я случайно подслушал в метро. Да, я знаю, что неприлично подслушивать чужие разгово¬ ры, и уже совсем некрасиво вмешиваться в беседу двух со¬ вершенно посторонних людей. Но попробуй остаться равно¬ душным и сделать вид, что ты ничего не слышишь, если рядом с тобой усаживаются два дяди, оба с лохматыми бородка¬ ми— у одного рыжая, у другого пегая, — оба в очках, оба в распахнутых пальто, оба с толстенными портфелями, и за¬ водят разговор приблизительно в таком роде: — ...магний там есть, это точно, но сколько — сказать трудно. Скорее всего, процентов пять. Процентов десять мо¬ либдена. И столько же или немного меньше ниобия, — начи¬ нает или, вернее, продолжает разговор рыжая борода. «Химики, по-видимому, — равнодушно отмечаю я. — Толь¬ ко почему они такие бородатые?» — А рутений? — спрашивает пегая борода. — Рутений есть, процента полтора, — отвечает рыжеборо¬ дый.— И родий тоже. Столько же. И палладий. «Да, конечно, химики... Только о чем это они говорят? Родий, рутений, палладий... И по полтора процента... Та¬ ких богатых руд не бывает... Интересно!..» — А технеций, конечно, есть, — мимоходом бросает пегий. — Того хоть завались, — меланхолически отвечает рыжий. И вот тут я не выдерживаю. — То есть как это «завались»? — бесцеремонно обра¬ щаюсь я к собеседникам. — Чего это «завались»? Технеция? Где это вы такую руду видели?! Бороды в две пары очков недоуменно уставились на меня. «Ну конечно, сейчас они мне скажут: не вмешивайся, мил друг, в чужой разговор. Не мешай занятым людям...» — А почему вы решили, что мы ведем речь о рудах? — очень мягко спросил один из них. — Не на небе же вы нашли ваш технеций! — не очень вежливо заметил я. — Вот именно на небе, — сказал рыжебородый —Имен¬ но там. 82
«Смеются... Так тебе и надо... Не лезь в чужой раз¬ говор. .. Не мешай запятым людям...» — Уж не на Марсе ли? — решил я сострить: меня, дескать, голыми руками не возьмешь. — Нет, в созвездии Андромеды... — В романе Ефремова? — Нет, в нашей лаборатории. Не буду продолжать описание этого тягостного для меня разговора. Конечно же, всему виною оказалась моя ограни¬ ченность. Химик знает химию (во всяком случае, обязан знать); он должен иметь солидное представление о физике (ну, если не солидное, так основательное); он должен уметь, пусть без особой лихости, справляться с дифференциальными уравне¬ ниями в частных производных (нынче без математики нику¬ да). Но какой химик знает астрономию в объеме, большем, чем о ней написано в учебнике для 10-го класса, и больше того, что сообщается в статьях, публикуемых в журналах «Знание — сила» и «Наука и жизнь»? А мои собеседники — Петр Михайлович и Геннадий Поли- карпович — оказались именно астрономами. Пр ичем такими астрономами, отношения которых с химией были самыми дру¬ жескими. Еще бы, они занимались изучением состава небес¬ ных тел, а точнее, химией космоса. Астрономия не раз оказывала услуги химии. Среди них самая знаменитая — это открытие гелия на Солнце, открытие, сделанное почти за тридцать лет до того, как этот элемент был обнаружен на Земле. Для исследования небесных тел астрономия располагает таким мощным средством, как спектроскопия. Впрочем, в первую очередь спектроскоп все-таки оружие химика, потому что спектр каждого химического элемента — это его визитная карточка, или, точнее, его паспорт. Нагревание до высокой температуры приводит к переходам электронов с одной орби¬ ты на другую. А это вызывает излучение, длина волны кото¬ рого строго определена для каждого химического элемента. Исследуя спектр какого-либо вещества, можно совершенно точно сказать, из каких элементов состоит это вещество. Понятно, что звезды — отличнейшие объекты для спектро¬ скопии. В самом деле, для того чтобы получить спектр звез¬ ды, ее ведь не надо вносить в пламя газовой горелки... Мои случайные знакомые как раз занимались тем, что 83
с помощью спектроскопов изуча¬ ли состав звезд. И им отлично был известен факт, который при¬ вел меня в изумление: в спектрах некоторых звезд совершенно чет¬ ко просматриваются линии 43-го элемента (самоутешения ради скажу, что уверен: многие хими¬ ки также удивились бы, узнав о том, что элемент, не существую¬ щий на Земле, «обосновался» на звездах). Вряд ли можно ожидать, что на далеких звездах существуют какие-то иные, стабильные, изо¬ топы технеция. Ведь если наи¬ более «естественные» из получен¬ ных в лабораториях изотопы этого элемента оказались радио¬ активными, то вряд ли какие- либо изотопы 43-го с ненормаль¬ но большим или ненормально малым для этого элемента атом¬ ным весом будут стабильными. Это, так сказать, первый тезис. Возраст подавляющего боль¬ шинства звезд, во всяком случае тех звезд, на которых обна¬ ружен технеций, никак не меньше возраста Земли. То есть времени для того, чтобы технеций на звезде распался, было более чем достаточно. Это второй тезис. Если «сложить» оба этих тезиса, то вывод будет только один: технеций все время образуется на звездах. А раз обра¬ зуется технеций, то образуются и другие элементы. А раз образуются другие элементы, то очевидно, что соотношение элементов во Вселенной не есть что-то застывшее, постоянное. А раз соотношение элементов во Вселенной... Но тут мы уже забрались в материал последующих глав, и поэтому рассказ о космических «похождениях» технеция следует прервать. Но запомним, что именно этот элемент стал поводом для разговора о космическом приложении менделе¬ евского закона.
61-й Ученые, получившие (получившие!) 61-й элемент, назвали его прометием. В честь Прометея, мифичесного титана-небошителя, ноторый пошел на му ни, чтобы подарить людям огонь. Ум это одно помазывает, чего стоило физикам и хи- минам выскоблить в нлетне № 61 вопросительный знак с тем, чтобы заме¬ нить его символом Рт. Сегодня мы знаем, что.азотнокислая соль прометия имеет нежный розовый цвет, а хлористая соль своей окраской подобна канареечному оперению. О прометии нам известен тот минимум сведений, который должен быть известен о «нор¬ мальном» химическом элементе. Но хотя в «метрике» 61-го элемента значится год рожде¬ ния 1938, еще двенадцать лет спустя, когда я слушал лекцию по неорганической химии, об этом элементе профессор нам ничего рассказать еще не мог, и поэтому, описав свойства 60-го элемента — неодима, профессор изобразил на доске сим¬ вол Рт, а затем быстро стер его и перешел к рассказу о 62-м элементе — самарии. Заполнению 61-й клетки предшествовал весь тот обяза¬ тельный набор споров, заблуждений, ложных открытий, ко¬ торый сопровождал каждую пустую клетку менделеевской таблицы. Впрочем, к концу 30-х годов у исследователей уже были веские , основания предполагать, что, по-видимому, 61-го нет в земной коре и что в эт.ом смысле «нечего ждать милостей от природы» — 61-й придется получать искусственно. Попытка получения искусственного изотопа 61-го элемента была подобна атаке, предпринятой на «крепость» 43-го эле¬ мента. Неодим в ускорителе облучался ядрами водорода (60+1=...) и при этом образовался долгожданный элемент (.. . = 61). Но как и в случае с технецием, вначале были полу¬ чены невесомые количества 61-го, и химики не торопились признать новичка. И так же, как и технеций, 61-й элемент в количествах, которые позволили химикам досконально изучить его свой¬ ства, был выделен из продуктов распада урана в ядерных реакторах. Но тут, чтобы стало все понятным, надо будет нам про¬ вести мысленный эксперимент, которым сейчас в точных нау¬ ках очень увлекаются. 85
«Представим себе, что мы сидим в ракете, движущейся со скоростью света. Тогда...» — мысленный эксперимент. «Пусть одна тонна льда, охладившись на один градус, нагреет освободившимся при этом теплом самовар до кипе¬ ния. ..» — мысленный эксперимент. «Пусть мы находимся в свободно падающем лифте...» — мысленный эксперимент (еще бы!). «Представим себе, что мы бросаем на пол блюдца из чай¬ ного сервиза, подаренного родителям в день пятнадцатилетия их свадьбы...» — мысленный эксперимент. Задаемся условием, что блюдца при этом будут раска¬ лываться только на два осколка. Какова будет соотноситель¬ ная величина этих осколков? (Предупреждаю, что я заранее соглашусь с тем моим оппонентом, который возразит, что этот мысленный экспери¬ мент можно сделать совсем реальным. Что ж, попробуйте...) Нетрудно представить, что чаще всего блюдца будут рас¬ калываться на приблизительно равные осколки. Приблизи¬ тельно равные — это означает, что один осколок будет чуть побольше половины блюдца, а второй — чуть поменьше. Ко¬ нечно, иногда блюдца будут раскалываться на неодинаковые осколки — совсем большой и совсем маленький, но такие слу¬ чаи будут встречаться реже. Теперь представим, что наши блюдца — это ядра атомов урана в ядерном реакторе, которые, кстати, тоже чаще всего распадаются на два осколка. Если эти осколки были равны, образовался бы элемент с порядковым номером 46 — палла¬ дий (92:2 = 46). Но из мысленного эксперимента с блюдца¬ ми мы уже уяснили, что на два одинаковых осколка ядро не делится. А осколки размером чуть больше половины как раз представляют собою ядра атомов с порядковыми номерами 55 — 65, а в их число попадает и прометий. Так же, как и в случае 43-го элемента, не стоит здесь останавливаться на химических свойствах прометия. Они ока¬ зались именно такими, какими им положено быть, исходя из положения этого элемента в Периодической системе. Да, ко¬ нечно, редкоземельный элемент. Да, конечно, наиболее устой¬ чивая валентность 3 (группа-то третья!). Когда были изучены все изотопы прометия, стало ясным, что никаких шансов «выжить» у этого элемента не было. Все изотопы прометия радиоактивны, причем самый долгоживу¬ щий из них имеет период полураспада всего тридцать лет. 86
А в сравнении с возрастом Земли — это даже не миг, а нечто поменьше. Всего двадцать лет прошло с тех пор, как химики «при¬ знали» прометий. Но новичок уже проявил незаурядные спо¬ собности! Можно сказать, что в дружном семействе редко¬ земельных элементов, члены которого, как мы помним, отли¬ чаются незаурядными «способностями», прометий — что-то вроде вундеркинда. Во всяком случае, пройдет очень немного времени, и об этом элементе заговорят все. Те вещи, о которых сейчас пойдет речь, быть может, пока¬ зались бы более уместными на страницах научно-фантасти¬ ческого романа. Но ничего фантастического из того, что бу¬ дет рассказано о прометии, нет; есть сухие и точные прото¬ колы экспериментов, есть уже сконструированные приборы, есть незаурядная фантазия ученых, но фантастики нет. Радиоактивное излучение прометия (прометий испускает электроны — бета-лучи) оказалось возможным использовать в качестве источника энергии. Достаточно самого ничтож¬ ного количества прометия, чтобы сконструировать миниатюр: ную батарейку с весьма внушительной, сообразно с ее разме¬ рами отдачей энергии. Например, прометиевая батарейка, имеющая размеры и толщину шляпки обычной канцелярской кнопки, может в течение пяти лет двигать механизм ручных часов. Уже сейчас выпускаются слуховые аппараты, где ис¬ точником энергии служит прометиевая батарейка. А ведь многие из тех, кто вынужден пользоваться слуховыми аппа¬ ратами, должны мириться с необходимостью носить в карма¬ не громоздкие и тяжелые электрические батареи, которые к тому же необходимо часто менять. Очевидно, подсчет того, что может дать прометиевая ба¬ тарея размером хотя бы с куриное яйцо, лишь арифметиче¬ ская задача. Читатель волен здесь дать полную волю своему воображению, и вряд ли его постигнет разочарование. А если можно фантазировать читателю, то почему бы не заняться этим (в разумных пределах, конечно) и автору? Впрочем, фантазия ли это? Как-то мне пришлось выступать перед молодежной аудиторией с лекцией о некоторых дости¬ жениях современной химии. Среди прочих сведений я сооб¬ щил и о замечательных свойствах прометия. Передо мной с рассказом о чудесных успехах советской медицины высту¬ пал один известный советский медик, специалист в области хирургии сердца. 87
После окончания вечера он пригласил меня к себе и совершенно неожиданно стал подробно расспраши¬ вать о прометии и особенно о прометиевых батареях. Причина этого пристального внимания к новому источни¬ ку энергии скоро стала оче¬ видна. Уж много лет врачи в разных странах мечтают о создании искусственного сердца. Не тех громоздких аппаратов, с помощью кото¬ рых сейчас производят опе¬ рации на сердце, а таких сердец, которые больной мог бы всегда носить с собой. Впрочем, в случае полного решения проблемы такой человек был бы здоровее иного человека с обычным сердцем. Ведь его сердце не знало бы ни усталости, ни болей. А решение этой проблемы означало бы для человечества очень многое. Тогда исцелились бы тысячи и тысячи больных. Тогда не надо было бы медикам ломать голову над много¬ численными проблемами, связанными с пересадкой сердца, проблемами, среди которых этические вопросы занимают не последнее место. Тогда журналистам не пришлось бы в сот¬ нях статей задаваться действительно волнующим вопросом: был ли мулат, от которого пересадили сердце Филиппу Блай- бергу, окончательно мертв? Тогда не стали бы появляться в «Пари-матч» леденящие душу объявления отчаявшейся в нужде женщины о том, что она готова продать по сходной цене свое сердце. Однако все предложения по «проектам» портативного ис¬ кусственного сердца пока еще не выходят из стадии полу- фантазии. Основная преграда, оказывается, — это источник энергии. Наше сердце должно выполнять настолько интен¬ сивную работу, что даже килограммовой электрической бата¬ реи хватило бы владельцу искусственного насоса крови всего на час с небольшим. «Питаться» же от электросети, как пом¬ ните, очень неудобно. Мало ли что может случиться: проб¬ ки перегорят или счетчик забарахлит... А если не годится 88
электричество, то еще менее пригод¬ ными представляются и двигатели внутреннего сгорания. И тут-то прометий может оказать¬ ся в высшей степени полезным. Прав¬ да, сейчас прометий все еще экзотиче¬ ский элемент в научных лаборато¬ риях. Однако истории науки известно немало примеров, когда металл, де- ^ фицитный вначале, в течение несколь¬ ку^*;КИХ ЛеТ Уменьшал СВОЮ стоимость с превеликой быстротой. В 1889 году Д. И. Менделееву во время пребыва¬ ния его в Лондоне в качестве драго¬ ценного подарка преподнесли весы, одна чаша которых была изготовлена из золота, а другая — из несравненно более драгоценного в то время металла... алюминия.
ДВЕСТИ СОРОК, И НИ ГРАММА БОЛЬШЕ Успешное решение проблемы 43-го и 61-го элементов давало основание рас¬ считывать, что за открытием (или получением) 85-го и 87-го дело не ста¬ нет. Но всегда ли сбываются прогнозы, дате самые оптимистические? Любителям цифр могу сообщить некоторые данные, от¬ нюдь не рассчитанные на то, чтобы поразить воображение. Потому что доказано психологами: такие числа человек все равно представить себе не может. Итак, земная кора весит 2,4* 1025 граммов, или 2,4.1019 тонн. Содержание урана в зем¬ ной коре ничтожно, — всего три десятитысячных доли процен¬ та: 0,0003% или всего-навсего 7,2-1013 тонн. Да, всего-навсего 72 тысячи миллиардов тонн. Назвать-то число можно. Но представить себе его, по-видимому, нельзя. А может быть, и нет нужды напрягать воображение? Потому что с какой это стати автор стал сейчас рассуждать об уране, о котором давно было говорено, в то время как речь идет об элементах с порядковыми номерами 85 и 87? В книгах написано, что 87-й элемент — франций — был от¬ крыт в 1939 году. Именно открыт, а не получен, как мы уже привыкли выражаться, ведя разговор об элементах-«призра- ках». Да, 87-й элемент, названный францием, был выделен из продуктов распада урана и только впоследствии был полу¬ чен искусственно — ядерной бомбардировкой в ускорителях. Но если этот элемент содержится в природных минералах, то зачем же было огород городить, зачем было поминать ал¬ химию XX века и какие основания вообще как-то выделять его из общей массы природных элементов? Основания? Их, пожалуй, не очень много. Но и одного хватит с избытком. Если выделить весь франций, который находится в земной коре, то во всех 2,4* 1019 тоннах этих по¬ род будет содержаться 240 граммов франция. Двести сорок, и ни грамма больше. 1017 атомов франция на тонну породы. Вот и судите, можно ли считать, что этот элемент присут¬ ствует в земной коре! Вероятно, что можно. Но прав будет и тот, кто скажет «нет». Несомненно, поток чисел, который я обрушил на чита¬ теля, требует некоторых комментариев. Цепочки превращений естественных радиоактивных эле¬ ментов были изучены, казалось, с доскональностью. И каза¬ лось, точно было известно, что при радиоактивном распад 90
элемента актиния образуется торий. И только француженка Перье устано¬ вила, что на каждые сто атомов акти¬ ния, которые превращаются в торий, находится один, который вместо этого электрона выбрасывает из ядра альфа- частицу, то есть при этом (89—2 = ...) возникает ядро элемента 87. Один атом 87-го элемента на 100 атомов тория! Но ведь это не так уж мало, чтобы 87-й надо было искать столько лет и с такой безысходной безнадежностью. Малым здесь оказался период полураспада этого элемента: 21 минута. За 21 минуту количество франция уменьшается вдвое. А значит это вот что. Пусть в данное мгновение мы располагаем одним граммом франция (мыслен¬ ный эксперимент!). Через 21 минуту от грамма останется половина. Через час перед нами будет лежать восьмушка грамма. К исходу четвертого часа этот грамм сожмется до невидимой глазом крупинки в две десятитысячные доли грам¬ ма. А еще спустя час от грамма франция останется, как писали в старинных романах, одно приятное воспоминание. 21 минута! Конечно, с такой продолжительностью жизни франций не мог бы сохраниться на Земле, возникни наша планета даже не несколько миллиардов лет назад, а на прош¬ лой неделе. Но существует постоянный источник 87-го эле¬ мента— уран. Уран, из которого при распаде возникает акти¬ ний и который, в свою очередь, образует (впрочем, очень неохотно— 1 атом из 100!) франций. Зная периоды полураспада всех этих элементов, нетрудно подсчитать, что каждый грамм урана содержит 3,5*10 -18 грам¬ ма франция. А отсюда и получается, что в земной коре в каждое данное мгновение находится 240 граммов франция. 240 граммов, и ни грамма больше. Конечно, сколь малым не научились довольствоваться хи¬ мики при изучении свойств экзотических элементов, перерабо¬ тать два-три материка, с тем чтобы добыть полграмма фран¬ ция, они не могли. Поэтому в конце концов на помощь при¬ шла алхимия. Различными ядерными реакциями было полу¬ чено несколько изотопов франция в таких (впрочем, очень и очень небольших) количествах, которых хватило для изучения свойств франция. Франция же для этого потребовалось тем 91
меньше, что химики предугадывали его свойства с большой обстоятельностью, и, конечно же, предположения их подтверди¬ лись: закон Менделеева и на этот раз дал химикам все, что им потребовалось. Вслед за 87-м снял с себя маску и, надо сказать, очень неохотно, 85-й. Символ «А1» сейчас прочно утвердился в 85-й клетке. Но все еще в разных книгах разные авторы называют этот элемент хотя и похоже, но все же чуть-чуть по-разному: кто астати- ном, кто астатом, а кто и астатием. Различие здесь вовсе не такое, как, скажем, между Константином и Костей. И нельзя сказать, что ученый, называющий 85-й астатом, знаком с ним более тесно, чем химик, величающий этот элемент аста- тином. Просто, несмотря на то что возраст астатина вот уже приближается к тридцати годам (впервые один из изотопов астатина получили в 1940 году), очень немногие химики имели с ним дело, и рассуждают они о его свойствах все больше понаслышке... Из всех элементов упрямой четверки химиков больше все¬ го интересовал именно 85-й. Почему? Сейчас попробую объ¬ яснить. Заглянем в таблицу. Сразу бросается в глаза, что астатин принадлежит к семейству галогенов. Знали о его принадлежности к этому семейству и тогда, когда 85-й еще не величали астатином, а был он еще всего-навсего вопро¬ сительным знаком в 85-й клетке. И все же среди химиков уже тогда шли споры о том, насколько 85-й будет походить на своих старших братьев. Когда в школе вам задают вопрос: «Назовите типичные неметаллы», вы почти автоматически говорите: «Галогены — фтор, хлор, бром и йод». Преподаватель удовлетворенно ки¬ вает и ставит вам заслуженную пятерку. Действительно, пятерку вы заслужили. Но должен тем не менее сказать, что чем дальше вы перебирали цепочку гало¬ генов, тем менее достоверным становится ваш ответ. Фтор и хлор и впрямь «типичные» неметаллы. Слово «типичный» по отношению к брому химик при этом употребит не всякий раз. Ну, а что касается йода, то химик перечислит вам целый ряд признаков, которые роднят йод с металлами: тут и 92
проводимость тока в твердом со¬ стоянии, и образование солей, где йод выступает в роли катиона, и многое другое. Впрочем, ваш со¬ беседник перечислит много и неме¬ таллических свойств йода: и энер¬ гичное взаимодействие с металлами, и растворимость во многих органи¬ ческих растворителях (что уж ме¬ таллам никак не свойственно), и низкая температура плавления... Судя по всему, металлические свойства в семействе галогенов уве¬ личиваются от фтора к йоду. Дей¬ ствительно, если основным химиче¬ ским признаком металла является способность отдавать электроны, то естественно, что йод, у которого внешние электроны находятся от ядра очень далеко (по атомным масштабам, конечно), будет отда¬ вать электроны легче, чем фтор. Если подмеченная нами законо¬ мерность верна, то следует ожи¬ дать, что металлические свойства у астатина должны быть выражены еще более четко, еще определеннее, чем у йода. Настолько определен¬ нее, что, можно сказать, астатин будет типичным металлом. Но вместе с тем у этого эле¬ мента должно сохраниться еще столько признаков неметалла, что он с полным правом может входить и в эту группировку химических элементов. Итак, выходит, что 85-й должен быть металлом-неметаллом... Обитатель 85-й клетки был син¬ тезирован по всем законам новей¬ шего алхимического искусства. Вис¬ мут обстреливали ядрами гелия 93
(83 + 2=...) и получили тот элемент, который позже был назван астатином (... = 85). Не стоит говорить, все изотопы этого элемента оказались радиоактивными, удивляться этому не приходится: ведь 85-й элемент находится в районе Пери¬ одической системы, занимаемом естественными радиоактив¬ ными элементами. Все изотопы астатина обладают очень малым периодом полураспада, настолько малым, что сохра¬ ниться на Земле 85-й не смог (еще бы, этот элемент распа¬ дается наполовину за восемь часов. Если поверить Ветхому завету и стать на точку зрения, что все элементы были со¬ зданы господом богом в первый день сотворения мира, то Адам и Ева, появившиеся, кажется, на шестой день кипучей божьей деятельности, 85-го элемента уже не застали бы...). Все предположения о свойствах астатина оправдались в полной мере. Действительно, он оказался «металлом — неме¬ таллом». И в самом деле, такого диковинного элемента в Пе¬ риодической системе не сыскать. Торжество химиков было бы полным, если бы они знали, как выглядят соединения астатина. Но вот на этот вопрос они как раз ответа получить не могут. До сих пор астатин не получен в таких количествах, которые позволили бы об этом судить. Тут небезынтересно вспомнить, что первые исследо¬ вания химических свойств астатина проводились с раствором, в одном литре которого должно было бы содержаться два стомиллиардных долей грамма. Сослагательное наклонение здесь употреблено потому, что литра этого раствора у хими¬ ков не было: они располагали в лучшем случае двадцатью миллилитрами. Судите сами — достаточно это для того, чтобы выделить оттуда астатин, да еще рассмотреть, каков цвет вы¬ павшей соли и какова ее кристаллическая структура. 92 + л; Тан завершилась велиная „война" с вопросительными знаками в таблице Менделеева, война, которая закончилась полной победой современных алхимиковв Похоже, что теперь в Периодической системе загадок не осталось. Теперь химики могут вздохнуть спокойно. И никогда уже не испытать ученому радость открытия нового элемента... Но ничто так не противопоказано науке, как слово «ни¬ когда». .. Да, уран последний элемент Периодической системы. Этот 94
факт, как помним мы, получил очень убедительное истолко¬ вание Но какое объяснение, пусть даже самое проникновен¬ ное, могло остановить алхимиков теперь, после блистатель¬ ных побед на полях 43-го, 61-го, 85-го и 87-го элементов, со¬ вершенно убежденных во всемогуществе своей возрожденной науки. — Элементов тяжелее, чем уран, нет в природе! — заяви¬ ли алхимики. — Значит, надо их получить! Легко поставить перед собою задачу, труднее отыскать пути к ее решению, но уж совсем трудно превратить замысел в реальные миллиграммы нового элемента. Казалось бы, какая разница — разрабатывать способы по¬ лучения элементов, живущих «внутри» Периодической систе¬ мы, или стремиться за ее границы. Ан нет! Различие оказа¬ лось разительным, и прежде всего, как это ни странно, не столько в научном плане, сколько в психологическом. В глубине души химики были убеждены, что вопроситель¬ ные знаки «внутри» таблицы будут рано или поздно сняты. Пусть эти элементы неустойчивы, пусть они самопроизвольно распадаются, но какие причины могут помешать тому, чтобы возникло, пусть на относительно короткое время, ядро, содер¬ жащее 43 протона? Или 61? Или 85? Или 87? Что же касается дальней, позволено будет мне сказать, «восточной» границы системы, то кто мог осмелиться нари¬ совать клетки за ураном? Кто мог отважиться поставить в эти клетки вопроситель¬ ные знаки? Кто-нибудь возразит мне, что для этого, дескать, и от- ваги-то никакой не нужно. Бери, мол, карандаш и малюй себе клеток сколько угодно. А что до вопросительных знаков, то выводи их в каждой из этих клеток хоть по три — не жалко!
Но чтобы нарисовать клетку и вывести в ней вопросительный знак, нужно быть уверенным — как был уверен Менделеев, — что в этой клетке может быть элемент; нужно предсказать — как предсказат Мен¬ делеев — свойства этого элемента; нужно указать — как указывал Мен¬ делеев, — где искать (или, переходя на более современные термины алхимии, как получать) этот эле¬ мент. Как видим, в науке даже вопро¬ сы нужно иметь право задавать, пусть и перед самим собою, не го¬ воря уже — перед другими учеными! Но так ведется всюду: что нахо¬ дится за какой-то труднодостижи¬ мой границей — будь то полюс недоступности, Луна или таин¬ ственные и неизвестно даже существующие ли химические элементы — манит особенно остро. Вот почему необнаруженные элементы в середине Перио¬ дической системы искали настойчиво, но в общем-то спокой¬ но. Ошибались, вежливо поправляли друг друга, добродушно журили, снисходительно похваливали, незло посмеивались. Элементы же за ураном, о которых вообще не было из¬ вестно ничего, искали неистово. Ругались, спорили, издева¬ лись, кричали — поскольку можно кричать на страницах науч¬ ных журналов, — ниспровергали, возносили, уничтожали. Казалось, еще немного — и скоро проблема заурановых элементов станет излагаться трескучим и выспренним языком героев трагедий Нестора Кукольника. Каждый год научный мир сотрясался одним большим и добрым полудесятком «малых» открытий. Никто сразу всерьез не принимал открытий элемента 93. Достаточно просмотреть комплект какого-нибудь научно- популярного журнала, скажем, «Наука и жизнь» за 30-е го¬ ды, чтобы увидеть, как регулярно два-три раза в год появля¬ лись сообщения о 93-м элементе. И с такой же, ставшей уже скоро привычной, неизбежностью эти сообщения едва ли не в следующем номере опровергались.
„ЗАГРАНИЧНЫЕ" ЭЛЕМЕНТЫ То, о чем сейчас пойдет речь, еще не успело стать историей, во веяном слу¬ чае для меня. Ведь я отлично помню, нан, изучая химию в шноле, мы пользо¬ вались Периодичесной системой, завершающейся ураном. Когда я приступил н изучению химии в университете, нлетни 93 и 94, возниншие за естественной границей системы — за нлетной 92, — были уме заполнены. Ну, а затем едва ли не намдый год, если не намдый семестр, н таблице Менделеева, ви¬ севшей в Большой химичесной аудитории, приходилось подтягивать стремянну, с тем чтобы вписать символ очередного зауранового элемента. А уме на госу¬ дарственном экзамене во многих билетах стояли вопросы по химии наного- либо из этих элементов, и эти вопросы считались отнюдь не самыми труд¬ ными. .. Собственно, главные события произошли задолго до того, как я закончил школу и поступил в университет. Но по при¬ чинам, которые читателю станут скоро понятными, ученые предпочитали об этих открытиях не распространяться. Еще в 1940 году американские исследователи Макмиллан, и Абельсон обнаружили в продуктах распада урана радиоак¬ тивный продукт с периодом полураспада 2—3 дня. Более внимательное изучение показало, что излучение принадлежит какому-то элементу, который не походил ни на один из тех, что образуются при распаде урана. Элемент был выделен и оказался... элементом 93. Давайте сразу договоримся, что, рассказывая далее об истории получения заурановых элементов, я буду по возмож¬ ности воздерживаться от эпитетов в превосходной степени и восклицательных знаков. Не потому, что эта история не за¬ служила эпитетов и восклицательных знаков. Напротив, она потребовала бы их в таком количестве, что эпитетов у меня попросту не хватило бы, а от частокола восклицательных знаков у читателя зарябило бы в глазах. Да и кто не знает, что неумеренные восторги скоро докучают. (Впрочем, не уве¬ рен, что я выдержу этот собственный зарок.) Но сначала о том, почему при распаде урана образовался элемент с порядковым номером большим, чем у распавшего¬ ся элемента. Несколькими страницами раньше уже рассказывалось о самопроизвольном распаде урана в ядерных реакторах. Тогда о нейтронах, выделяющихся при «раскалывании» ядра 4 в клетке №. ., 97
урана, было помянуто вскользь. Но оказывается, что в проб¬ леме 93-го на первой скрипке играют именно они. Один из таких нейтронов попадает в ядро нераспавше- гося урана. При этом новый элемент еще не возникает. Ведь изменение порядкового номера химического элемента связа¬ но лишь с изменением числа протонов в ядре атома этого эле¬ мента. Поэтому возникает лишь один из изотопов урана. Так как наиболее распространен природный изотоп урана с атом¬ ным весом 238, то при захвате нейтрона образуется уран-239. Пришелец-нейтрон вносит возмущение и в без того не очень дружное сообщество протонов и нейтронов в ядре ато¬ ма урана. Разрядиться это возмущение может по-всякому. У некоторых ядер эта разрядка сводится к тому, что ядро раскалывается на две части, и происходит тот самый про¬ цесс, о котором мы и раньше писали и только что поминали. Но некоторые ядра оказываются более «покладистыми»: от избытка энергии они избавляются, выбрасывая (из ядра, ко¬ нечно) один электрон, бета-частицу. Заряд ядра атома урана 92+. 92—(—1) = 93. Надеюсь, незамысловатая арифметика этого ядерного процесса понятна каждому. Как назвать новый элемент? Над этим голову долго ло¬ мать не пришлось. 92-й элемент — уран. Какая планета в Солнечной системе следует за Ураном? Нептун? Стало быть, в Периодической системе за ураном следовать нептунию (ко¬ нечно, правильнее по-русски было бы назвать 93-й просто нептуном, но привилось почему-то название с «ий»). Ядра атомов нептуния-239 оказались тоже не очень устой¬ чивыми. С периодом полураспада в два с небольшим дня они распадаются, выбрасывая электрон. Но мы уже знаем, к че¬ му это должно привести. Конечно, при этом образуется 94-й, и, конечно, он получил название плутоний (какая планета следует за Нептуном?). Во всех астрономических книгах с грустью констатирует¬ ся, что о далекой планете Плутон почти ничего, кроме факта ее существования, не известно. В химических же книгах пи¬ шут, что плутоний... Но тут настало время предложить чи¬ тателю вопрос, который, полагаю, будет иметь успех на химических, да и не только химических КВН. Во всяком слу¬ чае, автор не один раз задавал этот вопрос и почти никогда не получал правильного ответа. — Какой металл в настоящее время можно считать наи¬ более обстоятельно изученным? Для какого из них известно 98
наибольшее число соединений? И в каком случае соединения эти исследованы наиболее подробно? Практика показывает, что 80%, не задумываясь, назы¬ вают железо. 15%, подумав, тоже указывают на этот металл. Еще процента три, поняв, что здесь что-то не то, задумчиво тянут: — Вообще-то железо, а может быть, еще кальций или натрий. И, наконец, остальные два процента честно заявляют: — Не знаю. То есть знаю, что железо, но ведь это и остальные знают. Ход мыслей вопрошаемых очевиден. Какой металл при¬ меняется больше всего? Железо. Какой металл известен че¬ ловечеству много тысячелетий? Железо. Какой металл при¬ сутствует всюду от руд в глубинных морских отложениях до человеческой крови? Железо. И никто, почти никто не говорит, что наиболее изученным металлом, соединения которого получены в поразительном разнообразии, таким металлом является не известное тысяче¬ летия железо, не применявшаяся вообще с незапамятных времен медь, не наиболее распространенный в земной коре алюминий, не кальций, не натрий, а плутоний, элемент, о су¬ ществовании которого тридцать лет назад химики разве что только догадывались. Что, удивительно? И я удивился, когда впервые об этом 99
услышал. Но дивился я лишь в первые мгновения. Потому что, поразмыслив, я понял, что так оно и должно быть. Уверен, что многие, очень многие из химиков предпочли бы, чтобы плутоний был изучен похуже. Погодите обвинять этих химиков в мракобесии и ретроградстве. Что до меня, то я целиком на их стороне. Дело в том, что ученые пустились в подробнейшее изуче¬ ние свойств плутония отнюдь не из-за научного подвижниче¬ ства, не из стремления насытить свою любознательность, или, вернее, не только из-за этого. Основной причиной присталь¬ ных взоров, которые химики устремили на этот элемент, было то, что плутоний служит взрывчатым веществом в атом¬ ных и термоядерных бомбах. Именно потому, что надо было найти методы, которые позволили бы до последних микрограммов извлекать плуто¬ ний из ядерных реакторов, именно потому, что надо было разработать технологию приготовления начинки атомных бомб, — во имя этого трудились тысячи, а может быть, и де¬ сятки тысяч химиков в разных лабораториях разных стран. Отрадно это или печально? Во благо науке или во вред? И может ли быть науке во благо то, что человечеству в це¬ лом во вред? Не знаю. Таковы парадоксы века, который мы — с горечью ли, с гордостью ли — прозвали атомным. Но было бы ужасным согласиться с библейским Экклезиастом, который твердил: «В великой мудрости много печали, а кто умножает познания, умножает скорбь». О «взрывчатых» свойствах плутония догадались сразу, едва ли не до того, как он был еще синтезирован. Поэтому как только первые крупинки 94-го элемента появились на свет (произошло это в начале 40-х годов), тотчас же присту¬ пили к разработке методов получения плутония в промыш¬ ленном масштабе. Еще трудились над изучением свойств химики, рассматри¬ вая пробирки с растворами солей этого элемента в микроскоп (да и как иначе разглядишь объем раствора в 0,000002 мл!), еще физики спорили о том, какого цвета металлический плу¬ тоний (да и как не поспорить о цвете, если металлический плутоний получен в таком количестве, что эту крупинку ни в какой микроскоп не углядишь!), но уже добросовестные проектанты наносили на ватман чертежи будущего завода. И никогда, никогда в химической (алхимической) про¬ мышленности путь от проектного задания до выпуска готовой 100
продукции не был так короток и скор. И никогда, никогда еще «готовая продукция» так быстро не пускалась в дело. Применение плутоний нашел самое что ни на есть мрачное: одна из американских атомных бомб, сброшенных на Японию, была начинена именно этим металлом. Стоит ли удивляться тому, что хотя плутоний был выде¬ лен еще в 1941 году, первая статья в научном журнале об этом элементе появилась лишь пять лет спустя, когда вторая мировая война была закончена и когда об атомной бомбе вслед за сотнями тысяч ее японских жертв узнали люди всей Земли. Когда ученые приступали к синтезу заурановых элементов, они почти не сомневались, что эти, конечно же, радиоактив¬ ные элементы должны быть очень неустойчивы. Первый из полученных заурановых — нептуний-239 с периодом полурас¬ пада в двое суток — как будто бы подтверждал это предпо¬ ложение. Но вдруг оказалось, что образующийся из этого са¬ мого неустойчивого нептуния плутоний-239 имеет период полураспада почти 25 тысяч лет. А полученный впоследствии плутоний-244 имеет период полураспада почти сто миллионов лет. Впрочем, скоро был выделен другой изотоп нептуния с атомным весом 237, который распадается наполовину за два миллиона лет. Если и нет нужды запоминать эти цифры, то обратим вни¬ мание хотя бы на то, что они очень велики. В следующей части мы еще вернемся к этим «долгожителям» в семье за¬ урановых элементов и увидим, как эти безобидные значения периодов полураспада стали основой крупнейшей аферы (встречаются в истории заурановых элементов и такие, ска¬ жем прямо, тусклые страницы). Получение нептуния и плутония стало торжеством физики и химии, так сказать, вершиной современной алхимии. Одна¬ ко, как показало ближайшее будущее, все же не самой вы¬ сокой ее вершиной. Потому что вослед первым заурановым элементам пошли другие. Спустя несколько лет после плу¬ тония был получен 95-й элемент, названный в честь континен¬ та, где он родился, америцием. Обстановка, при которой америций появился на свет, была самой что ни на есть «артиллерийской». Только полигоном служил циклотрон, мишенью — уран, а в роли снарядов вы¬ ступали альфа-частицы. При попадании альфа-частицы в ядро урана возникает плутоний (2 + 92). Ядра плутония спустя 101
некоторое время выбрасывают бета-частичку — электрон, и таким образом возникает элемент с номером 95. Подобным образом был получен и элемент 96. Для син¬ теза этого элемента обстреливали плутоний альфа-частицами. В результате очень сложного опыта и очень простой арифме¬ тики (94 + 2) был выделен элемент с порядковым номером 96. Элемент был назван кюрием — в честь знаменитых исследо¬ вателей радиоактивности Марии Кюри-Склодовской и Пьера Кюри. Известно, что сравнение науки с грандиозным зданием не ново. Но, рассказывая о том, как были получены искусствен¬ ные заурановые элементы, нельзя удержаться от этого срав¬ нения. «Фундаментом» здания послужил уран. На этом фун¬ даменте был сооружен «первый этаж» — элемент нептуний. Нептуний стал основанием для следующего «этажа» амери¬ ция — плутония. На плутонии был воздвигнут америций. Словом, как каждый законченный новый этаж дома дает возможность приступить к строительству очередного этажа, так и каждый полученный заурановый элемент служит «стро¬ ительной площадкой» для «сооружения» очередного нового элемента. Так, америций был использован для синтеза 97-го элемен¬ та. Для этого америций обстреливали в циклотроне альфа- частицами. В результате той же арифметики (95 + 2) был получен элемент 97. Он был назван берклием, по имени горо¬ да Беркли, где были выделены первые атомы 97-го элемента. Для синтеза элемента 98 воспользовались кюрием. Его также обстреливали альфа-частицами, в результате чего был выделен элемент, названный калифорнием. Это название по¬ явилось в Периодической системе в 1950 году. Дальше поток открытий несколько замедлил скорость своего течения... Отметим сразу: не малый период полураспада, то есть короткое время жизни этих радиоактивных элементов, или, вернее, не только это обстоятельство тому причиной. У аме¬ риция и берклия имеются изотопы, которые распадаются на¬ половину за 7—8 тысяч лет. А изотоп кюрия с атомным весом 247 имеет период полураспада почти 20 миллионов лет. Хотя этот срок и мал для того, чтобы естественный кюрий сохра¬ нился на нашей планете, но предостаточен для того, чтобы ученые могли манипулировать с этими заурановыми элемен¬ тами. Но вот беда: все труднее и труднее становилось добывать 102
каждый последующий элемент. Для того чтобы получить плутоний, необходим уран. Ну, уран—это не проблема, его достаточно много, во всяком случае для алхимических экспе¬ риментов. Но для получения кюрия уже необходим плутоний, а для берклия — америций, для калифорния — кюрий. Трудно «сорвать» заурановый «орех», еще труднее извлечь из него зернышко следующего элемента. А поскольку зерно никогда не бывает больше ореха, то естественно, чем дальше продвигались алхимики по ряду заурановых элементов, тем дефицитнее становились «зернышки»-элементы. В случае нептуния и плутония счет велся на килограммы. Америций считали на граммы, кюрий — на миллиграммы, берклий — на доли миллиграмма, а калифорний — на доли микрограмма. Стало быть, для исследования каждого из за¬ урановых элементов требовался еще свой, химический Левша... МАНИПУЛЯТОРЫ С НЕВИДИМЫМ Здесь речь пойдет не о фонуснинах, хотя часто их действительно называют манипуляторами, и они, судя по иснусству ученинов народного артиста Нио, работают с невидимым. Нет, речь здесь пойдет о манипуляторах не в пере¬ носном, а в бунвальном смысле этого слова (редний случай, ногда слово воз- нинло и стало употребляться в переносном смысле раньше, чем в прямом!). Невидимое те здесь было невидимым не из-за „ловности рун“ ученых (хотя без ловности рун — опять-тани в прямом смысле — здесь было не обойтись), а по причине нрайне малых размеров исследуемых объентов. Взгляните на рисунок. На нем изображено все наличное в 1944 году количество элемента америция. Справа — это от¬ нюдь не телеграфный столб, а острие иглы, частокол вни¬ зу— это миллиметровая шкала: сам же рисунок сделан с по¬ мощью микроскопа. Сколько здесь может быть америция? — спросите вы. Это известно точно: одна стотысячная грамма. Возьмем одну из статей о каком-либо трансурановом эле¬ менте, которые теперь десятками публикуются в химических журналах. Внешне ничего удивительного нет. Обычные традицион¬ ные химические фразы и выражения: «соединение получали сливанием двух растворов», «состав определяли титровани¬ ем», «соль растворяли в дистиллированной воде» и тому по- 103
добное, что всегда встречается в любой работе, имеющей даже отдаленное отношение к химии. Однако внимательный разбор такой статьи сразу повергает непривычного читателя в изумление. Оказывается, бюретки здесь отмеривают не миллилитры, как в обычных химических лабораториях, а одну стотысячную долю миллилитра. Самые большие из тех химических стаканов, с которыми манипули¬ ровали авторы статей, имеют диаметр один миллиметр. На весах взвешиваются количества веществ в одну тысячную долю грамма, причем взвешивание проводится с точностью до одной миллионной доли грамма. Может быть, кое-кому эти числа с большим количеством нулей впереди покажутся маловыразительными. Тогда при¬ зовем на помощь сравнения. Одна стотысячная доля миллилитра... По сравнению с объемом жидкости в стакане воды это то же, что метр в сравнении с половиной экватора. И этот объем измеряют с точностью до 1%. Иными словами, отмеряют объемы жидко¬ стей еще в сто раз меньше. Это то же, что измерить окруж¬ ность экватора с точностью до двух миллиметров. Представь¬ те себе, что вам заявляют следующее: «От города Обояни до Сан-Франциско четырнадцать тысяч сто шестьдесят восемь километров девятьсот сорок четыре метра пятнадцать санти- 104
метров и три миллиметра». Вы бы тотчас же ответили ваше¬ му собеседнику: не остроумно, не смешно — и все! Но когда химик пишет аналогичные вещи, мы хотя и удивляемся, но принимаем это как должное. Вот это и есть осязаемые чудеса атомного века! Теперь представим себе, как протекает работа с подобны¬ ми количествам» веществ. Стаканы и пробирки настолько мизерны, что их берут не пальцами, а захватывают особыми пинцетами. Разные приспособления, вроде воронок для фильт¬ рования, палочек для перемешивания растворов и прочей обычной химической утвари, имеют такой размер, что гвозди, которые сработал лесковский Левша, в сравнении с ними по¬ ражали бы своими громадными размерами. Жидкости, находящиеся в этих сосудах, тщательно пере¬ ливают из одного сосуда в другой, следя, чтобы не пролива¬ лось ни капли. Впрочем, о какой тут капле может идти речь? Ведь капля в тысячи раз больше того объема раствора, с ко¬ торым манипулирует (вот уж впрямь — манипулирует!) химик. Ну, а весы, как выглядят они? Коромысло этих весов сделано из чистого кварца толщиной в человеческий волос. Большинство деталей этих весов вообще не видно невоору¬ женным глазом, настолько тонки и невесомы они. Такие весы в обычной комнате уже не поставишь. Даже на самой проч¬ ной и неподвижной подставке они будут подвержены боль¬ шим колебаниям. Пройдет по улице рядом с домом, где на¬ ходится лаборатория, человек — и весы уже соврут на не¬ сколько знаков; проедет по улице грузовик — на весах целая свистопляска. Такие весы стоят в глубоком подвале. Приближаются к ним с осторожностью канатоходца. В этом помещении не положено громко разговаривать, нельзя сильно размахивать руками, производить резкие движения. Даже чихать здесь пришлось бы в специальную отдушину. И, уж конечно, упаси вас боже сказать при этом «Будьте здоровы!». Исследователям трансурановых элементов приходилось работать с такими малыми количествами веществ, что они были вынуждены прибегнуть к новой единице измерения: микрограмм — одна миллионная доля грамма, величине в ты¬ сячу раз меньшей, чем миллиграмм. Так вот, нептуний впервые был выделен в количестве 10 микрограммов, плутоний — 20 микрограммов. Количество 105
полученного впервые америция мы уже видели на рисунке. В таких же количествах был вначале добыт и кюрий. Для элементов же берклия и калифорния и микрограммы слишком большая единица измерения. Они были выделены в индивидуальном состоянии в десятых, а то и сотых долях микрограмма — это, соответственно, десятимиллионные и сто¬ миллионные доли грамма. л Микрохимия — так назвали этот раздел химии, позволяю¬ щий исследовать свойства ничтожных количеств веществ. Это название является до некоторой степени и буквальным; ведь за превращениями, происходящими в пробирках, химику не¬ обходимо наблюдать в микроскоп. Как видим, одна из основных трудностей, возникшая при работе с заурановыми элементами — чрезвычайно ничтожное количество их, — была успешно преодолена. Но не просто быть алхимиком в наши дни. Если бы необ¬ ходимость прибегать к методам микрохимии составляла един¬ ственную сложность работы -с заурановыми элементами, то это было бы еще полбеды или даже, выражаясь точнее (а химия — наука точная!), четверть беды. Ну, получили один раз 10 микрограмм, другой раз еще столько же, третий раз, чет¬ вертый, пятый... Глядишь, и есть уже одна десятитысячная грамма. А там и с десятую грамма набрать можно. А деся¬ тая грамма — это уже «величина».
Сложность была в другом. На каждом контейнере, в котором в химическую лабора¬ торию прибывает радиоактивный препарат, помимо желто¬ красного знака радиационной опасности еще выведено боль¬ шими черными буквами «ОСТОРОЖНО!» и рядом для со¬ всем уж непонятливых пририсовано то, что обычно рисуют в таких случаях: череп и две берцовых кости под ним. Эти обозначения красуются не только на контейнерах, скажем, с «взрывчатым» плутонием (кстати, в малых количе¬ ствах плутоний взорваться никак не может), а даже с «без¬ обидными» йодом, железом или натрием. Правда, в контейне¬ рах находятся не обычные изотопы этих элементов, а радио¬ активные. Мера — никак не лишняя. Радиоактивное облучение оказывает очень вредное влия¬ ние на человеческий организм. Не один из тех, кто на заре работ по изучению радиоактивности, не зная этого свойства радиоактивных лучей, подвергнулся облучению, умер от лей¬ кемии. Еще сегодня в японских городах Хиросима и Нага¬ саки продолжают умирать люди, облучившиеся радиоактив¬ ными лучами в 1945 году во время атомных взрывов. Радиоактивность заурановых элементов проявляется осо¬ бенно сильно. Если один микрограмм урана испускает в ми¬ нуту всего одну альфа-частицу, то микрограмм плутония «вы¬ стреливает» за это же время сто сорок тысяч альфа-частиц. Это очень много. Если какую-либо соль плутония раство¬ рить в воде, то в ней сейчас же начинает образовываться перекись водорода: альфа-частицы, выделяющиеся при рас¬ паде плутония, вызывают в воде сложные химические про¬ цессы. Радиоактивность америция больше в сотни раз. Один микрограмм этого элемента испускает в минуту семьдесят миллионов альфа-частиц. Однако и это ничто в сравнении с радиоактивными свойствами соседа америция элемента кю¬ рия. Кюрий испускает за такое же время десять миллиардов альфа-частиц на микрограмм. А эти десять миллиардов означают вот что. При растворе¬ нии в воде даже ничтожного количества соли кюрия раствор начинает интенсивно разогреваться. И вскоре закипает. Стоит этот стакан с раствором соли кюрия под стеклянным колпа¬ ком, а из стакана бурно валит пар, хотя поблизости нет ни¬ какого источника тепла. Этот источник — сам кюрий, или, вернее, испускаемые им радиоактивные частицы. Благодаря 107
этому обстоятельству невозможно или, во всяком случае, очень сложно изготовить более или менее заметный кусок металлического кюрия, так как такой кусок немедленно бы разлетелся из-за саморазогревания. Еще более разителен пример с калифорнием. Энергия, вы¬ деляющаяся при радиоактивном распаде калифорния, так велика, что кусочек его величиною с булавочную головку (эталон!) мог бы отапливать в течение многих месяцев боль¬ шую квартиру. Впрочем, проекту с калифорниевой печкой вряд ли суждено претвориться в жизнь. Потому что если бы даже и удалось какими-то неведомыми путями собрать во¬ едино такое громадное его количество (шутка ли, с булавоч¬ ную головку величиной!), то в следующее мгновение из-за саморазогревания калифорний разлетелся бы в разные сто¬ роны. Все эти обстоятельства заставляют исследователей, рабо¬ тающих с заурановыми элементами, прибегать к особым ме¬ рам предосторожности. Обычно радиоактивные препараты заурановых элементов помещают за прозрачным экраном. Этим исследователь за¬ щищает лицо и тело от действия радиоактивных лучей. На руки надевают специальные перчатки, которые также в зна¬ чительной степени задерживают излучение. Однако такие меры помогают, когда количество радиоак¬ тивного вещества небольшое, либо интенсивность излучения данного элемента невелика. Если приходится работать с боль¬ шими количествами, то «удлиняют» руки с помощью мани¬ пуляторов. Это разнообразные инструменты: пинцеты, щипцы, захваты, которые укреплены на длинной ручке. Таким обра¬ зом, исследователь может держаться от радиоактивного вещества на почтительном расстоянии. Но если имеешь дело с такими излучателями, как амери¬ ций или кюрий, то и ручные манипуляторы не спасают. Тогда приходится конструировать дистанционные устройства. Один из таких манипуляторов можно видеть на Выставке достиже¬ ний народного хозяйства СССР. Я полагаю, что ловкости рук такого манипулятора мог бы позавидовать любой фокус¬ ник. Хотя, как видно из рисунка, каждая рука манипулятора имеет всего по два пальца, они способны выполнять самые тонкие операции. За манипулятор, который стоит на выстав¬ ке, несколько раз в день садится оператор, и столпившиеся вокруг зрители с изумлением наблюдают, как металлические 108
«руки» раскрывают коробок спичек, вынимают одну спичку, зажигают ее и преподносят прикурить кому-либо из посети¬ телей выставки. Тот сначала испуганно отстраняется, а затем с довольным видом прикуривает. После этого «рука» акку¬ ратно бросает в урну обгоревшую спичку. Впрочем, при работе с заурановыми элементами прихо¬ дится выполнять более сложные манипуляции, чем зажига¬ ние спичек. Ведь количества, скажем, америция или кюрия, которые собирается исследовать химик, намного меньше спички по своим размерам да и по весу. Однако здесь уже дело только в опыте и мастерстве исследователя. Когда же приходится исследовать такие высокорадиоак¬ тивные изотопы, как калифорний, то тут уже и дистанцион¬ ные манипуляторы оказываются недостаточно надежным средством защиты. Поэтому для работы с такими веществами сооружают защитные камеры, которые по размеру смахивают на двухэтажный дом—добротный дом с отличным чердаком 109
и высокой крышей. Причем не лишним будет заметить, что стены этого «дома» имеют толщину почти полтора метра — именно такой слой материала необходим, чтобы поглатить все излучение, создаваемое невидимым кусочком калифорния. Итак, и второе препятствие было успешно преодолено учеными. Но существует, оказывается, еще одно обстоятель¬ ство, которое затрудняет исследования заурановых элемен¬ тов гораздо больше, чем те, о которых я уже рассказал. Что прежде было основным в проблеме изучения свойств нового элемента? Выделить более или менее значительные количества соединений этого элемента. Но мы уже знаем, сколь малым научились довольствоваться химики при опреде¬ лении абсолютной величины этих «более или менее значи¬ тельных количеств». А в этой, уже третьей проблеме все было сложнее: и тех¬ ника эксперимента, и обстоятельства опыта да и количества новых элементов тоже оставляли желать большего. ПОКА ПОСЛЕДНИЕ... Этих последних элементов Периодичесной системы еще нинто не видел. Но тем не менее о свойствах их химинам известно более чем достаточно. Предсказания, основывающиеся на их положении в Периодичесной системе? Да, и предсназания тоже. Но в основном — прямой химичесний эксперимент. Следующие «новоселы» Периодической системы — элемен¬ ты 99 и 100 — родились не в научных лабораториях. Для по¬ лучения этих элементов решено было использовать своеобраз¬ ные условия, образующиеся при взрыве атомных бомб с плу¬ тониевым зарядом: громадную температуру, чудовищные дав¬ ления, плотные потоки нейтронов. В 1952 году американцы проводили очередное испытание атомной бомбы. Операция по подготовке и проведению секрет¬ ного взрыва была названа безобидно и даже, пожалуй, фамильярно: «Майк». Спустя полчаса после взрыва в грибовидное облако, воз¬ никшее при взрыве, были запущены автоматические ракеты. На ракетах были установлены фильтры, которые собирали все твердые частицы. Исследование фильтров показало, что в них собрались какие-то неизвестные радиоактивные продук- 110
ты, излучение которых сильно смахивало на предполагав¬ шиеся у элементов 99 и 100. Однако мимолетного излучения ракетных фильтров было недостаточно, чтобы судить о новых элементах. Что было делать? Взрывать новую бомбу? Но ведь и предыдущую-то Пентагон испытывал отнюдь не для того, чтобы дать ученым возможность заполнить еще пару клеток Периодической си¬ стемы элементов! Ученые обратились в военное ведомство с, просьбой раз¬ решить им собрать почву с атолла вблизи места взрыва: мо¬ жет быть, новые элементы будут обнаружены там. Военные посовещались и решили, что нет нужды утаивать от ученых мелкие ракушки и прибрежный ил. Груз, засекреченный под названием «дорогостоящая грязь», был доставлен в химиче¬ скую лабораторию. Не знаю, походила ли почва с тихоокеанского атолла на грязь; но «дорогостоящей» она была наверняка. Во-первых, она образовалась в результате взрыва атомной бомбы, кото¬ рая расценивается отнюдь не на центы; во-вторых, достав¬ ляли ее в радиохимические лаборатории за тридевять земель, а в-третьих, и это самое главное, в «грязи» были обнаружены 99 и 100 элементы. Два года спустя 99 и 100 элементы были получены более «верным» путем — бомбардировкой урана ядрами азота (92 + 7 = ...) и кислорода (92 + 8 = ...). 99-й был назван эйн¬ штейнием, 100 — фермием; современные алхимики почтили память гениальных физиков XX века Альберта Эйнштейна и Энрико Ферми. В 1955 году был получен элемент, положивший начало второй сотне обитателей Периодической системы, — элемент 101. Как и во многих других опытах по получению заурано- вых элементов, «последующие этажи» надстраивались на предыдущих. Основой для получения 101-го стал элемент эйнштейний, который в циклотроне бомбардировался ядрами гелия (99 + 2 =...). 101-й был назван менделевием (Мё), как писали авторы открытия, возглавлявшиеся выдающимся исследователем за- урановых элементов Сиборгом, «в признание ведущей роли великого русского химика Дмитрия Менделеева, который пер¬ вым использовал Периодическую систему для предсказания свойств еще не открытых элементов — принцип, явившийся ключом к открытию последних семи заурановых элементов». 111
Прежде чем перейти к истории заполнения следующей, 102-й клетки, я еще раз прочел то, что написал на последних страницах. Прочел и остался недоволен. Уж слишком безмя¬ тежным получился рассказ о 99-м, 100-м и 101-м элементах. Можно подумать, что эти клетки заполнялись в результате неторопливых и неизменно удачных экспериментов, что един¬ ственным затруднением был выбор наименования нового эле¬ мента. А ведь я хорошо помню, как мы с приятелем в 1955 году прочли первую статью о 101-м элементе в журнале «Физиче¬ ское обозрение» и единодушно пришли к выводу, что коррек¬ торы в этом уважаемом научном журнале пропустили круп¬ ный «ляп». Судите сами: в статье было написано, что менде¬ левий был впервые идентифицирован (определен, узнан) в ко¬ личестве семнадцати атомов. Поразмыслив немного, мы решили, что рассеянный набор¬ щик пропустил после числа 17 множитель десять в какой- то степени. Там должно было быть, скажем, 17 . 108, ну, на худой конец, 17 • 106. Хотя последнюю величину, говоря по правде, тоже нелегко себе представить. Почему? Да хотя бы потому, что число молекул в кубическом сантиметре воздуха превышает число 17 • 106 в тысячу миллиардов раз. Но ведь то семнадцать миллионов, а в статье о менделе¬ вии речь шла о семнадцати атомах просто. И тем не менее в сообщении о 101-м элементе все было правильно, и наборщика мы подозревали зря. Ведь физики давно изобрели такой прибор, с помощью которого можно за¬ фиксировать радиоактивный распад даже одного атома. И тем более семнадцати. У непосвященного этот прибор никак не может вызывать 112
благоговейного отношения. Уж больно он не походит на те установки, которыми обычно пользуются физики. В самом деле, стеклянная трубка, запаянная с обоих концов. Внутри какая-то пластинка и какая-то проволочка-волосок. А все вместе—это счетчик Гейгера — Мюллера, самый знаменитый прибор атомного века. Именно с помощью этой невзрачной трубки можно зафиксировать распад одного-единственного атома. Нитка, протянутая вдоль оси счетчика, присоединена к одному из электродов. Другой электрод ни к чему не при¬ соединен. Упирается, так сказать, в пустоту. Впрочем, «в пу¬ стоту» сказано не совсем верно. Потому что в счетчике от¬ нюдь не пустота. Заполнен он каким-либо инертным газом, например аргоном, к которому примешано некоторое коли¬ чество паров спирта или йода. Чтобы счетчик мог действовать, к его электродам подво¬ дят высокое напряжение. Из рисунка видно, что размеры каждого из электродов сильно разнятся: один из них — довольно солидная по размерам металлическая пластинка, а другой — тоню-ю-ю-сенькая ниточка. И в этом-то различии вся соль идеи, положенной в основу работы счетчиков Гей¬ гера. Потому что при включении счетчика создаются около электродов поля неоднородной напряженности. Этот скучный термин станет абсолютно понятным, если вспомнить то, что учили в школе. Вокруг каждого заряжен¬ ного предмета создается электрическое поле. Если имеется два одинаково заряженных предмета, то напряженность элек¬ тромагнитного поля (то есть густота воображаемых силовых линий) будет больше вокруг того из них, который меньше по размерам. Вот почему напряженность электрического поля вокруг электрода-нити во много-много раз больше, чем вокруг элек¬ трода-пластинки. А если учесть, что напряжение, которое под¬ водится к счетчику, весьма солидное: 1000—2000 вольт, то станет понятным, что напряженность вокруг нити во много раз больше, чем в поле мощнейшего из электромагнитов. Когда в счетчик попадает радиоактивный снаряд, выле¬ тавший из распадающегося ядра (альфа-, бета- или гамма- частица), то он, проникнув через стеклянную ограду, по¬ падает во внутреннее пространство счетчика. Здесь на своем пути частица встречает молекулу газа и ионизирует ее — раз¬ бивает на две части: положительную и отрицательную. 113
Предположим, что электрод-нить заряжен положительно, электрод-пластинка — отрицательно. Тогда образовавшаяся пара ионов поведет себя по-разному: положительный ион будет притягиваться пластинкой, а отрицательный нитью. Но напряженность поля у пластинки гораздо меньше, чем у нити. Поэтому положительный ион двинется к пластинке с нето¬ ропливостью толстяка, только что прикончившего двойной обед. Зато отрицательный ион ринется к нити со скоростью курьерского поезда. Сравнение это не очень правильное. Потому что ион этот несется к нити со скоростью, которая превышает скорость поезда раз... в 50, не меньше. Представьте себе поезд, несущийся со скоростью кило¬ метра в секунду и сталкивающийся при этом с другим по¬ ездом. Кто-то произнес слово «вдребезги»? Совершенно верно! Не иначе ведут себя и молекулы. Стремительно летящие к нити ионы на своем пути сталкиваются с молекулами газа и разбивают их при этом если не вдребезги, то по крайней мере на две части: положительную и отрицательную. При этом вновь образовавшийся положительный ион поплетется к пластинке, а отрицательный устремится к нити. Чем ближе к нити, тем выше скорость. Поэтому наша дружная пара отрицательных ионов с еще большей силой врезается в подвернувшиеся на пути молекулы газа. При ЭТОМ возникает уже четыре отрицательных иона. Через неуловимую долю секунды их станет восемь, потом шестнадцать, а затем количество ионов лавинообразно нарастает, точно так же, как пшеница в известной легенде о пшеничных зернах и шахмат¬ ной доске. Вот почему к нити подходит уже солидная компания отри¬ цательных ионов — несколько миллионов, а то и больше. При столкновении отрицательных ионов с положительно заряжен¬ ной нитью происходит разряд, и поскольку количество ионов весьма велико, то этот разряд может быть зафиксирован осо¬ бым устройством. Вот и все. Как видим, счетчик Гейгера — Мюллера устроен просто, но очень хитро: один-единственный ион он превращает в не¬ сколько миллионов. Вот почему этот своеобразный микроскоп позволяет регистрировать распад одного отдельного атома. С помощью счетчика радиоактивности можно проследить не только за самим событием радиоактивного распада, но и 114
определить энергию, с которой, например, альфа-частицы по¬ кидают ядро атома радиоактивного элемента. А каждый эле¬ мент испускает альфа-частицы строго определенной энергии. Как по шагам на лестнице мы определяем, кто из приятелей жалует к нам в гости, так же физики, определяя энергию альфа-частиц, узнают, какой элемент их выбросил. Более того, можно вычислить энергию альфа-распада еще не полу¬ ченного элемента. Вот почему, определяя в опыте, получился ли у них тот или иной заурановый элемент, физики заранее настраивают приборы на альфа-частицы определенной энер¬ гии. Между прочим, в опытах по получению 101-го элемента Сиборг и его сотрудники несколько ночей подряд напряженно ждали появления альфа-частицы с энергией излучения, свой¬ ственной этому элементу. Вообще-то появление частицы дол¬ жен был зафиксировать самопишущий прибор, и о том, что наконец-то синтезирован один или несколько атомов 101-го, можно было узнать, просматривая ленту самописца. Так что особой нужды бодрствовать у приборов не было. Но какой ученый упустит возможность лично наблюдать рождение но¬ вого элемента! Химики, не считаясь с ропотом лабораторной администрации, готовы были сидеть у самописцев до тех пор, пока долгожданный «младенец» не появится на свет. Но сон здорово морил уставших сотрудников, и не было никакой уверенности, что в момент (именно момент!) рождения нового элемента они не будут почивать. Тогда Сиборг распорядился, счетчик, который должен был зафиксировать выброс долгожданной альфа-частицы, через усилитель подсоединить к пожарному звонку. И среди ночи
лаборатория была поднята на ноги пронзительным пожарным сигналом! Бывает, что и пожарный колокол может стать при¬ бором атомной физики... Именно после синтеза элементов на рубеже «сто» — эйн¬ штейния, фермия и менделевия — стало ясно, что завоевание новых клеток Периодической системы будет делом ой каким нелегким! Период полураспада 99-го элемента — несколько сотен дней, 100-го — около десяти дней, 101-го — чуть больше часа. Время жизни заурановых элементов с увеличением порядкового номера уменьшалось с быстротой, которая не оставляла сомнений: следующие заурановые элементы будут жить секунды, самое большее — минуты. Опыты подтвердили эти опасения. 102-й элемент, который был получен при обстреле урана ядрами неона (92+10 + ...), распадался полностью прежде, чем секундная стрелка успе¬ вала завершить один круг. Кстати, именно со 102-м произо¬ шла довольно замысловатая история. В 1957 году о получении 102-го сообщила группа ученых, работавших в Стокгольме. Элементу было дано имя нобе¬ лий— в честь Альфреда Нобеля, удачливого шведского изо¬ бретателя и торговца динамитом. Символ Ыо и поныне встре¬ чается в таблице Менделеева. Но, по-видимому, скоро он оттуда исчезнет, с тем чтобы уступить место элементу с дру¬ гим названием. Дело в том, что результаты, о которых было сообщено стокгольмской группой, не подтвердились, сколько их ни пытались воспроизвести и у нас в стране, и в Соеди¬ ненных Штатах. Именно у нас в стране, в лабораториях Объединенного института ядерных исследований в Дубне, был получен 102-й элемент по реакции (92+10; уран + неон). Синтез этого эле¬ мента осуществила группа исследователей под руководством Г. Н. Флерова. Очень неустойчивым оказался и 103-й элемент — лоурен- сий, названный так в честь изобретателя циклотрона Лоурен¬ са. И этот элемент был получен по нехитрой арифметике: 98 + 5 (калифорний + бор) и в результате очень сложного опыта. Впрочем, условия получения следующего, 104-го элемента были еще более сложными. Наступление (94+10; плутоний + + неон) на эту клетку было предпринято в Дубне группой Г. Н. Флерова. Исследователи полностью сознавали слож¬ ность предстоящего штурма. Еще бы, теоретические расчеты 116
показывали, что период полураспада 104-го элемента будет составлять тысячные, в лучшем случае, десятые доли секунды. А это означало, что за время, гораздо меньшее, чем требуется для того, чтобы прочесть слово «миг», предстоит выделить 104-й из мишени, в которой он образуется при ядерной бом¬ бардировке, и, если повезет, прикинуть его химические свой¬ ства. Вот так. Когда-то я читал очерк какого-то восторженного журна¬ листа, который побывал в новой аптеке. Журналист сетовал на то, что ему не с чем сравнивать увиденное. Ведь сущест¬ вует выражение «как в аптеке». Так вот, в аптеке было имен¬ но так, «как в аптеке». Хотел бы я побывать в положении этого журналиста! Желая описать чистоту, царящую в фармацевтическом заве¬ дении, и точность, с которой провизоры развешивают порош¬ ки и смешивают микстуры, можно было бы сравнить аптеку с полупроводниковым заводом, с химической лабораторией, где исследуют сверхчистые вещества, наконец, с лаборато¬ риями современных алхимиков, где получают новые элементы в количестве нескольких атомов. Но с чем сравнивать алхимическую лабораторию? Уверен, что в скором времени именно она станет эталоном и точности, и чистоты, и скорости. Правда, говорить «точно, как в лабо¬ ратории по получению заурановых элементов», длинно и не совсем складно. Да можно придумать что-нибудь покороче. Опыты показали, что ученые «ошиблись». Период полу¬ распада 104-го оказался значительно больше ожидаемого — целых три десятых доли секунды. Уверен, что редко когда исследователи так радовались неподтвердившимся расчетам. Однако прошли времена, когда современные алхимики могли довольствоваться лишь самим фактом получения новых элементов. И тут родилась схема эксперимента, которая мо¬ жет быть без всяких натяжек названа высшим химическим пилотажем. Атомы 104-го, как уже упоминалось, получались при столкновении атомов плутония с атомами неона. Для того чтобы произошла эта реакция, атомы неона разгонялись в ускорителях до громадных скоростей. Вот почему при столкновении образовавшийся атом 104-го элемента вылетал из плутониевой мишени. И в этот самый миг (миг? Нет, бы¬ стрее!) его подхватывал поток хлора. Так образовывался хлорид 104-го элемента. 117
О хлориде уже можно было узнать многое: и его летучесть и характер взаимодействия со многими веществами. А пони¬ мающему химику это скажет очень много. Еще Кювье гово¬ рил: «Покажите мне челюсть животного, и я полностью вос¬ становлю его внешний облик». Точно так же современный химик может сказать: «Опишите мне, хотя бы кратко, свой¬ ства соединения элемента с хлором, и я вам подробно опишу свойства других соединений этого элемента». 104-й был назван курчатовием — в честь выдающегося советского исследователя академика Игоря Васильевича Кур¬ чатова. Так решил Совет Объединенного института ядерных исследований 6 июля 1966 года. В этот день лауреат Ленин¬ ской премии Г. Н. Флеров мелом вписал в 104-ю клетку таб¬ лицы Менделеева символ Ки, который всегда будет напоми¬ нать ученым мира о вкладе советских исследователей в одну из самых сложных проблем XX века. НОВОЕ СЕМЕЙСТВО Приступая н изучению свойств заурановых элементов, химини уте были гото¬ вы, что эти элементы преподнесут им один очень приятный сюрприз. Им, химинам, очень хотелось, чтобы заурановые элементы, подобно редноземель- ным „близнецам", походили друг на друга. Но для чего? Разве мало горя хлебнули они, распутывая узел вопросов, связанных с загадкой редкоземель¬ ных? И все те понять химиков мот но. В предыдущей главе было объяснено, почему редкоземель¬ ные элементы — все 15 — помещаются в одной клетке Перио¬ дической системы. Действительно, каждый последующий элек¬ трон у этих элементов «садится» не на внешнюю орбиту, а на внутреннюю. Отсюда и схожесть свойств элементов редко¬ земельного семейства. Понятно? Понятно. Убедительно? Убе¬ дительно. Тем более, что такое своеобразное поведение элек¬ тронов было доказано экспериментально. Но почему же недо¬ вольны химики? Чего им недостает? Представьте себе здание с одной колонной, телегу с пятью колесами, пирата с одним глазом, и вы поймете, чего недо¬ ставало химикам — симметрии. В самом деле, чего это вдруг между порядковыми номе¬ рами 57 и 71 в Периодической системе воцарились понятные и все же непонятные элементы-близнецы? И только там, в одном участке системы? 118
Если стать на известную точку зрения: природа не любит пустоты, но обожает симметрию, то следовало ожидать, что в Периодической системе должно существовать еще одно семейство, которое, подобно редкоземельным «близнецам», будет располагаться в одной клетке. Да, так должно быть. Иначе пришлось бы признать, что редкоземельные элементы для Периодической системы — это аномалия, уродство, не¬ нормальность, да и мало ли какие обидные определения можно придумать. Но, с другой стороны, химики твердо знали, что среди всех естественных химических элементов от 1-го до 92-го нет другого такого семейства. Так что же, и впрямь «уродство», «ненормальность»? Нет, оставалась еще одна надежда на заурановые элемен¬ ты. Тем более, если говорить всю «правду», то химики, ожи¬ дая встретить у заурановых элементов такое же сходство в свойствах, как у редкоземельных, руководствовались не толь¬ ко туманными соображениями о симметрии и гармонии, но и строгими расчетами. До открытия зауранового мира, торий уютно располагался в IV группе Периодической системы, протактиний — в V, а уран — в VI. Свойства этих элементов как будто не противо¬ речили такому расположению. Теперь вообразим состояние химика, впервые и трепетно (конечно, трепетно!) приступающего к изучению химических свойств 93-го элемента — нептуния. Судя по всему, нептуний должен попасть в VII группу, должен стать под элементом рением. А раз так, то валентность 7 + , слабые окислительные свойства в этой валентности и так далее в полном соответ¬ ствии с положением в системе. Однако нептуний проявлял самые разнообразные валент¬ ности, но только на 7+ и на рений он не походил ни в малей¬ шей степени. Точно так же плутоний никак не подходил к VIII группе, но зато обнаруживал много сходных свойств с непту¬ нием, а тот, в свою очередь, имел много общего с актинием. Химики поняли: в Периодической системе появляется но¬ вое семейство. Если редкоземельные часто называют ланта¬ ноидами (подобные лантану), то для нового семейства есте¬ ственным будет название актиноиды. Лантаноидов всего 15. Если считать, что актиноидов дол¬ жно быть столько же, то это семейство будет завершаться 103-м элементом. 119
Понятно теперь, почему советские исследователи так стремились определить химические свойства курчатовия? Ведь 104-й элемент должен быть первым из заурановых эле¬ ментов, которые не попадают в семейство актиноидов. Место ему в IV группе, и, следовательно, по химическим свойствам он должен резко отличаться от своих заурановых собратьев. Так оно и оказалось. Не случайно Г. Н. Флеров и его со¬ трудники из всех возможных соединений выбрали соединение с хлором. Хлориды элементов III группы имеют высокую тем¬ пературу кипения и, следовательно, нелетучи. Хлориды эле¬ ментов IV группы, напротив, кипят при сравнительно низкой температуре и очень летучи. Хлорид курчатовия, как выяснилось в опытах Г. Н. Флеро¬ ва, по летучести намного превосходил хлориды остальных заурановых элементов. Это оказалось более чем достаточным доказательством принадлежности этого элемента к IV группе Периодической системы и одновременно доказательством того, что актиноиды, так же как и лантаноиды, насчитывают 15 элементов. Столь желанная сердцу химиков симметрия в Периоди¬ ческой системе была установлена. Снова — в который раз! — закон Менделеева выдержал испытание новыми элементами, самое трудное испытание из всех, которые могли быть ему предложены. ЕСТЬ ЛИ ПРЕДЕЛ ЧИСЛУ ЭЛЕМЕНТОВ? Вопрос, вынесенный в заголовон, тревомит не тольно химинов и даме не стольно их. Очень интересуются этой проблемой и астрономы и геологи. И представители других отраслей естествознания. И, нонсчно, писатели-фан¬ тасты. Этот раздел я собирался начать совсем по-другому. Бо¬ лее того, я уже написал его. Называйте это совпадением или как хотите, но буквально через три дня после того, как была написана эта глава, мне пришлось в течение несколь¬ ких часов подробно дискутировать на тему: есть ли предел числу элементов? Я был приглашен на обсуждение новой научно-фантасти¬ ческой повести. Обсуждение состоялось в районной детской библиотеке, где собралось много ребят. 120
Повесть была как повесть. Был про¬ фессор (с бородкой), который говорил: «Ну, батёнька». Был молодой ученый, кандидат наук (с прядью, упрямо ниспа¬ дающей на лоб) — ученик профессора. Была молодая ассистентка профессора. Ну и, конечно, была любовь. Но это меж¬ ду прочим. В центре действия был маль¬ чик Леня — довольно развязный всезнай¬ ка, который, вопреки желаниям родите¬ лей, увязался за профессором и его уче¬ никами в геологическую экспедицию. Автор провел экспедицию через лес¬ ной пожар, основательно выкупал в хо¬ лодном болоте, столкнул с неведомым ящером и, наконец, более или менее бла¬ гополучно привел героев к загадочному озеру в каких-то горах. Озеро было как озеро, только вместо воды оно было «до краев» заполнено неизвестным жидким металлом. И тут-то все началось. Этот металл был раз в двадцать тяжелее рту¬ ти (то есть плотность его должна была составлять что-то около 260!); он не со¬ единялся ни с одним из известных ве¬ ществ; при нагревании он совсем не про¬ водил электрический ток, но зато на хо¬ лоде был идеальным проводником. Мальчик Леня, вздумавший искупать¬ ся в чудном озере, схватил тяжелую бо¬ лезнь, чем еще раз доказал читателю, как плохо не слушаться старших. (Очень интересно узнать, как он сумел окунуть¬ ся в жидкость с такой плотностью. Ну да ладно, повесть ведь фантастическая...) Дотошный профессор, который, как и полагается книжным профессорам, знал все, сразу определил без помощи каких- либо приборов, что неизвестный ме¬ талл— это элемент с порядковым номе¬ ром 150, который неведомо как сохра¬ нился на Земле. 121
В заключении книги был триумфальный полет домой, свадьба, и все такое. Я уже не помню, что говорили выступающие о художест¬ венных достоинствах книги, потому что очень скоро разго¬ релся спор о том, вправе ли был автор предположить суще¬ ствование на Земле 150-го элемента или нет. Когда такой вопрос был задан мне, я уклончиво ответил, что авторы по¬ вестей, особенно научно-фантастических, могут предполагать все, что угодно, но тем не менее необходимо различать фанта¬ зию и фантастику. Потребовали объяснить подробнее и ска¬ зать точно, сколько еще элементов может быть открыто. На это я ответил приблизительно так. На примере уже полученных заурановых элементов очень хорошо заметно, что с увеличением порядкового номера быстро уменьшается период полураспада. Напомним, что если плутоний имеет период полураспада порядка нескольких десятков миллионов лет, то для 104-го элемента эта величина равна десятым долям секунды. Кроме того, помимо радиоактивного распада — выделе¬ ния альфа- или бета-частицы, — в случае заурановых элемен¬ тов большое значение приобретает эффект самопроизволь¬ ного деления ядер. Эффект этот проявляется в том, что ядро элемента, вместо того чтобы испустить альфа- или бета-части¬ цу, распадается на две части. Для естественных радиоактив- 122
ных элементов период полураспада по типу самопроизволь¬ ного деления очень велик. Так, для тория он равен 1021 лет. У заурановых же элементов период полураспада по само¬ произвольному типу значительно меньше. У фермия эта вели¬ чина составляет всего двенадцать часов. Расчеты показывают, что еще у нескольких элементов после элемента 104-го период полураспада по типу деления будет исчисляться «разумным» временем: секундами или хотя бы их долями. Поэтому воз¬ можность получения элементов 105-го и 106-го дело хотя и очень трудное, но реальное. Хотя, говоря о реальности, надо, по-видимому, условиться: какие же периоды полураспада следует признать «нереальны¬ ми»? Ведь скажи любому химику лет десять назад, что будут исследованы химические свойства элемента, обладаю¬ щего периодом полураспада в 0,3 секунды, и каждый из этих химиков сердито сказал бы, что это фантастика (именно фантастика, а не фантазия!). Думаю, что мало кто из специ¬ алистов рискнет дать прогноз относительно того, что, дескать, химикам не удастся изучить и описать свойства элемен¬ тов, периоды полураспада которых составят сотые, а может быть, и тысячные, а может быть, и десятитысячные доли секунды. Вот почему утверждать, что, мол, на таком-то элементе Периодическая система закончится, было бы, по меньшей мере, безответственно. Безответственность эта была бы тем большей, чем сегодня нет уверенности в абсолютной спра¬ ведливости правила об обязательном уменьшении времени существования химического элемента с увеличением его по¬ рядкового номера. В самом деле, вслед за 83-м элементом—висмутом — об¬ ладающим очень слабой радиоактивностью, следует четыре элемента — полоний, астатин, радон и франций, — которые в сравнении с висмутом живут очень мало. Да и у 88-го эле¬ мента, радия, период полураспада относительно невелик: всего-навсего около полутора тысяч лет. Слова «всего-на¬ всего» употребить я имел полное право, потому что у более тяжелых элементов, например тория и урана, периоды полу¬ распада составляют миллиарды лет. Вот почему имеются веские основания предполагать, что у еще не полученных заурановых элементов периоды полу¬ распада окажутся не такими уж удручающе малыми. Так, физики с надеждой глядят в пустые пока что клетки с номе- 123
рами 114 и 126. У них имеются «подозрения», что ядра этих элементов будут сравнительно устойчивыми и что эти эле¬ менты будут жить часы, а может быть, и дни... Но сегодня, пока алхимия стоит на рубеже 105-го элемен¬ та, разрабатывать оперативный план наступления на 114-ю и тем более 126-ю клетки, быть может, еще рано. Но мечтать- то о них можно! Тем более, что эти мечты более чем кон¬ кретны: «Эх, иметь бы такой ускоритель, в котором можно было бы разогнать до нужной скорости криптон (36 + ...)* Да направить бы этот криптон на ториевую мишень (... + 90), вот и получился бы нужный (...= 126) элемент. А для этого всего только и надо, что построить циклотрон диаметром метров в десять да весом в десятки тысяч тонн...» Но кто сказал, что это невозможно? Во всяком случае в ближайшие десять лет. А может быть, и раньше. А коль скоро зашла речь о мечтах, то почему бы не вооб¬ разить совершенно новую Периодическую систему. То есть как это «новую»? — спросит читатель. Ведь коль скоро у железа, например, в ядре его атома 26 протонов, то вокруг ядра может вращаться также 26— не больше и не меньше — электронов. Следовательно, железо может быть только железом, и ничем другим. Но представим такой атом железа, у которого 26 положи¬ тельно заряженных протонов заменены на 26 отрицательных антипротонов (то есть частиц с массой протона, но обладаю¬ щих отрицательным зарядом) и по электронным орбитам ко¬ торого вращаются положительные антиэлектроны. Самое интересное, что такой элемент должен иметь абсо¬ лютно такие же свойства, как железо, за исключением того, что атомы этого антижелеза при встрече с атомами обычного железа, да и любого другого «нормального» элемента, у ко¬ торого ядро положительно, а электроны отрицательны, будут взрываться. А что, если в атомах «обычных» элементов один или не¬ сколько электронов заменить на отрицательные же частицы, но более тяжелые, чем электрон. Какие свойства будут у та¬ кого в высшей степени необычного элемента? А если протоны в ядре — полностью или частично — тоже заменить на более тяжелые частицы? Как изменятся свой¬ ства такого потучневшего элемента? Как видим, здесь одних вопросов с полстраницы. И ни один из них не досужий. 124
Многие из этих вопросов уже сегодня решаются теорети¬ ками и экспериментаторами. Многие в планах исследователей. Ясно одно: наука, названная алхимией XX века, только начинает свою славную историю, историю, которая окажется более счастливой, чем у ее средневековой предшественницы. ВЫ ЧИТАЕТЕ СЕЙЧАС ЭТИ СТРОЧКИ, А В ЛАБОРА¬ ТОРИЯХ СОВРЕМЕННЫЕ АЛХИМИКИ, СКЛОНИВШИСЬ НАД МНОГОЧИСЛЕННЫМИ ПРИБОРАМИ, ВНИМАТЕЛЬ¬ НО СЛЕДЯТ ЗА ПОКАЗАНИЯМИ СТРЕЛОК. И ВОТ ОДИН ИЗ НИХ, СОКРУШЕННО ПОКАЧАВ ГОЛОВОЙ, ВПИСЫВАЕТ НЕСКОЛЬКО СТРОЧЕК В БОЛЬШУЮ ТЕТРАДЬ, НА ОБЛОЖКЕ КОТОРОЙ ВЫВЕДЕНО ЛИШЬ ОДНО ЧИСЛО: «105». А ЗАТЕМ, ОБРАЩАЯСЬ К СВОИМ СОТРУДНИКАМ, ГОВОРИТ: «ПОПРОБУЕМ ВЫБРАТЬ ДРУГИЕ УСЛОВИЯ...»
...Система, которая позволила установить, что химические элементы не есть что-то застывшее и неизменное, что в многообразном мире элементов царит беспрерывное движе¬ ние, такое же бурное и такое же бесконечное, как и во всем окружающем нас мире... ДОСАДА ЛОРДА КЭВЕНДИША Наждое открытие имеет свою историю, порой печальную, дате трагическую, иногда забазную, но всегда поучительную. Такую те, нан этот рассказ об эле¬ менте, который открывали добрую сотню лет и все же открыли... прежде¬ временно. Родовое поместье лорда Кэвендиша походило на десятки других графских усадеб. Разве только замок выглядел че¬ ресчур ветхим, даже для своих почтенных лет, да пруд был окружен изрядно поредевшими ивами и запущен настолько, 126
что рыба в нем не водилась. А в высокой траве безнаказанно сновали зайцы, чуя которых тоскливо выли в псарне поро¬ дистые легавые. Владельцу Уэльтенгема было не до хозяйских забот. Окружающие давно свыклись со странностями сэра Генри Кэвендиша. А если говорить откровенно, даже гордились ими. Несомненно, чудачества сэра Генри войдут в семейные предания так же, как и подвиги основателя рода рыжебо¬ родого Патрика Кэвендиша, которому в 1194 году посчастли¬ вилось добыть самый увесистый кусок гроба господня. А главное, лорд Кэвендиш превосходил ученостью всех со¬ временников. Вот почему ему прощалось все. Сэр Генри изъяснялся с окружающими жестами: он эко¬ номил время и не мог тратить его на непроизводительное выталкивание звуков из гортани. Сэр Генри производил в своей лаборатории оглушитель¬ ные взрывы, к которым притерпелись домочадцы и которые приводили в неистовство впечатлительных и нервных псов. Сэр Генри писал самому себе письма с заданиями на каждый день. Худо только, что он забывал их распечаты¬ вать. Сэр Генри взвешивал окрестные холмы, пытаясь опреде¬ лить, сколько весит Земля. И, надо сказать, это ему удалось узнать. Но то, что лорд затеял в рождественские праздники 1785 года, положило конец и долготерпению родственников, и всепрощению домашнего пастора. Это неслыханно даже для Кэвендиша: двадцатые сутки он не покидает лабораторию! В домочадцев, которые прино¬ сят ему туда еду, он бросает старинные книги в твердока¬ менных переплетах из свиной кожи. Даже пастора, рискнув¬ шего зайти в лабораторию, он встретил сердитым рыком. В зале у жарко пылающего камина собрались домашние, тревожно прислушивающиеся к доносящемуся из лабора¬ тории мерному уханью. Это сэр Генри и его единственный слуга и помощник Джонатан, каждые два часа сменяя друг друга, вращают большое и тяжелое колесо электрофорной машины — приспособления для добывания диковинной силы, именуемой электричеством. — Дорогой Линсерт, — умоляюще обращается к пастору престарелая тетка владельца поместья, — один вы можете его уговорить. Ведь он умрет без пищи! 127
Пастор, тяжело вздохнув, от¬ правляется к сэру Кэвепдишу. Лаборатория — самое большое помещение замка. При прежнем владельце (бог мой, как хорошо и покойно было при сэре Гэрберте Кэвендише!) здесь был зал для игры в мяч. Посредине помеще¬ ния стоит электрофорная машина, от которой идут провода в стек¬ лянную трубку. Трубка погружена в ртуть. Время от времени через трубку пролетает искра, после чего сэр Генри подбегает к установке, вгля¬ дывается в нее и громко чертыхает¬ ся (да не возгневается на него гос¬ подь!). И впрямь есть от чего прийти в отчаяние. В начале этого двадцати¬ суточного эксперимента каждая искра, которая пролетала через воз¬ дух, заключенный между ртутными затворами в стеклянной трубке, вы¬ зывала образование бурого дыма. Дым этот отлично поглощается рас¬ твором соды К Вот почему почти весь воздух, превратившись в бурый дым, рас¬ творился в соде, и ртуть, подняв¬ шись по трубке, заполнила ее почти всю... Почти... Но вот уже две недели, как в трубке остается маленький пузырек, который не желает буреть, сколько бы искр через него ни пропускали. Почему же тот воздух бурел, а этот не желает? Это опро¬ вергает все представления о флогистоне, которым Кэвендиш безраздельно верит. 1 В трубке протекали всем нам отлично известные сегодня процес¬ сы: образование окислов азота и кислорода воздуха и поглощение этих кислотных окислов растворами едкого натра, называвшегося тогда содой. 128
Сэр Генри в ярости бросается к машине, отталкивает слугу и начинает бешено вращать колесо. Тут же он заме¬ чает пастора, который стоит в дверях, горестно возведя очи горе. Кэвендиш в последний раз смотрит на проклятый пузы¬ рек, непотребно выражается (господи, господи!) и останав¬ ливает машину. Бедняга Джонатан совсем вымотался за эти дни. Да и сам Кэвендиш, признаться, порядком устал. Что ж, придет¬ ся прекратить этот опыт, от которого только и останется, что четыре строчки в лабораторном журнале. Досадно, очень досадно... И все же: что это за пузырек?
0,0016 МНОГО ИЛИ МАЛО? Это было первое звено в длинной цепи загадон удивительного газа, цепи, разорвать которую удалось лишь полтора столетия спустя ценой редних в истории науни усилий. Нэвендиш стал первой ,,жертвой" коварного элемента. Мог ли этот незауряд¬ ный ученый подозревать, что, кроме кислорода, азота и угленислого газа, в воздухе содержится еще один неизвестный газ? Мог. А вот — не догадался. В 1892 году английский химик и физик Рэлей опублико¬ вал в журнале «Природа» письмо. И сегодня, более 70 лет спустя, в каждой строке этого письма можно уловить недо¬ умение его автора и обыкновенную человеческую усталость. «Я очень удивлен недавними результатами определения плотности азота, — писал ученый, — и буду признателен, если кто-либо из читателей сможет указать причину». Все началось с того, что Рэлей включился в спор о ги¬ потезе Проута. Это была знаменитая дискуссия XIX века. Целочисленные атомные веса элементов или нет? Безобидный вопрос, не правда ли? Но вот уже полвека кипят страсти в научных кругах. — Да! — категорически утверждают одни. — Нет! — пылко возражают другие. По меньшей мере два поколения естествоиспытателей со¬ старились в дискуссиях вокруг этой проблемы. Всякое быва¬ ло в спорах: яростные нападки и взаимные обличения; не¬ разумные оскорбления и искренние примирения; редкие уступки и излишняя горячность. Бывало и похуже. Случалось, что полемика об атомных весах, начавшись вечером в чопорных стенах какого-нибудь старинного немецкого университета, заканчивалась на рас¬ свете дуэлью в ближайшем лесу. До убийства, конечно, дело не доходило. Но шрамы свои участники поединков носили гордо — как свидетельство научной непримиримости. Сухой и замкнутый Рэлей не принимал участия в этих бесплодных спорах. Настоящий ученый, он предпочел уеди¬ ниться в лаборатории Кембриджского университета, кото¬ рая— игра случая! — носила имя Кэвендиша. Тщетно воинственные оппоненты из Германии пытались вызвать Рэлея на научный спор. «Нет уж, господа, — добродушно отписывался тот, — раз¬ делим наши функции: дуэли вам, а мне эксперимент». 130
А экспериментатором Рэ¬ лей был блестящим. Вот и сейчас он возится с азотом. Почему с ним? Разве нельзя определять атомный вес ка¬ кого-либо другого, более до¬ ступного газа? Ведь получить чистый азот и впрямь нелегко: надо приготовить очень чистые соединения этого элемента, например, азотнокислый ам¬ моний или мочевину, а за¬ тем уже выделить оттуда азот, да так, чтобы в него не попали примеси других эле¬ ментов. Но пока все идет как нельзя лучше. Азот, выделенный из любого химического соединения, безразлично — органиче¬ ского или неорганического, имеет абсолютно одинаковую плотность: литр его весит 1,2505 грамма. А следовательно, постоянен и атомный вес азота, независимо от того, из какого соединения он добыт. Впрочем, так и должно быть. ... В тот день Рэлей приступил к работе в радужном на¬ строении. Радоваться действительно есть чему: эксперименты идут к концу, все прекрасно согласуется друг с другом. Остался лишь один, последний опыт: определение плотности азота, добытого не из соединений, а из воздуха. Получение чистого азота из воздуха — нелегкая задача, но умелый экспериментатор Рэлей с ней справляется споро. Для этого надо прогнать воздух над раскаленной медью— она свяжет весь кислород. Затем газ следует несколько раз пропустить через раствор щелочи, которая жадно соединяется с углекислым газом. Небольшое количество водорода, содер¬ жащееся в воздухе, отлично поглотит мелкораздробленная платина. Что осталось еще? Пары воды? Ну, их отлично удер¬ жит пятиокись фосфора. Вот и все. Получен чистый азот. Сейчас он будет взве¬ шен — и работа закончена. Можно будет славно отдохнуть. И уже никто не будет придавать значение вздорным утверж¬ дениям Проута, что атомный вес элемента зависит от того, из какого соединения элемент добыт. Вот колба с азотом помещается на весы, сейчас стрелка 131
покажет, как и в прошлые разы, 1,2505. И можно ставить точку в лабораторном журнале. Однако, как это ни странно, весы показывают на шестна¬ дцать десятитысячных доли грамма больше: 1,2521. Досадно. Очевидно, азот был очищен недостаточно тща¬ тельно. Надо повторить опыт еще раз... Но стрелка снова останавливается на делении 1,2521. Что ж, придется проде¬ лать третий опыт. — Нет, нет, не говорите мне о времени! — сердито отзы¬ вается Рэлей на напоминания лабораторного служителя о том, что уже глубокая ночь, что и не мешало бы мистеру Рэлею идти отдыхать. Но и в третий, и в четвертый раз (истинный эксперимен¬ татор— это прежде всего терпение и упорство), и в пятый, и в шестой (и он обязан, если понадобится, забывать о ча¬ сах), и в седьмой, и в восьмой раз (должно же оно наконец получиться!), и в десятый, и в двенадцатый стрелка весов застывает все на одном и том же проклятом делении: 1,2521. Именно в этой удручающей сходимости результатов до¬ казательство того, что эксперимент проведен правильно. Но уж лучше бы он оказался ошибочным! Ведь такого не может быть, не может! В кэвендишевской лаборатории результаты этих опытов обсуждались с горячностью, никак не вязавшейся с представ¬ лениями об английской флегматичности. И если дело не до¬ шло до дуэлей, то причина здесь отнюдь не в научном рав¬ нодушии кэвендишевцев, а в традициях Кембриджа, не до¬ пускавших подобного решения научных споров. Но Рэлей не засиживается на этих дискуссиях. Он пред¬ почитает работать в лаборатории. Варьирует детали экспе¬ римента, совершенствует приборы и думает, думает, ду¬ мает. .. А разгадки все нет... Вот тогда-то и появилось письмо в «Природу»... Не часто прибегают ученые к такому публичному опове¬ щению о своем бессилии разобраться в интересующей их проблеме. Чтобы во всеуслышание заявить об этом, надо быть большим ученым и большим человеком. Вспомним с признательностью Рэлея. Он был большим ученым и большим человеком. Он не испугался досужих перемолвок, не побоялся разделить славу возможного откры- тия с другим исследователем. 122
Этим другим исследователем стал соотечественник Рэлея— химик Уильям Рамзай. Прочтя обращение Рэлея, он в тот же день пишет ему, что, по-видимому, догадывается, в чем здесь дело. Вероятно, в воздухе присутствует какой-то неизвестный газ, который утяжеляет атмосферный азот. Надо попы¬ таться выделить этот газ, и тогда все прояснится. Нам, конечно, непонятно, почему к этой простой мысли Рэлей не мог прийти сам. Но не будем уподобляться тому печально известному гимназисту, который, впервые посмотрев на сцене «Гамлета», воскликнул: «И это все? А говорят: «Шекспир, Шекспир!» Я бы сам написал не хуже, если бы только до этого додумался!» Незамысловатость идеи Рамзая кажущаяся. Все большие открытия просты по своей сути. В своем письме Рамзай просит у Рэлея разрешения при¬ соединиться к исследованиям над заинтересовавшей его загадкой атмосферного азота. Разумеется, Рэлей отвечает согласием. Он рад союзу с одним из наиболее видных ученых 133
Англии. Конечно, он немедленно попытается проверить инте¬ ресное предположение Рамзая и надеется, что его коллега не замедлит заняться тем же. Исследователи пошли разными путями. Рамзай, получив из воздуха азот, попытался отделить его от неизвестной при¬ меси, связывая азот раскаленным магнием. Рэлей же... Но тут нельзя не подивиться причудливой игре случая. Рэлей долго размышлял над тем, каким образом ему лучше всего связать азот. Наконец новый путь найден: было решено пропускать через воздух, освобожденный от углекис¬ лого газа, электрические искры. При этом образуются окис¬ лы азота, которые можно легко поглотить многими веще¬ ствами. Так, сто лет спустя английский исследователь пошел до¬ рогой Кэвендиша, ничего не зная об этих его работах. Это было тем более забавно, что Рэлей, как мы помним, работал в лаборатории, носящей имя Кэвендиша. Но не Рэлея же упрекать за то, что его предшественник не опубликовал результаты своих опытов по «дефлогистированию» воздуха! И надо же случиться такому! Как раз в разгар опытов по разделению смеси азота и неизвестного гипотетического газа в лабораторию ворвался коллега Рэлея физик Дьюар (изобретатель сосудов, названных его именем). Разбирая архив Кэвендиша, Дьюар натолкнулся на дневники, в ко¬ торых описывался злополучный двадцатидневный экспери¬ мент. То-то было смеху в лаборатории! Рэлей добродушно под¬ шучивал над самим собой. Тем более, что для хорошего на¬ строения были все основания. Следуя каждый своим путем, Рэлей и Рамзай выделили по нескольку кубических санти¬ метров неизвестного газа. Открытие нового элемента было несомненным. Однако прошло немного времени, и веселый смех в лаборатории имени Кэвендиша сменился озабоченным и недоуменным ше¬ потом: новый газ стал выкидывать такие «коленца», которые озадачили видавших виды исследователей. Впрочем, ни Рэлей, ни Рамзай не знали, что еще много загадок задаст научному миру этот газ,—загадок, перед которыми спасует не одно поколение его будущих исследова¬ телей.
ДВАЖДЫ ДВА — ЧЕТЫРЕ? Нет, речь здесь вовсе не об удивительной химической инертности нового оби¬ тателя Периодической системы. Это упорное нежелание вступать во взаимо¬ действие ни с одним из элементов, за ноторое его нарекли аргоном, что зна¬ чит „недеятельный“, было скоро объяснено. Были открыты и другие предста¬ вители семьи инертных газов — неон, криптон, нсенон. Речь здесь об одном чувствительном разочаровании, постигшем Менделеева почти в самом конце его жизни. Конечно, ни у одного, исследователя путь в науке не бывает безмятежным. Но все же досадно, что последние годы Менделеева были омрачены загадкой аргона. Велиний ученый ушел из жизни, тан р не узнав, в чем здесь дело. Не недостаточная гибкость одного из самых проницательных и величайших умов в истории естествознания этому причиной. Просто при тогдашнем уровне физики эта проблема была неразрешима. Но Менделеев искал разгадку со свойственной ему страстностью и упорством. И не находил... Дважды два — четыре. Квадрат гипотенузы равен сумме квадратов катетов. Сила взаимодействия двух электрических зарядов обратно пропорциональна квадрату расстояния меж¬ ду ними. В Периодической системе элементы располагаются в порядке увеличения их атомного веса. К началу XX века это были равнозначные по непогреши¬ мости истины. Если хотя бы в единственном треугольнике квадрат гипо¬ тенузы не был равен сумме квадратов катетов — это озна¬ чало бы полную несостоятельность теоремы Пифагора и, более того, классической геометрии. Если хотя бы в одном случае выяснилось, что закон Ку¬ лона не оправдывается, — это было бы равнозначно круше¬ нию всех взглядов на природу электричества. Если бы было найдено, что периодичность свойств хими¬ ческих элементов не всегда строго закономерно изменяется по мере увеличения атомного веса, — это означало бы непра¬ вильность закона Менделеева. Но никто, складывая 2 и 2, не получил 5. Никому не уда¬ лось опровергнуть Пифагора. Остался незыблемым закон Кулона. А вот аргон, едва появившись на свет, поставил под сомнение справедливость самого общего закона химии. На рисунке — третий и четвертый ряды системы Менде¬ леева. Прикройте клетку номер 18, где обитает аргон. Ничто
ЛЬ 'А1 '51 Р ,с % "С1 // иг,99 7 г*, 93 го, 9гг Н, си ЗГ,*Г7 39. 9+4 "К ЛСа Л “П & у ГСг “Мп 5^ 1Се 7*0, €1 4А.9* 07,90 Л),?г Т9,С/ Г+,99 не нарушает монотонного увеличения атомных весов элемен¬ тов. Атомный вес серы больше, чем у фосфора. В свою оче¬ редь, атомный вес хлора больше, чем у серы, у калия — больше, чем у хлора... Все в порядке. И этот идеальный порядок сразу нарушается, когда мы приоткрываем клетку с аргоном. Хлор — 35,5, аргон —40, калий — 39. Итак, семь с лишним десятков известных к тому времени химических элементов строго подчинялись закону Менде¬ леева, и лишь один новый пришелец — аргон — повел себя строптиво К Естественно поэтому предположить, что где-то произошла ошибка, что почему-то атомный вес этого газо¬ образного элемента определен неверно. Сами открыватели аргона немало смущены «невежли¬ вым» поведением своего крестника. Они согласны предоста¬ вить аргон всем желающим (хотя этот газ все еще очень дефицитен), с тем чтобы их данные по атомному весу этого газа были проверены. Но все опыты, а было их сотни, дают одну и ту же вели¬ чину— 40. Атомный же вес калия, 39, был известен давно, и с предельной достоверностью. В те годы методы определения атомных весов были раз¬ работаны с достаточной точностью, чтобы не оставалось ни¬ каких сомнений: различие в одну единицу атомного веса на¬ много превышает возможную ошибку опыта. Можно было бы, правда, в Периодической системе по- 1 Собственно говоря, в Периодической системе есть еще два наруше¬ ния плавного хода изменения атомных весов: атомный вес кобальта боль¬ ше, чем у никеля, и атомный вес теллура больше, чем у стоящего после него йода. Но во времена Менделеева это не казалось аномалией никому. Кобальт ставили после никеля, и это ничуть не сказывалось на архитек¬ туре Периодической системы. А об атомном весе теллура тогда не было достоверных сведений. 136
менять аргон и калий местами. Но тогда, мягко выражаясь, получилась бы ерунда. Инертный газ аргон попал бы в окру¬ жение чрезвычайно активных в химическом отношении ще¬ лочных металлов, а калий очутился бы в угрюмом семействе инертных газов. Может быть, такая же картина наблюдается и у дру¬ гих инертных газов? Нет. Атомный вес неона меньше, чем у следующего за ним натрия. Атомный вес криптона меньше, чем у рубидия, у ксенона — меньше, чем у цезия. В лагере врагов Периодического закона химических эле¬ ментов — а их, узколобых, было еще немало, ох как немало в те годы! началось оживление. Завистники — ив них Мен¬ делеев тоже никогда не ощущал недостатка, — радостно по¬ тирая руки, говорили о скором крахе системы. Что и говорить, Менделеев не может остаться равнодуш¬ ным к проискам его научных соперников. Он убежден в спра¬ ведливости своего закона. И поэтому... не верит в правиль¬ ность определения атомного веса аргона. Даже в восьмом издании своих знаменитых «Основ химии», выпущенном за год до смерти, в 1906 году, ученый пишет, что аномалия атомного веса аргона «заставляет полагать, что аргон содер¬ жит подмесь другого газа с высокой плотностью». И, как водится, начали возникать различные теории, гипо¬ тезы, предположения. Одни невероятнее других. Нередко остроумные, находчивые, но совершенно не согласующиеся с действительностью. „ПОЧЕМУ ЖЕ, ПОЧЕМУ?" Если переплести все работы, посвященные тольно этой аномалии аргона, то получилось бы собрание томов этан в тридцать. Томов внушительных и тол¬ стых. Отражающих мучительные поиски, догадни, надежды, которым не су¬ ждено было сбыться. Но решение не приходило. А тут все явственнее стала вырисовываться следующая загадка аргона. Она явилась, эта проблема, окру¬ женная свитой теснящих друг друга вопросительных знаков... Когда-нибудь найдется человек (достаточно желчный), который займется коллекционированием высказываний раз¬ личных научных и ненаучных деятелей прошлого о том, чего, по их мнению, никогда нельзя будет достичь, изобрести или 137
открыть. Эта коллекция станет отличным памятником чело¬ веческой ограниченности и самодовольству. В самом деле, чего только не вещали в истории науки! — Подняться в воздух? Создать летательный аппарат тяжелее воздуха? Абсурд! Ведь расчеты опровергают эту возможность. Рас-че-ты! — Электричество? Для фокусов еще, быть может, подой¬ дет. Но на большее? Сударь, вы меня смешите! — Приготовить искусственно органическое вещество? О чем вы говорите, коллега?! Одумайтесь!.. Один из выдающихся деятелей естествознания начала на¬ шего века частенько повторял: «Не надо интересоваться тремя неразрешимыми вопросами: что было до того, когда ничего не было, что такое бесконечность и почему химиче¬ ские элементы в земной коре находятся в таких неравномер¬ ных количествах». Не стоит называть имя этого ученого, сделавшего, кстати, для развития химии и физики очень немало. У кого не бывает заблуждений! Но все же это высказывание очень ярко пока¬ зывает, что еще полстолетия назад вопросы, почему химиче¬ ские элементы встречаются в земной коре неравномерно, по¬ чему содержание одних в миллиарды раз превышает содер¬ жание других, считались такими же острыми, как в свое время проблемы воздухоплавания и синтеза органических соединений. И сегодня, в 1969 году, эта проблема не решена оконча¬ тельно (да и есть ли они, решенные окончательно пробле¬ мы?). Но все же большей частью можно весьма уверенно объяснить судьбу того или иного элемента. Так, очевидна причина редкости инертных газов. Нелю¬ димыми монахами-отшельниками живут обитатели нулевой группы среди активного и общительного населения Периоди¬ ческой системы элементов. Наложив на эти газы обет хими¬ ческого «безбрачия», природа тем самым обрекла их на веч¬ ное заточение в своеобразном монастыре — воздухе. Пребы¬ вание в «светских» местах — горных породах, минералах, воде — им заказано. Не вступая в обычных условиях во взаимодействие ни с одним из элементов, ни друг с другом, инертные газы на¬ ходятся лишь в элементарном, газообразном, состоянии, а следовательно, могут пребывать лишь в атмосфере. Однако «гонения» на инертные газы не ограничиваются ссылкой их 138
в атмосферу. Им суждены дальнейшие странствия. Любой газ, находящийся в атмосфере, улетучивается в мировое пространство. Вызвано это несколькими причинами. Космические лучи иони¬ зируют атомы и молекулы газов, находящихся в верх¬ них слоях атмосферы. В ре¬ зультате этого заряженные частицы выбрасываются магнитным полем Земли. Часть газов уносится и дав¬ лением солнечного света. Следующая причина утеч¬ ки газа из атмосферы на¬ шей планеты более своеоб¬ разна. Известно, что моле¬ кулы любого газа движутся с различной скоростью. Вот, например, литр воздуха. Ско¬ рость движения отдельных молекул образующих его газов различается очень сильно. Есть в этом объеме газа тихоходы, которые движутся со скоростью, всего раза в четыре превы¬ шающей скорость экспресса Москва — Ленинград. Но есть и чемпионы, которые пробегают по 10—15 километров в се¬ кунду. Кто теперь не знаком с началами космонавтики! Поэтому каждый понимает, что такой скорости молекуле более чем достаточно, чтобы преодолеть силу земного притяжения. К счастью, не всякая молекула, летящая столь стреми¬ тельно, становится «космонавтом». Сталкиваясь с соседка¬ ми, она быстро гасит свою скорость и остается землежитель- ницей. Не будь этого, наша планета лишилась бы атмосферы задолго до того, как на ней появился человек. Тем не менее части молекул все же удается вырваться за пределы поля тяготения Земли. Вот почему идет непрерыв¬ ная утечка газа из нашей атмосферы. Кислород, например, утекает в межпланетное пространство ничуть не в меньшем количестве, чем любой из инертных газов. Но потери кисло¬ рода и азота с лихвой компенсируются жизнедеятельностью 139
животных и растений. Немалый приток азота, кроме того, идет из действующих вулканов. Поэтому кислорода и азота в атмосфере во много десятков раз больше, чем инертных газов. И воздушный голод нам не грозит. Но инертные газы утекают безвозвратно. Растения и жи¬ вотные, жизнедеятельность которых обусловлена различными химическими процессами, конечно, не могут связывать инерт¬ ные газы. Поэтому они утекают безвозвратно. Впрочем, все сказанное пока — это лишь присказка. А сказка будет о том, как исследователи инертных газов столкнулись с проблемой, объяснить которую, казалось, уж никак было невозможно. В средние века ученые часто писали свои научные труды в виде диалога двух собеседников. Это был в высшей степени вежливый спор двух знающих и хорошо воспитанных людей. Спорщики беседовали обстоятельно и пространно. В резуль¬ тате рождалась истина, которую читатель получал, так ска¬ зать, в первозданном виде. Мне представляется, что это был не такой уж плохой прием. Во всяком случае, я попытаюсь сейчас использовать опыт своих средневековых предшественников. Это будет тем более уместным, что решение проблемы, о которой я сейчас собираюсь рассказать, действи¬ тельно пришло лишь в результа¬ те горячих споров. Настолько го¬ рячих, что... Судите сами. Спорят трое ученых: рассуди¬ тельный, вспыльчивый и недовер¬ чивый. Вспыльчивый. Но ведь это черт знает что! Рассудительный (уко¬ ризненно)). Но, коллега... Вспыльчивый. Нет, кол¬ лега, именно черт, быть может, только и знает, в чем здесь дело. Ибо нормальному человеку разо¬ браться в этом никак нельзя. По¬ судите сами, инертных газов в атмосфере очень мало, и объясне¬ ние этому найдено, по-видимому, очень убедительно. 140
Недоверчивый. Да? Вспыльчивый. Но почему, скажите мне, почему аргона в воздухе в тысячу раз больше, чем всех остальных инертных газов, вместе взятых, в ты-ся-чу! Рассудительный. Точнее, в тысячу пятьдесят раз. Недоверчивый. Ого! Вспыльчивый. Я бы не имел ничего против, если бы таким высоким содержанием характеризовался гелий. Недоверчивый. Да-а? Вспыльчивый. Конечно! Ведь гелий выделяется при радиоактивном распаде и урана, и тория, и радия. Рассудительный. Но вы забываете, коллега, что ге¬ лий — самый легкий из инертных газов, атом гелия, не счи¬ тая водорода, вообще самый маленький атом из известных нам. Поэтому он очень легко улетучивается из атмосферы. Вероятность улететь в мировое пространство у гелия во много раз больше, чем у остальных инертных газов. Недоверчивый. Нуда? 141
Вспыльчивый. Я бы не возражал против того, чтобы преобладающим среди инертных газов оказался радон — он ведь самый тяжелый. Недоверчивый. Вот так! Рассудительный. Вот этого как раз быть не может, потому что радон — радиоактивный элемент, причем период полураспада его составляет примерно четверо суток. Посу¬ дите, может такой газ накапливаться в атмосфере? Недоверчивый (злорадно). Ага! Вспыльчивый. Тогда ксенон. Ксенон должен был бы стать преобладающим среди инертных газов. Рассудительный. С этим трудно не согласиться. Недоверчивый. Вот, вот! Вспыльчивый. Но все же преобладающим является аргон. Недоверчивый. Почему же, почему? Все вместе. Почему? Я намеренно не назвал профессий наших спорщиков. Про¬ блема аргона занимала умы представителей многих наук. Удивлялись химики. Поражались геологи. Изумлялись геохи¬ мики. Недоумевали физики. Никто не оставался равнодуш¬ ным, когда заходила речь о своенравном обитателе клет¬ ки № 18. ПРЕСТУПНИКОМ ОКАЗАЛСЯ ШВЕЙЦАР" Тан бывает при сплаве леса. Достаточно одному бревну зацепиться за норягур нан вокруг тотчас те образуется затор, бревна громоздятся друг на друга, вырастает причудливое нагромождение леса, а сплавщики в низовьях изнывают в безделье. Тан же вокруг одного загадочного аргона стали громоздиться десятки других проблем, которые не могли быть решены, по на не сняты вопросительные знаки, окружающие этот элемент. Распутать нлубом вопросительных знаков помогло открытие, ноторое, на пер¬ вый взгляд, не имело нинаного отношения н аргону. Что бы там ни говорили ревнители строгого искусства, а хороший детективный фильм посмотреть всегда интересно. Непонятное и таинственное преступление. Задумчивые лица полицейских инспекторов. Сыщики ищут преступников среди родственников и знакомых убитого. А убийцей оказывается 142
швейцар ресторана, которого нам на полторы секунды пока¬ зали где-то в начале фильма. История с загадками аргона очень походила на этот де¬ тективный фильм. С такими же озабоченными лицами ходили «сыщики» — исследователи проблемы аргона. И так же вна¬ чале было совершенно неясно, где искать «преступника» — разгадку проблемы. И так же выдвигались различные вер¬ сии, которые затем опровергались ходом «розыска». Недо¬ статка в версиях не было. Вот хотя бы предположение одного весьма прыткого «детектива». Он предложил искать виновных среди «родст¬ венников» аргона. По его мнению, аргон образуется в атмо¬ сфере при слиянии неона и криптона. Поэтому, дескать, неон и криптон из атмосферы мало-помалу исчезают, а аргон, на¬ против, накапливается. Проверили, посмеялись и забыли. Занялись другой версией: все инертные газы, за исклю¬ чением аргона, радиоактивны. Поэтому они распадаются, и относительное содержание аргона в атмосфере постепенно повышается. Но «сыщики», отправившиеся по этому следу, также вернулись ни с чем. И тут-то на «полторы секунды» — в небольшой журналь¬ ной заметке — промелькнул истинный виновник сумятицы. Появилось сообщение о том, что доказано существование естественной радиоактивности элемента калия. «Аргонавты» — так прозвали исследователей, бившихся над загадками аргона, досужие острословы не обратили внимания на эту заметку. Они занимались инертными газами и не могли отвлекаться ради давно известного и хорошо исследованного калия. «Швейцар» ничем не привлек их вни¬ мания. Калий действительно оказался истинным виновником всех загадок аргона. Впрочем, тут надо сделать одно небольшое отступление. Книга это научно-художественная. Научно... А слово это обязывает к возможно большей точности. Во многих книгах можно встретить указание, что есте¬ ственная радиоактивность калия была открыта не в 30-х го¬ дах, а много раньше, в 1906 году, англичанами Кэмбелом и Вудом. Не хочу сказать ничего худого об этих ученых, но думаю, что здесь произошла какая-то ошибка. В то время радиоактивность калия открыта быть не могла.
Естественная радиоактивность калия настолько слаба, что с помощью известных в то время приборов ее попросту нельзя было обнаружить. Радиоактивность даже таких эле¬ ментов, как уран, радий и торий, в те годы измерялась весь¬ ма приблизительно. Я думаю, что, отмечая радиоактивность калия, англий¬ ские физики случайно угадали это его свойство, но уж ни¬ как не определили. А радиоактивность в те годы где только не искали! Просматривая литературу начала века, мы узнаем, что радиоактивные свойства были найдены и у марганца, «вы¬ деленного из марганцовокислого калия», и у «сапфира, изо¬ лированного от солнечного света», и у «старинной бумаги богемских мануфактур», и даже у «высушенных кусочков мышиной кожи». Итак, после того как был найден виновник, истинная картина «преступления» раскрылась сразу и во всей полноте. Естественными радиоактивными свойствами обладает один из изотопов калия — калий с атомным весом 40. Содер¬ жание этого изотопа крайне невелико — около одной сотой доли процента. Основная же масса атомов, составляющих 144
природный калий, имеет массовое число 39. Вот почему атомный вес калия очень близок к 39. Радиоактивность калия-40 очень хитрого свойства. В ато¬ мах этого изотопа один из электронов находится в опасной близости от ядра. Настолько опасной, что рано или поздно наступает катастрофа: электрон притягивается ядром. «Упав» на ядро, электрон мгновенно вступает во взаимодей¬ ствие с положительно заряженным протоном, и тотчас же возникает нейтрон. Процесс простой, а вот последствия его значительны. Исчез из ядра атома калия протон. Заряд ядра умень¬ шился на единицу. Было 19, стало 18. Было ядро атома ка¬ лия, стало ядро атома аргона. Но масса ядра ведь не изменилась. Атомный вес этих ядер как был, так и остался равным сорока. Вот почему аргон, образующийся из калия, имеет атомный вес 40. Это объясняет все. Оказывается, атмосферный аргон обя¬ зан своим происхождением калию-40. Вот почему, хотя по¬ рядковый номер аргона меньше, чем у его «родителя» — ка¬ лия, атомный вес его больше. Обидно, что эта, в сущности, пустяковая загадка испор¬ тила столько крови Менделееву! Но можно ли тогда было предполагать существование изотопов, таких необычных ви¬ дов радиоактивности, и многого-многого другого, что извест¬ но сейчас любому студенту младшего курса и о чем не мог еще шестьдесят лет назад догадываться величайший ученый? Ну, а причину завышенного содержания аргона в атмо¬ сфере уже можно не пояснять Если вспомнить, что калий — один из самых распространенных элементов в земной коре, все становится ясным. Несложный расчет показывает, что ежечасно калий, нахо¬ дящийся в земной коре, выбрасывает в атмосферу около тон¬ ны аргона. Свыше 20 тонн в сутки, около 600 тонн в месяц, 7000 тонн в год! Сколько же его образовалось за те пять с половиной миллиардов лет, которые существует наша пла¬ нета? ..
И УРАН, И КАЛИЙ, И ВСЕ ОСТАЛЬНЫЕ Итан, с загадками аргона понончено. Решена проблема, занимавшая умы иссле¬ дователей почти полтора столетия. Знай ученые о радиоактивности калия, несомненно история элемента И2 18 не изобиловала бы такими драматиче¬ скими событиями. Эта история была бы гораздо короче и гораздо идилличнее. И. . . гораздо скучнее. В лагере «аргонавтов» наступило умиротворение. И то сказать: не часто в истории науки наблюдались случаи, когда одно открытие сразу решало столько важных и, казалось, неразрешимых проблем. Зато в лагере исследователей радиоактивности поднялся переполох. Да что там переполох! Началось смятение. От¬ крытие естественной радиоактивности калия одним махом отбросило ученых с крепко завоеванных позиций. Началось отступление. Отступление беспорядочное, с большими поте¬ рями и, чего греха таить, с превеликой паникой. Уже потом, когда немного успокоились и огляделись, уви¬ дели, что отступление, в общем, было закономерным, что позиции, на которых сидели исследователи радиоактивности, были очень уж непрочны. Выяснилось, что и «траншеи» — теория радиоактивного распада — были неглубокими, и «хо¬ ды сообщения» — связь между отдельными положениями этой теории—оказались ненадежными, а главное, «боевого снаряжения» — фактов — было совсем мало. А на первый взгляд все было построено логично и убеди¬ тельно. Известно, что радиоактивные элементы находятся в конце Периодической системы элементов — там, где сгруппи¬ ровались самые тяжелые, самые громоздкие представители этого братства. Вот почему естественным был вывод, что тяжелые ядра атомов этих элементов неустойчивы и само¬ произвольно распадаются. При распаде они выбрасывают одну или несколько частиц, превращаясь в менее тяжелые, но зато более стабильные ядра. Таковы были теории радиоактивности 20-х и начала 30-х годов. Правда, внимательный наблюдатель замечал бреши в этих позициях. Хотя бы такую. Если радиоактивность за¬ висит от размеров атомного ядра, то, вероятно, чем тяжелее ядро, тем быстрее должен распадаться радиоактивный эле¬ мент. Наблюдения опровергали это предположение. Так, уран, 146
имеющий атомный вес 238, распадается в несколько миллио¬ нов раз медленнее, чем полоний с атомным весом 210. Но все же любой из известных в то время радиоактивных элементов находился в конце системы Менделеева, и это хотя бы поясняло что-то. Но калий? Элемент с порядковым номером 19? Что может быть причиной неустойчивости этого элемента, когда за ним следует десятков шесть элементов, почитающихся абсолютно стабильными? Хотя... стабиль¬ ными? Вспомним 43-й и 61-й элементы, которые среди многочис¬ ленных изотопов так и не смогли доискаться стабильных. Радиоактивность этих элементов, собственно, и стала причи¬ ной их необычной судьбы. Это единственные радиоактивные элементы из числа «срединных», которые уже успели рас¬ пасться. «Уже»... «распасться»... А что, разве существует вероят¬ ность, что и другие элементы будут радиоактивными, что и они будут самопроизвольно распадаться? Прежде чем ответить на этот вопрос, я хочу снова попы¬ таться ввести читателя в атмосферу споров, предшествовав¬ ших и последовавших за открытием естественной радиоактив¬ ности в середине Периодической системы элементов. По-мо¬ ему, это очень интересно — атмосфера споров. Часто, лет два¬ дцать— тридцать спустя—не говоря уже о сроках больших— мы получаем лишь само открытие в «готовом» виде со стра- 147
ниц учебника, в котором ничего не говорится об обстановке, которая сопутствовала рождению этого открытия. Неожиданное проявление радиоактивности в середине Периодической системы означало для науки гораздо боль¬ шее, чем просто несколько фактов, пусть и очень интересных. Нет, выводы из этих фактов были гораздо более значитель¬ ны: ведь коль скоро радиоактивными могут быть срединные 43-й и 61-й элементы и даже совсем уж легкий калий, то, быть может, и остальные элементы Периодической системы проявляют естественные радиоактивные свойства? И как только прозвучал этот вопрос, специальная дискус¬ сия перешла в план идеологический. Да, да, радиоактивность срединных элементов стала на какое-то время одной из са¬ мых жгучих проблем мировоззрения. Да простится мне столь пышный термин, но что делать, если радиоактивность калия привлекла к себе пристальное внимание ученых, которых принято называть идеалистами. Идеалисты в наши дни уже не уповают на имя божье. Не потрясают они и Библией, как это делали сравнительно не¬ давно. Нет, теперь этими сказками верх в споре с материа¬ листами не возьмешь. Чем сильны материалисты? Фактами. Что ж, будем крыть материалистов фактами. Итак, уважаемые господа материалисты, вы говорите, что природа находится в вечном развитии и движении. Не спо¬ рим, не спорим... Кому же придет в голову усомниться в этом! Живые организмы появляются на свет, развиваются, рождают себе подобных, гибнут. И у нас, господа материа¬ листы, нет никаких сомнений, что Дарвин был прав. Разу¬ меется, дураками и невеждами были те, кто в 20-х годах за¬ теял «обезьяний процесс». А Дарвин — великий Дарвин!—был глубоко прав во всех пунктах своей эволюционной теории! Но вот неживая, неорганическая природа—тут уж изви¬ ните. Тут развития и превращений быть не может. Создал (нет, не бог, бога, конечно, нет!), создал, допустим, «высший дух» определенное количество элементов во Вселенной. И все. Никакими силами соотношение элементов в космосе не из¬ менить. Какие бы галактические катаклизмы и превращения ни происходили, количество железа, например, или кальция остается неизменным — таким, каким оно было 10 миллиар¬ дов лет назад, и таким же, каким оно будет 10 миллиардов лет спустя. 148
Итак, отличие живой от неживой природы налицо. Первая развивается, вторая мертвая и застывшая. Основа первой — «высший дух», вторая бездушна. Без «высшего духа» ничто существовать не может. Он, и только он обусловливает раз¬ витие материи во Вселенной. Представьте себе, что вы живете лет этак тридцать назад. Что вы можете возразить этому речистому идеалисту? Как будто бы в самом деле примеров развития и превращения в неживой природе не существует. С нескрываемым высокомерием взирали идеалисты на плотину схоластических утверждений, воздвигнутую ими на пути здравого смысла, и, сидя на этой плотине, радостно бол¬ тали ногами и задорно поглядывали на, как казалось им, вконец поверженных материалистов: мол, сбейте нас с на¬ ших позиций, господа, если сможете. Не на таковских напали! И не заметили они в упоении и гордыне, как в их плотине появилась первая брешь: открытие естественной радиоактив¬ ности калия. Затем через плотину потекли ручейки: была открыта естественная радиоактивность самария и неодима. Ну, а потом... Потом открытия хлынули мощным потоком, который со¬ крушил хлипкую и уродливую плотину идеалистических до¬ мыслов: естественная радиоактивность была открыта еще у многих элементов Периодической системы. Пожалуй, не стоит подробно останавливаться на истории «завоеваний» радиоактивностью Периодической системы. Рас¬ сказ этот получился бы несколько однообразным и, главное, чрезмерно длинным. 89 естественных элементов существует на земном шаре: 92 без трех элементов — «теней» — 43-го, 61-го и 85-го. Пока у 46 из них обнаружена радиоактивность. Если же добавить сюда радиоактивные изотопы водорода и углерода, о которых речь пойдет в следующей главе, то окажется, что большая часть известных нам естественных элементов обладает радио¬ активными свойствами. Если же приплюсовать сюда искусственные элементы, то вывод окажется еще более выразительным: из известных нам сегодня 104 элементов радиоактивность пока свойственна 61. Вторично я употребляю слово «пока». Это не совсем уместное, на первый взгляд, в таком тексте слово, в общем, правильно. Потому что открытие естественных радиоактив- 149
ных свойств у химических элементов, почитавшихся прежде стабильными, продолжается. Открытие естественных радиоактивных свойств многих из новообращенных элементов — задача высшей сложности. Не знаю, можно ли в современной физике отыскать эксперимент такой же замысловатый и кропотливый, как открытие радиоактивности, скажем, у кальция и определение харак¬ теристик этой радиоактивности. Действительно, естественная радиоактивность открыта пока у изотопа кальция — кальция с атомным весом 48. Это один из наименее распространенных изотопов этого элемен¬ та: содержание его в природном кальции всего 0,148 про¬ цента— 1,5 грамма на килограмм кальция. Период же полу¬ распада кальция-48 равен 1018 лет (миллиард миллиардов!). Если сделать соответствующие расчеты, то нетрудно найти, что в килограмме природного кальция за час распадается всего... два атома кальция-48. Для сравнения уместно вспо¬ мнить, что за то же время в килограмме радия произойдет приблизительно 1017 распадов, то есть в 100 миллионов мил¬ лиардов раз больше. Но кальций отнюдь не рекордсмен по распаду среди но¬ воявленных радиоактивных элементов. Имеются элементы, распадающиеся гораздо медленнее. Так, например, теллур с атомным весом 130 распадается наполовину за 1021 лет. Чтобы зафиксировать распад хотя бы одного атома тел- лура-130, приходится ждать часами. Ну, а если какой-нибудь элемент имеет период полураспада еще больший, чем тел¬ лур-130? Тут приходится со вздохом сожаления признаться, что обнаружить естественную радиоактивность такого изо¬ топа сегодня еще не представляется возможным. И вздыхать здесь есть отчего. Имеются все основания предполагать, что и у остальных элементов таблицы Менделеева будет открыта естественная радиоактивность. В самом деле, чем, например, радиоактивный калий и кальций отличаются от своих соседей хлора или скандия? Очевидно, только тем, что у последних периоды полураспада настолько малы, что обнаружить радиоактивность этих эле¬ ментов не представляется возможным. Так наука пришла к представлению о всеобщей радио¬ активности химических элементов. Во Вселенной идет не- прекращающееся превращение одних элементов в другие. Более громоздкие элементы превращаются в менее тяжелые. 150
Пусть сегодня мы еще подразделяем все элементы по радиоактивным свойствам на две группы: элементы с четко выраженной радиоактивностью (сюда относятся элементы, замыкающие пока Периодическую систему) и все прочие. Но деление это условно и грешит значительной долей традицион¬ ности. В самом деле, вчера четко выраженной считалась радиоактивность лишь у радия, урана и тория. Сегодня на наших глазах совершился переход из второй группы в первую калия и рубидия. А завтра, с усовершенствованием методов измерения радиоактивности, можно будет четко регистриро¬ вать излучение и у всех остальных химических элементов. Деление элементов на радиоактивные и нерадиоактивные будет забыто. А природа не разграничивала эти элементы никогда. Для нее они все — братья, одинаковые по правам и по поведению. Для Вселенной периоды полураспада в миллиард и в миллиард миллиардов лет одинаково много и одинаково мало. Потому что масштабы жизни Вселенной свои, несоиз¬ меримые с масштабами времени жизни человека. У Все¬ ленной свои часы, уравнивающие неустойчивый уран и почти неизменный, опять с нашей точки зрения, таллий. Итак, атомы химических элементов непрерывно изме¬ няются. Идет превращение одних ядер в другие. Идет про¬ цесс развития и изменения в неживой, неорганической при¬ роде. И этот факт--лучшее подтверждение основных поло¬ жений диалектического материализма.
И У ЭЛЕМЕНТОВ ЕСТЬ ПАПЫ... Мы привыкли, что перечень естественных элементов завершается ураном. Но согласитесь, интересно все же узнать, всегда ли было тан. Или, быть может, миллиарды лет назад существовал на Земле 93-й элемент3 Или даже 94-й? Но нан узнать, что было, да еще миллиарды лет назад? Хочу думать, что в состав экипажа космического ко¬ рабля, который полетит к далеким мирам, обязательно вой¬ дет химик. Конечно, без химика там не обойтись! (Прочтите эти слова, товарищ Главный Конструктор!) Однако будем честными — надежд на то, что на этих неведомых планетах будут открыты неизвестные нам химические элементы, мало. А по правде говоря, и вовсе нет. Немного погодя мы еще будем иметь случай поговорить о проблеме происхождения элементов. Тогда это утвержде¬ ние станет читателям очевидным. Но и сейчас можно ска¬ зать совершенно определенно: в пространствах Вселенной нет шансов встретить элемент, который не был бы найден на Земле или который, на худой конец, не был получен искусственно. Химические незнакомцы не ждут нас на неиз¬ веданных мирах. И пыль на «пыльных тропинках далеких планет» состоит из соединений, образованных очень хорошо известными нам химическими элементами. Однако химику в космическом корабле скучать не при¬ дется. Дел у него будет немало, едва ли не больше, чем у любого другого члена экипажа. И, право, я говорю так не из-за профессионального патриотизма. И даже не для того, чтобы убедить руководителей межпланетного перелета взять на борт корабля химика — они сами знают, что без химика космонавтам не обойтись. Химику на других планетах придется определять состав почв, пород, минералов, атмосферы и многих других объек¬ тов. Все эти исследования очень заинтересуют представите¬ лей самых различных наук, потому что они помогут получить ответ на вопрос: отличается ли соотношение элементов на этих мирах от земного? И вот тут-то могут обнаружиться очень любопытные вещи... Однако приходится прервать рассказ о роли химика в бу¬ дущем космическом путешествии и вернуться на Землю. Речь пойдет о новой проблеме, которая встала перед охотниками
за элементами. Собственно, на этот раз в центре внима¬ ния оказался давно и хоро¬ шо известный элемент вис¬ мут. А если быть совсем точным, то даже не столько сам висмут, сколько то об¬ стоятельство, что при деле¬ нии атомного веса этого элемента на 4 в остатке получалась единица. Ох и хлебнули горя с этой единицей! Исследова¬ тели ничего не имели бы против, если бы в остатке получалось 2; 3 их тоже ни¬ сколько бы не огорчило. Но единица, проклятая единица, сколько она попортила крови физикам и химикам! Тяжелые радиоактивные элементы подвержены трем ви¬ дам радиоактивного распада: альфа, бета и гамма. Альфа- частицы — это ядра атомов гелия, бета-частицы — электроны, а гамма-лучи — электромагнитные излучения, подобные рент¬ геновым лучам, только с иной длиной волны. Впрочем, я начинаю пересказывать школьный учебник физики, где об этом написано подробнее и обстоятельнее. Очевидно, что при радиоактивном распаде масса ядра изменяется лишь в случае выбрасывания альфа-частиц; бета- и гамма-частицы обладают такой ничтожной массой, что ею просто можно пренебречь. Вот почему если при радиоактив¬ ном распаде изменяется масса ядра, то всегда на одну и ту же величину 4 единицы атомного веса — именно таков вес в атомных единицах атома гелия. Теперь понятно, что если какой-то радиоактивный изотоп имеет атомный вес, который без остатка делится на 4, то и все продукты его распада также будут без остатка делиться на 4. Если же изотоп при делении на 4 дает в остатке, ска¬ жем, 3, то эта тройка неизбежно будет «сидеть» в остатке при делении на 4 атомного веса всех продуктов радиоактив¬ ного распада этого элемента. Вот классификация радиоактивных элементов: элементы, которые делятся на 4 без остатка, которые при делении на 4 дают в остатке 1, 2 и, наконец, 3. Всего четыре семейства. 153
Раз классификация создана, надо все разложить по по¬ лочкам. Вот полочка «безостаточных» радиоактивных эле¬ ментов. Сюда лягут торий-232, радий-228 и другие. На по¬ лочку «остаток 3» кладутся актиний-227, радий-223. На по¬ лочке «остаток 2» набились торий-230, уран-238, радий-226, полоний-210 — словом, много, очень много изотопов. На по¬ лочке «остаток 1»... ни одного. Ни одного! Ну что ж, нет так нет. Почему-то природе не захотелось создавать радиоактивные изотопы с таким атомным весом, который при делении на 4 дает в остатке единицу. Ей, при¬ роде, виднее. Наверное, есть какая-то причина. — Стойте!.. — завопил кто-то из физиков (а быть может, и химиков). — А как же висмут-209? — И впрямь, а как же висмут? — поразились остальные. Удивляться здесь было чему. Висмут стоит в конце Пе¬ риодической системы. И ни у кого никогда не возникало сомнений, что этот элемент, так же как и его сосед свинец, образовался из более тяжелых радиоактивных элементов. А раз так, то где же тогда предки висмута-209? Где те неизвестные элементы, которые при делении на 4 давали в остатке единицу? Ведь не возник же висмут-209 из ни¬ чего? Видите, какой шквал вопросов. И все из-за какой-то еди¬ ницы, да еще в остатке. Ответ на все эти вопросы был один: — По всей видимости, предок висмута-209 существовал, но успел уже распасться. — Кто же мог быть этим предком? — Постойте, постойте... Есть! Вот изотоп нептуния с атомным весом 237. Он-то, видимо, и был предком вис¬ мута-209. Предположение оказалось весьма вероятным. Действи- 154
тельно, нептуний-237 имеет период полураспада около двух миллионов лет. За миллиард-другой лет от этого изотопа на Земле не должно было бы остаться и следа. А так как воз¬ раст нашей планеты гораздо более почтенный, то естественно, что этого предка висмута в земной коре нет. При распаде нептуний-237 превращался в уран-233. Период полураспада этого изотопа 150 тысяч лет — для Земли один миг. То¬ рий-229, возникающий при распаде урана-233, имеет период полураспада 7500 лет, а радий-225 — всего 15 лет. Все. Мы полностью проследили генеалогическое древо висмута-209 и установили, что его предки не отличались дол¬ голетием (в сравнении с членами других, более «жизнеспо¬ собных» семейств). Вымерли предки, и остался висмут один коротать свое бобылье житье. Между прочим, знать все эти закономерности желательно не только специалистам. Конечно, ведь невозможно предуга¬ дать, где могут понадобиться те или иные знания. Вот хотя бы эта история... БРОШЬ МИССИС МАК ВИЛЬЯМС Мне не очень хочется расе называть историю, которая будет изложена дальше. Ум слишком она неблаговидна. Но, право, поучительным будет узнать, нан используют достижения науки некоторые предприимчивые жулини в капитали¬ стических странах. История эта представляется тем более уместной, что главными героями ее будут радиоактивные элементы. У замечательного американского писателя О’Генри были два особенно любимых им героя: Джефф Питерс и Энди Такер—два веселых проходимца, которые частенько стано¬ вились жертвами собственного незамысловатого коварства. Каждый, кто читал забавные новеллы ОТенри, безусловно запомнил* коммерческие операции Питерса и Такера по вы¬ пуску акций на несуществующие рудники или продажу пляж¬ ных участков, покоящихся на дне морском. Но времена Джеффа Питерса и Энди Такера в Соединен¬ ных Штатах теперь миновали. Простодушных обывателей там сейчас обманывают на, так сказать, научной основе. Впрочем, лучше послушаем диалог почтенной американской четы. — Но, дорогая, еще раз такой шанс в жизни не пред- 155
ставится! — четвертый день убеждал свою дородную супругу мистер Мак Вильямс. — Несчастный! — возмущалась миссис Мак Вильямс. — Зачем тебе эта Венера?! Ты купил бы нам лучше участок в Аризоне. По крайней мере, мы бы на старости лет имели верный кусок хлеба. — Верный? Кусок?! Хлеба?!—демонически хохотал ми¬ стер Мак Вильямс. — Ты забыла о своем брате Питере, кото¬ рый вылетел с благоприобретенной фермой в трубу за каких- нибудь два года. Нет, только Венера! И только пятьсот акров — не меньше. Пятьсот акров чудесной венерианской земли, то есть, тьфу, не земли, а как ее... почвы! — Но как ты туда доберешься, до этой своей плантации, несчастный?! — вопила супруга, не отличавшаяся особым разнообразием в выборе эпитетов. — Может быть, ты еще купишь в рассрочку личную ракету? — Я тебе толкую в сотый раз, что мне туда добираться не надо! Я не Гленн и не Карпентер. И, слава богу, мне уже не тридцать, и даже не сорок лет. — И даже не пятьдесят! — язвительно заметила миссис Мак Вильямс и сделала это, конечно, зря, так как была моложе своего супруга всего на семь дней. — Если бы ты меня не перебивала, ты бы давно уяснила, что добираться туда будет «Интергалактик плутониум ком- пани». А мы будем получать лишь деньги. И для этого надо всего лишь приобрести акции. На пустячную сумму — девять¬ сот долларов. — Пустячную?!—задохнулась от негодования миссис Мак Вильямс. — Если эта сумма пустячная, то почему ты тре¬ буешь, чтобы я заложила свою брошь? — Но, милочка, — снова перешел на примирительно-про¬ сительный тон глава семейства, — на меньшую сумму, чем девятьсот долларов, компания акций не продает. А у нас, сама знаешь... — Я во-об-ще не хо-чу ни-че-го знать! — произнесла мис¬ сис Мак Вильямс очень четко и очень медленно, что свиде¬ тельствовало о ее крайнем раздражении. — То есть, напротив, объясни мне, во имя чего я должна расстаться со своей единственной брошью, которая мне дорога — но разве ты поймешь! — как память о моей маме? — Видишь ли, — обрадовался мистер Мак Вильямс воз¬ можности все объяснить, — плутоний много дороже золота. 15$
Он необходим для изготовления атомных и водородных бомб. На Земле его приходится получать искусственно. А на Ве¬ нере этого металла пропасть. Так утверждают эксперты «Интергалактик плутониум компани», а они уж понимают, что к чему. — Ты бы лучше осведомился, купили ли эти эксперты акции своей компании! — ехидно посоветовала миссис Мак Вильямс. — Дело в том, дорогая,— продолжал мистер Мак Вильямс, благоразумно не расслышав выпада супруги, — что Вене¬ ра — планета более молодая, чем Земля. И поэтому плутоний на ней не успел распасться. Послушай, что пишут эксперты: «Килограмм плутония, вывезенный с Венеры, будет стоить приблизительно восемь долларов. Таким образом, акционеры «Интергалактик плутониум компани» получат две тысячи про¬ центов прибыли на одну акцию». Ты слышала, дорогая: две тысячи процентов!.. Нет, ты, конечно, должна поступиться своей брошью! — Но почему эта компания сама не прибирает акции к рукам, если ждет такой баснословной прибыли? — А что такое народный капитализм?! — завопил торже¬ ствующе мистер Мак Вильямс, севший на любимого конь¬ ка. — Прибыли каждому! Процветание мелкого предприни¬ мателя! Бизнес для всех! Две тысячи процентов! Да, дорогая, мы наконец будем иметь свое ратшо. Черт с ним! Покупаем участок в Аризоне! Надеюсь, я буду вести хозяй¬ ство лучше этого выродка Питера. Слова о ранчо подействовали. Спустя четверть часа ми¬ стер Мак Вильямс нес в закладную кассу женину брошь. Эта операция должна была доставить сумму, которая, присоеди¬ ненная к остальным деньгам, и дала бы 900 долларов, не¬ обходимых для приобретения акций «Интергалактик плуто¬ ниум компани». А в этот же самый час тысячи других мак вильямсов по всем Штатам ломали головы над проблемой 900 долларов, столь необходимых им для покупки плутониевых акций. («Участки на Венере! Плутоний! Две тысячи процентов при¬ были! Только до - конца недели! Спешите! Спешите! Спе¬ шите! ..») Средний американский обыватель, с детства купающийся в атмосфере погони за долларом, как правило, не очень силен в химии и в физике, тем более если речь идет о таких 157
причудливых вещах, как радиоактивность. Вот водородная бомба — это предприятие солидное, такое, на котором де¬ лают большие деньги. Это ему известно доподлинно. В такое дело можно вкладывать капитал. Даже если для этого по¬ требуется заложить семейную реликвию... Да и свидетель¬ ства господ экспертов звучат так убедительно, так пьяняще, что не поверить им ну никак невозможно! В самом деле, они говорят, что плутоний на Венере дол¬ жен быть обязательно. Ведь узнали, что на Земле был этот... как его... нептуний. А нептуний, распадаясь, дает плутоний. Вот этот-то плутоний и станут добывать на Венере. Трудно определить степень учености господ экспертов «Интергалактик плутониум компани». Эта «компани» раство¬ рилась в лабиринтах уолл-стритовских банков, прежде чем приехал государственный инспектор, не арестовать — упаси боже! — а лишь подсчитать сумму налогов. Но не надо было обладать фундаментальными сведениями из физики и химии, чтобы твердо быть уверенным: на Венере плутония нет и быть не может. Сейчас искусственно полу¬ чены, пожалуй, все возможные изотопы плутония, в том числе самый долгоживущий — плутоний с массовым числом 244. Период полураспада его почти 80 миллионов лет. Это озна¬ чает, что любое, даже громадное количество этого элемента практически исчезнет за миллиард лет. Имей господа* эксперты «Интергалактик плутониум ком¬ пани» хоть немного совести, они должны были бы честно сообщить незадачливым акционерам, что Венера существует безусловно больше миллиарда лет. Вот почему искать там плутоний бессмысленно. Но когда дело идет об обдирании ближнего, слово «честно» просто неуместно. Ну что, Джефф Питерс и Энди Такер, не стыдно вам, что вы надували обывателя такими кустарными методами? То-то. НОВЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ, НЕПОНЯТНЫЕ АТОМНЫЕ ВЕСА, НЕОЖИДАННЫЕ «ПРОВАЛЫ» В СТРОЙНЫХ РЯДАХ ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ — ЭТИ И МНОГИЕ ДРУГИЕ ИСПЫТАНИЯ ПОДЖИДАЛИ ЗАКОН * МЕНДЕЛЕЕВА. И ИЗ КАЖДОГО ИЗ ЭТИХ ИСПЫТАНИЙ ОН ВЫХОДИЛ ЕЩЕ БОЛЕЕ ОКРЕПШИЙ, КАК И ПОДОБАЕТ ВСЕОБ¬ ЩЕМУ ЗАКОНУ ПРИРОДЫ
.. .Система, которая позволила определить, сколько лет суще¬ ствует наша планета, наша Солнечная система, наша Галак¬ тика, наша Вселенная... НЕВЫДУМАННАЯ ПРИТЧА О СКУПОМ ШЕЙХЕ И СМЕЛОМ ПАСТУХЕ Это рассназ о самой известной, самой сенсационной находне за всю историю археологии. Вместе с тем это рассназ и о наиболее внушительном срамении, ноторое давала церковь науне XX вена. Сражение не утихло и сегодня. Все еще раздаются залпы полемических статей и одиночные выстрелы крупнокалибер¬ ными книгами. Но наступление церкви захлебнулось. Сейчас церковнини пред¬ почитают отсиживаться на привычных позициях — в ветхих окопах старых мифов и в истлевших блиндажах религиозных догм... Все началось с того, что у Мухаммеда ад-Диба пропала коза. Тогда, в 1945 году, Мухаммеду было пятнадцать лет. Он считал себя взрослым и много пережившим мужчиной. 159
Недаром за ним закрепилась слава одного из самых опытных пастухов племени таамире. И все же Мухаммед заплакал. Впрочем, в положении Мухаммеда не сдержал бы слез даже седобородый старец. Еще бы! Пропавшая коза принад¬ лежала самому шейху. А большего скупца не сыскать на всем пространстве от Аль-Ауджа до Бессана. Да и за Бесса- ном сколько ни ищи, не найдешь подобного сквалыги. Мухаммед отчетливо представлял, какой шум поднимет¬ ся, когда шейх узнает об исчезновении своей козы — одной из трехсот двадцати четырех. Шейх призовет отца Мухаммеда и, перемежая стенания и жалобы изощреннейшими прокля¬ тиями, потребует возместить стоимость козы. А оценит он ее, можно быть твердо уверенным, не меньше, чем верблюда. Двое спутников Мухаммеда, сокрушенно цокая языками, посочувствовали плачущему мальчику, но большим помочь не могли. Разве только постеречь стадо в то время, как он будет искать беглянку. — Но ведь ее давно съели‘шакалы!—всхлипывал мальчик. — Не показывай своего малодушия, сын мой, — сказал старший из пастухов, — ты ведь знаешь, что в это время года шакалов здесь не бывает. — А духи? Ведь все говорят, Дияб, что горы заселены духами? — попробовал возразить Мухаммед. — Тебе ли их бояться, Мухаммед? Что дурного могут сделать духи истинному мусульманину? Мухаммед колебался два дня. Но страх перед шейхом и уговоры спутников, которые вот-вот могли перейти в под¬ трунивания, пересилили. И на третий день пастух отправился на поиски козы. Впоследствии Мухаммеду не раз приходилось рассказы¬ вать о всех подробностях поисков. И все же он не мог при¬ помнить, как далеко довелось ему уйти от своих спутников. Мухаммед рассказывал, что шел очень долго. Солнце успело подняться высоко, а затем спрятаться за невысокими кумран- скими горами. А Мухаммед все шел. Он стал подумывать о том, что придется заночевать в пу¬ стыне. Это было очень неприятно. Но он захватил с собой спички и кусок козьего сыра, а поэтому наступающей ночи можно было особенно не бояться. Мальчик совсем уж было расположился на ночлег, но тут высоко в горах увидел пещеру, хорошо различимую в лу¬ чах заходящего солнца. Конечно же, ночь лучше провести 160
в пещере, чем под открытым небом. И Мухаммед стал караб¬ каться по каменистым склонам кумранских отрогов. Когда он добрался до пещеры, было совсем темно. И все же Мухаммед заметил, что у самого входа в пещеру зияет глубокий провал. «Быть может, коза провалилась туда?» — подумал пастух. Но сколько он ни пытался рассмотреть что-нибудь внизу, ни¬ чего увидеть не смог. Мухаммед бросил в провал камень. Сразу раздался зна¬ комый треск разбивающихся глиняных горшков. Видимо, яма была неглубокой. Но что там за посуда? Мальчик бросил камень побольше. И снова там, внизу, посыпались черепки. Козы там, конечно, нет. Но от пещеры уходить не стоит: уж все равно глубокая ночь. Недолги летние ночи в Вади-Кумране. На рассвете дро¬ жащий от холода Мухаммед снова подошел к провалу. Как он и предполагал, яма была неглубокой. На дне ее были видны какие-то глиняные, горшки. Мухаммед поколебался немного, а затем спрыгнул в про¬ вал. Тут стояло не меньше дюжины горшков. Все они были покрыты крышками, а один из них, самый меньший, был под какой-то красной печатью. Из тех сосудов, что Мухаммед разбил камнями ночью, высыпались мелкие зерна — не то пшеница, не то просо. Пастух никогда не слыхал о кладах. Но какой мальчик не заинтересуется содержимым непонятно как сюда попав¬ ших сосудов? Вот почему Мухаммед взял палку и стал разбивать горшки. Зерна, еще зерна... Только в последнем, том самом, с печатью, лежало несколько свернутых кож. Эта находка была весьма кстати: у Мухаммеда и его спутников давно прохудились сандалии. Кожа, правда, была разрисована какими-то знаками, но это, к счастью, не повлияло на ее прочность. Так и есть: если ее сильно растянуть, то кожа, несмотря на сморщенный вид, не рвется. А козы все же нет. Мухаммед, вздохнув, решает вер¬ нуться на стоянку. К огорчению Мухаммеда, его спутники не обрадовались подарку: уж слишком ветхой выглядела кожа, чтобы ее мож¬ но было использовать для починки обуви. Мальчик сунул свитки в мешок, где он хранил пищу, и забыл о них. 6 В клетке №. . , 161
Вернувшись домой, Мухаммед не вспомнил о находке. Да и не до нее было. Как пастух и думал, шейх поднял страшный крик. Он вопил так, как будто лишился всего сво¬ его состояния, а не одной заморенной козы, которая* к тому же давно не доилась. Кожи пролежали в мешке почти два года. Наконец на находку обратил внимание Васфи, дядя Мухаммеда. Он долго рассматривал свитки, пытаясь разобрать, что означают таинственные знаки. Потом дядя авторитетно заявил: — Надо идти в Вифлеем. Это несомненно рукописи. И тор¬ говцы древностями могут дать за них большие деньги — может быть, десять фунтов, а может быть, и больше... Три бедуина из кочующего племени таамире пришли в Вифлеем весной 1947 года. Лавку торговца древностями они разыскали лишь в полдень, когда обычно жизнь города замирала: люди прятались от палящего солнца. Но зной не мог смутить бедуинов из племени таамире. Увидя, что лавка заперта, они смело постучались в нее. Од¬ нако, чтобы разбудить хозяина, потребовалось %колотить в двери очень долго. На пороге показался заспанный владелец лавки. Мигая закрывающимися от сна глазками, торговец вопроситель¬ но уставился на пришельцев. Те молча протянули ему свитки. Торговец долго мял кожи, рассматривал их на свет, поку¬ сал одну из них зубами и затем снова уставился на при¬ шельцев. — Двадцать, — сказал один из них. Торговец пожевал губами, сладко зевнул и осведомился: ■— Фунтов? Бедуины одновременно кивнули головами. Торговец древ¬ ностями закрыл глаза и задумался. Думал он долго и, ви¬ димо, успел вздремнуть, потому что несколько раз явственно всхрапывал. Наконец лавочник раскрыл глаза и выставил два пальца, что означало: два фунта. После этого он захрапел снова, на этот раз сильно и с присвистом. Бедуины обменялись взглядами, растолкали спящего тор¬ говца и отрицательно покачали головами. Тот молча указал им на выход и, не потрудившись даже запереть за пришель¬ цами двери, заснул снова, покойно и блаженно. Можно не сомневаться: знай неразумный лавочник, какие 162
сокровища он выпустил из своих рук, сон его не был так безмятежен и покоен, если бы он смог спать вообще. Уйдя от торговца древностями, бедуины кратко посовеща¬ лись, что им делать. Васфи витиевато выругал лавочника и совсем уж было решил предложить своим спутникам уходить из Вифлеема, а кожи выбросить в ближайшую яму. Но тут он вспомнил, что в городе у него есть один знакомый вла¬ делец сапожной мастерской, Халил Искандер. Уж он-то дол¬ жен разбираться в кожах. — Быть может, пойдем к нему? — Пойдем, раз уж выбрались в Вифлеем! Хотя почтенный Халил Искандер и был членом сирийско- христианской общины, куда допускались люди образованные и имущие, бедуины застали его за сапожным станком. Ви¬ димо, образование не было помехой для тачания сапог. А со¬ стояние. .. Что же до состояния, то выяснилось, что сам Халил ничуть не богаче двух мастеровых-сапожников, которые работали в его мастерской. Взглянув на свитки, Халил восторженно зацокал языком: — Клянусь своей бородой, что это очень древняя вещь! И это большие деньги, очень большие! Це-це-це...
Часа два бедуины, позабывшие свою степенность, кри¬ чали и размахивали руками, как женщины в лавке укра¬ шений, и наконец, вняв совету Халила Искандера, решили отправиться в Иерусалим, где у Халила был знакомый анти¬ квар. Когда четыре пришельца поздно ночью постучали в дом мосье Жоржа Исайи, тот поначалу рассвирепел. Не хватало, чтобы грязные арабы беспокоили его еще по ночам! Но когда антиквар увидел, что принесли бедуины, он повел себя так, как не пристало вести настоящему торговцу древностями. Вместо того чтобы зевнуть и спросить, лениво цедя слова: «И ради этой рухляди вы подняли среди ночи почтенного человека?» — мосье Жорж трясущимися руками схватил кожи и стал лихорадочно их разворачивать. Одного взгляда ему было достаточно, чтобы понять: перед ним очень большая древность. Стоит ли удивляться, что в результате столь легкомыслен¬ ного поведения мосье Жоржа арабы вздули цену за свитки вдвое? Свои сорок фунтов они получили немедленно. А две минуты спустя Жорж Исайя, наспех одевшийся, заводил по¬ трепанный «шевроле». Настоятель монастыря святого Марка митрополит Афана¬ сий Иешуа Самуил, несмотря на позднее время, не спал: в монастыре вечерни назначались обычно на глубокую ночь. Вот почему он принял Жоржа Исайю в полном облачении и в суровом молчании: посетитель был известен своей без- божностью. Мосье Жорж, пересыпая свою речь извинениями и увере¬ ниями в совершеннейшей преданности христианской церкви, рассказал митрополиту о находке и наконец выложил перед ним свитки. Митрополит не удивился. Он остался спокоен. Он даже не протянул руки, чтобы взять кожи. Более того, не пожелал на них взглянуть. Какой интерес могут представить для него эти ритуальные свитки? Мало ли что приволокут эти язычники арабы! И по¬ том, разве господин Исайя не знает, что несколько лет назад в Вифлееме был случай чумы, а? Мосье Жорж замолкает, а потом говорит свистящим шепотом: — Ваше преосвященство, эти свитки найдены в Кумране. Там, где жил Иисус Навин! Это древнейшие рукописи. Ведь 164
Кумран сейчас превратился в пустыню. Много веков там уже никто не живет. — Ну что ж, — с видимой неохотой произносит митропо¬ лит,— оставьте кожи у меня. И приведите ваших оборванцев. Может быть, у них есть что-нибудь еще? Мосье Жорж, откланявшись, удаляется. А его преосвя¬ щенство, внезапно потеряв свою степенность, бросается к рукописям, внимательно рассматривает их и затем, оборо¬ тись к двери, произносит с торжествующей улыбкой: — Исайя, скорбй! Как ни состоятелен был мосье Жорж, ему, конечно, не сравниться с настоятелем монастыря святого Марка. Вот по¬ чему спустя несколько месяцев свитки — и те, что попали вначале к антиквару, и те, которые арабы принесли вновь,— оказываются у митрополита. Однако благочинный Афанасий до сих пор не знает, что именно написано на кожах. Выяснилось, что таинственные знаки — это буквы древнееврейского алфавита. А древне¬ еврейского Афанасий, разумеется, не знал. Поэтому митрополит вынужден пригласить для консуль¬ тации специалистов. И монастырь сразу начинает лихора¬ дить. Куда делся размеренный монастырский уклад! Где вы, заутрени, обедни и вечерни, свершавшиеся прежде с хроно¬ метрической точностью! Митрополит третьи сутки не выходит из своей кельи. А в некогда пустынных коридорах толпится пришлый люд, наполняя монастырь шумом, табачным дымом и суетными мирскими разговорами. И впрямь было от чего прийти в возбуждение! Все спе¬ циалисты заявили: рукописям не меньше 1500—2000 лет. Не меньше! А текст, нанесенный на свитки, — комментарий так называемой книги пророка Аввакума и пересказ библейской «Книги Бытия». Оба текста очень хорошо известны христиан¬ ской церкви. Митрополит Афанасий утратил покой, сон и некогда за¬ видный аппетит. Митрополит Афанасий стал подозрителен, суетлив и раздражителен. Митрополит Афанасий не знает, что ему делать.
ОТПУСК МИТРОПОЛИТА АФАНАСИЯ Археологи часто находят разные интересные вещи. Но рунописи попадаются им чрезвычайно редно. Это понятно: пергамент, папирус — что их устойчивость в сравнении с глиняными череп нами, золотыми унрашениями, медными моне¬ тами/ А тут рунописи, и не одна... Впрочем, не это главное в нумрансной находне. Главное другое: не сами ноши, а то, что на них написано. Церновь утвершдает: главные христиансние ботественные нниги созданы много венов назад — где-то в первом вене нашей эры, сразу, деснать, после того9 нан умер и чудесно воснрес Иисус. Но вряд ли можно было найти даже среди богословов хотя бы десятой таних9 ноторые верили бы в это. В глубине души священнослужители считают, что церновные тексты возникли гораздо позже — спустя венов шесть-семь после рождества Христова. Да и писались они не сразу, а на протяжении нескольких сотен лет. И вдруг появляется библейский текст, который, судя по всему, написан почти 2000 лет назад, то есть нан раз в то время, когда, по церковным легендам, жил Иисус Христос. Митрополит долго колеблется и наконец приглашает к себе мистера Джона Тревера, директора американской шко¬ лы' восточных исследований в Иерусалиме. Мистер Тревер не меньше митрополита взволнован кумранской находкой. Но он опечален, он очень опечален. — Ваше преосвященство, разве вы не знаете, что по зако¬ нам Иордании все предметы старины, найденные на ее тер¬ ритории, принадлежат правительству? — Посоветуйте же, мистер Тревер, умоляю вас! —заиски¬ вающе просит митрополит. — Вы устали, ваше преосвященство, — улыбается Тре¬ вер,— вам необходимо отдохнуть. Вы выезжаете, ну, скажем, в Александрию. А из Александрии ежедневно два самолета следуют в Нью-Йорк... Мы встретимся там, ваше преосвя¬ щенство. 25 марта 1948 года митрополит отбывает на отдых. Восемь носилыциков-бедуинов тащат восемь громадных чемоданов митрополита. Один небольшой чемоданчик его преосвящен¬ ство несет сам... Рукописи очутились в сейфах одного из крупнейших нью-йоркских банков. Это было надежное укрытие. Тем не №
менее его преосвященство не решается покинуть Нью-Йорк и бросить рукописи на произвол судьбы. Правда, и тогда, когда рукописи были проданы, — поверьте, за очень внушительную сумму! — его преосвященство не вернулся в Иорданию. Но это мелочи. Да и кто сейчас интересуется митрополитом Афанасием! Сейчас у всех на устах кумранские находки. Академии и университеты, теологические ученые общества и археологи-одиночки пришли в страшное возбуждение. Они не стали ждать, пока спадет летняя жара. В кумранскую пустыню хлынули десятки экспедиций. И они находят новые рукописи. Правда, еще больше су¬ мели разыскать арабы, понявшие по тому переполоху, кото¬ рый начался в Вифлееме, что за эти старые кожи можно по¬ лучить немалые деньги. За каких-нибудь два года количество найденных руко¬ писей возросло чуть ли не впятеро. Теперь экспедиции охотят¬ ся уже за каждым обрывком рукописей, за каждым клочком кожи. Почти одичавшие стада коз привольно бродят по при- горьям, а бедуины целыми днями пропадают в горах. Оказалось, что пустыня Мертвого моря хранила большое число рукописей самого разнообразного содержания. Кроме чисто религиозных текстов, тут были и уставы общин, и списки запрятанных драгоценностей, и исторические изыскания, и даже полухудожественная, полуритуальная рукопись сказоч¬ ного содержания: «Война сынов Света против сынов Тьмы». В этой рукописи, особенно обратившей на себя внима¬ ние ученых (не все же интересовались только религиоз¬ ными взглядами древних обитателей Кумрана), обстоятельно
рассказывалось о нападении на мирных иудеев кровожад¬ ных сынов Тьмы. Сыны Тьмы несли с собой не только смерть — они несли с собой чужую веру, чуждые мирным сынам Света обычаи. Культивировали право сильного и бога¬ того. Тяжел был бой, велики были потери, но все же сыны Света одержали победу. Итак, исследователям было над чем потрудиться. Впервые в руки ученых попало такое большое количество — подлин¬ ных!— рукописей древности. Наука получила информацию о событиях двухтысячелетней давности, так сказать, «из пер¬ вых рук». Однако прошло немного времени, и в бочки радости по поводу удивительных находок стали вливать ложки разно¬ гласий. Вряд ли стоит рассказывать здесь о всех перипетиях этих споров. Но очень скоро ученые, принимавшие участие в исследовании кумранских рукописей, разделились на два лагеря. «Кожаные свитки — ровесники Иисуса Христа», — таким было торжествующее и бескомпромиссное заключение теоло- гов-богословов, которые занимаются изысканием доводов подлинности существования Иисуса Христа, апостолов и иных библейских персонажей. «Находки в Иудейской пустыне не имеют ничего общего с Иисусом Христом; более того, эти рукописи подтверждают, что христианство возникло как протест древних иудеев на притеснения римлян», — столь же категорически утверждали ученые второй группы. Сказать, что между этими двумя группировками шла оже¬ сточенная, яростная борьба, — значит не сказать ничего. Ведь здесь речь шла не просто о том, кто окажется правым в оче¬ редной научной дискуссии, и даже не о том, кому достанутся лавры научного открытия. Шут с ними, с лаврами! Нет, здесь спор шел о том, был ли бог человек Иисус, или это лишь выдумка, и притом не очень искусная. И понятно, что если выдуман Иисус, то все канонизированные христианские книги и догматы — тоже более или менее искусная выдумка. И так уже случилось, что в фокусе всех споров очутился вопрос о возрасте рукописей. Богословы утверждали, что рукописи написаны сразу же после гибели и чудесного воскресения Христа, то есть в пер¬ вой половине первого века нашей эры. Представители оппо¬ зиционной группировки настаивали на ином: рукописи соз- 168
даны еще до нашей эры, задолго до того года, в котором, как утверждают церковники, родился Спаситель — Иисус Христос. Теперь ясно, что точное определение даты рождения ру¬ кописей решало бы все. Это было очевидно. Не было только понятно, как же определить возраст кумранских находок. Автор понимает, что к недоумению участников спора о кумранских рукописях присоединяется вполне понятное удив¬ ление читателей. Арабский пастух, кувшины в пещерах, свар¬ ливый шейх, древние свитки, оборотистый митрополит... Но при чем же здесь закон Менделеева, которому посвящена эта книга? И как этот закон помог ученым выбраться из тупика? ВОЛК, ОВЦА, ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА И АРХЕОЛОГИЯ А ведь действительно тупин. Ну нан определить, ногда появились на свет эти загадочные рунописи? Хорошо палеонтологам: те, едва взглянув на ности наного-нибудь индринотерия, могут уверенно сназать, ногда топтал землю их хозяин. Правда, ошибна здесь будет в десятон-другой миллионов лет. Однано это палеонтологов не очень беспоноит. Но в случае с рукописями дате сто лет — недопустимая ошибна. Это донумент, и здесь надо сназать точно, ногда он был написан. Ногда? Тупин... Часто сам изобретатель не способен предугадать, какое применение найдет его открытие. Эдисон считал, что фонограф станет отличным прибором для... документальной записи последней воли умирающего. Дескать, неутешные племянники смогут представить нота¬ риусу валик с записью невнятного шепота двоюродного дя¬ дюшки, а затем уже с чистой совестью вступить во владение наследством. Попов, сконструировав первый радиоприемник, предполо¬ жил, что это будет отличная штука для предсказания погоды: ведь грозоотметчик улавливает грозовые разряды на боль¬ шом расстоянии. Паркеч, отыскав способ приготовления целлулоида, этой первой и, надо сказать, прекрасной пластмассы, очень обра¬ довался и запатентовал ее как материал для изготовления бильярдных шаров. Либби изучал распределение на поверхности Земли радио¬ активного изотопа углерода и вообще не предполагал, что это 169
исследование найдет хоть какое-нибудь практическое приме¬ нение. По крайней мере в ближайшую тысячу лет. Исследования Либби нашли применение в «ближайшие семь лет». Но, пожалуй, обо всем этом следует рассказать по порядку. Со всех сторон на Землю льется непрерывный поток кос¬ мического излучения. Все живое на планете надежно защи¬ щено от губительного действия этих космических лучей толщей атмосферы. Космические лучи, сталкиваясь с атомами газов, входящих в состав атмосферы, поглощаются ими. До поверхности Земли доходит лишь ничтожная часть излучения Вселенной, к тому же настолько ослабевшая от продирания через несколько сотен километров воздуха, что ни человеку, ни иным живым существам никакого вреда этим излучением причинено быть не может. Об этом знали давно. Но как-то не задумывались над тем, что происходит с атомами атмосферных газов после того, как они поглощают космические лучи. Вот исследованием этой-то проблемы как раз и занялся Либби. Скоро ответ на поставленный вопрос был получен. Косми¬ ческие лучи, «натыкаясь» на верхние слои атмосферы, выби¬ вают из ядер атомов различных газов нейтроны. Эти нейтро¬ ны могут захватываться другими, соседними, атомами. При этом, как мы знаем, образуются атомы иных изотопов. Так было установлено, что нейтроны захватываются ядра¬ ми азота. При этом образуется изотоп углерода с атомным весом 14. Для интересующихся подробностями привожу реакцию, которая при этом происходит. Реакция несложна: Ы7И + п0- = С6И + Н11. Азот с атомным весом 14 и порядковым номером 7 захватывает нейтрон. Возникающее при этом ядро изотопа азота-15 неустойчиво и тотчас выбрасывает протон. Доста¬ точно беглого взгляда на таблицу Менделеева, чтобы понять, что это ведет к образованию изотопа углерода с атомным весом 14. Углерод-14 радиоактивен. Он распадается, выбрасывая одну бета-частицу, и превращается при этом в азот. Период полураспада углерода-14 составляет 5570 лет. Запомните эту величину. Если не точно, то хотя бы приблизительно. Очень скоро она нам понадобится. Установить факт образования в атмосфере радиоактив¬ ного изотопа углерода было делом физики. Для ответа на 170
вопрос, что же происходит с этим углеродом дальше, Либби пришлось обратиться к химии. Химия дала на этот вопрос быстрый и уверенный ответ. Образовавшийся из азота углерод-14 тотчас же соединяется с кислородом воздуха, образуя углекислый газ. Вот почему некоторая часть углекислого газа атмосферы радиоактивна. «Некоторая часть»? А какая именно? Здесь вмешиваются геофизики. Они поясняют Либби, что, судя по всему, интенсивность космического излучения не изменялась последние несколько миллионов лет. Поэтому можно быть уверенным, что за единицу времени — скажем, за год или за десять лет, кому как удобнее считать,—в атмо¬ сфере образуется строго постоянное количество углерода-14. Ну, а поскольку величина периода полураспада тоже по¬ стоянна и к тому же невелика сравнительно с геологическими периодами, то очевиден вывод, что содержание углерода-14 в атмосфере постоянно и не изменяется. Либби определяет точное содержание радиоактивного углерода в атмосфере. Он конструирует очень сложную уста¬ новку для измерения слабой радиоактивности. Одно описание ее занимает двадцать две страницы убористого шрифта. Затем Либби принимается за измерение радиоактивности 171
углекислого газа, добытого из ат¬ мосферы в самых различных обла¬ стях нашей планеты и на самых разнообразных высотах. Результаты опытов совпадают. В грамме обычного углерода, выде¬ ленного из углекислого газа, содер¬ жится такое количество углерода-14, которое дает за минуту 16 распадающихся атомов. Запомним и эту величину. Для интересующихся замечу, что такое количество рас¬ падов указывает на ничтожно малое в весовом выражении содержание углерода, имеющем атомный вес 14. На грамм углерода-12 приходится одна десятимиллиардная доля грам¬ ма углерода-14 (10-10 грамма). Интересно, а попадает ли радиоактивный углерод на по¬ верхность Земли? Ответ на этот вопрос приходится искать у биологов. Биологи отвечают определенно: да, попадает. А как же может быть иначе? Растения поглощают углекислый газ. Углекислый газ превращается хлорофиллом растений в слож¬ ные химические соединения. Эти соединения откладываются в клетках. Вот почему в тканях растений будет находиться радиоактивный углерод. Но растения не только поглощают углекислый газ, они его также выдыхают. Поэтому, вдыхая и выдыхая углекислый газ, растения постепенно приобретают такое же относительное содержание углерода-14, каким характеризуется углекислый газ атмосферы. Иными словами: если выделить из любого растения — безразлично, из придорожного лопуха или гигант¬ ской секвойи — грамм углерода, то окажется, что в этом грам¬ ме каждую минуту будет распадаться 16 атомов углерода-14. Но в растениях не заверша¬ ются странствования углерода-14 по планете. Ему еще предстоит принять участие в следующем этапе путешествия, которое мы условно назовем «трава — овца— волк». Овца, поедая траву на лужай¬ ке, с каждым граммом обычного углерода усваивает 10~10 грам- 172
мов углерода-14. Так как овца ест много травы, причем делает это каждый день, то постепенно все клетки ее организма приобре¬ тают такое же относительное со¬ держание углерода-14, как и ат¬ мосфера или растения. Но в какую-то роковую ночь приходит беда: пробравшийся в овчарню волк режет бедную овцу. Совершает он это чудовищ¬ ное преступление отнюдь не по идейным мотивам — просто волк проголодался. Конечно же, одной овцой серый не ограничится. Спустя несколько дней он разыщет очередную жертву. Словом, волк нахватается радиоактивного углерода в достаточном количе¬ стве, чтобы его клегки также приобрели равновесное содер¬ жание этого изотопа. Надеюсь, не надо пояснять, что ничего бы не изменилось, если бы я вместо этапа «трава — овца — волк» описал бы этап «капуста — коза — тигр», или «морковка — заяц — лиса», или даже «кукуруза — корова — человек». Итак, все живое на нашей планете содержит радиоактивный углерод. Пусть его очень мало, но всегда грамм углерода, выделенный расте¬ ниями или животными, будет давать 16 распадов в минуту. Это если организм живет. А если он погиб? Вот, скажем, нашего волка настигло справедливое возмездие. Удачливый охотник всадил серому пулю в бок. Подпрыгнул хищник, перекувырнулся через голову и испустил дух. Не рыскать теперь серому по деревням, не резать бедных овечек. А глав¬ ное, мертвый волк не ест. Прекратилось поступление в орга¬ низм хищника органических веществ, содержащих радиоак¬ тивный углерод. И вот с этого момента содержа¬ ние углерода-14 в мертвом организ¬ ме начинает уменьшаться: пусть медленно, наполовину почти за шесть тысячелетий, но углерод-14 неотвратимо распадается. Если спустя 5570 лет ученые антропологи доберутся до скелета волка и вздумают определить, 173
сколько радиоактивного углерода содержится в нем, то обна¬ ружат, что грамм углерода, выделенного из костей, будет давать уже не 16 распадов в минуту, а только 8. На грамм углерода-12 будет приходиться, таким образом, уже не 10~10 граммов углерода-14, а вдвое меньше. Все, что шутки ради было пояснено на примере волка, относится к любому животному или растительному орга¬ низму. Пока организм живет, он участвует в постоянном обмене радиоактивным углеродом с другими животными или растениями, с углекислым газом воздуха. Но после гибели организма относительное содержание углерода-14 в тканях, скелете непрерывно уменьшается. Когда были завершены все эти физико-химико-биолого¬ геофизические изыскания, только тогда пришла Либби мысль, не обратиться ли к... археологии. — Ну, знаете! — еще раз встрепенется иной из впечатли¬ тельных читателей. — Не притянуто ли это искусственно к книге о Периодической системе, ложной занимательности ради? Но не будем спешить с выводами. В наше с вами, чита¬ тель, время науки очень тесно связаны друг с дружкой. И очень может быть, что и кумранские рукописи не чужды Периодическому закону. Итак, археология. Что общего может иметь химик с этими одержимыми, роющимися под палящим солнцем в тысячелет¬ ней пыли? Разделять с ними радость по поводу найденного черепка? Хмурить лоб, размышляя над тайнами происхожде¬ ния развалин? Гадать, в каком веке была вычеканена эта монета: пять столетий до нашей эры или в царствование короля Пипина Короткого? Но плох тот естествоиспытатель, который неуважительно думает о представителях пусть неточной, но науки. Науки! А потом, почему неточной? Сегодня, когда даже поэзию по¬ веряют кибернетикой, почему бы не попытаться сделать археологию точной наукой? Для этого ей надо немного: стро¬ гий, научный метод определения возраста находимых при раскопках предметов. И химия дает археологам такие часы. Эти часы — угле- род-14. Уже много веков, много тысячелетий на Земле, точнее, в органическом, живом веществе Земли установилось по¬ стоянное содержание углерода-14: 16 распадов в минуту на 174
/4ССГ,, ^ * * ЯГоо- 5Юг г. *<?0г^. грамм обычного углерода. После гибели организма эта вели¬ чина начинает уменьшаться. Это ли не идеальные часы, отсчитывающие время с момента гибели организма! Вот находят при раскопках кусочек обуглившегося дерева. Стоит определить его радиоактивность, и можно узнать, ког¬ да это дерево было срублено. Выкопаны из древнего могильника человеческие кости. Надо из кусочка кости выделить незначительное количество углерода, и его радиоактивность скажет точно и определенно, когда умер обладатель этого скелета. Найдены в пещере веревочные сандалии. Теперь археоло¬ гам не надо спорить о том, когда эти сандалии были срабо¬ таны. Археологи обращаются к химикам. И те, определив углеродную радиоактивность волокон, говорят: третье столе¬ тие нашей эры. Хорошо? Очень!
НА ЧАСАХ: БЕЗ ДВУХ ВЕКОВ НАША ЭРА Часы, углеродные часы. Заводит их сама природа, следит за медленным дви¬ жением их стрелой человен. Но чтобы научиться этому, он должен был воо¬ ружиться новейшими достижениями физини, химии, биологии и еще многих других наун, ноторые замысловато сплелись здесь, в проблеме радиоантивного обитателя нлетни № 6 таблицы Менделеева. К 1955 году вокруг находок в Иудейской пустыне бушевал уже двенадцатибалльный шторм страстей. Кусочки, обрывки рукописей перепродавались многократно. Десятки учрежде¬ ний, сотни ученых корпели над расшифровкой новых находок. А тем временем митрополит Афанасий провозгласил, что свитками, которые нынче находятся у него в руках, прежде пользовался сам Спаситель. А если не он, то уж его ученики, апостолы, наверняка. После этого цена на рукописи взлетела до миллиона долларов. Снимки свитков, пещер, где были найдены кожи, замель¬ кали на страницах газет и журналов всего света, потеснив даже кинозвезд, с которыми, как известно, до той поры никто и ничто конкурировать не могло. И вот как раз в то время, когда спор о кумранских наход¬ ках достиг высшей точки накала, появились сообщения о пер¬ вых результатах исследований Либби. То, что вы прочтете сейчас, весьма знаменательно, весьма характерно для науки наших дней. И коль скоро химия и физика смогли вмешаться в спор о происхождении христиан¬ ства, о существовании Иисуса Христа и сказать самое веское слово в этом споре, то это значит, что эти науки действитель¬ но могут все. И это мне, физико-химику, очень приятно. В книге Либби, посвященной углероду-14, этот опыт опи¬ сан под № 576. В графе «образец» стоит: «Свитки с Мертвого моря». Далее одна строчка с цифрами результатов опреде¬ лений. Всего одна строчка — граница в самом крупном за по¬ следние десятилетия споре, граница, по одну сторону кото¬ рой находится истинная наука, а по другую — владения шар¬ латанов и богобоязненных кликуш. Путь кумранских рукописей в лабораторию Либби был сложен и извилист. Собственно, Либби первым обратился к митрополиту Афанасию с просьбой дать кусочек кожи. Митрополит отказал, почти не раздумывая. 176
Впоследствии его преосвященство будет утверждать, что не мог позволить Либби свершить святотатства над рукопи¬ сями, которых касалась рука Спасителя: ведь этот химик сам сказал, что для того, чтобы определить возраст кожи, ее придется сжечь. Но, конечно, не опасение гнева господня остановило Афа¬ насия. Он руководствовался добрым житейским правилом: «От добра добра не ищут». Сейчас цена рукописям миллион. Если этот господин ученый подтвердит, что рукописи напи¬ саны в первой половине первого века, то это, конечно, еще поднимет цену кож. Ну, а если нет? Но, к счастью, не у одного Афанасия хранились кумран- ские рукописи. И скоро к Либби попадает несколько квадрат¬ ных сантиметров кож. Все остальное было, как говорят, делом техники, вернее, химии. Кусочки кож хорошенько прокипятили в соляной кис¬ лоте, а затем сожгли, бережно собрав весь выделившийся при этом углекислый газ. Говорят, что святая церковь опубликовала 540 книг — только книг, не считая статей, которых тысячи! — посвящен¬ ных кумранским рукописям. Так вот, не ищите ни в одной из них упоминания об опытах Либби. Господа ученые-богословы готовы вступить в спор о свит¬ ках с каждым. И каждому они будут вкрадчивыми и хорошо поставленными голосами объяснять, что эти рукописи — божье откровение, что история возникновения христианства освещается кумранскими рукописями, как ярким светом. Жесты их при этом будут округлы и благородны, фразы за¬ вершены, формулировки отточены. Но попробуйте спросить: «А как же датировка рукописей по радиоуглероду?» И куда денется их степенная осанка, их величавая речь! Брызжа слюной и размахивая руками, они начнут охаивать и радиоуглерод, и радиоактивность, а вместе с ними и физику, и химию, и много других наук. Все дело в том, что определение радиоактивности угле¬ рода, выделенного из кумранских кож, показало, что ру¬ кописи эти были написаны за 100 лет, а быть может, и за 200 лет до того года, который церковниками называется го¬ дом рождения Иисуса Христа. Итак, описание жизни и дея¬ тельности Спасителя было выполнено еще за 200 лет... до его рождения. Конечно же, чего-либо иного и ожидать было нельзя. Еще /77
Энгельс писал, что христианская религия своими корнями уходит в иудейскую. А рассказы о Спасителе, о творившихся им чудесах и многое другое, что написано в священных кни¬ гах, все это не что иное, как мифы, происхождение которых можно ясно проследить и в Древней Греции, и в Египте, и даже в Ассирии. ЛАДЬЯ ФАРАОНА СЕЗОСТРИСА „Библейская“ анция радиоантивного углерода была лишь первой в ряду слав- ных дел этого на редность деятельного элемента. Пронинновение физини и химии в археологию тольно начиналось. Сегодня археологические находки, возраст которых точно установлен по радиоуглероду, не перечислить даже в объеми¬ стой книге. Их много, этих окаменевших кусочков дерева, обугленных зерен пшеницы, раковин улиток, костей скелетов человека и животных, веревок и тканей. И именно этим точно фиксированным по возрасту находкам обязана археология своим вторым рождением. Можно много рассказывать о замечательных открытиях, которые радиоуглеродный метод принес археологии, но... книга наша все-таки не об археологии. Впрочем, об одной археологической находке, по-видимому, все же надо рассказать. После того как была открыта гробница фараона Тутанха- мона, никакими находками в Египте археологов уже поразить было невозможно. (Гробница Тутанхамона была открыта до того, как нашли кумранские рукописи.) Что могло перевесить чашу весов, на которой лежали сотни золотых украшений из погребальницы самого молодого из египетских фараонов? Перевесили эту чашу несколько кусочков дерева, которые археологи нашли спустя 15 лет после того, как была раско¬ пана пирамида Тутанхамона. Когда подняли плиту, полковник Грегг, руководитель рас¬ копок, осторожно опустил в провал, который эта плита за¬ крывала, электрический фонарь. Несколько мгновений он молча осматривал помещение. — Ну, что там, мосье колонель, что же? — не в силах сдержать свое любопытство, завопил француз Шутье, ученый секретарь экспедиции. 178
Полковник поднял покрасневшее от прилива крови лицо, крепко зажмурил глаза, потряс головой и сказал кратко и убежденно: — Не может быть!.. Шутье выхватил из рук полковника фонарь и кинулся к провалу. Заглянув в черное отверстие, мосье Шутье, не¬ смотря на почтенный возраст и обилие присвоенных ему важ¬ ных ученых титулов, издал торжествующий вопль дикаря. Полагаю, что ни один археолог на месте почтенного уче¬ ного секретаря не вел бы себя солиднее. Еще бы! Посредине большого помещения, устланного каменными плитами, стоял египетский корабль. Один из тех кораблей, изображения ко¬ торых в таком изобилии встречаются на плитах, пирамидах и памятных колоннах. При раскопках в Египте находили многое: драгоценности и папирусы, гребни и броши, долговые расписки и счеты, серпы и мотыги, глиняные чаши и обуглившиеся зерна. Но никогда не находили ничего из того, что могло бы свидетель¬ ствовать о мореходном искусстве египтян или хотя бы об их умении плавать по Нилу. А между тем доказать, что изображения кораблей и лодок на пирамидах и храмах сделаны с натуры, было очень важ- 179
ным. Это позволило бы окончательно установить, что египтя¬ нам было известно искусство мореплавания, что, в свою оче¬ редь, дало бы возможность понять культурные связи Египта с другими странами. И вот перед исследователями египетский корабль — по¬ гребальная ладья фараона. На ней мумию фараона везли по Нилу к месту погребения. Погребальную ладью сфотографировали в различных ра¬ курсах и торжественно увезли в Национальный музей исто¬ рии Египта, предварительно, конечно, законсервировав спе¬ циальными составами, потому что дерево на воздухе могло рассыпаться в порошок. Но кусочек ладьи, совсем маленькую дощечку, полковник Грегг захватил с собой и привез в Чикаго. Это было не совсем законно. Но именно эта невинная «контрабанда» уста¬ новила мир в клане египтологов. А примириться им было необходимо Находка в гробнице фараона с новой силой всколыхнула споры о датировке различных событий из истории Древнего Египта и, в частности, точном времени царствования фараона Сезостриса III. А причины для споров были. Посудите сами. Один егип¬ толог утверждает, что Сезострис III правил 2500 лет до нашей эры. Другой убежденно называет срок 5000 лет. Третий, по¬ смеиваясь над двумя предыдущими, замечает, что споры здесь излишни: каждому очевидно, что Сезострис III правил 4250 лет назад. А четвертый и вовсе молчит. А чего ему раз¬ говаривать с этими чудаками, которые не хотят признать того несомненного факта, что Сезострис III умер незадолго до начала нашей эры. В 1950 году полковник Грегг передал Либби кусочек де¬ рева фараоновой ладьи весом 10 граммов. Спустя четыре дня был получен ответ. Возраст дерева 3600 лет. Так показали измерения радиоактивности углерода. Это решило все. У египтологов воцарился мир. А в исто¬ рии Египта появилась первая с несомненностью установлен¬ ная дата. Впоследствии с помощью радиоактивного изотопа углерода установят немало точных дат не только в истории Египта, но и Ассирии, Ирана, Мексики. Однако погребальная ладья фараона Сезостриса III особенно привлекает внимание археологов. Ведь она была первой.
ВОЗРАСТ ЗЕМЛИ РАВЕН „ИКСУ" Война сынов Света с сынами Тьмы велась не только в древней Иудее. Всю последующую историю человечества сыны Света яростно боролись с Тьмой, Тьмой невежества, косности, суеверия. Немало их погибло в этой борьбе. Не¬ мало гибнет и сейчас. Но Свет знания и гуманизма побеждает. А сражение не утихает. Сегодня оно ведется с яростью, быть может, не меньшей, чем тысячу лет назад. Об этом свидетельствует хотя бы начавшийся много венов назад и не ути¬ хающий по сей день спор о том, ногда возникла наша планета. Впрочем, когда возникла Земля, известно точно: в 9 часов утра 26 октября 4004 года до рождества Христова. Не верите? Загляните в Библию. Там об этом подробно написано. Впро¬ чем, насчет часа и 26 октября — это уже выяснил его пре¬ освященство архиепископ Астер, который в 1950 году в Ан¬ глии выпустил труд о происхождении Земли. Как видите, споры излишни. Да, сегодня, в 1969 году, споры излишни. Мы можем толь¬ ко смеяться над беспросветным невежеством архиепископа Асшера, — невежеством, помноженным на обычное сановное нахальство. Но попробовал бы кто-либо посмеяться над этими вещами прежде! Спор о возникновении Земли — один из самых старых спо¬ ров науки с церковью. Святая церковь часто проявляла хри¬ стианскую терпимость и смирение даже в вопросах о догма¬ тах веры. Но в споре о происхождении Земли она была решительно, просто воинственно непримирима! История может припомнить об этом споре многое. И боль¬ шей частью это будут очень неприятные воспоминания, по¬ тому что и 1500 лет назад, и 400 лет, и даже в прошлом веке верх в споре брала церковь, и только церковь. Там, где оказывались слабы схоластические аргументы, там, где не «срабатывали» цитаты из Библии, там отлично делали свое дело костер или яд, клевета или нож, пуля или темница. Одерживать победы церкви было не так уж трудно. Что могла противопоставить наука твердолобию священнослужи¬ телей? Пусть гениальные, но догадки, только догадки о том, что Земля не может быть центром мироздания? Наблюдения неба в несовершенные тогда приборы? Лишь в прошлом веке, когда начался бурный расцвет точных наук, когда резко проявилось стремление обосновы- 181
вать любой вывод математическими расчетами, — только тог¬ да церковь дрогнула. Но о сдаче позиций речи быть не могло. Куда там! Разве только еще больше ощерилась церковь на естествознание, еще большей ненавистью стали сверкать взоры святых отцов при столкновении с учеными. Лорд Кельвин, один из самых выдающихся ученых про¬ шлого столетия, был наиболее типичным представителем те¬ чения в науке, которое «гармонию поверяет алгеброй». Кель¬ вин считал, и, в общем, не без основания, что нет такого явления в природе, которое не может быть переведено на сухой и предельно точный язык математики. Во второй половине прошлого века наука располагала уже достаточным количеством сведений об окружающем мире, чтобы Кельвин мог составить уравнения, где величиной х был обозначен возраст Земли. Нельзя не отметить, что рассуждения Кельвина были последовательны и логичны: «Когда-то Земля была расплавленным жидким шаром. По¬ степенно она, отдавая тепло в мировое пространство, засты¬ вала. Масса Земли известна. Известны и ее размеры. Физика же позволяет определить, сколько времени потребуется для остывания шара такого размера и такой массы». Величина х, по вычислениям Кельвина, оказалась равной 24 миллионам лет. Ответ крепко расстроил маститого иссле¬ дователя. В то время ученые довольно ясно представляли, что возраст нашей планеты должен быть значительно боль¬ шим. На это указывали данные многих наук и прежде всего геологии и палеонтологии. И вот лорд Кельвин, тот самый Кельвин, который сла¬ вился своим пристрастием к математике, должен был при¬ знать, что в этом случае «неточные» геология и палеонтология (а в то время они были еще совсем неточными науками) в чем-то превосходят физику, даже усиленную математикой. Другие исследователи попробовали пойти иным путем. Например, вычислить, сколько времени понадобилось, чтобы в океане скопилось то количество солей, которое находится там в настоящее время. Проблема тоже не из легких. После некоторых разногласий пришли к совпадающей по вычисле¬ ниям различными методами величине: полтора миллиарда лет. Но это возраст океана. А сколько наша планета существо¬ вала до того, как получила голубую мантию? Еще полтора миллиарда лет? Или впятеро больше? А может быть, вдесятеро? 182
Я мог бы перечислить еще с дюжину попыток определить абсолютный возраст Земли. Но рассказ о каждой из них неизбежно заканчивался бы вопросительным знаком. Ни один из методов не давал хотя бы в малейшей степени достоверных результатов. А возраст Земли науке надо было знать с возможной точ¬ ностью. Дело не только в том, что эта величина необходима очень многим наукам. Без ответа, обоснованного ответа, на вопрос о возрасте Земли не может быть создано правильного научного мировоззрения. А тогда ничего нельзя сказать и о времени существования Солнечной системы, а следователь¬ но, и Вселенной. И невозможно ничего предположить и о том, как образовалась Солнечная система. И становится абсолют¬ но непонятной проблема развития звезд и галактик. Многое, очень многое связано с величиной, которая в урав¬ нении, составленном Кельвиным, была обозначена через х да так иксом и осталась. ВОЗРАСТ ПЛАНЕТЫ И ЗАКОН МЕНДЕЛЕЕВА Наша планета, нам и весь известный нам мир, состоит из химичесних эле¬ ментов. А химичесние элементы объединены заноном Менделеева. Проследить историю Земли, узнать ее возраст — это значит описать историю состав¬ ляющих ее элементов. Тан занон Менделеева оназался причастным н решению важнейшей проблемы современного естествознания. Как только было открыто явление радиоактивности, сразу же заинтересовались: влияют ли какие-либо факторы на ско¬ рость радиоактивного распада. Нагревали (слабо, умеренно, сильно, плавили, возгоняли) радиоактивные металлы. Никакого эффекта. Нагревание не влияет. Подвергали радиоактивные вещества действию высокого давления. Они оказывались к этому безучастными: скорость распада упорно оставалась постоянной. Попробовали определить скорость распада одних и тех же радиоактивных элементов в различных соединениях. Вывод тот же: не изменяется. Скорость радиоактивного распада такая же универсаль¬ ная постоянная величина, как скорость света. Почему бы это не использовать для определения возраста Земли? №
Первому пришла эта мысль знаменитому советскому уче¬ ному, геологу и химику (точнее, геохимику) академику Вер¬ надскому. И чем больше задумывался Вернадский над этой идеей, тем больше она ему нравилась. В самом деле Вот хотя бы элемент уран. Скорость рас¬ пада его такова, что количество урана в земной коре умень¬ шается наполовину за 4,5 миллиарда лет. Срок, как видите, почтенный. Такой «завод» часов устраивает геологов — они давно предполагали, что в числе, выражающем возраст нашей планеты, фигурируют миллиарды. Неясно только, сколько должно быть этих миллиардов. Атом урана, выбрасывая альфа-частицу, превращается в торий, торий — в радий и так далее. В общем, уран прохо¬ дит положенный ему путь в Периодической системе, путь от клетки № 92 до клетки № 82, где обосновался свинец — конечный продукт распада многих радиоактивных элементов конца таблицы Менделеева. Скорость распада урана постоянна? Постоянна. Не зави¬ сит ни от каких внешних причин? Не зависит. А раз так, то за определенное время (за миллион лет или за 100 мил¬ лионов— меньший масштаб времени здесь не уместен) из определенного количества урана должно образоваться совер¬ шенно определенное количество свинца. Вот сколько «опре¬ деленностей»! Не слишком красиво с точки зрения изящного стиля, но зато очень ласково звучит для уха физика или геолога: они страсть как любят определенность! Читателю идея радиоактивных геологических часов, ко¬ нечно, понятна. Зная период полураспада радиоактивного элемента (урана, например), можно определить соотношение в каком-либо минерале радиоактивного элемента и его конеч¬ ного продукта распада, а затем без труда рассчитать возраст минерала. Не надо думать, что проблема определения абсолютного возраста минералов и горных пород так уж легка и без¬ облачна. Это очень кропотливое дело. Надо провести тща¬ тельный химический анализ минерала. (Это ваше дело, това¬ рищи химики.) Потом необходимо определить изотопный состав элементов, интересующих исследователей. (Тут уж приходится потрудиться вам, товарищи физики.) Надо быть уверенным, что продукты распада радиоактивного элемента не выветрились, не вымылись и не улетучились из минерала. (Эти гарантии обязаны дать вы, товарищи геологи.) 184
Итак, лаборатория, где устанавливают абсолютный воз¬ раст,— довольно обширное объединение представителей раз¬ личных наук. Результаты определения возраста самых различных гор¬ ных пород и минералов по ураново-свинцовому методу дали довольно хорошо совпадающие величины: от 5 до 6 миллиар¬ дов лет. Во столько же оценивали возраст нашей планеты астрономы. Правда, они делали это на основании приблизи¬ тельных, и, по их собственным признаниям, очень грубых оценок. Но тем более они были довольны, что их предполо¬ жения подтвердились. Почти к таким же результатам привел подсчет возраста горных пород и минералов по содержанию в них гелия. Гелий выделяется при радиоактивном распаде почти всех тяжелых радиоактивных элементов. Понятно, чем больше в образце гелия, тем почтеннее его возраст. Конечно, все эти методы определения геологического воз¬ раста подходят лишь к тем минералам и горным породам, ко¬ торые в своем составе содержат уран или радиоактивные продукты распада этого элемента. Таких объектов мало: тя¬ желые радиоактивные элементы очень редки. Как быть тогда? Тогда определяют соотношение аргона и калия в породах, содержащих калий (а таких очень много). При чем тут аргон и радиоактивность калия, поймет каждый, кто читал преды¬ дущую главу, почти полностью посвященную радиоактив¬ ности этого элемента. Чем древнее порода, тем больше калия в ней распалось, тем больше накопилось аргона. Зная период полураспада калия, нетрудно рассчитать, сколько времени потребовалось для накопления того или иного количества аргона. Имеется немало пород, которые одновременно содержат и уран и калий. Поэтому ученые заинтересовались: а будут ли совпадать результаты определения геологического воз¬ раста ураново-свинцовым методом с аргоново-калиевым? Оказалось, совпадение очень неплохое. И это самое прочное подтверждение справедливости каждого из методов в отдель¬ ности. Аргоново-калиевый метод был использован для вычисле¬ ния возраста атмосферы нашей планеты. Речь здесь идет, ко¬ нечно, не о той атмосфере, какой мы ее знаем сейчас: азот, кислород, немного аргона, немного углекислого газа. Такой 185
атмосфера стала совсем недавно: каких-нибудь 400—500 мил¬ лионов лет назад. Мы говорим вообще о возрасте газовой оболочки Земли. Принцип подхода к решению этого вопроса понятен. Ка¬ лий выделяет при радиоактивном распаде аргон. Зная пе¬ риод полураспада калия и содержание аргона в атмосфере, можно вычислить возраст газового «шарфа» нашей планеты. Оказалось, что Земля обзавелась атмосферой очень скоро после своего рождения. Возраст атмосферы оказался рав¬ ным 4,5 миллиарда лет. Таким образом, через миллиард, пол¬ тора миллиарда лет после своего образования Земля полу¬ чила устойчивую газовую оболочку. Возможности методов расчета геологического возраста, основанные на радиоактивных свойствах элементов, в послед¬ нее время необычайно расширились. Естественная радиоак¬ тивность, как мы помним, открыта у очень многих химиче¬ ских элементов. Так, например, с успехом устанавливают возраст пород и минералов по содержанию в них рубидия и стронция (строн¬ ций-87 образуется при радиоактивном распаде рубидия-87). Введена «в игру» и пара рений-187 — осмий-187, которая по¬ зволяет проследить историю элементов на много миллиардов лет назад. За последние годы методы определения абсолютного воз¬ раста распространились и на метеориты. Оказалось, что по¬ чти все из них — ровесники нашей Земли. Этот факт, уста¬ новленный химиками, дал астрономам богатый материал для размышлений. Во всяком случае, недостатка в астрономиче¬ ских теориях, объясняющих этот факт, не ощущается. Жаль, конечно, что здесь, в книге о Периодической системе химиче¬ ских элементов, нельзя об этом рассказать. Как ни тесно свя¬ зан закон Менделеева со всеми естественными науками, эта книга все же не энциклопедия. МОЖЕТ БЫТЬ, НАВЕРНЯКА ДАЖЕ, ПОЯВЯТСЯ В БЛИЖАЙШЕМ БУДУЩЕМ ИССЛЕДОВАНИЯ, КОТОРЫ¬ МИ ТОЧНО И БЕССПОРНО БУДЕТ УСТАНОВЛЕН ВОЗ¬ РАСТ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ, ПЛАНЕТ, ЛУНЫ, ДРЕВ¬ НИХ ИСКОПАЕМЫХ ЖИВОТНЫХ, ТАИНСТВЕННЫХ ПИРАМИД ДРЕВНЕГО МЕКСИКАНСКОГО ГОРОДА ТЕО- ТИХУАКАНА И ДАЖЕ, БЫТЬ МОЖЕТ, ФАКТ СУЩЕСТ¬ ВОВАНИЯ АТЛАНТИДЫ. И КОНЕЧНО ЖЕ, ЭТИ ИССЛЕ- 186
ДОВАНИЯ, КАК и ТЕ, КОТОРЫЕ БЫЛИ ОПИСАНЫ В ЭТОЙ ГЛАВЕ, КАК И ЛЮБЫЕ ДРУГИЕ, КОТОРЫЕ СВЯЗАНЫ С ИЗУЧЕНИЕМ ВЕЩЕСТВА И ЕГО ИСТОРИИ, БУДУТ ТЕСНО СВЯЗАНЫ С ЗАКОНОМ ДМИТРИЯ ИВА¬ НОВИЧА МЕНДЕЛЕЕВА. 4
...Система, которая позволила доказать, что Вселенная веч¬ на, что в ней есть только обновление и вечная молодость... „С НАМИ БОГ!“ Пожалуй, не найти в науне XX вена другой проблемы, в но то рой физина, хи¬ мия, астрономия, геология и еще с полдесятна других наун тан прочно спла¬ вились бы друг с другом. И нонечно, не сыснать другой проблемы, для кото¬ рой слово „мировоззрение" имело бы таной всеобъемлющий смысл. А ведь речь всего-навсего идет о том, было ли начало и будет ли нонец мира... Может ли нечистая сила уместиться на острие иглы, и если да, то удобно ли ей там сидеть? Какой же все-таки плод предложил коварный змий Еве — яблоко или апельсин. Есть ли у черта печень? Занимал ли Ной на ковчеге от¬ дельную каюту? И где она помещалась — на носу или на корме? т
Нет, эти вопросы не бред свихнувшегося монаха-отшель- ника. Это выписки из плана научных работ папской академии наук. Нынче и представить трудно, как занимали такие, с по¬ зволения сказать, проблемы ученых-теологов 300—400 лет назад. Святые отцы относились к своим обязанностям ревностно. Научные проблемы решались истово и веско. Писались тол¬ щенные трактаты, устраивались многолюдные диспуты, на манер тех, что так блестяще описаны Рабле в его бессмерт¬ ной сатире. Смаковали каждую буковку священного писания. А иногда, разнообразия ради, сжигали несговорчивых оппо¬ нентов на «медленном» костре из сырых дров. Сегодня члены папской академии со сладкой тоской и едкой завистью вспоминают о своих предшественниках. Се¬ годня членам папской академии приходится туго. Сегодня члены папской академии, сопя от натуги, извлекают много¬ предельные интегралы, а это, право, гораздо труднее, чем решать проблему о том, что жевали в раю Адам и Ева. 21 ноября 1951 года, собравшись в большом и очень не¬ уютном зале, папские академики слушали послание папы Пия XII. Лица академиков были непроницаемы, но в глазах мелькали искры — да что там искры — молнии!—недоуме¬ ния, раздражения, а то и вовсе откровенного гнева. — «Примерно от одного до десяти миллиардов лет назад, — читал старший из академиков, — вещество всех из¬ вестных нам звездных систем было сжато в небольшом про¬ странстве. В это время все космические процессы имели свое начало. Плотность, давление и температура вещества должны были тогда достигать совершенно колоссальных величин. Только в этих условиях можно объяснить образование тяже¬ лых ядер и их содержание в Периодической системе эле¬ ментов». Академик кончил читать, обменялся красноречивыми взглядами со своими коллегами («Ну и послание! Ни слова о боге. Однако и времена теперь настали!») и сказал те са¬ мые слова, которыми должно было завершаться послание, но которых не было там: — Аминь! С нами бог! Слушатели склонили головы и по одному стали поки¬ дать зал. Академики протестовали и гневались, конечно, зря. Про¬ сто Пий XII раньше других церковников — на то он и папа!— 189
понял истину, которая теперь очевидна для многих руково¬ дителей католической (да и не только католической) церкви. Не может в XX веке церковь сохранить авторитет среди ве¬ рующих и удержать свое влия¬ ние на них, если будет поль¬ зоваться теми же методами, что и сто, и пятьсот, и тысячу лет назад. В самом деле, кого теперь удивишь наивными библейски¬ ми легендами о сотворении мира? Кого растрогаешь рас¬ сказами об Иисусе, который несколькими ломтиками хлеба накормил пропасть народу? И наконец, кого волнует, удоб¬ но ли сидеть черту на игле и был ли обеспечен Ной доста¬ точным комфортом на сколо¬ ченной им барже? Обращение папы Пия XII к терминам и выражениям ядерной физики и современной астрономии в высшей степени знаменательно, но в то же вре¬ мя совершенно закономерно. Но не менее знаменательны и те выводы, к которым папа завуалированно, но очень настой¬ чиво подталкивал своих верных академиков. Несколько миллиардов лет вещество было сжато. Кто же сжал его? Разумеется, тот единственный, служить и возно¬ сить хвалу которому — наша главная задача. Кто повелел, чтобы начался процесс образования элементов? Тот единст¬ венный, служить и возносить... Кто привел в соответствие содержание тяжелых ядер во Вселенной с их положением в Периодической системе? Тот единственный... Вот почему святые отцы накинулись на азы физики, хи¬ мии и математики. На рабочих столах папских академиков Евангелие, Библия и всяческие «Заветы» потеснились, уступив место книгам, которые пестрели значками интегралов и сим¬ волами химических элементов.
ОДИН УМ ХОРОШО... Вся Вселенная, ноторую мы знаем: и холодный Плутон, и романтическая ту¬ манность Андромеды, и красавица звезда из созвездия Персея, и еле видимая в сильнейший телесноп далекая Галантика — вся Вселенная состоит из тех же химических элементов, которые объединены здесь, на Земле, законом Менде¬ леева. Астрономы ищут ответ на вопрос: кан возникли планеты, звезды, га¬ лактики? Но прежде всего им необходимо ответить на вопрос: а как возникли химические элементы, из которых эти галактики состоят? Сегодня находка метеорита радостное, но не выдающееся событие. И все же астрономы, в руки которых обычно попа¬ дают метеоритные находки, стараются по возможности доль¬ ше молчать о небесном камне. Упрекнуть их в этом трудно. Астрономы умудрены жизненным опытом и хорошо знают, что произойдет после того, как станет известно о метеорите. А происходит вот что. Буквально на второй день после публикации предварительного сообщения о новом метеорите в обсерватории появляются химики. Обычно они приходят вдвоем: один химик в обсерватории не воин, и с языкастыми астрономами ему не совладать. Химиков встречают с выра¬ жением живейшего и явно преувеличенного восторга. После долгих расспросов о новостях и здоровье, на которые при¬ шельцы терпеливо отвечают, астрономы невзначай осведом¬ ляются, зачем химики пожаловали. Те говорят прямо и без обиняков. — Что-о-о-о? — удивляются астрономы. — Этот метеорит? Да зачем он вам? Дрянной камешек и к тому же вот такой малю-ю-сенький! И потом, сегодня очень хорошая погода, а вот тот прибор, между прочим, стоит под напряжением в двадцать киловольт — двадцать тысяч вольт! Сообщение о вольтах не производит на химиков впечат¬ ления. Они молчат и требовательно глядят на хозяев. Делать нечего. Астрономы открывают шкаф и вынимают коробку, где хранится покоящийся на вате небесный камень. Потом астрономы внезапно нестройным хором с подозритель¬ но льстивыми интонациями начинают превозносить химию. Это, дескать, наука будущего. Но и сейчас она может многое. Так, например, они знают, что химикам для полного анализа вполне достаточно двух граммов метеорита. Это точно! Да еще полграмма останется на контроль. Вот это наука! 191
Тут химики впервые произносят: — Сто! Это односложное слово означает, что потерявшие всякое представление о порядочности химики хотят слупить с бед¬ ных астрономов 100 граммов этого уникального, этого един¬ ственного метеорита. Цифра настолько несуразна, что вызы¬ вает у астрономов приступ уничтожающего смеха. Настоящий торг начинается позже, когда химики снизят свои требования до 30 граммов. В конце концов сходятся на какой-то величине, которая, по мнению астрономов, крайне велика, а по глубокому убеждению химиков, в такой же сте¬ пени мала. И вот уже один из астрономов с убитым видом пилит метеорит, стараясь захватить краешек поплоше. Заполучив метеорит, химики торопливо прощаются и ухо¬ дят, поеживаясь от «ласковых» взглядов, бросаемых им в спину. Владельцев этих взглядов трудно упрекнуть. Они знают, что их метеорит ждет невеселая участь. Эти палачи, эти пробирники-химики, кровожадно посмеиваясь, кинут ме- 192
теорит в кислоты и щелочи, будут жарить на чудовищном пламени — и все это до тех пор, пока от бедняги останется одно воспоминание да колонка цифр в журнале анализов. Я, конечно, преувеличил К И химики и астрономы в этом случае работают над одной проблемой: изучение химического состава Вселенной. И эта проблема прежде всего интересует именно астрономов. Вот почему они отдают химикам часть своих коллекций. Причин не доверять химикам у астрономов, разумеется, нет. Ведь они отлично знают, как много дал их науке изобретенный химиками метод спектроскопии, с по¬ мощью которого они изучили состав очень многих звезд (об этом шла речь в предыдущих главах). Совместные усилия астрономии и химии принесли обиль¬ ные плоды. Если сегодня некоторые детали распространения элементов во Вселенной остаются неясными, то общая кар¬ тина очевидна. На первый взгляд между распределением эле¬ ментов во Вселенной и на Земле (точнее, в земной оболочке) ничего общего. В самом деле, во Вселенной абсолютным чемпионом по распространенности является водород. Там его гораздо больше, чем всех остальных элементов, вместе взятых. На Земле же преобладают кислород и кремний. А кремния во Вселенной в 40 тысяч раз меньше, чем водо¬ рода. Очень велико, по сравнению с земным, содержание во 1 Впрочем, так ли уже преувеличил? Среди писем, которые я получил от читателей после выхода в свет своей книги «Ядро — выстрел!» (а эта глава с рядом исправлений взята из этой книги), имеются два письма, содержание которых мне хочется, разумеется, кратко пересказать. Первое письмо было написано астрономом, насколько я могу судить, с весьма большим именем. Профессор укорял меня в том, что я, описывая взаимоотношения астрономов и химиков в метеорной проблеме, неоправ¬ данно сильно сгустил краски. Между химиками и астрономами, писал про¬ фессор, давно существует полюбовная договоренность о том, что для ана¬ лизов они получают по 27 граммо-в каждого метеорита. Разумеется, бы¬ вают исключения, но лишь тогда, когда сам метеорит слишком мал, весом не более килограмма. А если я, дескать, имею в виду небольшое недора¬ зумение, возникшее по поводу метеорита, упавшего 1 июля 1963 года у города Н., то его совершенно уникальные свойства не позволили по¬ жертвовать даже несколькими граммами для химического анализа... Автор второго письма, химик, также обвинил меня в «неправильном освещении фактов». Химики, писал он, по описанному мною поводу ни¬ когда в обсерваторию не ходят. Что до него, то он просто пишет письмо астрономам с просьбой выслать ему образец посылкой. Ну, а копии письма в Президиум АН СССР и в обком партии он посылает просто так, на всякий случай И образцы почти всегда высылают. И чаще всего лишь после второго напоминания... 7 В клетке №. .. Ш
Вселенной гелия. Второй он в Периодической системе, второй и по распространенности во Вселенной — его там всего вде¬ сятеро меньше, чем водорода. Но на этом заканчивается перечень различий между рас¬ пределением элементов в космосе и на нашей планете. Как во Вселенной, так и на Земле проявляется одна общая зако¬ номерность: относительное содержание элемента тем меньше, чем выше его атомный вес. Причем в космосе этот закон вы¬ ражен гораздо более отчетливо, чем на Земле (у водорода атомный вес 1, у гелия 4, это самые легкие элементы). Так же как и на Земле, в космосе преобладают те изо¬ топы, которые имеют четный атомный вес, и уж совсем много тех, которые имеют атомный вес, кратный четырем. «Волшеб- ность» этого числа поясняется очень просто: атомные ядра изотопов с атомными весами, кратными четырем, построены из целого числа альфа-частиц, без всяких «довесков» из нейтронов. А такие ядра особенно устойчивы. Поэтому и вероятность образования их выше. Стоит ли так подробно говорить о распределении элемен¬ тов во Вселенной? Безусловно. Потому что решить проблему возникновения химических элементов — это прежде всего объяснить, почему они находятся сейчас во Вселенной имен¬ но в таком соотношении, а не в каком ином. Пожалуй, ни у кого не было сомнений, что узнать, как возникли и развивались химические элементы, удастся, толь¬ ко призвав на помощь ядерную физику, законы распада и образования атомных ядер, законы, которые стали известны при исследовании явления радиоактивности. И СВЕТИТ, И ГРЕЕТ В газетах и журналах часто можно встретить полюбившееся журналистам выражение: „событие вена". Например, „матч вена", „сенсация вена", „пре¬ ступление вена" и т. д. Я не любитель прибегать н штампам. Но ту реан- цию, о ноторой сейчас пойдет речь, очень хочется назвать „реакцией вена". Эта простая и незамысловатая реанция, которую удалось осуществить науне, безусловно самая важная из всех, секреты которых удалось раснрыть. Рассказывают, что однажды гениального астронома и ма¬ тематика Лапласа спросили: — Как вы создаете выдающиеся теории? — Очень просто, — усмехнулся ученый. — Записываю 194
первую пришедшую мне в голову мысль, а затем опровергаю ее по частям. (Рассказывают также, что этот любопытный обыватель, услышав ответ Лапласа, страшно обрадовался и побежал домой записывать первую пришедшую ему в голову мысль с тем, чтобы затем «опровергать ее по частям». Вот как про¬ сто создавать научные теории! Но сколько бедняга ни сидел, кроме фразы: «Сегодня за обедом было чудное жаркое!» — ничего придумать не мог. А опровергнуть эту мысль даже по частям было трудно, потому что кухарка у незадачливого претендента в Лапласы действительно была хорошей.) Шутка шуткой, но в научном творчестве очень важна бывает первая, пусть даже не всегда верная, предпосыл¬ ка. Не беда! Постепенно накапливая подробности, сопостав¬ ляя факты, отбрасывая неверное и примиряя противоречия, ученый в конце концов выведет теорию на правильную дорогу. Так вот, когда заходила речь о том, почему светит и греет Солнце, ученые не могли воспользоваться советом Лапласа. И прежде всего потому, что тут никакие мысли не воз¬ никали. Никакие! Уже в середине прошлого века в науке прочно утвердился закон сохранения энергии. Каждому ученому-естественнику было ясно, что энергия не может возникать из ничего и не может исчезать бесследно. Оставались еще идеалисты-пута¬ ники, которые никак не могли примириться с тем, что это и есть самый главный, самый всеобщий закон природы. Всю¬ ду им мерещились нарушения этого закона. Но с этими горе- учеными окончательно разделался Владимир Ильич Ленин еще в начале нашего века. Представьте себе ученого, ну, скажем, прошлого века. Он отлично понимает, что Солнце — колоссальнейший источник энергии. Но откуда эта энергия берется? Предположить, что на Солнце идет непрекращающаяся реакция горения, то есть соединение углерода с кислородом? Нет, такая идея не посетит даже последнего неуча. Ясно, если бы Солнце целиком состояло из лучших березовых дров или бакинской нефти первого сорта, если бы там даже имел¬ ся в избытке кислород (хотя чего там нет в сколько-нибудь заметных количествах, так именно этого элемента; да и дру¬ гих элементов, за исключением водорода и гелия, на Солнце 195
исчезающе малое количество), даже тогда, учитывая массу нашего светила, можно было бы подсчитать, что Солнце го¬ рело бы сто тысяч лет, ну, миллион. А ведь и тогда науке — настоящей науке — было совер¬ шенно ясно, что возраст Солнца во много-много раз больший. Однажды я заинтересовался, какие споры велись 80— 90 лет назад вокруг проблемы происхождения солнечной энергии. Мне пришлось перевернуть кучу пожелтевших жур¬ налов, пересмотреть десятки старых книг, но, как это ни странно, я почти ничего не нашел. Три-четыре статьи, с пол¬ десятка заметок, три мемуара — вот, пожалуй, и все. Поначалу это казалось совершенно непонятным. Но потом стало ясно. В те времена проблема происхождения солнечной энергии просто пугала своей безнадежностью. А браться за такие проблемы охотников сыскать трудно. Но вот проник в астрономию и стал одним из основных ее методов спектральный анализ — и все чаще замелькало в астрономических книгах и статьях слово «водород». Стало ясно, что этот элемент занимает во всех отноше¬ ниях исключительное место во Вселенной. Оказалось, что Солнце и многие другие звезды не что иное, как громадные скопления водорода. Разве только гелий может сравниться с водородом по распространенности. К тому времени, когда все это выяснилось — к 30-м го¬ дам нашего столетия, — наука о строении атома подвину¬ лась уже достаточно далеко, чтобы сопоставив все факты, можно было выдвинуть теорию, пояснявшую тайну неисчер¬ паемости источника солнечной энергии. Вот тогда-то и ч ро¬ дилось предположение о реакции, которая позже была на¬ звана «реакцией века», — реакции, о которой спустя три¬ дцать лет было написано и говорено больше, чем о любом ином физико-химическом процессе. Теория исходила из очень простой предпосылки: водорода много, гелия поменьше, остальных элементов совсем мало. Следовательно, на Солнце и на других звездах (потому что Солнце наше — самая обыкновенная звезда) водород превра¬ щается в гелий: 4Н = Не Простая реакция, не правда ли? — Подозрительно простая! — скажет иной неверующий.— Предположить можно что угодно. Да и более сложную реак¬
цию написать (написать!) не стоит большого труда. Дока¬ жите, что все это правда. Доказательство вручим в руки самого беспристрастного из судей — расчета. Атомный вес водорода 1,008. Следова¬ тельно, если уравнение, написанное выше, верно, то атомный вес гелия должен быть ровно вчетверо больше атомного веса водорода, а именно: 1,008 X 4 = 4,032. Смотрим в таблицу атомных весов: почти верно. Атомный вес гедия равен 4,003. Разница 0,029. Иными словами, это означает, что при взаимо¬ действии 4,032 грамма водорода получается Не такое же коли¬ чество гелия, а приблизительно на три сотых грамма меньше. Подумаешь, три сотых грамма! Велика ли величина? Ве¬ лика! Чудовищно громадна! Потому что благодаря этим трем сотым грамма при взаимодействии каждых четырех граммов водорода с образованием гелия высвобождается энергия, соответствующая более чем миллиарду килокалорий. Не пытайтесь представить себе эту величину. Бесполез¬ ная затея. Здесь может помочь лишь сравнение. Этим коли¬ чеством тепла можно нагреть до кипения 10 тысяч тонн воды. Впрочем, того, кто знает суть одного из самых важных урав¬ нений современного естествознания — уравнения Эйнштейна, связывающего величину массы с эквивалентным ей количе¬ ством энергии, — этим числом не удивишь. Если же обратиться к тому, что происходит на Солнце, то удивления и восхищения не сдержит даже умудренный знаниями и годами седобородый профессор. Ежесекундно на Солнце 570 миллионов тонн водорода превращаются в 566 тонн гелия. Каждую секунду Солнце те¬ ряет 4 миллиона тонн массы, уносящейся в виде световой и тепловой энергии. Если подсчитать, какому количеству кило¬ калорий отвечает эта масса, получается число, с которым в физике и даже астрономии встречаться приходится не каж¬ дый день: 1,3 • 1026 килокалорий. Постигнуть грандиозность этого числа не поможет и самое броское сравнение. Впрочем, читатель, июльским полуднем изнывающий под палящими лу¬ чами Солнца и с ужасом думающий, что на планете имеются места, где солнечные лучи палят еще нещаднее, вспомни, что на Землю падает всего одна двухмиллиардная доля всей ра¬ диации, испускаемой Солнцем. На протяжении всего одной страницы мы довольно да¬ леко углубились в дебри современной ядерной физики. Впро¬ чем, я неточен. Какие это дебри? Все, о чем я сейчас рас- 107
сказал, хотя и не очень просто для понимания, но дебрями физики никак назвать нельзя. Сегодня — это уже вдоль и поперек изъезженный перекресток, вроде площади Пушкина в Москве. Нынче есть в физике места, которые действительно называют джунглями. Хотя физики-теоретики неплохо в этих «джунглях» ориентируются. Солнечную реакцию ученые научились осуществлять на Земле. Правда* поначалу процесс слияния ядер атомов водо¬ рода получил в высшей степени мрачное применение: водо¬ родная реакция используется в термоядерных бомбах, кото¬ рые иначе называются водородными. И уж очень не хочется мне описывать громадную разрушительную силу этих бомб. Об этом пишут предостаточно. Нельзя не подивиться тому факту, что водородная реак¬ ция— второе в истории науки явление, которое вначале было обнаружено на Солнце, а потом уже осуществлено на Земле. Первым было нашумевшее в свое время открытие «солнеч¬ ного газа» — гелия. Для нас здесь важно другое: сам факт образования ге¬ лия— реакция, в результате которой водород сам себя «по¬ вышает в числе» — самопроизвольно передвигаясь из клетки № 1 в клетку № 2. Но, может быть, не один водород на звездах стремится к «повышению в должности»? Может быть, и другие элемен¬ ты обнаруживают тенденцию к укрупнению? ЗВЕЗДЫ ТОЖЕ СТАРЕЮТ Вам предстоит пройти тяжелый и сложный путь в 100 нилометров длиной. А вы прошли только один. Можете ли вы сказать, что путешествие законче¬ но? Нет, конечно. Еще ждут впереди крутые горные перевалы, опасные пере¬ правы да редкие передышни. А надо спешить. Вот тан и здесь, в проблеме происхождения элементов. Выяснено, нан обра¬ зуется гелий. Один элемент из сотни! Мало, очень мало. Но не зря говорят: хорошее начало — половина успеха. А начало — выяснение роли водородно-ядерной реанции — и впрямь нан будто бы неплохое. Науке точно известны условия, при которых в звездах происходит слияние ядер водорода с образованием ядер ге¬ лия. Условия эти выражаются тремя словами: 20 миллионов градусов. Кратко, но... очень сложно, 198
Сложно потому, что извилистым и подчас изнурительным путем пришли ученые к выяснению этой величины. Сложно потому, что нелегко было доказать и исчезнове¬ ние водорода, и образование гелия. Сложно потому, что 20 миллионов градусов — это все- таки громадная, чудовищная температура. И надо обладать незаурядной научной смелостью, чтобы предположить воз¬ можность существования таких температур, и выдающейся научной эрудицией, чтобы доказать справедливость этих предположений. 20 миллионов градусов! Много? Очень много. Тем не ме¬ нее очень скоро мы поведем речь о таких температурах, по отношению к которым 20 миллионов градусов — то же, что студеная вода горного потока в сравнении с кипящим маслом. Итак, выгорает на звезде водород. Он не горит, конечно, в прямом смысле этого слова. Горение — процесс соединения элементов с кислородом. Вот почему «выгорает» здесь ска¬ зано не совсем правильно, но, по-видимому, достаточно об¬ разно. В звезде образуется гелиевое ядро. При этом гелий оказывается очень сильно сжатым по сравнению с исходным водородом. Оболочка звезды — небольшое количество остав¬ шегося водорода, — напротив, сильно расширяется. Что же при этом происходит? А то же, что в нашем до¬ машнем холодильнике. Когда фреон в испарительной камере расширяется, происходит охлаждение; сжижается испарив¬ шийся фреон — и происходит разогревание. Таких «холодильников» во Вселенной столько, «сколько звезд на небе». Вероятно, эта поговорка никогда не была так к месту. Потому что здесь ее следует понимать букваль¬ но. Каждая звезда — «холодильник» с «холодильной каме¬ рой»— оболочкой и «поршневой камерой» — ядром. Вот почему в гелиевом ядре температура сильно повы¬ шается, а водородная оболочка звезды значительно остывает. Это слово надо понимать, конечно, относительно. Водородная оболочка имеет температуру этак 3000—4000 градусов; при такой температуре не озябнешь! Тут, разумеется, возникает вопрос: как об этом узнали? Как раз это оказалось сравнительно несложным. Устано¬ вили, что те звезды, в которых мало водорода, но много ге¬ лия, имеют на поверхности более низкую температуру. Опре¬ делять температуру звезд хотя и не очень простая, но, в об- 199
щем, вполне посильная задача: чем белее звезда, тем она жарче разогрета, чем краснее, тем она холоднее. (Вспомни¬ те: «Нагреть до белого каления».) В гелиевом ядре таких звезд возникают условия, кото¬ рые простыми уж никак не назовешь. Температура 100— 150 миллионов градусов. (Мы видим, что сравнение «холод¬ ный ручей — кипящее масло», которое я приводил раньше, не ахти какое верное, потому что здесь «масло» нагрето выше «воды» на сотню с лишним миллионов градусов.) Плотность вещества гелиевых звезд — несколько сот тысяч граммов в кубическом сантиметре. Плотность хорошая. Такая, что одна щепотка этого звездного вещества завесила бы столько, сколько баржа, доверху груженная отборными астрахански¬ ми арбузами. Вот при таких условиях становится возможной реакция 3 Не = С Из трех ядер гелия образуется одно ядро углерода. Эта реакция может идти и при «прохладной» температуре — до¬ казательством служит то, что углерод обнаружен на Солнце. Но при такой низкой температуре, как на нашем светиле, ре¬ акция образования углерода идет очень медленно; вот почему этого элемента так мало на Солнце. А вот при 150 миллионах градусов образование углерода протекает очень быстро. Проходит каких-нибудь 10—100 мил¬ лионов лет — и гелия на звезде нет, или, вернее, почти нет: выгорел. «Ды м» при этом «горении» получается очень увесистый. Дело в том, что при такой чудовищной температуре, которая повышается по мере выгорания гелия, образовавшийся угле¬ род продолжает присоединять ядра атомов гелия. При этом происходит ряд последовательных реакций: С + Не = О — образуется кислород; О + Не = Ые — образуется неон; Ые + Не = — образуется магний. Астрономам известно несколько звезд, которые содержат, по-видимому, очень много магния. Так что приведенные уравнения ядерных процессов отнюдь не досужий вымысел. Из водорода — магний! Такое значительное увеличение атомного веса химических элементов, образующих звезду, не проходит для нее бесследным. Центральная область ее про- 200
должает уплотняться, сжиматься. Температура звезды при этом, конечно, возрастает. Сейчас она выражается уже совер¬ шенно немыслимой величиной: 3 миллиарда градусов! При такой температуре возможны уже самые неожиданные про¬ цессы. Начинают соединяться друг с другом ядра углерода: С + С = Это взаимодействие может идти и несколько иным об¬ разом: С + С = Ыа + Н При реакции образуются ядра водорода — протоны. Но это уже совсем не тот «кроткий» водород, каким он был в на¬ чале развития звезды, когда протекала «тихая и мирная» ре¬ акция образования гелия. Еще бы! Ведь там температура была совсем ничтожной в сравнении с нынешними 3 милли¬ ардами градусов. Вот почему ядра ^атомов водорода начинают активно участвовать в ядерных реакциях, приводя к образованию са¬ мых различных элементов, находящихся в Периодической системе в «районе» магния — алюминия — кремния. И уж совсем «яростными» становятся при такой темпера¬ туре немногие оставшиеся альфа-частицы — ядра гелия (они 201
образуются, кстати, также и при столкновении некоторых тя¬ желых ядер). При взаимодействии альфа-частиц с тем широ¬ ким набором элементов, который уже имеется на звезде, по¬ лучаются самые различные элементы, а главное, при этих ре¬ акциях образуются нейтроны. Ну, а коль скоро уже появи¬ лись нейтроны, то могут образовываться самые разнообраз¬ ные элементы; ведь ничто не может помешать нейтрону про¬ никнуть в ядро. Итак, с появлением нейтронов на звездах образуются разнообразные тяжелые элементы: молибден, ба¬ рий, вольфрам и многие другие. И вот тут самый раз вспомнить о 43-м элементе, о кото¬ ром шла речь во второй, «алхимической» главе. Действитель¬ но, существование его на некоторых звездах служит лучшим доказательством справедливости теории развития элементов на звездах. Технеций — очень неустойчивый элемент. Самый долгоживущий его изотоп имеет, как мы помним, период по¬ лураспада 2,5 миллиона лет — ничтожный по масштабам жизни Вселенной отрезок времени. Вот почему существова¬ ние технеция на звездах — неоспоримое доказательство того, что в них идет непрекращающийся процесс образования хи¬ мических элементов. И если мы видим в спектре звезды ли¬ нии технеция, это означает, что он вот-вот образовался, так сказать, «с пылу горячий». Участие в звездных реакциях нейтронов может привести к образованию самых тяжелых элементов. Ясно, однако, что на каком-то элементе этот процесс должен остановиться. Но на каком? И что после этого произойдет со звездой? По¬ гаснет? Станет мертвой? БОЖЕСТВЕННЫЕ РАССУЖДЕНИЯ О КОНЦЕ МИРА Сейчас нам снова придется повстречаться с нашими старыми знаномыми — церновнинами. Хочу, впрочем, предупредить. Церновнини отнюдь не всегда облачаются в сутаны и ризы. Для пропаганды своих взглядов они могут обой¬ тись без над ила или органа. Мы знаем церновнинов, облаченных в самое обыч¬ ное, „партикулярное", платье. И орудуют они с помощью обычной авторучни или нусна мела. Более того, многие из этих церновнинов не посещают цернви. А некоторые из них самым искренним образом почитают себя атеистами. Сегодня церковь спорит с истинной наукой так же ярост¬ но, так же непримиримо, как и триста, как и пятьсот лет назад. Правда, по форме спор этот не похож на те, которые 202
так пышно обставлялись в средневековье и в лучшем случае кончались плахой проигравшей в споре стороны. Надеюсь, не стоит указывать, что выигравшей стороной всегда бывала церковь. Сегодня ни одному церковнику не придет в голову отстаи¬ вать, например, сказку о пророке Ионе, который «три дня и три нощи» провел «во чреве кита». Нет, церковник этот, если он умный, охотно согласится с вами, что такое вряд ли может быть даже при вмешатель¬ стве духа святого. Но если зайдет речь об одном из основных вопросов, ко¬ торые лежат в основе идеологии: было ли начало и будет ли конец мира — здесь церковники будут спорить самозабвенно, до хрипоты в голосе и до синевы на бритых физиономиях. Они не идут ни на какие компромиссы. Они уверенно отве¬ чают: было и будет! Было и будет! Было и будет! В чем дело? Что так взволновало почтенных отцов? О, у них имеются все причины для волнений! Ведь если начало мира было, значит, кто-то «начал» это начало. Кто же? По¬ нятно кто — бог. Если предвидится конец мира, кто будет «задергивать за¬ навес». Понятно кто — бог. Но хлопотно живется сейчас церковникам! Не знаешь, с какой стороны ждет тебя неприятность. На что бы уже, ка¬ залось, безобидна проблема происхождения элементов — всякие там протоны, нейтро¬ ны, дефект массы. А вот по¬ ди — стала эта проблема ог¬ ненным разделом между цер¬ ковью и истинной наукой. Впрочем, прежде чем пе¬ рейти к существу спора, я хочу самым решительным, самым категорическим образом под¬ черкнуть: далеко не все уче¬ ные Запада повинны в идеали¬ стических грехах. Нет, пожа¬ луй, подавляющее большинст¬ во из них поняло: материа¬ лизм — единственно возмож¬ ный фундамент для . научного ш щ&В сегодня #1? деДЬ
творчества. Но здесь пойдет речь о тех немногих, которые этого не поняли, или о тех, которые не хотят понять, считая, что «не понимать» во всех отношениях выгоднее. Обычно рождение каждой крупной естественнонаучной теории всегда сопровождается стройным хором хулы и про¬ клятий. Первые голоса в этом хоре принадлежат церкви. Но явственно различима и втора — это примыкающая к церкви псевдонаука. Она усердно вторит запевалам, а если иногда попадает не в тон, то регенты этого хора — святые отцы, — хотя и морщатся, но особенных выговоров ученым не делают. Лучших теперь не сыщешь! Но вот что получилось с теорией происхождения элемен¬ тов. На многолетнюю — почти полвека! — осаду, подобную той, что церковь устроила теории Дарвина, у мракобесов про- 204
сто не было времени. Они не располагали даже тем десяти¬ летием, в течение которого они сопротивлялись теории строе¬ ния атома. Здесь дело решали месяцы. И вот за эти месяцы церковь показала, что она совсем не та, какой была 300 лет назад, и не та, какой была 100 лет назад. И даже не та, какой была 30 лет назад. Совершенно неожиданно теория происхождения элементов привела церковников в состояние живейшего восторга. Более того, в католической прессе стали появляться утверждения, что теория эта для церкви ну просто находка, причем наход¬ ка во всех отношениях великолепная! И то сказать, обрадовались церковники не зря. Они усмо¬ трели в этой теории научное доказательство того, что мир имел начало и будет иметь конец. И в первый же год после того как появилась и оформилась теория происхождения эле¬ ментов во Вселенной, возгласы церковников «Было и будет!» зазвучали еще громче, еще ликующе, еще нахальнее. И вот как стал выглядеть спор между церковью и на¬ укой. Не удивляйтесь, что святые отцы прибегают к необыч¬ ным для них терминам. Я рассказывал в начале главы, что церковь занялась астрофизикой и математикой. И вот первый урожай на ниве научных трудов. — Ну-с, господа материалисты, — вкрадчиво и вежливо— очень вежливо! — говорит один из папских академиков, — не можете ли вы ответить сначала на один вопрос? Как там по- вашему, по-марксистски: если какое-либо явление имеет ко¬ нец, то должно оно иметь начало? — Обязательно должно! — отвечают материалисты. Этот ответ приводит церковников в восторг. — Оу! — потирает руки наиболее прыткий из них. — На¬ деюсь, вы не отречетесь от этого заявления, когда мы дойдем до конца спора? Вы подтверждаете, что не отречетесь. Тогда вам начи¬ нают взахлеб и дрожащим от бьющего наружу торжества голосом перечислять: — Вот имеется водородная звезда. На ней идет непре¬ рывный процесс превращения водорода в гелий. Надеюсь, вы не станете этого отрицать? — Напротив, мы об этом сами рассказывали. — Так вот, — не скрывая торжествующей улыбки, про¬ должают святые отцы, — после того как выгорел весь водород, начинаются, если мы не ошибаемся, реакции гелие- 205
вого цикла, а затем образуются углерод, магний, титан, же¬ лезо? — Не ошибаетесь, ваши преосвященства! — Ну-с, а затем появляются свободные нейтроны, бла¬ годаря которым образуются самые тяжелые элементы, верно? — Верно, — соглашаетесь вы. — А раз это, как вы изволили выразиться, верно, то не составит ли вам труда ответить еще на один вопрос: что происходит со звездой, когда на ней завершится цикл обра¬ зования элементов, когда весь водород и гелий выгорят, когда образуются самые тяжелые элементы? — Тогда звезда погаснет, — заявляете вы. — Аминь!! — хором вопят академики. — Спор окончен. Вы согласились с нами, что конец мира неизбежен. Не вздумайте удивляться такому неожиданному выводу. Потому что, в общем, папские академики правы. Если звезда с неизбежностью гаснет, то в конце концов погаснут все звезды. Вселенная умрет. Но ведь одно из основных положений материалистического мировоззрения гласит: Вселенная безгранична во времени и пространстве. И вот мы, материалисты, сами создали теорию происхождения элементов, с помощью которой святоши укла¬ дывают нас на обе лопатки. Ведь звезды и впрямь должны гаснуть. Обидно? Еще бы! „ГОСТЬЯ" Нан автор нниги, я дате рад, что создалась таная ситуация. По нрайней мере, наглядно видно, что путь ученых — не одни триумфальные отнрытия. Бывают и у них минуты недоумения и дате растерянности. Но не уныния. Да и чего унывать? Уныние ниногда не было подспорьем делу. А потом, все ли аргументы использовали мы в споре с церновнинами? Нет, не все. Видимо, сейчас самое время заняться явлением, о нотором знали и раньше, но подробно изучать начали сравнительно недавно. Известие о том, что открыта очередная сверхновая звезда обычно вызывает сильнейшее возбуждение в среде астроно¬ мов. Все обсерватории ощериваются трубами сотен теле¬ скопов и хитроумных приборов, а астрономы, не успев отдох¬ нуть от переживаний прошлой ночи, ждут не дождутся, 206
когда же снова на¬ ступит темнота, ти¬ хонько ругая лен¬ тяйку Землю за то, что она так нестер¬ пимо медленно кру¬ тится. Сейчас вы убедитесь, что аст¬ рономы волнуются не зря. Уже давно люди обратили внимание на то, что иногда на том участке неба, где вчера еще ниче¬ го не было, сегодня вспыхивает яркая звезда. Правда, та¬ кое событие слу¬ чается не часто. И обычно оно так по¬ ражает наблюдате¬ лей, что история со¬ хранила для нас почти все случаи, когда за последние два тысячелетия на¬ блюдались вспышки сверхновых звезд. Так, в китайской летописи с длинным названием, перевод которого я так и не мог узнать, «Вень- Сянь-Тин» пишется: «В эпоху Чжун-пи- на, на второй год (185—186 год нашей эры) на десятую лу¬ ну в день Квейхая появилась необыкно¬ венная звезда Нан-
Мана. Она была величиной с бамбуковую циновку и после¬ довательно показывала пять цветов. Постепенно уменьшала она блеск к шестой луне следующего года, когда исчезла». Что касается «бамбуковой циновки», то автор летописи малость переборщил. Появись на небосклоне звезда такой величины, от живого на Земле не осталось бы ничего. Но это лишний раз показывает, как дивились люди необычности сверхновых звезд. А во всем остальном автор летописи был предельно точен. Действительно, самой характерной и, как мы убедимся дальше, самой важной для нас особенностью сверхновых звезд является то, что они сравнительно быстро уменьшают свою яркость и почти полностью гаснут за 9—10 «лун». В летописях многих народов можно найти упоминание о самой мощной на памяти людей вспышке сверхновой, ко¬ торая произошла в 1054 году. Эта звезда была настолько ярка, что ее было видно даже днем. Астроном китайской обсерва¬ тории Большого Дракона в Пекине Ма Туан-линь оставил нам подробное описание сверхновой 1054 года, благодаря которому мы можем представить себе, как это происходило. Звезда вспыхнула внезапно, и уже на следующую ночь она могла поспорить по своей яркости с луной. Ночью каж¬ дый предмет отбрасывал две тени, и это так удивляло горо¬ жан, что даже мальчишки, которым давно полагалось спать, бегали по улицам, размахивая палками и распевая песни. Ма Туан-линь дал звезде поэтическое имя «Гостья». Имя было выбрано удивительно точно: появившись внезапно, звезда «гостила» на небе недолго. Через год ее уже не было видно невооруженным глазом (а до изобретения телескопа надо было ждать еще почти полтысячелетия). Сегодня в созвездии Тельца — в том участке неба, где когда-то появилась Гостья, — в сильные телескопы можно видеть крабовидную туманность, которая несомненно образо¬ валась из Гостьи. За последние 500 лет всего дважды посчастливилось обна¬ ружить вспышки сверхновых в нашей Галактике, так ска¬ зать, поблизости. И оба раза это было очень давно: в 1572 и 1604 годах. И в других же галактиках сверхновые вспыхи¬ вают не чаще. Но так как галактик много, то астрономам приваливает счастье открывать одну сверхновую в среднем раз в год. Во многих обсерваториях мира организована служба 208
сверхновых звезд. Ученые тщательно рассматривают фото¬ графии различных участков неба; не появилось ли на нега¬ тиве пятнышко сверхновой. И когда очередная сверхновая бывает обнаружена, весть об этом распространяется с быстро¬ той — нет, не молнии, а гораздо быстрее — радиоволн. Пото¬ му что о таком важном событии сразу начинают вещать радиостанции. После пространного рассказа о сверхновых звездах чита¬ телю ясно, что автор повел о них речь не зря, что история развития химических элементов связана именно с этими дико¬ винными астрономическими объектами. Как ни редки вспыш¬ ки сверхновых, все же астрономы смогли усмотреть одну очень важную закономерность. Оказывается, яркость каждой сверхновой звезды уменьшается наполовину приблизительно за шестьдесят суток. Вот, скажем, замерили яркость сверх¬ новой сегодня. Спустя два месяца она будет светить вдвое тусклее, через четыре месяца — вчетверо тусклее, через пол¬ года — в восемь раз и так далее. Дальше астрофизики и астрохимики рассуждали так. От¬ чего может уменьшаться, да еще с такой закономерностью, яркость звезды? Очевидно, там идет процесс распада какого- то элемента. Распад, конечно, радиоактивный. А раз так, то какой элемент может иметь период полураспада 60 суток? Удивительно вовремя было сделано открытие о законе спадания светимости сверхновых! Возникни это открытие двумя десятилетиями раньше — и ни один, даже самый гени¬ альный ученый не смог бы понять, какой это элемент может распадаться на сверхновых звездах. Но сегодня для ответа на этот вопрос не надо быть научным провидцем. Достаточ¬ но пройтись внимательным взглядом по «радиоактивному» участку Периодической системы — и виновник обнаружи¬ вается сразу. Калифорний-254. Именно этот изотоп имеет период полураспада 60 суток. Так совершенно неожиданно ученые получили «привет» от элемента, который не существует на Земле, но «уютно» обосновался на сверхновых звездах. Итак, мы знаем теперь, на каком элементе обрывается процесс укрупнения атомных ядер на звездах. Оказывается, последнее звено или, во всяком случае, одно из последних звеньев этой цепочки превращений — элемент № 98, кали¬ форний.
ВЗРЫВ — РОЖДАЮЩИЙ В начале существования — водород, в нонце — налифорний. „Карьера“ нан „нарьера“. Что в ней особенного? Особенного много! Боюсь, что грандиозность взрыва, которым сопровож¬ дается образование сверхновой звезды, пока еще недоступна воображению читателя. Какое бы тут подобрать сравнение? Вспомните, что пишут о размерах разрушений, которые при¬ носит взрыв атомной бомбы скромного калибра. Теперь пред¬ ставьте себе энергию, затрачиваемую на... щелчок двумя пальцами. Думаю, что даже и калории здесь не будет. Так вот: энергия взрыва сверхновой так относится к энер¬ гии взрыва атомной бомбы, как последняя относится к энер¬ гии, затрачиваемой на щелчок пальцами. Соответственно велики и количества калифорния, участ¬ вующие во взрыве сверхновой. Оказывается, что «взрывчат¬ кой» на сверхновых служит такое количество калифорния, которое по массе равно примерно двадцати таким шарам, как наша Земля. Не буду ничего рассказывать о тех чудовищных темпе¬ ратуре и давлении, которые образуются при взрыве сверх¬ новой. Тут уже не поможет никакое сравнение. Да и чита¬ тель, наверное, устал от цифр. Прошу поверить только, что и температура и давление выражаются числами с таким количеством нулей, которое заняло бы не одну строчку этой книги. При такой температуре, при таком давлении ядра атомов калифорния разлетаются на мелкие осколочки. Тут нет ни¬ какого образного преувеличения. Так и есть: на мельчайшие осколочки — на нейтроны и протоны; мельче в данном слу¬ чае уже ничего не придумаешь. Нейтроны остаются нейтро¬ нами. Ну, а протоны не что иное, как ядра водорода. Водо¬ рода! 1 Понятно, к чему я клоню? Конечно же, понятно! Распад тяжелых элементов, образующих сверхновую звезду, или, вернее, звезду, предшествовавшую сверхновой, происходит так глубоко, что при этом снова возникает водород. Не надо думать, что при взрыве сверхновой сразу же 1 Впрочем, читатель помнит еще из первой главы, что нейтрон, пред¬ ставленный «самому себе», очень скоро превращается в атом водорода. 2Ю
образуется «молодая», водородная звезда. Водород, возник¬ ший при взрыве, с фантастической скоростью выбрасывается в мировое пространство. А то, что именно водород рассеян в межзвездном пространстве, было известно уже давно. Правда, средняя концентрация водорода там очень невели¬ ка — несколько атомов на кубический сантиметр. Благодаря силам тяготения атомы водорода начинают собираться в небольшие скопления, которые становятся со временем все большими и большими. Процесс этот идет очень долго. Быть может, миллиард лет, а вероятнее всего, еще дольше. Важно другое: в конце концов образуются гро¬ мадные скопления этого элемента, равные по массе звезде. Когда скопляется такая громадная масса водорода, то неизбежно возникают громадная температура и чудовищное давление. И, как результат этого, начинается ядерная реак¬ ция: ядра водорода, сливаясь, образуют ядро гелия. Звезда начинает жить. Все. Круговорот, цикличность жизни звезд доказана. Очень хотелось бы мне посмотреть на физиономии святых отцов и закончить описанный в начале этой главы (и, конеч¬ но же, выдуманный мною) спор. Впрочем, боюсь, что они уклонились бы от этого спора. Под вежливыми, разумеется, предлогами: дескать, заняты подготовкой к очередному со¬ бору, у них теперь молебен или вообще им недосуг — дел много. Что ж, можно им поверить. Дел у них действительно много. Они сегодня ищут новые доказательства существо¬ вания бога. И думают, бедняги, что найдут эти доказатель¬ ства. Сказать бы им на это так: — Господа ученые-богословы! Неужели вы не видите, что все ваши попытки сражаться с наукой, с современной наукой, обречены на провал? Бросайте это занятие, пока не поздно. Мало ли дела на земле хорошему человеку? Можно сеять пшеницу, делать станки, мастерить игрушки, заниматься наукой, настоящей наукой. В нашем, XX веке сказка о боге должна умереть. Мы не можем, просто не имеем права при¬ вести в XXI век, в третье тысячелетие, религию. И без того XX веку будет за что отвечать перед будущими поколе¬ ниями.
„АЭЛИТА“ А ведь началось все с отнрытия радиоантивности, с исследования процессов, происходящих в глубинах маленьного-маленьного ядра маленького-маленького атома. А кончилось открытием процессов, приводящих н гибели и возрождению звезд. Впрочем, кончилось ли? Зависть, конечно, нехорошее чувство. Но в 1935 году мы, киевские мальчишки, завидовали своим московским сверст¬ никам мучительно и откровенно. Они встречали челюскинцев, они видели наяву, что нам суждено было высматривать с не очень ярких в то время киноэкранов. Они приглашали к себе на слеты Каманина и Ляпидевского. А некоторым удалось заполучить самого Отто Юльевича Шмидта. О чем они могли разговаривать с академиком? Разве что лепетать заплетающимися от робости языками обещания хорошо учиться и слушаться пап, мам и пионервожатых да в сотый раз задавать Отто Юльевичу надоевший ему, навер¬ ное, до самой последней возможности вопрос: очень было холодно на льдине или так себе, терпимо? А нам необходимо было встретиться с академиком Шмид¬ том по важному научному вопросу. У нас, во дворе 39-го до¬ ма по Пушкинской улице, был свой астрономический кру¬ жок. Назывался он «Аэлита». Сейчас это название звучит совсем обыденно. Теперь так называют диетические столо¬ вые. А в 1935 году имя героини повести Алексея Толстого звучало для нас совсем как сегодня «Гагарин». На заседаниях «Аэлиты» я провел немало бурных часов. Происходили эти заседания на заднем дворе, где нас не могли настигнуть воинственные призывы мам о невыученных уроках. На заседаниях мы в основном спорили. О че'м угод¬ но. Живут ли люди на Марсе (впрочем, это был, кажется, единственный пункт, по которому особых разногласий не существовало: конечно, живут!)? Можно ли доставить с Ве¬ неры живого птеродактиля и поместится ли он в ракете? Как близко можно подлететь к звезде, чтобы не сгореть? Мы спорили и о том, как назвать ту планету за Плутоном, которую мы откроем, как только удастся поднакопить денег на телескоп. Я предлагал назвать планету Велиорой. Это, во- первых, было очень красивое имя, а во-вторых, означало: «Великая Октябрьская революция». Жорка Гительман предлагал имя «Лидола», что, во-пер- 212
вых, напоминало по назва¬ нию какую-то ветеринарную мазь, а во-вторых, ровно ни¬ чего не означало, разве только имя Лидки — сума¬ тошной и, на мой взгляд, совсем некрасивой девчонки с соседнего двора. Это пред¬ положение я высказал вслух и смог вернуться домой лишь вечером: темнота должна была скрыть от ма¬ мы большой синяк под глазом. Один Отто Юльевич Шмидт мог рассудить нас. К чьему авторитету мы мог¬ ли еще обратиться? Жил, правда, у нас во дворе «собствен¬ ный» академик. Но он ни на какие льдины не летал, а ходил смирный и бритый каждый день к себе в институт, где зани- . мался какими-то древними черепками. Нет, нам был необхо¬ дим именно Отто Юльевич Шмидт! Но Шмидт тогда в Киев не приехал. А когда я встретился с ним лет двадцать спустя, на юбилейной сессии Украинской Академии наук, то выяснять эту проблему не имело смысла: планета так и не была открыта, а Жорка погиб зимой 44-го на Первом Украинском. Я не случайно вспомнил здесь имя академика Отто Юль¬ евича Шмидта — выдающегося общественного деятеля, круп¬ нейшего математика, отважного путешественника, знамени¬ того астронома. Сейчас пойдет речь об одной теории, создан¬ ной Шмидтом в последние годы его жизни. Хотя с этого вре¬ мени прошло почти два десятилетия, теория Шмидта продол¬ жает оставаться в центре внимания научного мира, продол¬ жает широко обсуждаться, проверяется, уточняется, допол¬ няется. .. А теория эта вот о чем... Нам очень хочется иметь соседей во Вселенной. Хочется, чтобы неизменно волнующие научно-фантастические повести о чудовищнообразных, но добрых марсианах и человекопо¬ добных, но свирепых пришельцев из созвездия Скорпиона оказались ну хотя бы чуточку правдой. Хочется этого не только нашему поколению. Мечталл об 213
этом давно, очень давно. Досужие архивисты раскопали со¬ чинение о народонаселении других планет, написанное в сред¬ невековье Сирано де Бержераком. Автор этого сочинения, если верить французскому поэту Ростану, написавшему о Си¬ рано пьесу, был отличным стихотворцем, бесстрашным дуэ¬ лянтом, благородным рыцарем и незаурядным фантастом. Но оставим исторические изыскания. Они завели бы нас очень далеко. Да и, честно говоря, в данном случае не так уж важно установить, кто первый сказал «э»! Важно другое. Когда ученые всерьез занялись проблемой обитания других миров, стало ясно, что островами жизни во Вселенной могут быть, конечно же, только планеты. На звездах, даже самых прохладных, обитать живым существам было бы не очень уютно, потому что температура на поверхности таких звезд приблизительно 3000 градусов. При такой температуре из всех химических соединений может существовать разве что соединение углерода с азотом, да и то в небольшом коли¬ честве. Вот почему планеты издавна привлекали внимание уче¬ ных, и не только астрономов. Ведь проблема обитания других миров волнует представителей многих наук. Очевидно, что прежде всего необходимо было решить про¬ блему происхождения планет. Но вот беда: ни одной другой планетной системы, за исключением нашей Солнечной, астро¬ номия не знает. Ведь планеты светят не собственным светом, а лишь отраженным. Так вот попробуйте уловить отражен¬ ный свет на расстоянии, которое даже луч пробегает за не¬ сколько десятков лет. Так что вполне возможно: сидят сейчас на одной из пла¬ нет, вращающихся вокруг звезды Альфа Центавра, туземцы и до хрипоты спорят, есть ли у ближайшей к ним звезды — Солнца — планеты. Сейчас, наверное, уже не счесть всех теорий происхожде¬ ния планет, которые выдвигались в свое время. Одни суще¬ ствовали до первого обсуждения, другие становились обще¬ признанными и насчитывали весьма солидный возраст — годы или даже десятилетия. Но все эти теории с неизбежностью опровергались накопляющимися фактами. И оказалось, что следствия, вытекающие из закона Мен¬ делеева, сказали решающее слово и в этой проблеме — проб¬ леме происхождения планет. Однако здесь надо будет рас¬ сказывать по порядку. 214
Все прежние теории происхождения планет, отличаясь, разумеется, друг от друга в деталях, тем не менее имели одну общую основу: планеты произошли из Солнца. Вот, на¬ пример, известная в свое время и даже вошедшая в школь¬ ные учебники теория астронома Джинса. По Джинсу, какая- то звезда, проходившая в районе Солнца, вызвала на нем приливную волну, в результате которой от Солнца оторва¬ лось несколько «капель» материи. Вот эти капли-то и стали планетами. Несмотря на внешнюю простоту, теория Джинса, казалось, вначале объясняла многое и, в частности, поясняла тот об¬ щеизвестный факт, почему недра нашей планеты находятся в расплавленном состоянии: просто Земля снаружи успела остыть и покрылась твердой коркой, а изнутри еще сохрани¬ лась высокая температура. Я не буду сейчас рассказывать о всех тех фактах, под тяжестью которых теория Джинса, господствовавшая в науке почти два десятилетия, в конце концов рухнула. (Вспомним хотя бы расчеты лорда Кельвина, о которых рассказывалось в предыдущей главе.) Читатель без труда сможет найти под¬ робности о теории Джинса и ее критику в многочисленных книгах о происхождении Солнечной системы. В 1944 году вопросом происхождения планет занялся Отто Юльевич Шмидт. Я лишен возможности рассказывать под¬ робно о его интересной теории. Суть ее вкратце такова. Пла¬ неты возникли не из Солнца. Они образовались из скоплений метеоритов. Постепенно метеориты образовывали все боль¬ шие и большие объединения. Притянувшиеся друг к другу метеориты становились центрами тяготения, которые притя¬ гивали к себе остальные метеориты и межзвездную пыль. И сегодня наша планета притягивает к себе метеорное ве¬ щество. Правда, сейчас в «окрестностях» Земли осталось совсем мало метеоритов, и за сутки на поверхности планеты выпадает всего около 10 тонн метеорного вещества. Судите сами, много это или мало. Во всяком случае, несколько мил¬ лиардов лет назад выпадало гораздо больше. Пусть сейчас имеются весьма существенные дополнения к теории Шмидта, но основные сведения, которыми мы рас¬ полагаем о Солнечной системе: особенности вращения пла¬ нет, закономерности расположения планет относительно Солнца и друг друга, масса планет — все они «работают» на эту теорию. Все, кроме одного: внутреннего тепла Земли,
ПЕНКА НАШЕЙ ПЛАНЕТЫ Среди всех начеств, которыми должен быть наделен настоящий ученый, нема¬ ловажным является умение видеть за малым большое, за частным — общее, за незначительным — важное. Если он обладает этим качеством да еще де¬ сятком иных добродетелей, то тогда может быть сделано открытие, по¬ добное вот этому... Следует не без некоторого чувства горечи отметить, что в 1969 году космос будет исследован учеными значительно лучше, чем недра нашей планеты. Да, познать процессы, про¬ текающие в глубине Земли, труднее, чем процессы, развиваю¬ щиеся на расстоянии десятков, а то и сотен световых лет от нас. Что поделаешь! Телескоп с легкостью «пробивает» толщу миллиардов километров, отделяющую нас от какой-нибудь звезды, но не может заглянуть в глубь Земли даже на пол¬ сантиметра. Но и иные, специально приспособленные для исследования Земли приборы в лучшем случае могут прони¬ кать в нее на глубину пробуравленных скважин, то есть на несколько километров. С помощью специальных взрывов можно «прощупывать» планету на несколько десятков кило¬ метров вглубь. И это все. Что происходит в более глубоких областях, об этом можно только догадываться. Что бы там ни происходило, «хозяин» тех областей — ко¬ нечно, высокая температура. Вулканическая лава, нагретая до температур нескольких сот градусов, — достаточно красно¬ речивое тому свидетельство. Сегодня ученые располагают до¬ статочным количеством фактов, указывающих на то, что по мере приближения к центру планеты, температура ее растет. Ученых давно волновала мысль: каково происхождение этого тепла? Наиболее естественный ответ пришел сразу. Я о нем уже рассказывал: Земля некогда (образовавшись из Солнца) была раскаленным шаром. Остыв с поверхности, она продолжает оставаться раскаленной изнутри. Вот и все. Но еще в прошлом веке ученые подсчитали, что раскален¬ ный шар объемом с нашу планету должен полностью по¬ терять свое тепло за 24 миллиона лет. А ведь возраст Земли много-много больший. Следовательно, внутри планеты имеет¬ ся какая-то печка. Реакция превращения водорода в гелий? Нет, конечно. Откуда водороду там взяться? Геология знает несколько способов определения количе- 216
ства тепла, поступающего из глубин Земли к нам, на ее поверхность. Все эти способы не так уж сложны, но, впрочем, не так уж и просты. Не очень важно для нас и точное число, выражающее количество этого тепла. Для наиболее любозна¬ тельных сообщу, что за год из недр планеты поступает 5* 1020 калорий. Величина эта очень большая, можно поверить этому без особых сравнений и доказательств. Важно другое. То, что при радиоактивном распаде выде¬ ляется тепловая энергия, было открыто едва ли не сразу после самого открытия явления радиоактивности. Более того, для многих радиоактивных элементов определили точное ко¬ личество тепла, высвобождающееся при их распаде. Так, на¬ пример, грамм урана за год выделяет три четверти калории, калия — пять миллионных доли калории. Пять миллионных доли калории — величина ничтожная, да и три четверти калории — не бог весть как много. Но урана на земном шаре очень много, а калия в земной коре — коли¬ чество, выражающееся астрономическим числом тонн. И, кро¬ ме того, имеются еще иные радиоактивные элементы. Словом, когда подсчитали, какое количество тепла долж¬ ны выделять все радиоактив¬ ные элементы, получилось при¬ близительно 5 • 1020 калорий. Трудно сказать, скоро ли узнали астрономы об этом удивительном совпадении: теп¬ ло, идущее из глубин плане¬ ты, равно по величине тому теплу, которое высвобождает¬ ся при распаде радиоактивных элементов Земли. Но уверен, что, узнав это, они ахнули. Оказывается, внутреннее тепло Земли имеет радиоактив¬ ное происхождение! Каких-то «несчастных» калорий, на ко¬ торые раньше и внимания не обращали, вполне достаточно, чтобы поддерживать недра планеты в расплавленном со¬ стоянии. Удивительно! Неви¬ данно!! Феноменально!!!
Первым из астрономов, кто от возгласов удивления пере¬ шел к своему астрономическому делу, и был Отто Юльевич Шмидт. Начались кропотливые расчеты, теоретические изы¬ скания, которые покоились на строгой экспериментальной основе. Расчеты были просты. Нам довольно хорошо известно общее количество (как, впрочем, и каждого в отдельности) радиоактивных элементов Земли. Для всех этих элементов с большой точностью определены периоды полураспада. Воз¬ раст Земли, как об этом рассказывалось в предыдущей главе, определен более или менее точно: 5 миллиардов лет. Все эти, как говорят представители точных наук, исходные данные позволяют рассчитать, какое же количество радиоактивных элементов было на нашей планете при ее рождении (то есть, согласно Шмидту, при образовании ее из метеоритов). Ока¬ залось, было столько, что тепло, выделяющееся при их рас¬ паде, должно было поддерживать в расплавленном состоянии массу вещества, равную массе Земли. Что и требовалось до¬ казать. Итак, Земля действительно в определенном периоде своего существования была расплавленной. Но, во-первых, этим она вовсе не обязана «солнечному» происхождению. А во-вторых, расплавленной она была не в первый пе¬ риод своего существования, а во второй, когда метеорного и пылевого вещества скопилось уже достаточно много. Нам на страницах этой нниги уме не раз приходилось прибегать н слову „мировоззрение". Разное момет быть оно, мировоззрение. Момно думать, что земля — центр мироздания, а сле¬ дует знать, что наша планета — малая из малых частиц безбрежной Вселенной. Нан видим, разница существенная. Момно считать, что человек — творение бога и от¬ личается от прочего органического мира дарованным ему свыше разумом, а момно считать, что человек— один из этапов (пусть и высший) развития органи- чесной жизни на планете. Момно предполагать, что образование планетных систем, а следовательно, возникновение жизни — 218
редчайший, если не единственный случай во Вселенной. Однано есть и иная точна зрения: образование пла¬ нет — занономерное следствие процессов, нонцентри- рования материи в поле тяготения звезд. Разное оно мотет быть, мировоззрение. . . Теория образования планет О. Ю. Шмидта вывела много астрономов из состояния глубочайшего уныния. Ведь если бы подтвердилась справедливость теории Джинса, то оказалось бы, что планеты — уникальнейшее, почти невероятное явление во Вселенной. В самом деле, если, согласно Джинсу, предположить, что для образования планет необходимо близкое, нет, не столкно¬ вение, а просто схождение двух звезд, то простые расчеты показывают: вероятность такого события настолько мала, что с ней не приходится считаться. Раз это так, то образование планетных систем — результат очень редкого совпадения. И, следовательно, во всей Вселен¬ ной не может быть больше планет. Солнечная система уни¬ кальна, а человек — единственное разумное существо во всей Вселенной. И хорошо, если останавливались на этой мысли. Некото¬ рые же шли дальше. Коль скоро, рассуждали они, образо¬ вание планет такое редкое дело, то быть не может, чтобы возникновение Солнечной системы обошлось без вмешатель¬ ства. .. Здесь употребляли различные термины — в зависи¬ мости от образования, возраста, мировоззрения (вот оно, это слово!), и, если хотите, совести, потому, что в науке совесть необходима не меньше, если не больше, чем в ином роде человеческой деятельности. Кто довольствовался туманными определениями («высший разум», «всеобщая мировая целе¬ сообразность»), иные же брякали не колеблясь: бог! Бог — и никаких! Теория О. Ю. Шмидта не первое и не последнее из науч¬ ных достижений XX века, которые заставили старого бо¬ женьку оставить свои позиции и уйти в небытие. Многие из ученых Земли сегодня стоят уже на прочных материалистиче¬ ских позициях. Но многие еще, очень многие продолжают считать, что все определяется волей божьей и властью божьей. И это тоже называется мировоззрением. Вот ведь какое важное слово! 219
МАЛ ЧЕЛОВЕК В СРАВНЕНИИ СО ВСЕЛЕННОЙ, НИЧТОЖНЫ ЕГО СИЛЫ В СРАВНЕНИИ С СИЛАМИ, ВЫЗЫВАЮЩИМИ К ЖИЗНИ ЗВЕЗДЫ, МАЛ СРОК ЕГО ЖИЗНИ В СРАВНЕНИИ С ЖИЗНЬЮ ПЛАНЕТ. НО ВСЕ¬ СИЛЕН ЕГО РАЗУМ. РАЗУМ, БЛАГОДАРЯ КОТОРОМУ УЖЕ СЕГОДНЯ, НА ЗАРЕ РАЗВИТИЯ ЧЕЛОВЕЧЕСТВА — ПОТОМУ ЧТО ЧЕЛОВЕЧЕСТВО БУДЕТ СУЩЕСТВОВАТЬ СЧАСТЛИВО И ДОЛГО,— ЧЕЛОВЕК ДОКАЗАЛ, ЧТО ВСЕЛЕННАЯ БЕССМЕРТНА, ЧТО ПРОЦЕССЫ, ПРО¬ ТЕКАЮЩИЕ В НЕЙ, НЕИЗБЕЖНО ВЕДУТ К ОБНОВЛЕ¬ НИЮ, ЧТО ВО ВСЕЛЕННОЙ ВСЕГДА ВЕСНА!
ОГЛАВЛЕНИЕ На просторах химичесной Антарнтиды Карта химии 12 «Дом» с «чуланом» 21 Срытый двор 25 С чего начинается начало 29 ' Рекордсмен 31 Металл драгоценностей 34 Пятнадцать, как один 37 Одна миллиардная доля процента 49 Его Величество Уран 53 Алхимия XX вена Бискайская история 60 «Пустые» номера 69 «Философский камень» сегодняшних алхимиков 72 Первая брешь 80 61-й 85 Двести сорок, и ни грамма больше 90 92 + * 93 «Заграничные» элементы 97 Манипуляторы с невидимым 103 Пока последние 110 Новое семейство 118 Есть ли предел числу элементов? 120 221
Открытие, которое началось с конца Досада лорда Кэвендиша 126 0,0016 — много или мало? 130 Дважды два — четыре? 135 «Почему же, почему?» 137 Преступником оказался... «швейцар» 142 И уран, и калий, и все остальные 146 И у элементов есть папы 152 Брошь миссис Мак Вильямс . . . . 155 „Война сынов Света против сынов Тьмы" Невыдуманная притча о скупом шейхе и смелом пастухе .... 159 Отпуск митрополита Афанасия 166 Волк, овца, ядерная физика и археология 169 На часах: без двух веков наша эра 176 Ладья фараона Сезостриса 178 Возраст Земли равен «иксу» 181 Возраст планеты и закон Менделеева 183 Во Вселенной всегда весна... «С нами бог!» 188 Один ум хорошо 191 И светит, и греет 194 Звезды тоже стареют * 198 Божественные рассуждения о конце мира 202 «Гостья» 206 Взрыв — рождающий 210 «Аэлита» 212 Печка нашей планеты 216
Для старшего возраста Фиалнов Юрий Яновлевич В КЛЕТКЕ №... Ответственный редактор М. А. Зарецкая. Художественный редактор Л. Д. Бирюков. Технический редактор С. Г. Маркович. Корректоры Л. М. Агафонова и Э. Л. Лофенфельб. Сдано в набор 16/ХН 1968 г. Подписано к пе¬ чати 8/У 1969 г. Формат 60x84716- Печ. л. 14. Уел. печ. л. 13,06. (Уч.-изд. л. 12,25). Тираж 50 000 экз. ТП 1969 № 554. А06173. Цена 50 коп. на бум. м/мел. Издательство «Детская лите¬ ратура». Москва, М. Черкасский пер, 1. Фабрика «Детская книга» № 2 Росглавполи- графпрома Комитета по печати при Совете Ми¬ нистров РСФСР. Ленинград, 2-я Советская, 7. Заказ № 478.
В издательстве „ДЕТСКАЯ ЛИТЕРАТУРА" вышли и выходят в свет следующие книги, популяризирующие биологическую науку: Полканов Ф. * МЫ И ЕЕ ВЕЛИЧЕСТВО ДНК. Автор-биолог увленательно расска¬ зывает о новейших открытиях в гоне- тике Шварц А. * ДАЛЬ МАНИТ. Молекулы наследственности, несущие таинственный ход жизни, были предска¬ заны почти сорок лет назад советским генетиком профессором К. К. Кольцовым. Книга рассказывает о жизни этого большого ученого, о его замечательных прозрениях Сойфвр В. * АРИФМЕТИКА НАСЛЕДСТВЕННОСТИ Огромной важности открытия сдела¬ ны биологами, физиками, химиками, ма¬ тематиками, устремившимися на поис¬ ки генов, Автор показывает увлекательность и значительность проблем генетики.
>