«Алхимия: древняя и современная»

[89] Следует, однако, отметить, что если под термином «флогистон» мы будем понимать энергию, а не какую-то форму материи, то большинство утверждений флогистиков были бы верны в той мере, в какой они касаются этого.

Бойль и определение элемента.

§ 73. Роберт Бойль (1626–1691) определил элемент как вещество, которое не может быть разложено, но которое может вступать в соединение с другими элементами, давая соединения, способные к разложению на эти исходные элементы. Следовательно, металлы были отнесены к элементам, поскольку они не поддавались всем попыткам разложить их. Теперь следует отметить, что это определение носит отрицательный характер, и, хотя удобно называть «элементами» все вещества, которые до сих пор не поддавались разложению, невозможно с абсолютной уверенностью решить, какие вещества являются истинными элементами; и возможность, пусть даже слабая, того, что золото и другие металлы имеют сложную природу, а следовательно, и возможность получения золота из «неблагородных» металлов или других веществ, всегда должна оставаться. Эта неопределенность в отношении элементов, по-видимому, в целом признавалась новой школой химиков, но, поскольку это было так, тем более удивительно, что их критика алхимического искусства была не менее суровой.

Стехиометрические законы.

§ 74. При изучении относительных весов, в которых вещества вступают в соединения, были открыты определенные обобщения, или «естественные законы» высшей важности. Эти стехиометрические законы, как их называют, заключаются в следующем:—

1. «Закон постоянства состава» — Одно и то же химическое соединение всегда содержит одни и те же элементы, и существует постоянное соотношение между весами присутствующих составных элементов.

2. «Закон кратных отношений» — Если два вещества вступают в химическое соединение более чем в одной пропорции, то веса одного из них, которые соединяются с данным весом другого, находятся друг с другом в простом рациональном соотношении.

3. «Закон эквивалентов» — Вещества соединяются либо в соотношении своих эквивалентных чисел, либо в простых рациональных кратных или дольных этих чисел. (Веса различных веществ, которые соединяются с данным весом какого-либо конкретного вещества, принятого за единицу, называются эквивалентными числами таких веществ по отношению к этой единице. Обычная единица, выбираемая сейчас, — 8 граммов кислорода.) [90]

[90] Чтобы эти законы оставались в силе, конечно, необходимо, чтобы вещества взвешивались при точно одинаковых условиях. Чтобы сформулировать эти законы в более абсолютной форме, мы можем заменить термин «вес» на «массу» или, предпочтительнее, «инерцию»; ибо инерции тел пропорциональны их весам, при условии, что они взвешиваются при точно одинаковых условиях. Для обсуждения точного значения этих терминов «масса» и «инерция» читателю рекомендуется обратиться к работе автора настоящей книги «Материя, дух и космос» (Rider, 1910), глава I, «О доктрине неразрушимости материи».

В качестве примеров этих законов мы можем привести несколько следующих простых фактов:—

1. Чистая вода всегда состоит из кислорода и водорода, соединенных в соотношении 1,008 весовых частей последнего к 8 весовым частям первого; а чистый диоксид серы, если взять другой пример, всегда состоит из серы и кислорода, соединенных в соотношении 8,02 весовых частей серы к 8 весовым частям кислорода. (Закон постоянства состава.)

2. Известно другое соединение, состоящее только из кислорода и водорода, которое, однако, полностью отличается по своим свойствам от воды. Установлено, что оно всегда состоит из кислорода и водорода, соединенных в соотношении 1,008 весовых частей последнего к 16 весовым частям первого, т. е. в нем определенный вес водорода соединен с количеством кислорода, ровно в два раза превышающим то, которое соединено с тем же весом водорода в воде. Не было обнаружено ни одного определенного соединения с составом, промежуточным между этими двумя. Известны также другие соединения, состоящие только из серы и кислорода. Одно из них (а именно диоксид серы, или серный ангидрид) всегда состоит из серы и кислорода, соединенных в соотношении 5,35 весовых частей серы к 8 весовым частям кислорода. Мы видим, следовательно, что веса серы, соединенные с определенным весом кислорода в двух соединениях, называемых соответственно «диоксид серы» и «триоксид серы», находятся в пропорции 8,02 к 5,35, т. е. 3 : 2. Подобные простые соотношения получаются во всех остальных соединениях. (Закон кратных отношений.)

3. Из данных, приведенных в (1) выше, мы можем установить эквивалентное число водорода как 1,008, а серы — как 8,02. Теперь известны соединения, содержащие серу и водород, и в каждом случае вес серы, соединенный с 1,008 граммами водорода, всегда оказывается равным либо 8,02 граммам, либо какому-то кратному или дольному этой величины. Так, в простейшем соединении такого рода, содержащем только водород и серу (а именно сероводороде), 1,008 грамма водорода всегда оказываются соединенными с 16,04 граммами серы, т. е. ровно в два раза больше вышеуказанного количества. (Закон эквивалентов.)

Бертолле (1748–1822) отрицал истинность закона постоянства состава, и между этим химиком и Прустом (1755–1826), который предпринял исследование для решения этого вопроса, возник спор, результаты которого полностью согласовались с законом и рассматривались как его полное подтверждение.

ИЛЛЮСТРАЦИЯ 16.

[Уортингтон, по Аллену]

ПОРТРЕТ ДЖОНА ДАЛЬТОНА.]

Напротив страницы 100]

Атомная теория Дальтона.

§ 75. В начале XIX века Джон Дальтон (см. илл. 15) выдвинул свою атомную теорию для объяснения этих фактов. Эта теория предполагает (1) что вся материя состоит из малых неделимых и неразрушимых частиц, называемых «атомами»; (2) что все атомы не одинаковы, существует столько же различных видов атомов, сколько элементов; (3) что атомы, составляющие любой элемент, точно одинаковы и имеют определенный вес; и (4) что соединения образуются путем соединения различных атомов. Теперь сразу становится очевидным, что если материя устроена таким образом, то стехиометрические законы должны следовать с необходимостью. Ибо мельчайшая частица любого определенного соединения (теперь называемая «молекулой») должна состоять из определенного набора различных атомов, и эти атомы имеют определенный вес: откуда следует закон постоянства состава. Один атом одного вещества может соединиться с 1, 2, 3... атомами другого вещества, но он не может соединиться с какой-то дробной частью атома, поскольку атомы неделимы: откуда следует закон кратных отношений. И поскольку эти законы верны, а атомы имеют определенный вес, закон эквивалентов следует с необходимостью. Атомная теория Дальтона дала простое и понятное объяснение этих замечательных фактов, касающихся весов веществ, вступающих в химическое соединение, и поэтому получила всеобщее признание. Но на протяжении всей истории химии можно заметить дух восстания против нее как объяснения абсолютного строения материи. Тенденция научной философии всегда была направлена к монизму в противовес дуализму, а здесь были не просто две вечности, а несколько десятков; теория Дальтона отрицала единство космоса, ей не хватало объединяющего принципа алхимиков. Только в последнее время было признано, что научная гипотеза может быть очень полезной, не будучи полностью истинной. Что касается полезности теории Дальтона, то здесь не может быть никаких вопросов; она совершила то, чего не могла сделать ни одна другая гипотеза; она сделала определенными понятия химического элемента, химического соединения и химической реакции; и, в некотором смысле, привела к большинству открытий в области химии, сделанных с момента ее провозглашения. Но как выражение абсолютной истины теория Дальтона, как это общепризнано в наши дни, не является удовлетворительной. В прошлом, однако, именно философы материалистической школы мысли, а не химики как химики, настаивали на абсолютной истинности атомной теории; Кекуле, который, развив теорию Франклина об атомности или валентности [91], сделал атомный взгляд на материю еще более определенным, сам выражал серьезные сомнения в абсолютной истинности теории Дальтона; но он считал ее химически истинной и, таким образом, выражает то, что, по-видимому, является мнением большинства химиков в наши дни, а именно: существуют такие вещи, как химические атомы и химические элементы, неспособные к разложению чисто химическими средствами, но они не являются абсолютными атомами или абсолютными элементами и, следовательно, не являются непроницаемыми для всех форм воздействия. Но об этом будет сказано позже.

[91] Термин «валентность» не совсем легко определить; мы, однако, постараемся здесь прояснить его значение. В определенном химическом соединении мы должны предположить, что атомы, составляющие каждую молекулу, каким-то образом связаны друг с другом (хотя, конечно, не жестко), и мы можем говорить о «связях» или «звеньях сродства», стараясь, однако, не интерпретировать такие термины слишком буквально. Теперь, количество «звеньев сродства», которое может проявить один атом, не является неограниченным; действительно, согласно теории валентности в ее первоначальной формулировке, оно фиксировано и постоянно. Именно это число называется «валентностью» элемента; но теперь известно, что «валентность» в большинстве случаев может варьироваться в определенных пределах. Водород, однако, по-видимому, неизменно одновалентен и поэтому принимается за единицу валентности. Так, углерод четырехвалентен в молекуле метана, которая состоит из одного атома углерода, соединенного с четырьмя атомами водорода; а кислород двухвалентен в молекуле воды, которая состоит из одного атома кислорода, соединенного с двумя атомами водорода. Следовательно, мы должны ожидать, что один атом углерода будет соединяться с двумя атомами кислорода, что и происходит в молекуле диоксида углерода (угольного ангидрида). Для развития тезиса, насколько это касается соединений углерода, о том, что каждое специфическое «звено сродства» в целом соответствует определенному и постоянному количеству энергии, которое выделяется в виде тепла при разрыве связи, читателю рекомендуется обратиться к монографии автора настоящей книги «О расчете термохимических констант» (Arnold, 1909). Явления валентности находят свое объяснение в современных взглядах на строение атомов (см. § 81).

Определение атомных весов элементов.

§ 76. С принятием атомной теории Дальтона стало необходимым определить атомные веса различных элементов, т. е. не абсолютные атомные веса, а относительные веса различных атомов по отношению к одному из них как единице. [92] Мы не можем здесь вдаваться в обсуждение различных трудностей, как экспериментального, так и теоретического характера, которые были связаны с этой проблемой, кроме как заметить, что правильные атомные веса могли быть получены только с принятием гипотезы Авогадро. Эта гипотеза, которая заключается в том, что равные объемы различных газов, измеренные при одинаковой температуре и давлении, содержат равное число газообразных молекул, была выдвинута для объяснения ряда фактов, связанных с физическим поведением газов; но ее важность некоторое время не осознавалась из-за того, что различие между атомами и молекулами еще не было четко проведено. Список химических веществ, в настоящее время признанных «элементами», вместе с их атомными весами, можно найти на стр. 106, 107.

[92] Поскольку водород является самым легким из всех известных веществ, одно время обычно использовалась единица Водород = 1. Однако было признано более удобным выражать атомные веса через вес атома кислорода, и теперь всегда используется единица Кислород = 16. Это значение для атома кислорода было выбрано так, чтобы приблизительные атомные веса в большинстве случаев оставались неизменными при изменении.

Гипотеза Праута.

§ 77. Химиком по фамилии Праут было замечено, что, если принять атомный вес водорода за единицу, атомные веса почти всех элементов приближаются к целым числам; и в 1815 году он предположил в качестве причины этой закономерности, что все элементы состоят исключительно из водорода. Гипотеза Праута в целом получила очень благоприятный прием; она гармонизировала теорию Дальтона с великой концепцией единства материи — вся материя в своей сущности была водородом; и Томас Томсон предпринял исследование, чтобы доказать ее истинность. С другой стороны, однако, выдающийся шведский химик Берцелиус, который провел множество определений атомных весов, критиковал как гипотезу Праута, так и исследование Томсона (последнее, по правде говоря, было бесполезным) в самых суровых выражениях; ибо гипотеза сводилась к следующему: десятичные дроби в атомных весах, полученных экспериментально Берцелиусом после стольких трудов, следует рассматривать как ошибки. В 1844 году Мариньяк предложил в качестве единицы половину атома водорода, так как элемент хлор с атомным весом 35,5 не вписывался в гипотезу Праута в ее первоначальной формулировке; а позже Дюма предложил одну четверть. С этим теоретическим делением атома водорода гипотеза утратила свою простоту и очарование и была обречена на крах. Недавние и наиболее точные определения атомных весов ясно показывают, что атомные веса не являются в точности целыми числами, но, тем не менее, большинство из них (если выражать их в единицах O = 16) очень близко приближаются к таковым. Достопочтенный Р. Дж. Стратт недавно подсчитал, что вероятность этого в случае некоторых из наиболее распространенных элементов по чистой случайности чрезвычайно мала (около 1 к 1000) [93], и было предпринято несколько попыток объяснить этот замечательный факт. Современные научные спекуляции относительно строения атомов склоняются к модифицированной форме гипотезы Праута или к взгляду, что атомы других элементов являются, в некотором роде, полимеридами атомов водорода и гелия. Как было отмечено, согласно современным взглядам, элементы с разным атомным весом могут иметь идентичные химические свойства, поскольку последние зависят только от числа свободных электронов в атоме, а вовсе не от массивного центрального ядра. Методом, несколько похожим на тот, что использовался для определения массы катодных частиц (см. § 79), но примененным к положительно заряженным частицам, сэр Джозеф Томсон и д-р Ф. У. Астон обнаружили, что элемент неон является смесью двух изотопных элементов в неравных пропорциях, один из которых имеет атомную массу 20, а другой (присутствующий лишь в незначительной степени) имеет атомную массу 22. Д-р Астон усовершенствовал этот метод анализа смесей изотопов и определения их атомных масс. [94] Результаты представляют большой интерес. Атомный вес водорода, 1,008, подтвержден. Элементы гелий, углерод, азот, кислород, фтор, фосфор, сера, мышьяк, йод и натрий оказались простыми телами с целочисленными атомными весами. С другой стороны, бор, неон, кремний, хлор, бром, криптон, ксенон, ртуть, литий, калий и рубидий оказались смесями. Что особенно интересно, так это то, что указанная атомная масса каждого из компонентов является целым числом. Так, хлор, чей атомный вес равен 35,46, оказался смесью двух химически идентичных элементов, атомные веса которых равны 35 и 37. Некоторые из элементов, например ксенон, являются смесями более чем двух изотопов.

[93] Достопочтенный Р. Дж. Стратт: «О тенденции атомных весов приближаться к целым числам», Philosophical Magazine, [6], том i (1901), стр. 311 и след.

[94] Ф. У. Астон: «Масс-спектры и атомные веса», Journal of the Chemical Society, том cix (1921), стр. 677 и след.

Весьма вероятно, что то, что верно для элементов, исследованных д-ром Астоном, верно и для остальных. По-видимому, поэтому, что нерегулярности, представленные атомными весами обычных элементов, которые так озадачивали ученых в прошлом, объясняются тем фактом, что эти элементы во многих случаях являются смесями. Что касается водорода, то вполне разумно предположить, что плотная упаковка электрически заряженных частиц должна приводить к небольшому уменьшению их общей массы, так что атомные веса других элементов, отнесенные к H = 1, должны быть немного меньше целых чисел, или, что то же самое, что атомный вес водорода, отнесенный к O = 16, должен быть немного больше единицы.

«Периодический закон».

§ 78. Замечательное свойство атомных весов было открыто в шестидесятых годах независимо Лотаром Мейером и Менделеевым. Они обнаружили, что элементы можно расположить в ряды в порядке возрастания их атомных весов так, что сходные элементы будут находиться в одних и тех же столбцах. Модернизированную форму Периодической таблицы можно найти на стр. 106, 107. Можно заметить, например, что «щелочные» металлы — литий, натрий, рубидий и цезий, которые очень похожи друг на друга, попадают в столбец 1; металлы «щелочноземельных» элементов встречаются вместе в столбце 2; хотя в каждом случае они сопровождаются некоторыми элементами с несколько иными свойствами. Почти то же самое справедливо и для других столбцов этой таблицы; проявляется замечательная регулярность с некоторыми еще более замечательными отклонениями (см. примечания к таблице на стр. 106, 107). Эта регулярность, проявляемая «элементами», имеет значительную важность, поскольку она показывает, что в целом свойства «элементов» являются периодическими функциями их атомных весов; и, вместе с некоторыми другими замечательными свойствами «элементов», резко отличает их от «соединений». Поэтому можно с достаточной уверенностью заключить, что если «элементы» в действительности имеют сложную природу, то все они, как правило, являются соединениями подобной природы, отличной от природы других соединений.

ПЕРИОДИЧЕСКАЯ ТАБЛИЦА ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ.

0 1 2 3 4 5 6 7 8

Hydrogen

H = 1·008 [a] Hydrogen

H = 1·008

Helium

He = 4·00 Lithium

Li = 6·94 Glucinum

Gl = 9·1 Boron

B = 10·9 Carbon

C = 12·005 Nitrogen

N = 14·008 Oxygen

O = 16·00 Fluorine

F = 19·0

Neon

Ne = 20·2 Sodium

Na = 23·00 Magnesium

Mg = 24·32 Aluminium

Al = 27·1 Silicon

Si = 28·3 Phosphorus

P = 31·04 Sulphur

S = 32·06 Chlorine

Cl = 35·46

Argon

A = 39·9 Potassium[b]

K = 39·10 Calcium

Ca = 40·07 Scandium

Sc = 45·1 Titanium

Ti = 48·1 Vanadium

V = 51·0 Chromium

Cr = 52·0 Manganese

Mn = 54·93

Iron Fe = 55 ·84 [c]

Cobalt Co = 58 ·97

Nickel Ni = 58 ·68

Copper

Cu = 63·57 Zinc

Zn = 65·37 Gallium

Ga = 70·1 Germanium

Ge = 72·5 Arsenic

As = 74·96 Selenium

Se = 79·2 Bromine

Br = 79·92

Krypton

Kr = 82·92 Rubidium

Rb = 85·45 Strontium

Sr = 87·63 Yttrium

Y = 89·33 Zirconium

Zr = 90·6 Columbium

Cb = 93·1 Molybdenum

Mo = 96·0 ?

Ruthenium Ru = 101 ·7

Rhodium Rh = 102 ·9

Palladium Pd = 106 ·7

Silver

Ag = 107·88 Cadmium

Cd = 112·40 Indium

In = 114·8 Tin

Sn = 118·7 Antimony

Sb = 120·2 Tellurium

Te = 127·5 Iodine[d]

I (or J) = 126·92

Xenon

Xe = 130·2 Cæsium

Cs = 132·81 Barium

Ba = 137·37 Lanthanum

La = 139·0 Cerium[e]

Ce = 140·25 ? ? ?

?

? ? ? ? ? ? ? ?

?

? ? ? ? ? Tantalum

Ta = 181·5 Tungsten

W = 184·0 ?

Osmium Os = 190 ·9

Iridium Ir = 193 ·1

Platinum Pt = 195 ·2

Gold

Au = 197·2 Mercury

Hg = 200·6 Thallium

Tl = 204·0 Lead

Pb = 207·20 Bismuth

Bi = 208·0 Polonium

(210)

?

Emanation

(Niton) 222·0

? Radium

Ra = 226·0 Actinium

? Thorium

Th = 232·15 Ekatantalum

? Uranium

U = 238·2 ? ?

ПРИМЕЧАНИЯ.

Существует несколько несколько различающихся форм этой Периодической таблицы. Это одна из самых простых, но она лишена некоторых преимуществ более сложных форм. Приведенные атомные веса — это веса Международного комитета по атомным весам на 1920–1 гг. Они рассчитаны на основе Кислород = 16. Количество знаков после запятой в каждом случае указывает на степень точности, с которой был определен каждый атомный вес. Буква или буквы под названием каждого элемента — это символ, которым он неизменно обозначается химиками.

Число над каждым столбцом указывает валентность, которую элементы каждой группы проявляют по отношению к кислороду. Многие элементы являются исключениями в этом отношении.

a: Точное положение водорода является предметом спора.

b: Положения аргона и калия были инвертированы, чтобы эти элементы могли попасть в правильные столбцы с элементами, на которые они похожи; d: так же, как и положения теллура и йода.

c: Вся «Группа 8» составляет исключение из таблицы.

e: Существует ряд плохо определенных редкоземельных металлов с атомными весами, лежащими между весами церия и тантала. Все они, по-видимому, напоминают элементы «Группы 3», поэтому их положение в таблице не может быть определено с точностью.

Прошло уже несколько лет с тех пор, как покойный сэр Уильям Крукс попытался объяснить периодичность свойств элементов теорией о том, что все они были развиты в процессе конгломерации из некоторого первичного вещества — протила, состоящего из очень малых частиц. Он представил действие этой порождающей причины в виде спирали «восьмерки», вдоль которой элементы расположены через равные промежутки, так что сходные элементы оказываются друг под другом, как в таблице Менделеева, хотя группировка в некоторых отношениях отличается. Наклон кривой должен представлять собой снижение некоторого фактора (например, температуры), обусловливающего процесс, который, как предполагается, носит повторяющийся характер, подобно качанию маятника. После завершения одного качания (если придерживаться иллюстрации маятника), в результате которого получается один ряд элементов, из-за снижения вышеупомянутого фактора результатом снова оказывается не тот же самый ряд элементов, как это было бы в противном случае, а получается несколько иной ряд, каждый член которого напоминает соответствующий член предыдущего ряда. Так, если первый ряд содержит, например, гелий, литий, углерод и т. д., то второй ряд будет содержать вместо них аргон, калий, титан и т. д. Вся теория, хотя и весьма интересная, однако, отнюдь не свободна от недостатков.

Корпускулярная теория материи.

§ 79. Теперь мы должны обратить наше внимание на те недавние взгляды на строение материи, которые в значительной степени возникли из исследований прохождения электричества через газы при очень низких давлениях. Однако в данном случае можно будет дать лишь самый краткий отчет по этому предмету; но более полное рассмотрение становится излишним из-за того, что эти и смежные исследования, а также теории, к которым они привели, были полностью освещены в нескольких хорошо известных работах различных авторитетов в этой области, которые появились за последние несколько лет. [95]

[95] Мы нашли работы проф. Гарри Джонса «Электрическая природа материи и радиоактивность» (1906), г-на Содди «Радиоактивность» (1904) и г-на Уиттема «Недавнее развитие физической науки» (1909) особенно интересными. Упоминание, конечно, следует сделать и о стандартных работах проф. сэра Дж. Дж. Томсона и проф. Резерфорда.

Когда электрический разряд проходит через трубку с высоким вакуумом, из катода испускаются невидимые лучи, как правило, с возникновением зеленовато-желтой флуоресценции там, где они ударяются о стеклянные стенки трубки. Эти лучи называются «катодными лучами». Одно время их рассматривали как волны в эфире, но сэром Уильямом Круксом было показано, что они состоят из малых электрически заряженных частиц, движущихся с очень высокой скоростью. Сэр Дж. Дж. Томсон смог определить отношение заряда, переносимого этими частицами, к их массе или инерции; он обнаружил, что это отношение постоянно, независимо от того, какой газ содержится в вакуумной трубке, и намного больше соответствующего отношения для иона водорода (электрически заряженного атома водорода) при электролизе. Искусным методом, основанным на факте, открытом г-ном К. Т. Р. Вильсоном, что заряженные частицы могут служить ядрами для конденсации водяного пара, он далее смог определить величину электрического заряда, переносимого этими частицами, которая также оказалась постоянной и равной заряду, переносимому одновалентными ионами, например водородом, при электролизе. Следовательно, из этого следует, что масса этих катодных частиц должна быть намного меньше иона водорода, при этом фактическое отношение составляет около 1 : 1700. Первая теория, выдвинутая сэром Дж. Дж. Томсоном для объяснения этих фактов, заключалась в том, что эти катодные частицы («корпускулы», как он их назвал) были электрически заряженными порциями материи, намного меньшими, чем самый маленький атом; и поскольку получается один и тот же вид корпускулы независимо от того, какой газ содержится в вакуумной трубке, разумно заключить, что корпускула является общей единицей всей материи.

Доказательство того, что электроны не являются материей.

§ 80. Этот выдающийся физик, однако, математически показал, что заряженная частица, движущаяся с очень высокой скоростью (приближающейся к скорости света), будет проявлять заметное увеличение массы или инерции из-за заряда, причем величина такой инерции зависит от скорости частицы. Это было экспериментально подтверждено Кауфманом, который определил скорости и отношения между электрическим зарядом и инерцией различных катодных частиц и подобных частиц, которые испускаются соединениями радия (см. §§ 89 и 90). Сэр Дж. Дж. Томсон рассчитал эти значения, исходя из предположения, что инерция таких частиц имеет полностью электрическое происхождение, и тем самым получил значения, удивительно согласующиеся с экспериментальными. Поэтому нет никаких оснований полагать, что корпускула вообще является материей; действительно, если бы это было так, вышеуказанное согласие не было бы получено. Как говорит профессор Джонс: «Поскольку мы знаем вещи только по их свойствам, а все свойства корпускулы объясняются связанным с ней электрическим зарядом, зачем предполагать, что корпускула содержит что-то, кроме электрического заряда? Очевидно, что для этого нет никаких оснований.

«Корпускула — это, таким образом, не что иное, как бестелесный электрический заряд, не содержащий ничего материального, как мы привыкли использовать этот термин. Это электричество, и ничего, кроме электричества». [96] Применяя эту модификацию к вышеуказанному взгляду на строение материи, мы получаем то, что называется «электронной теорией», а именно: материальные атомы состоят из электронов, или единиц электричества в быстром движении; что сводится к следующему: материя — это просто электрическое явление.

[96] Г. К. Джонс: «Электрическая природа материи и радиоактивность» (1906), стр. 21.

Электронная теория материи.

§ 81. Сэр Дж. Дж. Томсон разработал эту теорию природы и строения материи; он показал, какие системы электронов были бы стабильными, и попытался найти в этом значение обобщения Менделеева и объяснение валентности. Нет никаких сомнений в том, что в электронной теории материи есть значительная доля истины; одно характерное свойство материи, т. е. инерция, может быть объяснено электрически. Фундаментальная трудность заключается в том, что электроны являются единицами отрицательного электричества, тогда как материя электрически нейтральна. Было выдвинуто несколько теорий, чтобы преодолеть эту трудность. Безусловно, электрон является составной частью материи; но является ли он единственной составной частью? Недавние исследования показывают, что, как уже отмечалось, все атомы состоят из двух различных частей: массивного центрального ядра, чей суммарный заряд положителен, окруженного рядом электронов, как раз достаточным для нейтрализации этого заряда. Точка наибольшего интереса заключается в том, что указанное число свободных электронов в точности равно числу, которое выражает положение элемента в Периодической таблице, считая гелий за 2, литий за 3 и так далее; и, по-видимому, химические свойства элементов определяются полностью этими электронами и, следовательно, не являются, строго говоря, периодическими функциями их атомных весов, как считалось ранее (§ 78), а их атомных номеров. Точная природа ядер различных атомов еще должна быть определена: в случае атомов тяжелее гелия они, по-видимому, состоят из ядер атомов водорода и (или) гелия вместе с — во многих случаях — электронами, недостаточными по количеству для нейтрализации положительных зарядов, связанных с ними.

Эфирная теория материи.

§ 82. Анализ материи был продвинут еще на шаг вперед. Философский взгляд на космос предполагает допущение абсолютно непрерывной и однородной среды, заполняющей все пространство, ибо абсолютный вакуум немыслим, и если предположить, что вещество, заполняющее все пространство, имеет атомную структуру, возникает вопрос: что занимает промежутки между его атомами? Эта вездесущая среда называется учеными сегодняшнего дня «эфиром пространства». Более того, такая среда, как эфир, требуется явлениями света. По-видимому, однако, эфир пространства имеет другую и еще более важную функцию, чем передача света: идея о том, что материя имеет в нем свое объяснение, была развита сэром Оливером Лоджем. Свидетельства, безусловно, указывают на вывод, что материя — это своего рода сингулярность в эфире, вероятно, центр напряжения. Мы слишком привыкли думать об эфире как о чем-то чрезвычайно легком и прямо противоположном массивному или плотному, в чем, по-видимому, мы ошибались. Сэр Оливер Лодж подсчитал, что плотность эфира намного больше, чем плотность самых плотных форм материи; не то чтобы материю следует рассматривать как разрежение эфира, ибо эфир внутри материи так же плотен, как и снаружи. То, что мы называем материей, однако, не является непрерывным веществом; оно состоит, скорее, из ряда широко разнесенных частиц, откуда и его сравнительно малая плотность по сравнению с совершенно непрерывным эфиром. Далее, если есть трудность в представлении того, как совершенная жидкость, подобная эфиру, может дать начало твердому телу, обладающему такими свойствами, как жесткость, непроницаемость и упругость, мы должны помнить, что все эти свойства могут быть созданы с помощью движения. Струя воды, движущаяся с достаточной скоростью, ведет себя как жесткое и непроницаемое твердое тело, в то время как вращающийся бумажный диск проявляет упругость и может действовать как циркулярная пила. [97] По-видимому, поэтому, что древняя доктрина об алхимической сущности в конечном итоге фундаментально верна, что из «Единой Вещи» все материальные вещи были произведены путем адаптации или модификации; и, как мы уже заметили (§ 60), также, по-видимому, существует некоторое сходство между концепцией электрона и концепцией семени золота, которое, следует иметь в виду, рассматривалось алхимиками как общее семя всех металлов.

[97] См. сэр Оливер Лодж, член Королевского общества: «Эфир пространства» (1909).

Дальнейшие доказательства сложности атомов.

§ 83. Существуют также некоторые другие факты, которые, по-видимому, требуют такой модификации атомной теории Дальтона, какая представлена в электронной теории. Одной из характеристик химических элементов является то, что каждый из них дает спектр, присущий только ему. Следовательно, спектр элемента должен быть обусловлен его атомами, которые каким-то образом способны при достаточно высокой температуре воздействовать на эфир, вызывая колебания определенной и характерной длины волны. В настоящее время во многих случаях число линий определенной длины волны, наблюдаемых в таком спектре, весьма значительно; например, сотни различных линий были обнаружены в дуговом спектре железа. Но невероятно, чтобы атом, будь он простой единицей, мог породить такое количество различных и определенных колебаний, и единственно разумный вывод заключается в том, что атомы должны иметь сложную структуру. Здесь можно упомянуть, что спектроскопическое исследование различных небесных тел приводит к выводу о существовании некоего процесса эволюции, в ходе которого из более простых элементов строятся сложные, поскольку самые горячие туманности, по-видимому, состоят лишь из нескольких простых элементов, в то время как более холодные тела демонстрируют большую сложность.

Взгляды Вальда и Оствальда.

§ 84. Подобные модификации атомной теории, которые мы кратко обсудили выше, хотя и существенно изменяют, и, по сути, опровергают философское значение теории Дальтона в ее первоначальной формулировке, оставляют ее химическое значение практически неизменным. Атомы больше нельзя рассматривать как вечных, неразложимых богов Природы, какими их когда-то считали; таким образом, материализм лишается того, что считалось его научной основой. [98] Но наука химия от этого не страдает; атомы не являются предельными единицами, из которых построены материальные вещи, но атомы не могут быть разложены чисто химическими средствами; «элементы» не являются истинно элементарными, но они являются химическими элементами. Однако атомная теория подверглась гораздо более тщательной критике. Вальд утверждает, что вещества подчиняются закону кратных отношений из-за способа их получения; химики, говорит он, отказываются признавать какое-либо вещество определенным химическим соединением, если оно не подчиняется этому закону. Мнения Вальда были поддержаны профессором Оствальдом, который попытался вывести другие стехиометрические законы на этих основаниях, не предполагая никакой атомной гипотезы [99]; но эти новые идеи, по-видимому, не получили одобрения химиков в целом. Не следует полагать, что химики без борьбы откажутся от такого полезного интеллектуального инструмента, каким, несмотря на свои недостатки, оказалась теория Дальтона. Однако в аргументах Вальда и Оствальда действительно есть логика, но тенденция современной научной теории и исследований, по-видимому, не направлена в сторону взглядов Вальда. Безусловно, однако, представляется, что, с одной стороны, атомная теория не является необходимой в силу так называемых «стехиометрических законов»; но, с другой стороны, молекулярное строение материи, по-видимому, требуется явлением, известным как «броуновское движение», т. е. спонтанным, беспорядочным и, по-видимому, вечным движением микроскопических частиц твердого вещества, погруженных в жидкую среду; такое движение, по-видимому, объяснимо только как результат движения молекул, из которых состоит данная жидкость. [100]

[98] Для критического анализа материализма читателю рекомендуется обратиться к работе автора «Материя, дух и космос» (Rider, 1910), особенно к главам I и IV.

[99] В. Оствальд: «Фарадеевская лекция», Journal of the Chemical Society, том lxxxv (1904), стр. 506 и след. См. также В. Оствальд: «Основные принципы химии» (перевод Г. У. Морса, 1909), особенно главы VI, VII и VIII.

[100] Описание этого необычного явления см. в работе проф. Жана Перрена «Броуновское движение и молекулярная реальность» (перевод из Annales de Chimie et de Physique, 8-я серия, сентябрь 1909 г., выполнен Ф. Содди, магистром искусств, членом Королевского общества, 1910 г.).

ГЛАВА VII СОВРЕМЕННАЯ АЛХИМИЯ

«Современная алхимия».

§ 85. Строго говоря, не существует такой вещи, как «современная алхимия»; не потому, что мистицизм мертв или что люди больше не стремятся применять принципы мистицизма к явлениям на физическом плане, но они делают это иначе, чем алхимики. Однако среди нас рождается новая наука, тесно связанная, с одной стороны, с химией, а с другой — с физикой, но имеющая дело с более глубокими изменениями и реакциями, чем те, которыми занимаются обе эти науки; наука, пока еще не имеющая названия, если не считать не совсем удовлетворительного термина «радиоактивность». Именно к этой науке, или, возможно, нам следует сказать, к определенному ее аспекту, мы относимся (возможно, фантастически) с помощью выражения «современная алхимия»: уместность этого названия мы надеемся прояснить в ходе настоящей главы.

Рентгеновские лучи и лучи Беккереля.

§ 86. Как общеизвестно, так называемые рентгеновские лучи возникают при прохождении электрического разряда через высоковакуумную трубку. Было показано, что эти лучи представляют собой серию нерегулярных импульсов в эфире, которые возникают, когда катодные частицы ударяются о стенки стеклянной вакуумной трубки [101], и было обнаружено, что более мощные эффекты могут быть получены путем вставки платинового диска на пути катодных частиц. Именно М. Беккерель первым обнаружил, что существуют вещества, которые естественным образом испускают излучения, подобные рентгеновским лучам. Он обнаружил, что соединения урана воздействуют на фотопластинку, от которой они были тщательно экранированы, и он также показал, что эти урановые излучения, или «лучи Беккереля», сходны с рентгеновскими лучами в других деталях. Было уже известно, что некоторые вещества флуоресцируют (испускают свет) в темноте после воздействия солнечного света, и сначала думали, что вышеупомянутое явление, демонстрируемое солями урана, имеет ту же природу, поскольку некоторые соли урана флуоресцируют; но М. Беккерель обнаружил, что соли урана, которые никогда не подвергались воздействию солнечного света, все еще способны воздействовать на фотопластинку, и что это замечательное свойство присуще всем солям урана, независимо от того, флуоресцируют они или нет. Это явление известно как «радиоактивность», а тела, которые его проявляют, называются «радиоактивными». Шмидт обнаружил, что соединения тория обладают сходным свойством, а профессор Резерфорд показал, что соединения тория также выделяют нечто, напоминающее газ. Он назвал это «эманацией».

[101] Их не следует путать с зеленовато-желтой фосфоресценцией, которая также возникает: рентгеновские лучи невидимы.

Открытие радия.

§ 87. Мадам Кюри [102] определила радиоактивность многих соединений урана и тория и обнаружила, что существует пропорция между радиоактивностью таких соединений и количеством урана или тория в них, за замечательным исключением некоторых природных руд, радиоактивность которых значительно превышала нормальную, и, действительно, в некоторых случаях была намного больше, чем у чистого урана. Чтобы пролить свет на этот вопрос, мадам Кюри подготовила одну из этих руд с помощью химического процесса и обнаружила, что она обладает нормальной радиоактивностью. Единственный логический вывод, который можно было сделать из этих фактов, заключался в том, что рассматриваемые руды должны содержать какое-то неизвестное, высокорадиоактивное вещество, и супругам Кюри удалось после очень значительного труда извлечь из уранинита (руды с наибольшей радиоактивностью) ничтожные количества солей двух новых элементов — которые они назвали «полонием» и «радием» соответственно, — оба из которых были чрезвычайно радиоактивны.

[102] См. работу мадам Склодовской-Кюри «Радиоактивные вещества» (2-е изд., 1904).

М. Дебьерн получил из уранинита третье радиоактивное вещество, которое он назвал «актинием».

Химические свойства радия.

§ 88. Радий — это элемент, напоминающий кальций, стронций и барий по своим химическим свойствам; его атомный вес был определен мадам Кюри и, согласно ее первым экспериментам, составил около 225; повторное определение дало несколько более высокое значение, которое было подтверждено дальнейшим исследованием, проведенным сэром Т. Э. Торпом [103]. Радий дает характерный спектр и интенсивно радиоактивен. Следует отметить, что до середины 1910 года сам элемент радий не был получен; во всех проведенных экспериментах использовались соли радия (т. е. определенные соединения радия с другими элементами), обычно хлорид радия и бромид радия. Однако в том же году мадам Кюри совместно с М. Дебьерном получила свободный металл. Он описывается как белый блестящий металл, напоминающий другие металлы щелочноземельных элементов. Он очень бурно реагирует с водой, обугливает бумагу, с которой соприкасается, и чернеет на воздухе, вероятно, из-за образования нитрида. Он плавится при 700° C и более летуч, чем барий. [104]

[103] См. сэр Т. Э. Торп: «Об атомном весе радия» (Бейкеровская лекция 1907 г. Прочитана в Королевском обществе 20 июня 1907 г.), Proceedings of the Royal Society of London, том lxxx, стр. 298 и след.; перепечатано в The Chemical News, том xcvii, стр. 229 и след. (15 мая 1908 г.).

[104] Мадам П. Кюри и М. А. Дебьерн: «Sur le radium métallique», Comptes Rendus hebdomadaires des Séances de l’Académie des Sciences, том cli (1910), стр. 523-525. (Английский перевод этой статьи см. в The Chemical News, том cii, стр. 175.)

Радиоактивность радия.

§ 89. Соли радия испускают три различных вида лучей, обозначаемых греческими буквами α, β, γ. Было показано, что α-лучи состоят из электрически заряженных (положительных) частиц с массой, приблизительно равной массе четырех атомов водорода; они слегка отклоняются магнитным полем и не обладают большой проникающей способностью. β-лучи сходны с катодными лучами и состоят из (отрицательных) электронов; они сильно отклоняются магнитным полем в направлении, противоположном тому, в котором отклоняются α-частицы, и обладают средней проникающей способностью, проходя в большинстве случаев через тонкий лист металла. γ-лучи напоминают рентгеновские лучи; они обладают большой проникающей способностью и не отклоняются магнитным полем. Разница в воздействии магнитного поля на эти лучи и разница в их проникающей способности привели к их обнаружению и позволяют проводить их раздельное исследование. Соли радия также испускают эманацию, которая имеет тенденцию окклюдироваться в твердой соли, но может быть легко высвобождена путем растворения соли в воде или путем ее нагревания. Эманация проявляет характерные свойства газа, она подчиняется закону Бойля (т. е. ее объем изменяется обратно пропорционально давлению), и ее можно сконденсировать в жидкость при низких температурах; ее плотность, определенная методом диффузии, составляет около 100. Попытки получить химические соединения эманации не увенчались успехом, и в этом отношении она напоминает редкие газы атмосферы — гелий, неон, аргон, криптон и ксенон, — откуда вероятно, что ее молекулы одноатомны, так что плотность 100 дала бы ее атомный вес равным 200 [105]. Как видно из таблицы на стр. 106, 107, атомный вес около 220 соответствует положению в столбце, содержащем редкие газы в периодической системе. То, что эманация действительно имеет атомный вес таких размеров, было подтверждено дальнейшими экспериментами, проведенными покойным сэром Уильямом Рамзаем и доктором Р. У. Греем [106]. Эти химики определили плотность эманации путем взвешивания ничтожных количеств известного объема вещества, запаянного в маленькие капиллярные трубки, с использованием особо чувствительных весов. При этом были получены значения плотности от 108 до 113 1/2, что соответствует значениям атомного веса от 216 до 227. Сэр Уильям Рамзай, следовательно, посчитал, что больше не может быть никаких сомнений в том, что эманация является одним из элементов группы химически инертных газов. Он предложил назвать ее нитоном и, по причинам, которые мы отметим позже, посчитал, что по всей вероятности она имеет атомный вес около 222 1/2.

[105] Это следует из гипотезы Авогадро, см. § 76.

[106] Сэр Уильям Рамзай и д-р Р. У. Грей: «La densité de l’émanation du radium», Comptes Rendus hebdomadaires des Séances de l’Académie des Sciences, том cvi (1910), стр. 126 и след.

Распад атома радия.

§ 90. Соли радия обладают еще одним весьма замечательным свойством, а именно свойством непрерывного испускания света и тепла. Сначала казалось, что здесь содержится поразительное противоречие закону сохранения энергии, но вся тайна становится сравнительно ясной в терминах корпускулярной или электронной теории материи. Атом радия представляет собой систему из большого числа (см. § 81) корпускул или электронов и содержит в силу их движения огромное количество энергии. Но из химии известно, что атомные системы (т. е. молекулы), которые содержат очень много энергии, нестабильны и склонны к взрыву. Тот же закон справедлив и на более внутреннем плане — атом радия склонен к взрыву и действительно взрывается. И результат? Энергия высвобождается и проявляется частично в виде тепла и света. Вылетают свободные электроны (β-лучи), которые, ударяясь о неразложившиеся частицы соли, вызывают импульсы в эфире (γ-лучи) [107], точно так же, как катодные частицы вызывают рентгеновские лучи, когда они ударяются о стенки вакуумной трубки или платиновый диск, помещенный на их пути. Однако β- и γ-лучи возникают не непосредственно из взрывающихся атомов радия, начальными продуктами являются эманация и одна α-частица от каждого разрушенного атома радия.

[107] Этот взгляд относительно γ-лучей, однако, не является общепринятым; некоторые ученые рассматривают их как состоящие из потока частиц, движущихся с очень высокими скоростями.

«Наведенная радиоактивность».

§ 91. Соли радия обладают свойством вызывать временную радиоактивность окружающих предметов. Эта «наведенная радиоактивность», как ее можно назвать, оказывается обусловленной эманацией, которая сама по себе радиоактивна (она испускает только α-лучи) и разлагается на ничтожные следы твердых радиоактивных отложений. Исследуя скорость распада активности отложения, было обнаружено, что оно претерпевает ряд субатомных изменений, продукты которых называются радием A, B, C и т. д. Было доказано, что все β- и γ-лучи, испускаемые солями радия, на самом деле обусловлены некоторыми из этих вторичных продуктов. Считается, что радий F идентичен полонию (§ 87). В результате этих распадов получается также другой продукт, с которым мы разберемся позже (§ 94).

Свойства урана и тория.

§ 92. Уран и торий отличаются от радия в одном важном отношении, поскольку первым продуктом распада атомов урана и тория в обоих случаях является твердое вещество. Сэр Уильям Крукс [108] смог химическим путем отделить от солей урана небольшое количество интенсивно радиоактивного вещества, которое он назвал ураном X, при этом остаточный уран потерял большую часть своей активности; а М. Беккерель, повторив эксперимент, обнаружил, что активность остаточного урана медленно восстанавливалась, в то время как активность урана X затухала. Это проще всего объясняется теорией о том, что уран сначала превращается в уран X. Было высказано предположение, что радий может быть конечным продуктом распада атома урана; во всяком случае, совершенно очевидно, что радий должен каким-то образом образовываться, иначе его бы не существовало — он бы весь распался. Это предположение было экспериментально подтверждено: наблюдался рост радия в больших количествах раствора очищенного нитрата уранила. Уран не дает эманации. Торий, вероятно, дает по крайней мере три твердых продукта — мезоторий, радио-торий и торий X, последний из которых дает эманацию, напоминающую ту, что получена из радия, но не идентичную ей.

[108] Сэр Уильям Крукс, член Королевского общества: «Радиоактивность урана», Proceedings of the Royal Society of London, том lxvi (1900), стр. 409 и след.

Эманация радия.

§ 93. Теперь мы должны более полно рассмотреть эманацию радия — вещество с еще более поразительными свойствами, чем даже сами соединения радия. Путем отгонки эманации из некоторого количества бромида радия и измерения количеств тепла, выделяемого эманацией и солью радия соответственно, профессора Резерфорд и Барнс [109] доказали, что почти три четверти общего количества тепла, выделяемого солью радия, исходит от ничтожного количества эманации, которое она содержит. Количество энергии, высвобождаемой в виде тепла при распаде эманации, огромно; один кубический сантиметр высвобождает примерно в четыре миллиона раз больше тепла, чем получается при сгорании равного объема водорода. Несомненно, это должно указывать на какое-то глубокое изменение, и можно вполне задаться вопросом: каков конечный продукт распада эманации?

[109] Э. Резерфорд, член Королевского общества, и Г. Т. Барнс, доктор наук: «Тепловой эффект эманации радия», Philosophical Magazine [6], том vii (1904), стр. 202 и след.

Получение гелия из радия.

§ 94. Уже было замечено, что радиоактивные минералы при нагревании выделяют гелий — газообразный элемент, характеризующийся особой желтой линией в спектре, — и казалось вполне вероятным, что гелий может быть конечным продуктом распада эманации. Исследование для решения этого вопроса было предпринято сэром Уильямом Рамзаем и г-ном Содди [110], и после того, как предварительный эксперимент подтвердил вышеуказанное предположение, они провели дальнейшие очень тщательные эксперименты. «Максимальное количество эманации, полученное из 50 миллиграммов бромида радия, было перенесено с помощью кислорода в U-образную трубку, охлажденную в жидком воздухе, а затем извлечено насосом». Был пронаблюден спектр; он «был, по-видимому, новым, вероятно, спектром самой эманации... После выдержки с 17 по 21 июля появился спектр гелия и были пронаблюдены характерные линии». Сэр Уильям Рамзай провел дальнейший эксперимент с аналогичным результатом, в котором соль радия была предварительно нагрета в вакууме в течение некоторого времени, что доказывало, что полученный гелий не мог быть окклюдирован в ней; хотя тот факт, что спектр гелия не появился немедленно, сам по себе доказывает этот момент. Результаты сэра Уильяма Рамзая были подтверждены дальнейшими тщательными экспериментами сэра Джеймса Дьюара и других химиков. Поэтому было высказано предположение, что α-частица состоит из электрически заряженного атома гелия, и этот взгляд не только согласуется со значением массы этой частицы, определенным экспериментально, но и был полностью продемонстрирован профессором Резерфордом и г-ном Ройдсом. Эти химики провели эксперимент, в котором эманация примерно из одной седьмой грамма радия была заключена в тонкостенную трубку, через стенки которой могли проходить α-частицы, но которая была непроницаема для газов. Эта трубка была окружена внешней оболочкой, из которой был откачан воздух. Через некоторое время присутствие гелия в пространстве между внутренней трубкой и внешней оболочкой было пронаблюдено спектроскопически [111]. Теперь атом эманации образуется из атома радия путем испускания одной α-частицы; и поскольку последняя состоит из электрически заряженного атома гелия, из этого следует, что эманация должна иметь атомный вес 226 - 4, т. е. 222. Это значение согласуется с определением плотности эманации, сделанным сэром Уильямом Рамзаем. Таким образом, мы можем представить деградацию атома радия следующей схемой:

Radium-atom

226 α-particle (Helium-atom)

4

↗

↘ Emanation (Niton-atom)

222 ↗ α-particle (Helium-atom)

4

↘ Radium-A, &c.

[110] Сэр Уильям Рамзай и Фредерик Содди: «Эксперименты по радиоактивности и получению гелия из радия», Proceedings of the Royal Society of London, том lxxii (1903), стр. 204 и след.

[111] Э. Резерфорд, член Королевского общества, и Т. Ройдс, магистр наук: «Природа α-частицы из радиоактивных веществ», Philosophical Magazine [6], том xvii (1909), стр. 281 и след.

Природа этого изменения.

§ 95. Здесь, впервые в истории химии, мы сталкиваемся с несомненным образованием одного химического элемента из другого, ибо, если оставить в стороне вопрос о природе эманации, не может быть сомнений в том, что радий является химическим элементом. На этом моменте необходимо настаивать, поскольку высказывались предположения, что радий может быть соединением гелия с каким-то неизвестным элементом или, возможно, соединением гелия со свинцом, так как было показано, что свинец, вероятно, является одним из конечных продуктов распада радия. Однако следующие соображения показывают, что эта точка зрения совершенно несостоятельна: (i) Все попытки получить соединения гелия с другими элементами потерпели неудачу. (ii) Радий обладает всеми свойствами химического элемента; он имеет характерный спектр и занимает в Периодической таблице столбец с теми элементами, которым он подобен по своим химическим свойствам. (iii) Количество тепла, выделяющегося при распаде эманации, как мы уже указывали, несоизмеримо с тем, что получается даже в самых бурных химических реакциях; и (iv) был замечен один очень важный факт, а именно: скорость распада эманации не зависит даже от экстремальных изменений температуры, тогда как скорость химических реакций всегда зависит от изменений температуры. Возможно, также целесообразно указать на некоторые различия между гелием и эманацией. Последняя представляет собой тяжелый газ, конденсирующийся в жидкость при температуре жидкого воздуха (недавно она была переведена в твердое состояние [112]); в то время как гелий является самым легким из всех известных газов, за исключением водорода, и был сжижен лишь благодаря самым упорным усилиям [113]. Эманация, кроме того, радиоактивна и испускает α-частицы, тогда как гелий не обладает этим свойством.

[112] Рамзаем. См. Proceedings of the Chemical Society, том xxv (1909), стр. 82 и 83.

[113] Профессором Оннесом. См. Chemical News, том xcviii, стр. 37 (24 июля 1908 г.).

Является ли это изменение истинной трансмутацией?

§ 96. Однако было отмечено, что (в некотором смысле) это изменение (а именно превращение эманации в гелий) — не совсем то, что подразумевалось под выражением «трансмутация элементов», по той причине, что это спонтанное изменение; никакие наши усилия не могут вызвать его или заставить прекратиться [114]. Но сам факт этого изменения доказывает, что химические элементы не являются теми дискретными единицами материи, которыми их считали ранее. А поскольку оказывается, что вся материя радиоактивна, хотя (за исключением этих редких случаев) в очень слабой степени [115], мы имеем здесь свидетельство процесса эволюции, происходящего среди химических элементов. Химические элементы не постоянны; все они претерпевают изменения, а обычные элементы лишь отмечают те точки, где скорость эволюционного процесса наиболее низка. (См. также §§ 78 и 83.) Таким образом, существенная истина старого алхимического учения о росте металлов подтверждается, ибо металлы действительно растут в лоне Природы, хотя этот процесс может быть гораздо медленнее, чем это представлялось некоторым алхимикам [116], и хотя золото, возможно, не является конечным продуктом. Как пишет профессор сэр У. Тилден: «...По-видимому, современные представления о генезисе элементов, а следовательно, и всей материи, находятся в резком контрасте с теми, которые в основном преобладали среди философов-экспериментаторов со времен Ньютона, и, кажется, отражают в измененной форме умозрительные взгляды древних». «Представляется вероятным, — добавляет он, — что химические элементы, а следовательно, и все материальные субстанции, из которых состоят земля, море, воздух и сонм небесных тел, возникли в результате изменения, соответствующего конденсации, в чем-то, о чем мы не имеем прямого и глубокого знания. Некоторые полагали, что эта первосущность всех вещей идентична эфиру пространства. Пока мы ничего не знаем наверняка, но считается, что с помощью спектроскопа некоторые стадии этого процесса можно наблюдать в туманностях и звездах...» [117] Далее нам предстоит рассмотреть, существуют ли какие-либо экспериментальные доказательства того, что человеку возможно (используя терминологию алхимиков) содействовать работе Природы.

[114] См. профессор Г. К. Джонс: «Электрическая природа материи и радиоактивность» (1906), стр. 125-126.

[115] Было определенно доказано, например, что обычный элемент калий радиоактивен, хотя и очень слабо (он испускает β-лучи). Также интересно отметить, что многие обычные вещества испускают корпускулы при высоких температурах.

[116] Однако Петр Бонус говорит: «...мы знаем, что зарождение металлов занимает тысячи лет... в мастерской Природы...» (см. «Новая жемчужина великой цены», перевод г-на А. Э. Уэйта, стр. 55), и некоторые другие алхимики высказывали схожую точку зрения.