Пастер
Шрифт:
В результате он поступил в Национальную гвардию и, верный своим привычкам, тотчас же написал письмо домой: «Я пишу вам из почтового отделения вокзала Орлеанской железной дороги, где я служу в Национальной гвардии… Я очень рад, что был в Париже в эти февральские дни и нахожусь в нем теперь. Мне было бы тяжело расстаться с Парижем. Какими прекрасными и возвышенными уроками являются все события, которые развертываются на наших глазах…, если понадобится, я храбро буду бороться за святое дело республики».
Продолжалось это недолго — то ли Пастер понял, что толку от него в качестве солдата Национальной гвардии мало, то ли не смог прожить без лаборатории, только очень скоро он уже снова дни и ночи сидел взаперти в Эколь Нормаль, склонившись над своими кристаллами.
…И
«Он освещает все, к чему прикасается…»
Страсть к неизведанному, к прокладыванию новых путей, к распутыванию неразрешенных и, казалось бы, неразрешимых проблем была отличительной чертой Пастера. И словно бы нарочно, именно он всю жизнь натыкался на эти темные и туманные вопросы, будь то в библиотеке Эколь Нормаль или на заводе промышленника Биго, на полях Шартра или в родильном доме. Случай заботливо сводил его с тайнами природы для того, чтобы он эти тайны раскрывал. Это не были слепые случайности: на них наталкиваются только подготовленные умы, они попадаются на пути тех ученых, которые все делают, чтобы на них натолкнуться.
Так, Пастер, выискивающий во множестве книг не освещенные еще, загадочные уголки науки, прочел статью знаменитого немецкого химика Митчерлиха, опубликованную в «Известиях Парижской Академии наук» 14 октября 1844 года. Статью эту Пастер так часто и проникновенно читал, что запомнил ее наизусть. В ней и в самом деле содержались любопытные факты, на которые человек, подобный Пастеру, не мог не обратить внимания.
Речь шла о кислотах, получаемых из винного камня: винной кислоте и виноградной. Причем вторая была чисто случайно получена одним фабрикантом за четверть века до того, как Митчерлих написал свою статью, и получить ее снова никак не удавалось. Кристаллы одной и другой кислот и их солей, как писал Митчерлих, имеют один и тот же химический состав, одну и ту же кристаллическую форму с одинаковыми углами, тот же удельный вес, то же двойное преломление света, их оптические оси образуют тот же угол, их водные растворы обладают одинаковым преломлением. Иными словами, природа этих кристаллов, число атомов в молекуле, расположение и расстояние атомов друг от друга одинаковы в обоих веществах. Но раствор винной кислоты изменяет направление поляризованного луча вправо, а раствор виноградной оптически совершенно недеятелен. В чем же причина столь различного поведения одинаковых во всем кристаллов?
Ни Митчерлих, ни французский ученый Провостэ, также изучавший это явление, не смогли ответить на поставленный вопрос. Не ответил на него и знаменитый физик Жан-Батист Био, который задолго до этих ученых высказал мысль, что свойство некоторых тел вращать плоскость поляризации, очевидно, стоит в связи с кристаллической формой тел и что изучение этого вопроса поможет проникнуть в тайны молекулярного строения материи.
Тайна оставалась тайной и именно своей неразрешимостью привлекла внимание Пастера.
Прочитав статью Митчерлиха, а затем и работу Провостэ, Пастер утратил покой. Прежде всего он изучил явление поляризации, и оно показалось ему интересным и поэтичным.
Примерно за двести лет до того, как Пастер занялся изучением кристаллов, было открыто удивительное свойство исландского шпата раздваивать луч света. Если смотреть через пластинку этого минерала на какое-либо изображение, то можно видеть не одно, а два изображения. Такое двойное лучепреломление было достаточно хорошо изучено в последующие десятилетия. Оказалось, что раздвоенный пучок света превращается как бы в два самостоятельных луча, и каждый из них ведет себя неодинаково. Если из полевого шпата выточить призму, распилить ее по диагонали и снова склеить канадским бальзамом, а затем пропустить через нее пучок света, то пройдет только один из двух лучей, второй же отразится от канадского бальзама и отклонится в сторону. Если потом поставить на пути второго луча еще одну такую же призму, так, чтобы плоскости ее были параллельны первой, отклонившийся луч пройдет через нее, как через любое другое прозрачное тело. Но стоит повернуть вторую призму на 90 градусов, как луч снова отклонится.
В дальнейшем при помощи поляризованной установки — поляриметра — было показано, что одни кристаллы отклоняют плоскость поляризации только влево, другие — только вправо. Так, например, Био нашел, что есть два вида горного хрусталя — лево- и правовращающий, причем на глаз никакой разницы между ними установить не удалось: кристаллы были абсолютно одинаковыми по своему строению, количеству и расположению граней и т. д.
Позже оказалось, что оптическая активность кварца связана с асимметрическим строением его кристаллов — те, которые вращали луч света вправо, имели на правой стороне дополнительную грань, те же, которые вращали плоскость света влево, имели такую грань с левой стороны кристалла.
Но почему же винная и виноградная кислоты, кристаллы которых совершенно одинаковы, по-разному относятся к поляризованному свету? В чем тут секрет?
Мысль о внутренней структуре, обусловливающей внешнюю форму тел, стала для Пастера чем-то вроде навязчивой идеи. Если раствор двух веществ, химически одинаковых, состоящих из одних и тех же частиц, различно относится к свету, это значит, что частицы в чем-то неодинаковы, рассуждал Пастер, химически однородные, они должны быть неоднородными по своей форме. А что такое неоднородность формы частицы? Различная группировка атомов, составляющих ее. Отклонение плоскости поляризации — оптическая неправильность — указывает на неправильность внутреннюю, на асимметричность в группировке атомов. Если эта гипотеза верна, то очевидно, что внутренняя, невидимая асимметрия частиц должна проявиться видимой неправильностью кристалла. Кристаллы должны быть различны.
Если эта гипотеза верна…
Пока что гипотеза явно расходилась с мнением столь маститых ученых, как Митчерлих и Провостэ, утверждавших, что кристаллы винной и виноградной кислот во всем схожи между собой. Смелость, с какой Пастер ринулся в бой с признанными авторитетами, поистине удивительна. Но тогда, когда перед ним вставали вопросы науки, авторитетов не существовало. И он, быть может по молодости, а может быть по строптивости характера, легко допускал, что и Митчерлих и Провостэ просто могли ошибиться. Ибо ученые — тоже люди, а всякому человеку свойственно ошибаться…
Он почти не встретил затруднений в определении неправильности строения оптически активных кристаллов винной кислоты и ее солей. Повторяя опыты Митчерлиха, он обнаружил то, что упустил маститый ученый: на кристаллах солей винной кислоты существуют маленькие дополнительные грани, доходящие только до половины ребер и создающие неправильность в строении кристалла; называется такая неправильность гемиэдрией (половинчатостью). Если положить такой кристалл перед зеркалом, то отражение будет неналожимо на него, то есть отражение не совпадет во всех точках с отражаемым предметом. Очень важным в этом опыте было то, что все гемиэдрические грани находились у кристаллов винной кислоты справа, и именно вправо вращался луч поляризованного света.
Прямая связь между гемиэдрией и оптической активностью, как и предполагал Пастер, была очевидной. Первая часть опыта закончилась благополучно.
С волнением приступил Пастер ко второй части, которая должна была подтвердить, что кристаллы оптически пассивной виноградной кислоты симметричны и гемиэдрическое построение им не свойственно.
Пастер исследует кристаллы солей виноградной кислоты и… Что это? Не может быть, вероятно он ошибается… Он снова и снова повторяет опыт и снова получает одни и те же результаты: кристаллы оптически пассивной виноградной кислоты тоже гемиэдричны!.. Вот это осечка! Все здание рушится сразу, вся стройная теория зависимости оптической активности вещества от его строения оказывается никуда не годной.