Записи указывали на самое главное. Точность соблюдалась только в мерах и весе, здесь — святая святых каждого сотрудника лаборатории. Деви никогда не окружал таинственностью свои работы, как это практиковали другие ученые: каждый мог познакомиться с журнальными записями. Более того, Деви не опасался принимать своих коллег непосредственно в лабораторной обстановке и рассказывать им о ходе своих исследований.
Так было и в 1807 году.
Первоначально Деви решил пропустить электрический ток через водный раствор едкого кали. Водный раствор кали при обычной комнатной температуре был подвергнут действию утроенной батареи: первая из 24 пар пластинок цинка и меди в 12 квадратных дюймов, вторая из 100 пар в 6 квадратных дюймов и третья из 150 пар пластинок в 4 квадратных дюйма, заряженных растворами квасцов и азотной кислоты. Это была тогда одна из наиболее сильных батарей в мире.
Реакция происходила бурно. Из горячего раствора вырывались пузырьки газов; это были кислород и водород. Но кислород и водород были уже открыты, и ничего нового электролиз водного раствора едкого кали не принес.
Брат Деви описывает состояние, в котором находился тогда Гемфри: «Я никогда не забуду его вида, Когда он бывал сильно погружен в свое любимое занятие. Его рвение доходило до энтузиазма, который сообщался всем окружающим. С радостным лицом и веселым голосом, руками, столь же быстрыми как и его ум, он был неутомим в своей работе. Успех его радовал, но неудачи он сносил с большим терпением. Вообще всякие неудачи и несчастные случаи во время экспериментов, даже происшедшие по вине учеников и помощников, он сносил с большим спокойствием, чем можно было бы ожидать от человека его темперамента».
На этот раз ученики и помощники ни в чем не были повинны. Дело застопорилось всерьез, и нужно было искать новые методы, чтобы заставить едкое кали открыть свою тайну. Деви не унывал. Энергия и напористость химика превышали возникавшие затруднения. План действий был изменен.
В платиновую ложечку, наполненную сухим едким кали, была направлена струя пламени спиртовой горелки. Чтобы температура была выше, в пламя вдувался кислород. Вскоре щелочь расплавилась; тогда привели в действие Вольтов столб. У проволоки, что сверху погрузилась в оранжево-красную массу щелочи, появился сильный зеленоватый свет и колонна пламени. Какое-то вещество сгорало над точкой соприкосновения проволоки со щелочью. Цвет пламени показал Деви, что это какое-то новое вещество, но как ни старался экспериментатор собрать это вещество, оно попрежнему оставалось неуловимым. Деви пишет об этих опытах: «Я произвел несколько опытов над электризацией кали, расплавленного нагреванием, в надежде собрать горючее вещество, однако безуспешно; мне удалось добиться желанного результата только тогда, когда я воспользовался электричеством в качестве общего начала для плавления и разложения».
Так как высушенная щелочь не проводит электричества, при новом варианте опыта у Деви возникло затруднение. Было решено отбросить спиртовку и не расплавлять в ее пламени сухую щелочь. Деви приступил к третьему опыту.
В этот октябрьский осенний день, как и обычно, Деви явился в лабораторию к 10 часам утра. Он взял платиновый кружочек и положил на него кусочек едкого кали. Необходимо несколько минут подержать щелочь на воздухе, чтобы она немного отсырела. Деви налаживал батарею; мерно стучал маятник больших старинных часов. Деви метался от одного места лаборатории к другому. Загремела стеклянная банка, осколки стекла рассыпались по полу. Желтый лондонский туман превратил день в ночь, сквозь пелену тумана тускло светили газовые рожки уличных фонарей… По Альбемарл-стрит, словно призраки, плыли мрачные тени прохожих. Прошли секунды, наступило время действовать.
В своей Bakerian Lecture — Бакеровской ежегодной лекции[17], читанной 20 ноября 1807 года, Деви рассказывает об этом решающем опыте:
«Маленький кусочек кали, который в течение нескольких секунд был выставлен на воздух, так что его поверхность сделалась проводящей, был помещен на изолированный платиновый диск, соединенный с отрицательным полюсом интенсивно действовавшей батареи в 250 пластин с поверхностью в 6 дюймов и в 4 дюйма; в то же время платиновая проволока, соединенная с положительным полюсом, была приведена в соприкосновение с верхней поверхностью щелочи. Весь прибор находился на открытом воздухе.
При этих условиях вскоре обнаружилось энергичное действие. Кали начал плавиться у обеих точек электризации, причем у верхней поверхности наблюдалось энергичное выделение газа, у нижней — отрицательной поверхности — газ не выделялся. Вместо этого появлялись маленькие шарики с сильным металлическим блеском, внешне ничем не отличавшиеся от ртути. Некоторые из них сейчас же после своего образования сгорали со взрывом и с появлением яркого пламени, другие не сгорали, а только тускнела, и поверхность их покрывалась в конце концов белой пленкой.
Многочисленные опыты вскоре показали, что эти шарики состоят из того вещества, которое я искал и которое является легко воспламеняющимся основанием кали».
Когда Деви увидел крохотные крупинки нового вещества, загоревшиеся в воздухе, он запрыгал, как ребенок, по комнате, не будучи в силах сдержать свою радость.
Лихорадочная работа продолжалась. Изучались свойства открытого элемента, готовился опыт для разложения другой едкой щелочи — едкого натра. Для разложения натриевой щелочи понадобился Вольтов столб большей мощности. Если для разложения 40–70 граммов едкого кали было достаточно 100 шестидюймовых пластин, то для разложения едкого натра пришлось применить батарею в 250 пластин. Шарики нового вещества, полученного уже не из едкого кали, а из едкого натра, напоминали своего сородича. В момент своего образования они часто сгорали, иногда же распадались на меньшие шарики и с большой скоростью проносились по воздуху. Они напоминали маленький фейерверк, образуя удивительно красивые огненные струи.
Открытые элементы обладали рядом чудесных свойств. Эти металлы не терпели одиночества. Один из них на воздухе быстро покрывался пленкой, а, окисляясь, вскоре превращался в жижу едкого кали, то есть возвращался в исходное состояние. Деви жалуется на трудность сохранения нового вещества. В соляной кислоте оно самовозгорается ярким красным светом. Брошенное в воду или приведенное в соприкосновение с каплей воды, оно мгновенно взрывается и, разбрасывая искры, бегает по поверхности воды; в результате снова получается раствор едкого кали. Если такой шарик поместить на лед, он сейчас же загорается ярким пламенем, причем во льду образуется углубление, содержащее раствор едкого кали. Новое вещество, нагретое в смеси с окислами металлов, легко их восстанавливает. Таким образом, из окиси цинка или свинца можно получить сплав этих металлов с их новым собратом, И только в керосине резвый металл вел себя спокойно, там он как бы умиротворялся.
Деви изучил основные свойства металла, полученного из едкого кали. Самым замечательным из них являлся малый удельный вес: металл был легче воды. Он отличался неуемной страстью к кислороду: где бы ни был кислород, это вещество настигало его и бурно соединялось с ним.
Свойства металла из едкого натра, как упоминалось, были схожи со свойствами металла из едкого кали, это были близнецы. Только натровый металл был немного спокойней калиевого. Он также был легче воды, также окислялся на воздухе, покрываясь пленкой едкого натра, правда, значительно медленнее, чем тот, что из кали. В кислороде новое вещество горело белым пламенем, разбрасывая яркие, очень красивые искры. Брошенный в воду, он не горел, но, шипя, с бурным выделением газа, подпрыгивая, бегал по поверхности воды.
Деви подводит итог своим замечательным открытиям: «Можно ли назвать основания кали и натра металлами? Большинство ученых, которым был поставлен этот вопрос, отвечали на него утвердительно. Действительно, тела эти сходятся с металлами по блеску, ковкости, по способности проводить тепло и электричество и по своим химическим свойствам.
Вряд ли можно считать их низкий удельный вес достаточной причиной для того, чтобы выделить их в новую группу тел, ибо и между металлами в этом отношении наблюдаются заметные колебания: так, платина в четыре раза тяжелее теллура. Кроме того, при установлении научного разделения тел на группы нужно руководствоваться аналогиями между возможно большим количеством свойств.
Поэтому я полагаю, что при построении названий для этих металлов нужно воспользоваться теми же окончаниями, что и для других новооткрытых металлов. Окончания эти, по своему происхождению являются латинскими, но теперь они у нас общеупотребительны.
«Калий» и «Натрий» (т. е. Potassium и Sodium) — вот имена, которые я решился дать двум новым веществам, и какие бы изменения ни произошли впоследствии в теориях, касающихся строения тел, вряд ли в этих терминах может содержаться ошибка; их можно рассматривать просто как обозначения для металлов из кали и натра. По поводу этого словообразования я советовался со многими выдающимися учеными нашей страны, и большинство одобрило мой выбор.
Возможно, что названия эти более выразительны, чем изящны, но я не мог найти других названий, говорящих о каком-нибудь специфическом свойстве, которое не было бы общим у обоих элементов. Для основания натра можно было бы еще почерпнуть что-нибудь в греческом языке, но аналогичный метод нельзя применить к основанию кали, ибо древние, повидимому, не знали различия между двумя видами щелочей».
С нечеловеческой энергией все дальше продвигался Деви в глубь неизведанных проблем. Он уже пробовал разлагать барит, предвидя в нем еще неоткрытый элемент — барий; он разлагал стронциан в поисках еще неизвестного элемента — стронция. Все дальше шел молодой и смелый ученый. Он уже мечтал о разложении извести, в которой искал кальций, он мысленно разлагал магнезию — здесь он пророчески предвидел магний, и, наконец, он пробовал при помощи Вольтова столба разложить окись алюминия (глинозем).
На этом стоит остановиться подробней. В его записках читаем: «Если бы мне посчастливилось получить металлическое вещество, которое я ищу, я предложил бы для него название — алюминий».
Задача получить из глинозема алюминий была поставлена в науке впервые. Деви был настолько убежден в своей победе, что заранее дал название новому металлу.
…Деви дописывал текст лекции; завтра, с высоты кафедры Королевского общества, он поведает миру о своем открытии. «Широкое поле для исследований открывается, благодаря активности и сродству новых металлов, выделенных из щелочей.
Металлы эти, несомненно, станут могущественными средствами анализа, и, обладая сродством к кислороду, которое превышает сродство всех других известных веществ, они, возможно, окажутся более эффективными, чем электричество по отношению к некоторым из еще неразложенных тел. Так, я нашел, что основание кали окисляется в углекислоте, разлагая ее; будучи нагрето с углекислой известью, оно выделяет углерод. Подобным же образом оно окисляется и в соляной кислоте (я не имел случал произвести этот опыт настолько точно, чтобы выяснить, что происходит).
Знакомство с природой щелочей и выводы, к которым, по аналогии, оно приводит, открывают ряд новых горизонтов. Быть может, оно позволит решить многие геологические проблемы и покажет, что в образовании горных пород принимали участие силы, о существовании которых до сих пор и не подозревали.
Легко было бы еще более распространить эти гипотетические соображения, но я не хочу далее отнимать время у общества, тем более, что целью моей лекции было не построение гипотез, а изложение ряда новых фактов».
В конце 1807 года нервы ученого стали вести себя чрезвычайно странно; его лихорадило, он приходил в возбуждение от самых пустых причин. Напряжение ума и творческий подъем ряда лет, приведший к гениальному открытию натрия и калия, давали себя знать. Деви переутомился.
Некоторая беспорядочность, вообще свойственная ему, особенно ярко проявилась в эти лихорадочные месяцы его жизни. Исправляя свои записки, он совал палец в чернильницу и замазывал ошибочную фразу. Он делал несколько опытов сразу, переходя от одного к другому без всякого порядка. Отламывал часть одного аппарата и приделывал к другому, нужному в данную минуту.
Однажды он метеором влетел в свою лабораторию. Накидка полетела на стул. Красивые каштановые волосы беспорядочно падали на потный лоб, глаза лихорадочно блестели. Больной Деви спешил приняться за работу; он испугался, что умрет, не окончив работы, и удесятерил темпы своей творческой жизни.
Раскаленные пары калия окружили белую и мелкую россыпь глинозема, смешанного с опилками; смесь расплавилась. Через некоторое время после окончания реакции Деви извлек из тигля белый слиток. Он испробовал его крепость; слиток был тверже и легче железа. Химический анализ показал, что в смеси с железом находился неизвестный металл. Это был большой шаг вперед, но чистого алюминия Деви не получил.
Неестественный подъем быстро кончился. Деви серьезно заболел. Это случилось 23 ноября после замечательной лекции в Королевском институте.
Многие недели провел Деви в постели, врачи не могли определить характер заболевания. И все же это был золотой период его жизни, болезнь, казалось, увеличивала его славу и популярность. Когда Деви находился в наиболее тяжелом состоянии, врачи не успевали давать ответы многочисленным взволнованным посетителям, осаждавшим его дом. Толпы лондонцев собирались у редакции «Таймc» и других газет; ежедневные бюллетени о здоровье любимого ученого вызывали тревогу. Лондон гудел, как встревоженный улей. Передовые социальные идеи материалиста, смело провозглашавшиеся им с кафедры, обаяние его поэтической личности, наконец, его слава мирового ученого — привлекли к замечательному соотечественнику симпатии громадного большинства англичан.
Брат Деви, Джон, в своих мемуарах следующим образом описывает это время: «Его врачи ухаживали за ним с преданностью и бескорыстием, как близкие друзья. Двое из них — доктор Бебингтон и доктор Франк были и раньше его приятелями. Доктор Вейли, призванный, когда положение больного ухудшилось и ему грозила наибольшая опасность, не отставал от них в преданности и самоотверженности. Деви всегда вспоминал о нем с благодарностью.
Чувства, с которыми все относились к нему, выражены в вводной лекции доктора Дибдин, прочитанной в Королевском институте. Она начинается так: «Прежде чем я привлеку ваше внимание к открытию этих лекций, цикл которых я буду иметь честь читать в этом сезоне, разрешите мне отвлечься на несколько минут, чтобы остановиться на тех странных условиях, при которых в очередной раз открывается институт. Разрешите объяснить, как это случилось, что мне, а не более достойному чтецу, выпала честь первым обратиться к вам с речью.
Управление нашего института поручило мне сообщить вам весть, которую ни один ум, не чуждый лучшим чувствам человеческой натуры, ке может слышать без смешанного чувства радости и печали.
Мистер Деви, могучие и частые речи которого, подкрепленные замечательными экспериментами, вам известны, последние пять недель находился между жизнь и смертью.
Влияние последних экспериментов, иллюстрирующих его замечательное открытие, сильная слабость, вызванная работой, привели его к горячке, настолько сильной, что она грозила смертью.
Про него можно сказать языком нашего бессмертного поэта Мильтона, что «смерть своим копьем потрясла, но не ударила».
Если бы небо захотело лишить мир дальнейшей пользы, приносимой его оригинальными опытами и колоссальным трудолюбием, то того, что он уже совершил, было бы достаточно, чтобы поставить его в один ряд с величайшими научными деятелями страны».
Перечислив произведенные Деви работы, доктор Дибдин продолжал: «Эти открытия могут по всей справедливости занять место в одном ряду с наиболее замечательными открытиями, когда-либо сделанными в химии. Большой прорыв в химической системе был заполнен. На наиболее темные ее участки был пролит блестящий свет. Перспективы становились все многочисленней и интересней, химия становилась наукой, и человек, знающий химию, все больше восхищался, надеясь на еще лучшие результаты его работ.
Имя мистера Деви, в виду этих открытий, будет занесено на скрижали науки наряду с наиболее знаменитыми философами его времени. Его страна будет иметь достаточно причин, чтобы гордиться им… Страна, родившая на свет двух Бэконов и Бойля, в эти дни показала себя достойной своей прошлой славы работами Деви и Кавендиша».
Период выздоровления затянулся. Деви смог приступить к своей работе профессора только 12 марта. Его ум восстанавливал свою энергию гораздо быстрее, чем тело. Во время выздоровления Деви занимался отделкой своей поэмы, начатой несколько лет назад. На заглавном листе поэмы рукою Деви сделан заголовок: «Написана после выздоровления от тяжелой болезни».
Сообщение о блестящем открытии щелочных металлов с быстротой молнии обежало мир. Вековое мнение о том, что щелочи, — простые тела, было разрушено смелым экспериментом Гемфри Деви.
Ученые многих стран, после блестящих открытий Деви, занялись экспериментированием с Вольтовым столбом. Предпринимались бесчисленные попытки разлагать всевозможные вещества. Охваченные не совсем здоровым соревнованием, ученые прокладывали между полюсами батареи все, что угодно, пробовали разлагать заведомо элементарные вещества. Впрочем спекулятивное увлечение так же быстро прошло, как и началось. Гемфри Деви неизменно возглавлял кафедру. Прошло несколько дней после перенесенной болезни, и Деви с увлечением снова принялся за работу.
Воображение не хотело ставить предела разлагающему действию электрического тока. Казалось, достаточно усилить действие Вольтова столба, и ни одно сложное тело не устоит перед его разрушающим действием. Все элементы тел будут выяснены, и основы химии непоколебимо установлены.