Век капитала 1848 — 1875 - Эрик Хобсбаум

не представляли большого интереса для опытных астрономов, и они не сделали, как им казалось, никаких потрясающих открытий, не считая большого количества новых наблюдений, ставших возможными благодаря более мощным телескопам и исследовательским приборам (и те и другие были в основном немецкого производства)[152], использованию новой техники фотографии, а также спектрального анализа, впервые примененного для исследования света звезд в 1861 г. и оказавшегося неизмеримо мощным орудием исследования.

В прошедшие полвека развитие физических наук шло драматическим путем, когда была сделана попытка объединить на основе законов термодинамики столь разные явления, как теплота и энергия, а электричество, магнетизм и даже свет сводились к одной аналитической модели. За рассматриваемое время термодинамика мало продвинулась вперед, хотя Томпсон завершил процесс приведения новых доктрин тепла в соответствие со старыми законами механики (динамический эквивалент тепла). Замечательная математическая модель электромагнитной теории света, созданная одним из прародителей современной теоретической физики Джеймсом Максвеллом в 1862 г., была одновременно и основательной, и не оконченной. Неоконченной, возможно потому, что сам Максвелл так и не смог дать понятного объяснения своей, как он выразился, «неуклюжей теории» (это так и не было сделано до 1941 г.){210}. Его выводы не смогли убедить его выдающихся современников — Томпсона, Гельмгольца и даже блестящего австрийского учетного Людвига Больтцмана (1844–1906), который в своей статье в 1868 г. практически заложил основы статической механики. Возможно, физика середины XIX века не была столь захватывающей, яркой наукой, какой она была до этого времени и после него. Но ее теоретические завоевания в это время действительно грандиозны. Электромагнитная теория света и законы термодинамики «явились, — по словам Бернала, — определенным завершением»{211}. Действительно, британские физики, возглавляемые Томпсоном, занимавшиеся исследованиями в области термодинамики, высказывали мнение, что человек наконец достиг правильного понимания законов природы (правда, Гельмгольц и Больтцман не были в этом так уверены). Возможно, замечательная технологическая плодовитость физики, создавшей механические модели, укрепляла эту иллюзию окончательности познания.

Другая великая наука из числа естественных, достигшая, пожалуй, своего наибольшего расцвета в XIX веке — химия — была далека от подобных иллюзий. Освоение ее достижений приняло широкомасштабный характер, особенно в Германии совсем не потому, что эти достижения нашли разнообразное применение в промышленности — от отбеливателей, красителей и удобрений до фармацевтических товаров и взрывчатки. Химия стояла на пороге того, чтобы втянуть в ряды своих последователей более половины всех профессиональных ученых{212}. Основы химии как зрелой науки были заложены в последней трети XIX века. С тех пор она расцвела и продолжает развиваться, буквально фонтанируя новыми идеями и открытиями.

Основные элементарные химические процессы были окончательно исследованы, а способы анализа — доступны всем. Все сводилось к следующему: существует ограниченное количество химических элементов, состоящих из различного числа основных единиц строения — атомов и соединения элементов, состоящих из большого скопления атомов — молекул, и есть правила, по которым происходит соединение элементов. Эти правила уже исследованы химиками, положившими их в основу анализа и синтеза различных химических соединений. Расцвела специфическая отрасль химической науки — органическая химия, хотя пока она ограничивалась изучением свойств материалов, возникших из когда-то живой материи, таких, как уголь (причем изучались в основном те свойства, которые могли быть полезными в промышленности). До биохимии, иначе говоря — до понимания того, как все эти химические соединения функционируют внутри живых организмов, было еще далеко. И все же в рассматриваемый период химические модели были очень не совершенны, большой прогресс в их понимании будет сделан только в третьей четверти XIX века. В соответствии с этими моделями структура химических соединений рассматривалась только с точки зрения количества составляющих молекулы атомов.

В это время для установления точного числа разного вида атомов в молекуле пользовались законом Авогадро, открытым в 1811 г. Этот закон итальянский химик-патриот представил на рассмотрение международного симпозиума химиков в 1860 г. — год объединения Италии. Кроме того, еще одним существенным вкладом со стороны физиков были исследования Пастера, обнаружившего в 1848 г., что химически идентичные вещества могут иметь разные физические свойства, например, вращающаяся или невращающаяся плоскость поляризованного света. Из этого следовало, помимо прочего, что молекулы имеют трехмерную пространственную структуру, и блестящий немецкий химик Кекуль (1829–1896) в очень викторианском духе, разъезжая на втором этаже лондонского автобуса, в 1865 г. представил себе полную структурную модель молекулы, знаменитый бензольный круг из шести углеродных атомов, к каждому из которых примыкает атом водорода. Можно сказать, что архитектурная или инженерная модель пришла на смену существовавшей до сих пор модели, основанной на количественной концепции, — простом подсчете числа атомов, отраженном в химической формуле С₆Н₆.

Пожалуй, еще более блестящим открытием химической науки стала периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева (1834–1907), открытая в 1869 г. и наконец-то упорядочившая все известные химические элементы. Много новых элементов было открыто после решения проблемы атомного веса и валентности (то есть количества связующих элементов, при помощи которых атом вещества присоединяет к себе другие атомы), а также после появления в 1860 г. теории атомов, забытой в начале XIX века, но получившей второе рождение после 1860 г. К этим открытиям добавилось улучшение формы спектроскопа (1859 г.), что сделало возможным открытие новых элементов. 1860-е годы были временем великой стандартизации и измерения. Они также стали свидетелями появления привычных единиц измерения электрической энергии (вольт, ампер, ватт и ом). В связи с этим начали предприниматься попытки классификации химических элементов с учетом их валентности и атомного веса. В основу таблиц Менделеева и немецкого ученого Лотара Мейера (1830–1895) был положен тот факт, что свойства химических элементов меняются по мере увеличения веса их атомов. Гениальность ученых состояла в предположении, что в соответствии с этим принципом определенные места таблицы, включавшей 92 элемента, должны остаться пустыми для пока еще не открытых элементов, а также в том, что свойства этих элементов можно представлять. С первого взгляда, таблица Менделеева казалась итогом развития теории атомов, не допускающей наличия других фундаментально отличающихся форм существования вещества. На самом же деле, окончательное толкование теории было осуществлено только после появления новой конструкции состава материи. Теперь материя уже не представлялась состоящей из неизменных соединений атомов. Было установлено, что «она состоит из относительно временных комбинаций нескольких основных частиц, которые сами по себе способны изменяться и трансформироваться». Но в рассматриваемое время таблица Менделеева, как и исследования Максвелла, казалось, стали последней точкой в старых научных спорах, а совсем не началом новых.

Биология долгое время оставалась позади физических наук. Причиной этого были не только консерватизм людей двух профессий, использовавших достижения на практике — фермеров и особенно врачей. Самым великим из первых