Отец. Видишь ли, мой мальчик, еще с времен древней философии в головах многих ученых сохранилась идея о том, что мир в конце концов образован из каких- то первичных абсолютно простых форм. Из их сочетаний в конечном счете, как тогда полагали, возникают все тела природы, и на них, как на самые последние частицы мироздания, распадаются все тела природы. Таковы атомы Левкиппа и Демокрита, Эпикура и Лукреция. Но эти первоэлементы мира можно представить себе и в виде какой-то первоматерии. Такой первоматерией для древнегреческого философа Фалеса была вода, и эту идею подхватил 2 тысячи лет спустя Бойль. Но другие древние мыслители принимали несколько таких первоначал: Эмпедокл — четыре (вода, воздух, огонь и земля). Анаксагор — большое множество (геометрий). Но если все мироздание заканчивается на своих первоэлементах и с них же оно начинается, то это значит, что ими оно и исчерпывается. А соответственно этому и все наши знания о мире завершаются знанием этих первоэлементов и исчерпываются им. Поскольку же сами первоэлементы представляют собой согласно таким воззрениям конец проникновения в глубь материи и всех ее тел, то они должны быть очень просты, элементарны и должны иметь небольшое число свойств. Так сложилась вера в исчерпаемость материи и ее элементов и наших знаний о материи и ее элементах.
Сын. Но ведь это метафизика? В сущности, это та же вера в неизменность? Отец, Да, но ее особый вариант. Признается, что все изменяется в мире, текучи все его виды и явления, кроме только тех якобы самых последних и наиболее простейших частиц и элементов материи, из которых будто построен весь мир. Вера в исчерпаемость есть вера в конечность мира, в конечность материи. Согласно такой вере мы, двигаясь в глубь материи, рано или поздно достигнем конца, дальше которого идти будет некуда.
Сын. И такой взгляд на мир существовал не только в древности?
Отец. Да, он оказался очень живучим. В XIX веке идея исчерпаемости прочно утвердилась в науке о природе, причем за первоначала принимались несколько десятков химических элементов. И хотя прямых доказательств их превращаемости и их разрушаемости еще не было в руках ученых, однако косвенные доказательства уже имелись. Они заключались в периодической системе химических элементов, которую создал в 1869 году великий русский химик Дмитрий Менделеев на основе открытого им тогда же периодического закона химических элементов. Эта система производила впечатление, что химические элементы способны переходить, превращаться друг в друга, переходя с одного места по периодической системе на соседнее. Самый легкий элемент, стоящий на первом месте системы, казался самым простым. Недаром еще в начале XIX века английский ученый Уильям Праут выдвинул гипотезу, что все химические элементы образованы из водорода как протила (первоматерии). Теперь система Менделеева снова наводила химиков на эту же мысль. В таком случае периодическая система элементов как бы выразила в застывшем виде процесс развития химических элементов от самого простого, стоящего в ее начале, до самого тяжелого и сложного (урана), которым эта система тогда завершалась. Вот почему английский физик и химик Уильям Крукс назвал эту систему «неорганическим дарвинизмом»: если Дарвин открыл процесс развития видов живых существ и их происхождения, то Менделеев своей периодической системой и своим периодическим законом указал на то, что виды химического вещества (химические элементы) также должны быть способны к развитию и имеют свое происхождение — более тяжелые и сложные из более легких и простых.
Сын. Какие же факты говорили тогда в пользу взглядов Крукса?
Отец. До 1895 года таких фактов еще не было известно, а потому своеобразное толкование Круксом системы Менделеева было только гипотезой. Сам Менделеев сначала задолго до Крукса склонялся к таким же взглядам, но так как никаких доказательств он найти не мог, то он отказался от допущения превращаемости химических элементов и встал на позиции их вечности и неизменности. И на этих позициях он и оставался до самой своей смерти (1907 г.), хотя к этому времени были уже в руках ученых строго проверенные факты, говорящие о сложности и делимости атома и о разрушаемости и превращаемости химических элементов.
Сын. О каких фактах ты сейчас упомянул?
Отец. Вот о каких. Я уже сказал, что в XIX веке атом считался последней, далее неразрушимой частицей материи, которой исчерпывается все наше знание материи. Химические же элементы считались последними гранями, до которых доходит проникновение в глубь материи. В конце XIX века были сделаны великие физические открытия, которые в корне разрушили эти остатки старых метафизических представлений. Первыми из них были четыре открытия: глубоко проникающие х-лучи, их открыл немецкий физик Вильгельм Рентген в 1895 году; радиоактивность, которую открыл французский ученый Анри Беккерель в 1896 году; электрон, то есть мельчайшую частицу отрицательного электричества, ее открыл английский физик Джозеф Томсон в 1897 году. Спустя год супруги Пьер и Мария Кюри (он — французский физик, она — польский химик) открыли новый химический элемент радий, обладающий чрезвычайно сильной степенью радиоактивности.
Сын. Почему же именно эти физические открытия привели к крушению старых представлений об атомах и элементах?
Отец. Как позднее выяснилось, атом имеет сложную структуру, которую сначала ученые приняли за подобную миниатюрной Солнечной системе: в самом центре атома находится положительно заряженное атомное ядро, в котором сосредоточена почти вся масса и почти вся энергия атома. Но размер (его диаметр) ядра примерно в 100 тысяч раз меньше, чем размер (диаметр) всего атома. А снаружи ядра расположена атомная оболочка, состоящая из заряженных отрицательно очень легких электронов, которые с огромной скоростью вращаются вокруг ядра, не сталкиваясь друг с другом и не падая на ядро. Два из названных физических открытий — лучи Рентгена и электрон — позволили ученым проникнуть в глубь атомной оболочки, остальные два — радиоактивность и радий — в глубь атомного ядра, которое как раз и претерпевает коренное качественное превращение в процессе радиоактивного распада. Это впервые доказали два английских физика — Эрнст Резерфорд и Фредерик Содди в 1902 году. Как видишь, благодаря названным открытиям физика за короткий срок буквально ворвалась в обе главные сферы атома — его оболочку и его ядро — и доказала, что атом вовсе не является последней абсолютно простой, вечной, неделимой частицей материи, но что он сложен, делим и разрушим и что радиоактивность есть превращение одних химических элементов в другие. Так рухнула вера в исчерпаемость каких-то последних частиц материи, и так начался еще один (третий по счету) тур научных революций, который Ленин назвал «новейшей революцией в естествознании».
Сын. Значит, идея развития вошла наконец и в эту область естествознания, где так долго и крепко держалась метафизика?
Отец. Вошла, и очень решительно. Вот когда я вчера говорил о дарвинизме, я привел мысль Дарвина о том, что разновидность есть зарождающийся вид, а вид — развившаяся разновидность. В учении о веществе вид атомов — это химический элемент, а его признак— величина положительного заряда атомного ядра. Она одинакова у всех атомов одного и того же элемента и численно она равна порядковому номеру этого элемента в периодической системе Менделеева. Это значит, если перенумеровать подряд все места в этой системе, начиная с места водорода, имеющего номер один, то, зная место, которое занимает тот или иной элемент в системе, мы знаем заряд ядра всех его атомов. Когда происходит радиоактивный распад, меняется заряд ядра и происходит как бы сдвиг элемента на два места влево (к началу системы), либо на одно место вправо (к ее концу). Таким образом, Крукс был прав, видя в системе Менделеева отражение развития и происхождения химических элементов: ведь они могут словно двигаться (перемещаться, сдвигаться) вдоль по этой системе. При этом оказалось, что на одно и то же место в системе могут попадать атомы одного и того же элемента, обладающие разными массами. Это разновидности атомов, которые Содди назвал изотопами (одинаковоместными), так как они попадали на одно и то же место в системе Менделеева.
Сын. Раз и здесь у атомов есть свои виды и разновидности, то можно ли о них сказать то же, что сказал Дарвин про вид и разновидность в живой природе?
Отец. До известной степени можно. Возьмем какой- нибудь легкий элемент, например кислород. Его атомный вес 16 атомных единиц. Но это наиболее распространенный его изотоп (разновидность атомов). Мы можем представить себе, что вес атома увеличится до 17, а затем до 18. Мы получим тогда атом тяжелого изотопа кислорода. Но если мы увеличим массу атома еще на единицу (до 19), то ядро станет неустойчивым (нестабильным) и произойдет радиоактивный распад: оно испустит один
