Книга Дальтон. Атомная теория - Enrique Joven Alvarez

Спустя месяц после вступления в Lit & Phil Дальтон представил в обществе свою первую большую научную работу, основанную на его собственном опыте, — о неспособности различать некоторые цвета (этот физический недостаток известен нам как дальтонизм).

Это первое представленное в Lit & Phil исследование Дальтона получило гораздо больший отклик, нежели его предыдущие труды — метеорологические изыскания или работы о давлении газов. После утверждения в качестве полноправного члена престижнейшего академического сообщества Дальтон не только заслужил высокую репутацию и получил удобное для работы место, но также у него появились слушатели и широкие возможности распространять идеи. Дальтон смог, наконец, упорядочить свои исследования, не оставляя преподавания. В 1796 году он писал брату:

"Я посчитал, что шесть уроков химии и шесть уроков по другим предметам позволят мне заработать немного денег в моей школе".

ДАЛЬТОН И ДАЛЬТОНИЗМ

Дальтонизм — это генетический наследственный недостаток, который не позволяет правильно различать цвета. Чаще встречается у мужчин, поскольку связан с Х-хромосомой; наблюдается у 1,5% мужчин и 0,5% женщин. Дальтон изучил этот недостаток и связал его со стекловидным телом глаза. Ma самом деле дефект связан с аномалией цветочувствительных рецепторов — колбочек. Они бывают трех видов и работают как электронные устройства: один тип чувствителен к красному цвету, другой — к зеленому, третий — к синему. Взаимодействуя с мозгом, человеческий глаз способен различить около 8000 цветовых сочетаний. Тип дальтонизма зависит от того, какой тип колбочек поражен. Самый серьезный случай — ахроматический, когда человек не различает ни одного цвета. При монохромазии человек различает один из трех цветов, при дихромазии — два цвета из трех, и это самый распространенный тип дальтонизма. Если нарушены красные рецепторы, дальтонизм называется протанопией, если зеленые — дейтеронамалией, если синие — тританопией. Случается, что у дальтоника снижена активность всех трех пигментов, и это достаточно частый случай. Дальтон страдал дейтеронамалией, то есть самым легким типом дальтонизма.

Завещание глаз для науки

Все биографии Дальтона содержат множество историй о его дальтонизме. Самая заурядная из них связана с тем, как он перепутал химические реактивы разных цветов, а самая смешная — возможно, выдуманная — рассказывает об оплошности ученого в тот день, когда он предстал перед Гийомом IV в ярко-красном костюме. Но совершенно точно, что Дальтон для изучения этого дефекта зрения завещал науке собственные глаза.

Тетрадка с цветными нитями, которые Дальтон использовал, чтобы проверить, различает ли он цвета. Подарок Фредерика Уильяма Гершеля (1792-1871).

ХИМИЯ НА ЗАРЕ XIX ВЕКА

Настало время рассказать о том, в каком состоянии пребывала химия в первое десятилетие XIX века. Это позволит представить ту обстановку, в которой Дальтон начал свою научную карьеру и исследования в области химии. Большинство химиков, и Дальтон не был исключением, опирались на работы Роберта Бойля (1627-1691) — ирландского ученого, работавшего в Оксфорде. Бойль считается первым современным химиком, поскольку он первым отошел от алхимических убеждений. В школе Кендала Дальтон получил доступ к его многочисленным трудам и с жадностью их изучал. Однако труды Бойля были написаны так сухо, что Дальтон обращался и к работам по химии голландца Германа Бургаве (1668-1738), который был скорее врачом, нежели химиком, и считался одним из лучших преподавателей своего времени. Бургаве заведовал кафедрой в Лейдене и по материалам своих занятий написал труд под названием Elementa chemiae ("Химические элементы", 1724), в котором изложил все практические познания в этой области. Он был убежденным последователем Ньютона и впервые применил законы Ньютона в области химии (впоследствии это сделает и Дальтон).

При постоянной температуре растворимость газа в единице объема жидкости прямо пропорциональна давлению этого газа над раствором.

Уильям Генри, закон Генри (1803)

С первых лет пребывания Дальтона в Манчестере его большим другом был коллега Уильям Генри, сын Томаса Генри и ученик Томаса Персиваля, которые рекомендовали Дальтона в Lit & Phil. Генри повезло больше, чем Дальтону, поскольку у него была возможность изучать медицину в университете Эдинбурга, но из-за плохого здоровья он прервал врачебную практику и целиком посвятил себя химическим исследованиям. Полученные Генри результаты хорошо известны и сегодня, особенно закон, носящий его имя (закон Генри), который изучал и Дальтон. К нему мы еще вернемся.

Уильям Генри сыграл значительную роль в начале научной карьеры Дальтона. Помимо их общих открытий в области растворимости газов, именно Генри вдохновил Дальтона на изучение массы первых частиц. Но при этом сказалось влияние не только Генри. В 1796 году Дальтон прослушал около 30 лекций по химии доктора Томаса Гарнетта (1776-1802), что, по всей видимости, и определило его выбор. Он решил посвятить себя исследованиям в области химии еще и потому, что на примере Гарнетта убедился: можно существовать безбедно, давая уроки и читая лекции.

С 1794 по 1802 год Дальтон не щадил себя: он преподавал, читал лекции, занимался исследованиями в Lit & Phil. Ученый интересовался не только способностью различать цвета, но и целым рядом других вопросов, в частности связанных с атмосферными явлениями (его первой страстью), а также с промышленной жизнью Манчестера (этому были посвящены труды о тепловом расширении газов, о механической конденсации воздуха, природе газовых смесей и, конечно, силе водяного пара). Так, всего за один месяц, в октябре 1801 года, он представил четыре работы о состоянии газов. В конце 1802 года Дальтон опубликовал первый научный труд по химии, в котором рассуждал о возможных соединениях кислорода и азота. Эти размышления легли в основу закона кратных отношений.

УИЛЬЯМ ГЕНРИ

Генри родился в Манчестере в 1774 году, он был сыном Томаса Генри и учеником Томаса Персиваля — оба хирурги и члены Королевского общества. В 1795 году он начал изучать медицину в университете Эдинбурга, а в 1807-м завершил обучение. По состоянию здоровья Генри оставил врачебную практику и посвятил себя исследованиям в области химии. Получил известность благодаря опытам с количеством газов, поглощаемых водой при различных температурах и давлении (1803). Его книга по химии "Элементы экспериментальной химии· была переиздана 11 раз за 30 лет. В 1836 году ученый застрелился в своей личной часовне в Пендлбери.

Закон о растворимости газов, или закон Генри

Знаменитый закон Генри гласит, что при постоянной температуре объем газа, растворенного в единице объема жидкости, прямо пропорционален давлению этого газа над раствором, если жидкость и газ не действуют друг на друга химически. Мы можем сформулировать этот закон, вслед за современными школьными учебниками, следующим образом: