В Шотландии Джозеф Блек и его коллега Уильям Ирвин уже начали измерять определенные типы тепла — количество теплоты, необходимое для изменения температур материалов, не вступающих в химические реакции. В процессе этих экспериментов Блек обнаружил интересный и парадоксальный по тем временам феномен: хотя в процессе плавления вещества температура не менялась, для плавления требовалось нагревать соответствующий материал. Природу этого феномена ещё предстояло постичь, но экспериментаторы решили использовать непонятный феномен: Блек предположил, что количество расплавленного льда можно использовать, как орудие для измерения теплоты.
Лавуазье не был осведомлён об этих экспериментах — в тот момент его интересовали процессы горения, а не физические явления, в которых состав веществ и материалов не меняется. Лаплас и Лавуазье познакомились после публичной демонстрации Джозефом Пристли экспериментов с «дефлогистированным воздухом», который Лавуазье впоследствии назвал кислородом. Ученые быстро подружились и вскоре начали совместно работать в лаборатории Лавуазье. Когда в 1780 году результаты работы Блека дошли до Франции, Лаплас решил использовать предложенную идею измерения тепла.
Лаплас быстро разработал прибор, в котором камера с образцом была окружена льдом. Тепло от камеры, в которой протекала реакция, плавило лёд, и вода стекала через воронку в стаканчик для взвешивания. Вторая ледяная рубашка устройства обеспечивала теплоизоляцию плавящегося льда от внешних факторов. С помощью этого устройства (взвешивая расплавленную теплотой химического процесса воду) Лаплас и Лавуазье смогли оценить теплоту сгорания сахара, серы и фосфора.
Затем настала пора опытов на живых организмах: в машину на несколько часов помещали подопытных животных и сравнивали количество расплавленной ими воды с объёмом выделившегося углекислого газа — это позволило установить соотношение между «животной теплотой» и химическими процессами, позволив предположить, что живые процессы являются какой-то особой формой горения. Разработанный и опробованный прибор Лаплас несколько позже назвал «калориметром», извиняясь перед научной общественностью за смешение латинских (calor — тепло, лат.) и греческих (meter — измерение, гр.) корней.
Французская революция обрубила связи между учёными. Лавуазье, бывший членом Генерального откупа (компании финансистов, имевших право сбора королевских податей и других косвенных налогов), несмотря на участие в работе «Национального казначейства», был гильотинирован. Лаплас же тоже поклялся в верности новой власти, для которой, пользуясь знанием математики и баллистики, совершенствовал системы прицельных таблиц к артиллерийским орудиям. После переворота 18 брюмера и прихода к власти Наполеона Лаплас послал ему экземпляр «Механики небесных сфер», и Наполеон в дань уважения своему учителю приблизил его к себе, наградил титулом графа Империи и всеми мыслимыми орденами. Он даже назначил Лапласа министром внутренних дел, на должности которого Лаплас проработал ровно 6 недель, после чего был переведён на другую работу из-за некомпетентности. Лаплас внёс в управление, как выразился позднее Наполеон, «дух бесконечно малых», то есть мелочность и бюрократию. Взамен утраченной должности министра Наполеон назначил Лапласа сенатором. В апреле 1823 года Парижская академия наук торжественно отметила 50-летнюю годовщину принятия Лапласа в члены Академии. Умер Лаплас от простудного заболевания 5 марта 1827 года в собственном имении под Парижем, на 78-м году жизни.
1817. Справочник Гмелина
Сейчас все мы привыкли к химическим базам данных, и новое поколение молодых исследователей уже просто не представляет, как можно было без интернета находить информацию о физических и химических свойствах веществ, ЯМР- и ИК-спектры, планировать синтез и при этом даже находить, где можно дешевле купить исходные вещества.
Кого-то, увы, такая доступность информации разбаловала: бывает, что некоторые студенты и аспиранты, раз за разом очищая один и тот же растворитель перегонкой, смотрят в интернете его температуру кипения, хотя, казалось бы, на третий-четвёртый раз константу вещества можно было бы и запомнить. С другой стороны, у моих ровесников и моих учителей были свои базы данных — иногда они пахли пылью и продуктами разложения лигнина, часто их нельзя было открывать на рабочем месте, а только в читальном зале библиотеки. Как вы поняли, это были бумажные справочники, энциклопедии и знакомые практически любому органику десятки и сотни томов, которые носили имя русского химика-органика Фёдора Фёдоровича Бейльштейна. Но и бумажными базами данных химики пользовались отнюдь не всегда.
В 2017 году можно отметить два века с момента появления первой химической базы данных. В 1817 году мало кому известный немецкий профессор Леопольд Гмелин вписал себя в историю химии, по сути дела совершив в ней ни много ни мало информационную революцию. С появлением первого тома справочного издания «Руководство по теоретической химии» («Handbuch der theoretischen Chemie»), в котором были изложены все известные в то время опытные данные по органической и неорганической химии, мир химии начал меняться, и все без исключения химики почувствовали и ощутили эти перемены. Детище Гмелина существует и поныне, хотя сам создатель вряд ли бы сейчас узнал плоды своих дел — его имя носит база данных, объединяющая информацию о неорганических и металлоорганических веществах.
Чтобы понять, чем же была так ценна реализованная на практике идея Леопольда Гмелина, придется заглянуть в прошлое задолго до его жизни. До появления письменности, как, впрочем, и долгое время после столь полезного изобретения, методические указания о получении таких полезных материалов, как металлы, керамика, косметика и лечебные снадобья, передавались из уст в уста от мастера подмастерью. Даже те рецепты, которые были записаны — на египетских папирусах, шумерских глиняных табличках или китайской тряпичной бумаге — как правило, излагались так, что наиболее ценным секретам мастерства придавался вид мистических метафор, а эти метафоры мог понять только избранный или хотя бы посвященный в секреты ремесла. Не способствовало свободному распространению правильной научно-технической информации и то, что все эти рецепты переписывались от руки, и при таком способе копирования ошибки неизбежны.
Появление в Европе книгопечатания в конце XV века не стало немедленным решением для сохранения и копирования методик и научных технологий: ремесленники и алхимики поначалу с осторожностью отнеслись к новой технологии. Однако, после того как итальянский алхимик, металлург и архитектор эпохи Возрождения Ванноччо Бирингуччо в 1540 году доверил печатному станку свой трактат «Пиротехния» (Pirotechnia), отношение алхимиков к новым информационным технологиям изменилось (правда, Леонардо да Винчи так и не решился напечатать свои труды и трактаты при жизни). Работу Бирингуччо можно считать первой изданной книгой по химии, она сдергивала мистическую завесу с огромного количества технологий — от литья церковных колоколов до получения дымного пороха. Успех «Пиротехнии» показал, что печатный станок можно использовать не только для тиражирования Святого Писания или разоблачающих памфлетов, и вскоре стали появляться всё новые и новые печатные книги с рецептами алхимиков.
В XVII веке появился новый стиль технических публикаций: стали издаваться книги, содержавшие не только набор технологий производства тех или иных химических продуктов, но и попытку объяснить эти технологии, привлекая для этого объяснения существующие в те времена теоретические воззрения. В XVIII веке с увеличением числа университетов и началом преподавания там химии появилась новая разновидность напечатанных книг по химии: их можно назвать первыми учебниками по прикладной химии. Зачастую кроме химии в них излагались основы медицины, как это, например, делал Герман Бургаве из Лейденского университета, или минералогии — эту дисциплину включал в свои работы Торбен Бергман из Университета Упсалы. Появление учебников, конечно, позволяло и студентам, и людям, занимавшимся практической химией, быть в курсе новых химических открытий, но и тиражирование этих книг создавало определённые проблемы. Основная сложность заключалась в том, что до XIX века в химии не было единого мнения и единых подходов по тому, как называть химические вещества, в то время как линнеевская единая классификация растений и животных появилась еще в 1735 году.
Развитие химии приводило к увеличению количества новых веществ, и это обстоятельство побудило ряд авторов составлять химические словари. Первым человеком, написавшим такую книгу, был Пьер-Жозеф Маркер, его словарь был напечатан на французском языке в 1766 году, а год спустя переведен на английский Джеймсом Кейром. Кейр издал свой собственный словарь в 1789 году, а в 1795 Уильям Николсон, конкурируя с Кейром, опубликовал свой словарь, который переиздавали до 1853 года. Однако вал новых химических открытий приводил к тому, что информация в таких источниках быстро устаревала.
Попытку разрешить ситуацию предпринял шведский химик Якоб Берцелиус. Его альманах Arsberättelse om Frangstegen i Physik och Chemie (Ежегодный доклад о прогрессе в физике и химии) издавался с 1822 до 1845 года на шведском, французском и немецком языках, и был ценным подспорьем для европейских учёных. Однако Берцелиус описывал прогресс в химии весьма избирательно — шведский учёный обладал скверным характером и весьма пренебрежительно (а иногда и унизительно, и не стесняясь в выражениях) относился к теориям, которые не совпадали с его собственными воззрениями. Поэтому «Руководство…» Гмелина оказалось весьма кстати и очень быстро получило признание как ценный образец химической литературы. В некрологе Гмелина, опубликованном в ежеквартальном журнале Лондонского химического общества в 1855 году, поясняется причина этого признания: «Другие люди, писавшие о Химии, в действительности располагали большой объем материала в систематическом порядке; но, если говорить о полноте, достоверности подборки и связности расположения материала, «Руководство…» Гмелина не имеет себе равных».