Глава восьмая. Пчелы, цветы и молекулы

В 1861 году Александр Михайлович Бутлеров создал теорию строения органических соединений.

Вам никогда не говорили, что вы — будущий Пушкин? Или будущий Шопен? Или будущий Яшин?

Говорили, наверное. Такое многие родители любят говорить своим детям.

Но проходят годы, и бывший будущий Пушкин (или Шопен, или Яшин) двадцать раз меняет предмет своих увлечений и, закончив школу, выбирает себе ту профессию, которая кажется наилучшей ему самому. Очень немногим удается пронести сквозь детство и юность свое первое профессиональное увлечение.

Но, как правило, именно такие люди и становятся великими.

…До революции в России существовали частные пансионы. Чаще всего эти закрытые учебные заведения содержали иностранцы; тогда считалось хорошим тоном отдать сына в иностранный пансион. Однако встречались и русские пансионы. Один из них был открыт в Казани. Его организатор, Топорнин, был передовым и образованным человеком, и его питомцы получали очень хорошее по тому времени образование. И многие просвещенные казанцы отдавали туда на воспитание своих детей.

В один из дней 1836 года, скорее всего в один из осенних дней, в пансионе Топорнина появился новый мальчик. Звали его Саша, фамилия была Бутлеров. Поначалу он ничем не отличался от всех остальных ребят, но вскоре у него обнаружилась одна странность. Вместо того чтобы в свободные часы бегать вместе со всеми во дворе, он возился в своей комнате или на кухне со всякими колбами, пробирками, реактивами.

Он что-то переливал из одного пузырька в другой, что-то смешивал — словом, проделывал какие-то таинственные химические манипуляции.

Эти занятия явно были не по душе его воспитателю Роланду. Сначала он никак не мог понять, откуда такая странная любовь к химии — ее даже не проходили в пансионе. Потом он выяснил, что с химией ребят познакомил учитель физики; на его уроках ей было посвящено несколько часов. И вот этого более чем поверхностного знакомства Саше оказалось достаточно, чтобы полюбить новую для него науку.

Не знаю уж, почему Роланд так невзлюбил Сашины безобидные опыты. Может быть, он терпеть не мог химию, потому что не знал ее; может, он боялся, что Саша устроит взрыв или отравится еще, не дай бог, каким-нибудь своим реактивом. Словом, Роланд как мог мешал Сашиному увлечению. Чего он только не делал! Отбирал его заветные пузырьки и выбрасывал их на помойку; ставил в угол юного химика; даже оставлял его без обеда. Ничего не помогало. Саша доставал новые пузырьки, и все начиналось сначала. Он даже привлек к себе в сообщники одного из служителей пансиона, который тайком привозил ему из города необходимые вещества. Чтобы спастись от вездесущего Роланда, Саша в конце концов завел себе маленький шкафчик, куда он запирал на ключ свои драгоценные реактивы и посуду.

Неизвестно, сколько бы времени продолжалась такая “холодная война” между Сашей и Роландом, если бы не случилось событие, оправдавшее самые мрачные предчувствия воспитателя. В один из весенних вечеров, когда солнце еще не село и на улице было тепло, все ребята во дворе играли в лапту. Точнее, почти все — кроме Саши Бутлерова. Роланд дремал на солнышке и, разомлевший, очевидно, не заметил отсутствия одного из своих подопечных.

И вдруг в подвале, где помещалась кухня, раздался оглушительный взрыв. Все так и замерли. Первым понял, что случилось, Роланд. Он бросился на кухню и вытащил оттуда за шиворот Сашу, которого нельзя было узнать — у него были опалены волосы и брови.

Взрыв в пансионе — событие чрезвычайное. Ясно было, что углом или потерей обеда тут уж не отделаться. Для начала Сашу посадили в карцер. А потом собрали педагогический совет — решать, как быть с провинившимся.

Если бы подобное событие приключилось в каком-нибудь другом пансионе, где порядки были построже, не миновать юному химику розог. Но Топорнин был категорически против телесных наказаний, в его пансионе розгами никого не наказывали. Однако надо же было как-то наказать провинившегося, — этак завтра вообще весь пансион взлетит на воздух.

Спорили-спорили, думали-думали и придумали наконец. Кому в голову пришла эта идея? Наверное, Роланду, на него похоже.

И вот представьте себе такую картину. Сидят все, обедают в столовой. И вдруг из карцера приводят в зал Бутлерова. А на груди у него висит черная доска, и на доске мелом крупно написано: “Великий химик”. А у великого девятилетнего химика ни ресниц, ни бровей.

Смешно, конечно.

И, конечно, все смеялись. И, конечно, громче всех Роланд — доволен очень, что такое придумал.

Невдомек ему только, что ничего он не придумал, что мальчик, стоящий посреди зала с дурацкой черной доской на шее и смущенно мигающий остатками ресниц, действительно будущий великий химик, будущая гордость науки русской.

Конечно, если бы пришло такое в голову преподавателям, они не только не стали бы придумывать наказание, а вернули бы Саше его шкафчик, отвели бы ему какой-нибудь ненужный чулан и сказали бы: “Пожалуйста, работай здесь, взрывай что хочешь, жги что хочешь, не бойся повредить ничего, мы новое купим. Твори, развивай в себе любовь к химии, ты же будущий великий химик. Можешь даже не ходить на закон божий, разрешаем тебе, сиди экспериментируй, ты же будущий великий химик”.

Но они и предположить не могли такого. Предполагать — это не их дело. Их дело — воспитывать и учить. Держать в строгости. А насчет всяких там увлечений — это, пожалуйста, подрастай, поступай в университет, там на здоровье увлекайся. Взрывай, жги, разлагай что хочешь — там это даже нужно. А здесь — ни-ни. А кто забалует, сейчас доску на шею — и в залу. Всем на посмешище: смотрите, какой великий нашелся!

А если мальчуган не забудет этого стыда, и навсегда возненавидит химию, и если погибнет в нем будущий великий ученый, так никто же этого не узнает. Зато порядок. В лапту — все играют в лапту. Опыты — все ставят опыты. И никакой личной инициативы. Вот так!

К счастью, Сашу Бутлерова не сломило это наказание. Не пропала у него любовь к химии. Спряталась только на какое-то время — до того дня, когда отец забрал его из пансиона и отдал в четвертый класс гимназии.

Там снова Бутлеров мог продолжить свои химические опыты. Особенно нравилось ему устраивать замысловатые фейерверки в честь окончания очередного класса. Так как пришел он в гимназию только в четвертый класс, до окончания гимназии ему еще не раз представлялась возможность заняться любимым делом.

Последний школьный фейерверк состоялся в 1844 году. В этот год шестнадцатилетний Бутлеров получил аттестат зрелости.

Дальше, как полагается, собрался семейный совет: кем быть? Интересно, что обсуждают здесь разные варианты, называют различные профессии, не произносят почему-то только одного слова — “химия”. Сашин отец, Михаил Васильевич Бутлеров, зная, что у сына большие математические способности, предлагает ему поступить на математическое отделение университета. Однако Саша позволяет себе выступить против родительской воли. Он хочет стать естествоиспытателем, его влечет изучение природы. Заметьте, он тоже ничего не говорит о химии, он говорит о природе вообще.

Это примечательно. Будущий великий химик о химии и не помышляет. Может быть, действительно тот случай в пансионе отбил у него охоту к этой науке?

На первых курсах может показаться, что это именно так. Предмет его нового увлечения совершенно далек от химии. Его страсть — ботаника и зоология. И более всего — бабочки. У него дома между оконными рамами целый зоопарк: морские свинки, мыши, черепахи, ну и бабочки конечно. Но ему мало университетского знакомства с ними, мало ему домашних занятий, он и летом, в каникулы, уезжает в длительные экспедиции. На втором курсе, например, он с группой студентов и профессором объездил Волгу до Каспийского моря, дошел до Урала. За время этой экспедиции Саша собрал огромную коллекцию бабочек — 1133 вида, не считая разновидностей и видоизменений. Причем многие виды до него вообще не были известны.

По всей вероятности, его товарищи были совершенно уверены, что Саша станет зоологом. И они ничуть не удивились, когда в год окончания университета Бутлеров защитил диссертацию на звание кандидата естественных наук по теме: “Дневные бабочки Волго-Уральской фауны”.

И если бы об этом узнал Роланд, он наверняка сказал бы, усмехаясь: “Ну вот видите, какой он химик!”

И ошибся бы.

Потому что уже к этому времени Александр Бутлеров был химиком. Несмотря на своих бабочек, несмотря на свою диссертацию. Несмотря на то, что и через два года после окончания университета он, кандидат естественных наук, читал студентам медицинского факультета лекции по физической географии и климатологии. Несмотря на то, что вскоре в Парижском ботаническом журнале он опубликовал статью “О культуре камелии”. Несмотря на то, что в 1851 году в журнале Пражского общества естествоиспытателей была напечатана его статья: “Об Индерском озере”, за что ее автор был избран членом-корреспондентом этого общества. Несмотря на то, что в это же время в “Санкт-Петербургских ведомостях” появлялись “Отрывки из дневника путешественника по Киргизской орде”. Несмотря на еще десятки статей, выступлений, докладов, на участие в десятках комиссий, посвященных различным ботаническим вопросам. Несмотря на то, наконец, что Александр Михайлович был крупнейшим, — не просто крупным, а я подчеркиваю — крупнейшим русским пчеловодом.

Другому человеку того, что сделал Бутлеров вне химии, хватило бы на целую жизнь; причем на жизнь, увенчанную славой, почетом, признанием. Но для Бутлерова все это было отдыхом, увлечением, хобби, как это теперь называют.

Он вообще был очень разносторонним человеком. Кроме цветоводства и пчеловодства, обожал охоту, верховую езду, был прекрасным садовником. Он вообще все любил делать сам. Даже гантели, которыми упражнялся, он сам выточил на токарном станке. Кстати, Бутлеров, хоть и был человеком умственного труда, любил спорт и был физически очень сильным.

Александр Михайлович мог прийти к кому-нибудь в гости и, не застав хозяев дома, оставить свою визитную карточку в виде кочерги, изогнутой буквой “Б”. Попробуйте, согните ее так.

У себя в лаборатории Бутлеров часто для отдыха выдувал какой-нибудь сложный стеклянный прибор, такой, что и не каждый стеклодув сделает.

Летом в своей деревне Бутлеровке он занимался медициной — лечил окрестных крестьян, вскрывал нарывы, зашивал раны, накладывал повязки. Он и ветеринаром был, если надо.

Вообще по воскресеньям в Бутлеровку, как в больницу, стекались все больные окрестных деревень. Они знали, что и помощь здесь окажут, и денег за это не возьмут. Еще и лекарство дадут бесплатное, приготовленное самим великим химиком.

Эти знаменитые на всю округу “бутлеровские порошки” больные крестьяне иногда продавали на базаре, ибо их целительные свойства ставились выше, чем у тех лекарств, которые готовили в аптеке.

Кстати, Бутлеров был сторонником гомеопатического[2] лечения. В то время, впрочем, как и сейчас, к гомеопатам относились несколько насмешливо, хотя и пользовались довольно часто их услугами. Поэтому Александр Михайлович не очень широко афишировал свою приверженность, хотя и не скрывал ее. Один его ученик, Д. Коновалов, вспоминает такой эпизод. Как-то в праздник, днем, он зашел к своему руководителю по какому-то делу. Александр Михайлович, человек гостеприимный, предложил ему остаться обедать. Коновалов отказался, очевидно из застенчивости, хотя сослался на то, что у него болит живот. А может, у него действительно болел живот, все-таки праздники были. Бутлеров тут же достал из шкафчика какой-то пузырек с гомеопатическим лекарством и предложил выпить его, уверяя, что все пройдет. Коновалов выпил это лекарство и пошел домой. На другой день в лаборатории Александр Михайлович, встретив его, первым делом осведомился: “Ну, как живот, прошел?” — “Прошел, — сказал Коновалов, — но только не знаю, что помогло — лекарство ли или серьезная доза поросенка, которую я дома принял”. Бутлеров ничуть не обиделся, он засмеялся и сказал: “Вот все вы так, пользуетесь новым средством, но всегда готовы поставить его под сомнение”.

Я перечислил уже немало увлечений Бутлерова, но не назвал еще нескольких, чрезвычайно важных для понимания этого замечательного человека.

Вообще трудно судить о душевных качествах человека, которого тебе не довелось знать самому. Воспоминания, свидетельства друзей и родственников, как ни красочны они бывают, не могут все же создать законченный образ. Особенно, если человек этот знаменит уже сто лет. Потому что его научная знаменитость как-то невольно выходит на первый план, затмевает его чисто человеческие качества. А ведь без них, даже без каких-то слабостей нельзя представить себе истинный портрет ученого.

Но все же, как ни отрывочны наши сведения о Бутлерове, они рисуют нам человека удивительного, удивительного именно своей человечностью, отсутствием надменной гордыни или зазнайства. Напротив, все современники подчеркивали исключительную простоту и обаяние великого химика.

Вот смотрите, профессор В.В. Морковников вспоминает: “Может явиться еще более талантливый ученый и преподаватель, но трудно надеяться, чтобы он соединил в себе в то же время то обаяние и благотворное влияние, которые распространяла замечательно симпатичная личность Александра Михайловича на всех его окружающих”.

Еще один из знавших близко Бутлерова — В.С. Россоловский — писал о нем: “…Он принадлежал к тому редкому типу ученых, ученость которых узнается только по трудам и по беседам с ним и не выставляется напоказ напускной важностью, вненаучной рассеянностью и разными оригинальными чудачествами”.

Нет, право же, он очень симпатичен. Сильный, ловкий, пудовыми гирями играет как мячиками, верхом ездит не хуже кавалериста, прекрасно знает живопись и музыку, особенно оперу, сам хорошо играет на фортепьяно, замечательный пчеловод и цветовод, общительный и внимательный к окружающим, много знает не только в своей химии, но и в физике, географии, медицине, ботанике, зоологии и при всем при том — крупнейший химик, да не просто крупнейший, а создатель нового раздела органики. Первооткрыватель, иными словами.

А теперь, после всего, что я вам рассказал о Бутлерове, мне осталось лишь добавить еще вот что: он никогда не занимался каучуком.

Как же так? — скажете вы. Зачем же тогда говорить о нем в книге, посвященной каучуку? Зачем ставить его в ряд с учеными, своими руками исследовавшими и создававшими новый материал?

А затем, отвечу я вам, что хотя Бутлеров и впрямь не занимался каучуком и, быть может, даже не произносил этого слова, но без его работ были бы невозможны все наши сегодняшние успехи в этой области. Без теоретических открытий Бутлерова нельзя было бы создать всего того многообразия синтетических каучуков, которые сегодня окружают нас.

Признаюсь, мне бы очень хотелось иметь возможность рассказать вам о том, как Бутлеров создал свою знаменитую теорию строения органических соединений. Хотя я прекрасно понимаю, что если бы даже мне и удалось ценой невероятного напряжения всех своих душевных и физических сил это сделать, то все равно мой труд пропал бы даром. Потому что после моих усилий понадобились бы еще и ваши, а я вовсе не уверен, можете ли вы позволить себе в тот момент, когда будете читать эту главу, напрягать все ваши душевные и физические силы.

Но если все-таки предположить такой фантастический случай, что я рассказал о теории строения Бутлерова, а вы с интересом прочли это место, то вы бы поразились замечательной интуиции Бутлерова, его таланту, сумевшему увязать в единый узел разрозненные факты. Вам было бы интересно узнать, что до Бутлерова химики из одного города, даже из одного университета могли разговаривать друг с другом, друг друга не понимая. Потому что в то время многие химики пользовались формулами своего собственного изобретения. Как кустари-одиночки, они лепили эти формулы из крупиц своих знаний о свойствах веществ. Из одних и тех же крупинок они складывали совершенно различные рисунки. Понять, что изображает нарисованная формула, нельзя было, если не знать, что хотел сказать ее автор.

Сейчас, когда на уроке химии учительница пишет на доске формулу какого-то вещества, вы прекрасно понимаете ее. Больше того, эту формулу понял бы и иностранец, потому что теперь существует международный химический язык. И академик, и вы, и я — все мы пользуемся одними и теми же обозначениями и подразумеваем под ними одно и то же.

Но это еще не самое удивительное. Эти формулы, эти буквы, соединенные черточками, — не просто значки на бумаге; это атомы, расположенные определенным образом в пространстве. И от того, как они нарисованы, от того, в какую сторону вы проведете черточку, зависят свойства изображаемого вами вещества. Вы можете рисовать всего три знака — вещество, состоящее всего из трех атомов, — однако название этого вещества и его свойства будут зависеть от того, в каком порядке напишете вы их, от того, в каком порядке соедините атомы.

Подобные же. изменения происходят при перестановке букв в некоторых словах. Предположим, я вас спрашиваю: что означает слово, состоящее из таких трех букв — О, Т и К? Сейчас выясним, говорите вы. Вы берете карандаш и… останавливаетесь в нерешительности. Потому что вы не знаете, в каком порядке эти буквы поставить. Напишете ОТК — это отдел технического контроля, напишете КОТ — это кошка в мужском роде, напишете ТОК — это направленное движение электронов.

Короче говоря, вы не можете ответить на мой вопрос, несмотря на то, что он показался вам чрезвычайно простым.

Если теперь вновь вернуться от русского языка к языку химическому, то можно позволить себе следующее сравнение: слово — это формула, буква — это атом, порядок букв в слове — это порядок расположения атомов в веществе, то есть его строение. А смысл слова — это свойство вещества.

Так вот, до Бутлерова химики знали смысл слов, они даже знали, из каких букв это слово построено, но они не ведали, что его можно изобразить так, что порядок будет передавать точный смысл.

Иными словами, они не верили, что химическое строение может отражать свойства вещества.

Бутлеров первым из ученых ввел специальный термин для обозначения взаимной связи между атомами — “структура”. Он первым показал, что именно структура в сочетании с составом вещества и определяет его физические и химические свойства. Эти закономерности получили название “структурная теория строения органических соединений Бутлерова”.

И когда сегодня на уроках химии вы рисуете на доске структурную формулу какого-нибудь органического соединения, соединяя атомы между собой черточками, вы, может быть и не зная этого, пользуетесь теорией Бутлерова. И если вы ошибаетесь в своем химическом рисунке, если нечаянно меняете местами атомы в молекуле, перед вами уже другое вещество, с другими свойствами. Ибо, по теории Бутлерова, каждому веществу соответствует единственная структурная формула.

Например, структурная формула натурального каучука выглядит так:

А если поменять местами атом водорода и группу CH3 , то это уже будет не каучук, а гуттаперча:

Все эти рассуждения покажутся вам слишком отвлеченными, может быть, даже несколько скучными. Вас, очевидно, так и подмывает спросить: “Ну и что? Что дает эта теория строения лично мне, вот, например, мне, Васе Петрову, ученику шестого класса “Б”, в настоящий момент читающему эту книгу в коридоре, куда меня выставили за то, что я стрелял из рогатки?”

Лично тебе, Вася, она дала возможность читать в настоящий момент эту книгу в коридоре; ибо если теории не было бы, то у тебя не было бы и рогатки, и, следовательно, сидеть бы тебе сейчас на уроке истории и ждать вызова к доске. Так что, как видишь, она тебе дала не так уж мало.

Теперь, насколько я понимаю, тебя, Вася, интересует: какая же связь между теорией строения, которую создал Александр Михайлович Бутлеров, и рогаткой, которую создал лично ты из старой велосипедной камеры и которую лично у тебя отобрала учительница?

А вот какая.

Велосипедная шина сделана из синтетического каучука на шинном заводе. Каучук привезли туда с химического завода. Там его синтезировали из газа. Запустили в аппарат короткие молекулы газа, и в нем под действием различных веществ и температуры они соединились в длинные молекулы — получился каучук. Но завода этого раньше не было, его построили. Сооружали его строители и монтажники по чертежам, которые прислали им проектировщики. Однако проектировщики не сами же придумали, что из чего будут здесь получать. Им выдали задание химики-исследователи. Вот теперь, наконец, мы добрались до начала эстафеты. Значит, первое слово сказали исследователи. А им кто сказал? А никто. Они сами всё придумали.

Перед ними была поставлена задача: надо синтезировать каучук для велосипедных камер. Сели они за стол, взяли бумагу и карандаш, стали прикидывать, каким же должен быть этот каучук. Прежде всего эластичным, чтобы камеру можно было надувать. Еще этот каучук не должен пропускать воздух. И быть прочным.

И стали они рисовать на бумаге формулы разных известных синтетических каучуков — какой больше подойдет. Заметьте: не синтезировали различные каучуки и смотрели, как они себя ведут, а рисовали их на бумаге. И этого было достаточно, чтобы представить себе их поведение в велосипедной камере. Нарисовали один — не подходит: прочный, но плохо растягивается. Нарисовали другой — должен хорошо растягиваться, но слаб. Нарисовали третий — все ничего, да очень дорог. Решили новый сделать, специально для этого случая. Написали реакцию, как его получить, нарисовали, как он должен быть построен, прикинули, исходя из того, что получилось, его свойства. Вроде хорошие свойства. Ну что ж, можно пробовать.

И когда после многих месяцев исследований химикам удалось получить первый кусочек этого каучука, он обладал всеми теми свойствами, которые были ему заданы наперед.

И когда они докладывали об этом на Ученом совете, они, конечно, не говорили, что их исследование стало возможным лишь благодаря существованию теории строения Бутлерова, хотя это именно так, — не говорили, потому что это знают все химики.

Но поскольку вы не химики, я вам скажу то, что они обычно не говорят: это исследование, впрочем как и большинство других, действительно стало возможным лишь благодаря существованию теории строения органических соединений, созданной сто лет назад Бутлеровым.

А чтобы вы поняли, как много это дает ученым, я предлагаю вам проделать следующий опыт. Возьмите детские кубики с азбукой. Я понимаю, что вы давно уже выбросили эти следы былой неграмотности, но достаньте их где-нибудь. Отберите шесть кубиков: один с буквой А, два с буквой К, два с буквой У и один с буквой Ч. Теперь сложите из них слово КАУЧУК. И посмотрите на часы: сколько это заняло времени. Секунды, верно ведь?

А теперь вот что. Теперь снова смешайте шесть кубиков, закройте глаза и, не открывая их, попробуйте сложить снова слово КАУЧУК.

Вы скажете — невозможно. Почему же? Все шесть необходимых букв у вас есть; вы знаете, что каждый кубик — это одна буква. Вот и пробуйте: сложите, как придется, а потом откройте глаза и посмотрите, есть ли какой-нибудь смысл в полученном слове. Если нет, снова смешайте и снова попробуйте. Когда-нибудь вы угадаете. Только не забудьте посмотреть на часы: сколько это займет времени. (Я-то знаю, сколько; поэтому лучше всего займитесь этим в воскресенье.)

И вот когда вы, наконец, угадаете и сложите нужное слово, и когда вы вычтете из затраченных часов те несколько секунд, которые ушли у вас на складывание слова в первый раз, вы поверите мне, что теория строения буквально открыла химикам глаза на то, что они делают. И еще вы поймете, как много дал органической химии вообще и науке о каучуках в частности Александр Михайлович Бутлеров — замечательный цветовод, пчеловод и, кроме этого, — как и угадал нечаянно его воспитатель, — великий химик.