Страница 5 из 13
А еще он был философом, последним великим натурфилософом, создателем “энергетической” теории, согласно которой энергия – единственная реальность в этом мире, а материя есть лишь форма проявления энергии, “то, что мы называем материей, является лишь совокупностью энергий, собранной воедино в данном месте”. В этой теории не было места атомам и молекулам.
В фундаментальном учебнике Оствальда “Основы неорганической химии” слово атом не упоминается ни разу. Вы можете себе такое представить? Вот и я не могу. Высший пилотаж! Причем это не был “альтернативный” учебник, которыми так богато наше время, а канонический труд, выдержавший множество переизданий, на нем выросло целое поколение химиков.
“Мы должны совершенно отказаться от надежды наглядно представить себе физический мир посредством сведения всевозможных явлений к механике атомов”, – писал Оствальд. Лозунг Оствальда “Не сотвори себе кумира в виде образа!” был практически реализован создателями квантовой механики, которые отказались от какой-либо наглядности в физике и свели все к абстрактным математическим построениям. Они, конечно, не отрицали существования атомов, но споры о том, можно ли увидеть эти атомы и тем более манипулировать ими, не стихали несколько десятилетий. Споры эти разрешились уже на нашей памяти, когда физикам удалось осуществить и то и другое. Это произвело на ученых столь сильное впечатление, что затмило прошлые достижения всех смежных наук и позволило им говорить о наступлении новой эпохи в развитии науки – эпохи нанотехнологий.
Вот об этих открытиях я и расскажу в последующих главах. И, прочитав эту книгу, читатель поймет, почему ее автор утверждает: история нанотехнологий началась гораздо раньше, чем полагают многие.
Глава 2 О величии и юбилейных рейтингах
Принято считать, что в XVIII веке в России был только один великий ученый – Михаил Васильевич Ломоносов. Но мало кто помнит (или знает), что в том же столетии в нашей стране жил и работал ученый, имеющий не меньше, а может, и больше оснований считаться великим, и звали его Тобиас Ловиц. И его открытия прямо связаны с нанотехнологиями.
Тобиас Ловиц родился в Германии, в Гёттингене, в 1757 году. В Россию он попал в десятилетнем возрасте, когда его отца, астронома Георга Ловица, пригласили работать в Петербургскую академию наук. Вскоре они отправились в экспедицию в прикаспийские степи и в самом ее конце, уже при возвращении, случилось трагическое происшествие, первое в череде несчастий, с удивительным постоянством преследовавших Тобиаса всю его жизнь. Вот как описал это происшествие А.С. Пушкин в “Истории Пугачёва”: “Пугачёв бежал по берегу Волги. Тут он встретил астронома Ловица и спросил, что за человек. Услышав, что Ловиц наблюдал течение светил небесных, он велел его повесить поближе к звездам”.
Каким образом удалось выжить в этой передряге семнадцатилетнему Тобиасу, история умалчивает, но пережитое нервное потрясение сказывалось многие годы, подрывая и без того некрепкое здоровье. Юношу определили на казенный кошт в петербургскую Академическую гимназию, а вскоре он стал подрабатывать учеником аптекаря в Главной аптеке. Эмигрантский хлеб горек, и в какой-то момент Ловиц решил вернуться на родину, где он два года изучал медицину в Гёттингенском университете. Затем он во второй раз, уже по собственной воле, отправился в Россию, страну богатейших возможностей, в которую в ту пору ехали многие, особенно немцы, а уезжали из России единицы.
Ловиц так и не закончил курса ни гимназии, ни университета, в сущности, он был гениальным ученым-самоучкой, на практике овладевавшим всеми премудростями науки. Работать он устроился все в ту же Главную петербургскую аптеку, где увлекся химией. В ту пору аптеки наряду с университетами были средоточием научной жизни, а лаборатория, в которой выпало работать Ловицу, оснащением превосходила химическую лабораторию Академии наук, которая после смерти ее основателя, М.В. Ломоносова, постепенно приходила в упадок.
Второе пришествие сложилось лучше первого. Ловиц в совершенстве овладел русским языком, звался на русский манер Товием Егоровичем, имел хорошую работу. Вот только семейная жизнь не задалась – четверо детей умерли во младенчестве, а затем сошла в могилу и жена. “Он не знал других радостей кроме тех, что доставляли ему его химические открытия” – так напишут через много лет в его некрологе.
А открытия не заставили долго ждать. Первое, и для целей нашей книги самое важное, случилось всего лишь через год после начала работы, в 1785 году. Дело было так. Ловиц занимался приготовлением чистой винной кислоты перекристаллизацией ее из раствора. Эксперименты раз за разом не удавались – кристаллы были неизменно окрашены в грязный, бурый цвет. Но вот однажды колба разбилась и содержимое вылилось в песчаную баню, в которой помимо песка было много угольной пыли, – для нагревания в тогдашних лабораториях использовали уголь. Будь мы на месте Ловица, непременно вывалили бы всю эту кашу в помойное ведро и, тяжело вздохнув, принялись бы за новый эксперимент. Но чем отличается великий ученый от нас, простых смертных? Ловиц не поленился собрать разлитый раствор, отфильтровать, выпарить и в результате получил изумительно чистые кристаллы. А еще он понял, что все примеси, столь мешавшие ему, осели на частичках угля.
Так Ловиц открыл явление адсорбции – поглощение твердыми телами различных веществ из жидких растворов или из газов. “Это открытие одно сделало бы имя Ловица бессмертным”, – писал его первый биограф А.И. Шерер. И вы, несомненно, согласитесь с этим мнением, узнав, что одним из первых приложений открытого явления стала очистка “хлебного вина”, попросту водки, от сивушных масел. Путь от открытия до практического внедрения был пройден всего лишь за год, новый способ очистки получил широкое распространение как в России, так и за рубежом и применяется, по сути, до сих пор.
Адсорбция – одно из важнейших явлений в науке и один из наиболее универсальных приемов в технологии. Ловиц неустанно расширял сферы приложения своего открытия. С одной стороны, он пополнял список возможных адсорбентов , твердых тел-поглотителей, используя не только древесный, но и животный, костяной и каменный угли. С другой стороны, применял адсорбцию для очистки все новых веществ – лекарственных препаратов, питьевой воды, селитры, составной части использовавшегося тогда черного пороха, и многих других. Практический эффект этих работ был настолько велик, что Ловица уже в 1787 году избрали членом-корреспондентом, а в 1793 году – действительным членом Петербургской академии наук, он занимал руководящие посты в Медицинской коллегии и в Вольном экономическом обществе, аналоге современной Торгово-промышленной палаты.
Вот еще один пример “адсорбционных” изысканий Ловица. В те времена сахар в России был малодоступным и дорогим импортным продуктом. Зато у нас было много меда, вот Ловиц и попытался приготовить отечественный сахар, выделяя его из меда с помощью адсорбции на угле. Сладкий компонент меда он выделил, но это был не сахар. Ловиц назвал его “несовершенным” сахаром, мы знаем его под именем “фруктоза”. Многие почитают ее куда более совершенным продуктом, чем сахар. Как бы то ни было, именно с этой работы Ловица ведут отсчет исследований по химии сахаров в России.
Ловица считают также основоположником еще одной важнейшей области науки – кристаллографии или, более широко, кристаллохимии. Он был первым ученым, систематизировавшим кристаллы. Результатом исследования стали 288 восковых моделей возможных форм кристаллов и богатейшая коллекция природных минералов. К слову сказать, строгий математический анализ всего разнообразия возможных кристаллических структур был осуществлен спустя век российским ученым Евграфом Степановичем Фёдоровым. Общее число открытых им пространственных групп, называемых поныне “группами Федорова”, составило 230. Товий Егорович не сильно промахнулся.
Занимаясь кристаллизацией при низких температурах, Ловиц изобрел одну из самых известных охлаждающих смесей – смесь хлорида кальция со снегом. Электрических холодильников тогда не было, так что изобретение имело важнейший практический смысл. Эта простая смесь позволила получить невиданно низкую по тем временам температуру – около -50° по школе Цельсия. При ней замерзала даже ртуть в ртутном термометре. Это свойство Ловиц умело использовал при демонстрации своего изобретения перед коллегами в Академии наук или перед членами императорской фамилии. Он намораживал килограмм ртути на деревянную палку и этим ртутным молотком забивал гвозди в доски. Публика была в восторге. Блестящий пиаровский ход, как сказали бы в наше время.