«…Мы не имели до сих пор никакой возможности предвидеть отсутствие тех или других элементов, — писал русский ученый, — потому именно, что не имели никакой, строгой, для них системы, а тем более не имели поводов предсказывать свойства таких элементов… Решаюсь это сделать ради того, чтобы хотя со временем, когда будет открыто одно из этих предсказываемых мною тел, иметь возможность окончательно увериться самому и уверить других химиков в справедливости тех предположений, которые лежат в основании предлагаемой мною системы»[7].
Научное предсказание об открытии новых элементов было сделано Менделеевым в 1871 году. В том году он опубликовал статью, в которой подробно описал новые неизвестные еще химические элементы.
Прошло четыре года. В 1875 году французский химик Лекок де Буабодран, изучая с помощью спектрального анализа состав минерала, привезенного с Пиренейских гор, обнаружил в нем неизвестный дотоле элемент. Он назвал его галлием. Выделив несколько сотых долей грамма галлия, химик определил некоторые его свойства. Новый элемент по характеру своих соединений походил на алюминий.
Так был открыт первый из предсказанных русским ученым элементов. Еще не видя нового элемента, не зная многих его свойств, Менделеев написал французскому химику, что галлий по своему удельному весу должен быть примерно в шесть раз тяжелее воды.
Через несколько дней из Парижа пришел ответ. Буабодран писал, что Менделеев ошибся. Удельный вес галлия равен не 6, а 4,7. Но Менделеев был уверен в своей правоте. Он написал в Париж новое письмо, в котором утверждал, что удельный вес галлия не может быть 4,7, он должен быть от 5,9 до 6. Это было очень смелое утверждение. В самом деле, русский химик, находясь в Петербурге, не видя нового элемента, не присутствуя при опытах с ним, упрекает в ошибке человека, открывшего и исследовавшего этот элемент! Но Менделеев настаивал.
Тогда Буабодран решил еще раз проверить себя. Он поставил новый опыт и убедился, что удельный вес галлия равен 5,94. Так блестяще оправдалось научное предвидение великого ученого. Позднее знаменитый русский ученый К. А. Тимирязев писал: «Дмитрий Иванович Менделеев объявляет ученому миру, что где-то во вселенной, может быть на нашей планете, а может быть и в иных звездных мирах, должен найтись элемент, которого не видел еще человеческий глаз; и этот элемент находится, и тот, кто его находит при помощи своих чувств, видит его на первый раз хуже, чем видел своим умственным взором Менделеев, — это ли не пророчество?»[8].
Прошло несколько лет, и шведский химик Л. Нильсон открывает новый элемент — скандий. На этот раз уже химики многих стран мира ищут и находят для нового элемента место в менделеевской таблице. Это был второй из предсказанных Менделеевым элементов, похожий по своим свойствам на бор.
А в 1886 году немецкий химик Винклер обнаруживает в одном из редких минералов элемент германий, родственный силицию (кремнию). Все свойства этого элемента, предсказанные Менделеевым за 15 лет до открытия, подтвердились с такой точностью, что пораженный Винклер написал Менделееву: «Уведомляю Вас о… новом триумфе Вашего гениального исследования и свидетельствую Вам свое почтение и глубокое уважение».
В одной из своих статей Винклер писал: «Вряд ли может существовать более яркое доказательство справедливости учения о периодичности элементов, чем открытие до сих пор предположительного экасилиция; оно составляет, конечно, более чем простое подтверждение смелой теории, оно знаменует собою выдающееся расширение химического поля зрения, гигантский шаг в области познания».
Так подтвердилось замечательное научное предвидение великого русского химика. Это предвидение было основано на глубоком знании, на огромном многолетнем научном труде. Это был научный подвиг Менделеева.
Столь же блестяще оправдались и другие научные предсказания Д. И. Менделеева, например о существовании ряда тяжелых элементов — полония, рения, протактиния и т. д. Все это явилось бесспорным доказательством того, что периодический закон правилен, отражает действительные закономерности развития материи.
Рассказывают, что после того как Менделеев создал свою знаменитую систему химических элементов и предсказал открытие новых элементов, к нему пришел репортер бульварной буржуазной газеты «Петербургский листок».
— Как вам пришла в голову, Дмитрий Иванович, ваша периодическая система? — развязно спросил репортер ученого.
Менделеев долго смеялся и наконец ответил:
— Да ведь не так, как у вас, батенька! Не пятак за строчку! Не так, как вы! Я над ней, может быть, двадцать лет думал, а вы думаете: сидел и вдруг… готово! Не так-с!
Приведем еще один пример научного предвидения из области химии. В 50-х годах XIX века знаменитый русский химик А. М. Бутлеров разработал теорию химического строения органических веществ. Ученый показал, что, испытывая вещество различными физико-химическими методами, можно точно установить, как именно располагаются атомы в молекулах этого вещества, то есть определить строение, структуру молекул. Свойства органических веществ определяются прежде всего строением их молекул, их структурой — такова суть теории А. М. Бутлерова.
Структурная теория русского ученого позволила классифицировать, привести в порядок многочисленные органические соединения. Она необычайно облегчила задачу искусственного получения новых органических веществ. Она легла в основу особенно таких отраслей ее, как производство и изучение пластмасс, красителей, лекарственных и взрывчатых веществ, синтетического каучука и синтетического топлива. Теперь стало возможным строить молекулы сложных органических веществ «с открытыми глазами»: приступая к синтезу нового вещества, химик имеет перед собой структурную формулу его молекул. Значение бутлеровской теории строения в химии, писал академик Н. Д. Зелинский, можно сравнить лишь со значением гениального менделеевского периодического закона: и та и другой позволяют научно предвидеть еще покрытые мраком неизвестности явления природы; периодический закон Менделеева предугадывал еще неизвестные элементы, а теория строения Бутлерова предсказывала еще не открытые наукой органические соединения.
В связи с этим предвидением интересно вспомнить один исторический факт. Известный немецкий химик Кольбе не признавал теорию Бутлерова. Он не мог допустить, чтобы с помощью этой теории возможно было предсказать изомеры[9]. Однажды он начертил на доске шестнадцать различных структурных формул для молекулы цианугольной кислоты, которые все были возможны согласно теории Бутлерова, хотя химики знали всего только один изомер этого вещества.
Этим примером Кольбе хотел показать несостоятельность структурной теории. Однако прошло некоторое время, и оказалось, что приведенные Кольбе структурные формулы изомеров цианугольной кислоты являются действительным отображением существующих на самом деле разновидностей этого вещества. Химики создали все шестнадцать изомеров цианугольной кислоты!
Могущество научного предвидения очень убедительно подтверждают некоторые открытия в астрономии.
Мы знаем теперь девять больших планет солнечной системы: Меркурий, Венеру, Землю, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун и Плутон. Но до 1846 года о последних двух планетах ученые ничего не знали, было известно лишь семь планет. Планеты движутся вокруг Солнца по строго определенным орбитам, подчиняясь закону всемирного тяготения. Изучая движение Урана, самой дальней от Солнца из известных в то время планет, петербургский академик Лексель в XVIII веке заметил, что эта планета движется несколько неправильно, если считать, что она притягивается только Солнцем и шестью остальными планетами. Чем это можно было объяснить?
Основываясь на законе всемирного тяготения, ученый предсказал, что за Ураном, еще дальше от Солнца, должна находиться какая-то неизвестная планета, которая своим притяжением оказывает влияние на Уран. За поиски неизвестной планеты взялся французский астроном и математик Леверрье.
Ученый решил найти планету путем расчета на основании тех отклонений в движении, какие астрономы наблюдали у Урана. Для этого надо было, основываясь на законе всемирного тяготения, определить, с какой силой действовала на Уран неизвестная планета, затем по этим данным определить орбиту новой планеты и, сопоставив движения Земли и неизвестной планеты, установить, когда и в каком участке неба можно увидеть это небесное тело.
Много месяцев ученый производил сложнейшие вычисления и нашел местонахождение неизвестной новой планеты и орбиту, по которой она движется. Это было осенью 1846 года. А через несколько дней после того, как Леверрье указал, в каком участке неба надо искать новую планету, ее обнаружил астроном Галле с помощью телескопа! Эта планета названа Нептуном. Одновременно с Леверрье и независимо от него такие же расчеты произвел английский ученый Адамс.
Движение планет вокруг Солнца Солнце с вращающимися вокруг него планетами, в том числе и Землей, а также множеством комет и других небесных тел составляет единую систему. Все планеты нашей системы движутся вокруг Солнца. Так как пути некоторых планет не уместились на рисунке, они изображены не полностью, а путь планеты Плутон не показан вовсе
Так путем математических расчетов, на основе знания законов природы была открыта неизвестная ранее планета. Это был триумф науки. Ф. Энгельс назвал это открытие научным подвигом. Солнечная система Коперника, писал он, в течение трехсот лет оставалась гипотезой, в высшей степени вероятной, но все-таки гипотезой. Когда же Леверрье на основании данных этой системы не только доказал, что должна существовать еще одна неизвестная до сих пор планета, но и определил посредством вычисления место, занимаемое ею в небесном пространстве, и когда после этого Галле действительно нашел эту планету, система Коперника была доказана.