Последний год (прошлого века ознаменовался новым поразительнейшим открытием, которое перевернуло все прежние представления ученых об атоме.
Знаменитый физик Мария Склодовская-Кюри совместно со своим мужем Пьером Кюри получила из урановой руды новые химические элементы — полоний и радий.
Впоследствии из той же руды был выделен еще один неизвестный ранее элемент — актиний.
Эти новые элементы, так же как и известные к тому времени уран и торий, обладают поистине необычайными свойствами. Их атомы постепенно распадаются, превращаясь в атомы других элементов. При этом 1 грамм радия выделяет в течение часа 136 калорий теплоты, которые могут довести до кипения 1,36 грамма воды.
Открытие Кюри произвело впечатление неожиданно взорвавшейся бомбы. Казавшиеся незыблемыми «кирпичи мироздания» — атомы — разваливались на части.
Ученые-идеалисты воспользовались этим открытием для нового выступления против материалистического мировоззрения.
Они говорили так: при распаде атомов излучается энергия, значит атомы состоят из энергии, они не материальны, не вещественны. Материя не существует, существует только энергия. Но ведь энергия рассеивается в пространстве, значит, делают они ложный вывод, материя исчезает.
Представители этого реакционного учения в химии, получившие название «энергетиков», отрицали реальность существования атомов и молекул.
Эти псевдоученые утверждали: поскольку мы не можем увидеть молекулы и атомы, значит никаких атомов и молекул нет, они существуют только в нашем воображении. И в химических реакциях — проповедывали эти «ученые» — участвуют не молекулы и атомы, а весовые количества вещества. Например, при разложении воды электрическим током мы получаем не два атома водорода и один атом кислорода, а восемь весовых частей кислорода и одну весовую часть водорода.
Глава «энергетической» школы немецкий химик Оствальд доказывал, что атомов в действительности не существует, они якобы придуманы только для нашего удобства. Если мир состоит из выдуманных атомов и молекул, то, следовательно, вне нас не существует и материального мира. То, что мы считаем окружающим нас миром, — только наши представления. Откуда же возникают эти представления? Они, заключают идеалисты, могут быть даны нам только каким-то высшим существом, т. е. богом.
В начале 1909 года вышло из печати гениальное творение В. И. Ленина «Материализм и эмпириокритицизм». Владимир Ильич в этой книге дал резкую отповедь попыткам реакционных ученых извратить науку. Он подверг уничтожающей критике «теорию» энергетиков, отрицавших существование атомов, молекул, материи.
«…материя, — писал В. И. Ленин, — есть то, что, действуя на наши органы чувств, производит ощущение; материя есть объективная реальность, данная нам в ощущении…».
Ученые, твердо стоявшие на материалистических позициях (Мария Склодовская-Кюри, Перрен и многие другие), настойчиво работая, находили неопровержимые доказательства существования атомов и молекул.
Был снова повторен старинный опыт. На тщательно отполированную медную пластинку положили свинцовую пластинку. Затем обе пластинки сжали под прессом. Спустя несколько месяцев пластинки спаялись. Их распилили, и поперечный разрез пластинок показал, что четкая грань между свинцом и медью исчезла. В свинцовую пластинку на глубину почти одного миллиметра проникли мельчайшие частички меди, а в медной оказались мельчайшие частицы свинца. Это неоспоримо доказывало, что атомы способны двигаться, значит они существуют.
Передовые ученые не сомневались в существовании этих невидимых частиц и поставили перед собой сложную задачу — измерить и взвесить атомы.
В начале нашего столетия французский физик Перрен продолжил для этой цели опыты английского ботаника Броуна.
Еще в 1827 году Броун, рассматривая под микроскопом срезы стебля какого-то растения, заметил, что в его соке непрерывно и беспорядочно движутся мельчайшие частички. Ученый заинтересовался этим явлением. Ему захотелось узнать, что вызывает «пляску» этих крошечных кусочков, какие силы заставляют их беспорядочно двигаться в разных направлениях.
Он поместил на стеклышко каплю воды, в который были взмучены частички твердого «неживого» вещества — глины. Оказалось, что и эти «неживые» частички ни секунды не остаются в покое. Они непрерывно налетают друг на друга, разбегаются в разные стороны и снова сталкиваются в беспорядочной пляске. Целые дни проводил ученый у микроскопа, но ни разу не замечал, чтобы частички прекращали свое суетливое движение. Ему показалось, что частичкам глины передаются толчки проезжающих по улице экипажей-. Он уехал в глухую деревушку. Но и там загадочная пляска частиц продолжалась.
Броун умер, не найдя ответа, а хаотическое движение частиц было названо броуновским.
Спустя полвека ученые поняли, что хаотическое движение частиц в капле жидкости происходит под влиянием толчков, получаемых от молекул этой жидкости. Тысячи молекул ударяются о твердую частичку с разных сторон с различной силой. Поэтому путь движущихся в жидкости частичек представляется наблюдателю в виде зигзагообразной ломаной линии.
Французский ученый Перрен, наблюдая под микроскопом броуновское движение частиц, нашел способ взвешивания атомов.
Он проделал простой, но оригинальный опыт, основанный на том, что изменение плотности газов в атмосфере зависит не только от высоты подъема, но и от молекулярного веса этих газов.
Например, плотность водорода уменьшается вдвое при подъеме на высоту 80 километров. Так как молекулярный вес гелия вдвое больше, чем молекулярный вес водорода, то плотность гелия уменьшается вдвое уже на высоте не 80, а 40 километров. Этот закон распространяется на все газы. Плотность газа с высотой уменьшается обратно пропорционально молекулярному весу.
Перрен думал: «предположим, я сделаю искусственную атмосферу и в эту атмосферу выпущу порцию каких-либо совершенно одинаковых и легких частиц-шариков. Под действием силы тяжести они осядут и распределятся в «атмосфере» неравномерно — погуще возле дна и пореже в верхних слоях».
Перрен всыпал в стакан с водой горсть мелкого песка и наблюдал, как тот оседал на дно. Самые крупные песчинки упали первыми, более мелкие опускались дольше, а самые мелкие образовали слой мути. Ближе ко дну муть была гуще, а дальше ото дна — разреженнее. Картина напоминала распределение молекул газов в атмосфере. Перрен решил, что банка с водой может послужить искусственной атмосферой. Но песчинки для опыта не годятся, они не одинаковы по весу и по размеру, тогда как молекулы газа совершенно одинаковы. Следовательно, для того чтобы успешно провести такой опыт, нужно приготовить частицы-шарики одинакового размера из какого-нибудь более податливого материала — смолы или воска.
Перрен выбрал смолу тропического дерева гуммигут и изготовил из нее шарики одинакового размера.