Что скрывает атмосфера, или Как возник воздух…

Блэк скорее был похож на симпатичного весельчака, чем на ученого. Как Адам Смит и Дэвид Юм, он был членом знаменитого покерного клуба Эдинбурга, состоявшего из «литературных варваров», бочками поглощавших херес и кларет. Кроме того, Блэк выступал с яркими публичными лекциями. Он заполнял воздушные шары легким газом, отпускал их, и они взлетали к потолку (зрители подозревали, что шары подвешены на невидимых нитках). А затем собирал в резервуар более тяжелые газы и задувал невидимым содержимым резервуара горящие свечи.

В 1754 г. Блэк действительно открыл этот гасящий свечи газ – диоксид углерода, первый чистый газ. В 1764 г. он показал, что диоксид углерода содержится в выдыхаемом воздухе. Сделал он это с помощью забавного эксперимента. Однажды ранним зимним утром забрался под крышу местной церкви и установил там стакан с раствором гашеной извести. При взаимодействии с диоксидом углерода гашеная известь образует молочно-белый осадок. Когда через 10 часов служба закончилась – шотландцы относятся к религии серьезно, – Блэк поднялся за своим стаканом, и оказалось, что горячий воздух проповеди действительно заставил жидкость помутнеть.

Двое из учеников Блэка тоже внесли заметный вклад в изучение химических свойств газов. В 1772 г. двадцатитрехлетний Даниель Резерфорд (в будущем дядя сэра Вальтера Скотта) удалил из закрытого сосуда с воздухом все химически активные газы – сначала путем сжигания, а затем путем пропускания оставшихся веществ через гашеную известь, пока у него не осталось лишь неактивное вещество. Сегодня мы называем это вещество азотом. Но поскольку все мыши в закрытом сосуде с этим газом погибали, Резерфорд назвал его «ядовитым воздухом» (в разное время азот также называли «испорченным воздухом», «горелым воздухом» и «разложившимся воздухом»; короче говоря, любовью этот газ не пользовался).

Еще более весомый вклад в науку внес второй ученик Блэка – Генри Кавендиш. Кавендиш хранил в Банке Англии больше сбережений, чем любой его современник. У него не было ни одного друга и никакой социальной жизни – за исключением посещения заседаний Королевского общества, но и оттуда он удирал как лань, если кто-то пытался с ним заговорить. Со слугами он общался посредством записок, а когда в 1810 г. собрался умирать, то отослал из комнаты всех, чтобы ему не мешали спокойно следить за происходящим. Сегодня мы бы точно нашли у Кавендиша аутизм или какой-нибудь другой синдром, но за всю историю существования Англия произвела на свет не много людей с таким необыкновенным интеллектом. Кавендиш определил плотность (а следовательно, и массу) Земли, не покидая своего дома в Лондоне, используя лишь четыре свинцовых шарика и металлическую проволоку. В 1766 г. он открыл водород, капая кислотой на поверхность различных металлов. Кавендиш назвал водород «горючим воздухом», поскольку пламя в его присутствии шумно разгоралось.

Кавендиш не только выделил водород, но и обнаружил одно его важное свойство. Однажды он смешал водород с воздухом в стеклянном сосуде и начал пропускать через эту смесь искру с помощью нового (и, без сомнения, чрезвычайно дорогого) электрического генератора. Через какое-то время на стенках сосуда образовалась «роса». Эта роса не имела никакого отношения к эксперименту, но, как все великие ученые во все века, Кавендиш исследовал образовавшуюся жидкость. К его чрезвычайному удивлению, это была вода. Кавендиш не понял всех деталей процесса, поскольку тогда еще не была развита современная теория химической реакции. Однако он понял, что два газа, причем два горючих газа – воздух и водород, – соединялись между собой с образованием жидкой воды, а вовсе не огня.

Понять это трудно даже сегодня, а в то время это казалось просто невероятным. В глобальном плане этот эксперимент уничтожил последний из четырех классических «элементов мироздания», о которых говорили древние греки. Земля и огонь перестали считаться «элементами» в исходном смысле слова уже несколько столетий назад. Воздух перестал быть «элементом» в середине XVII в., когда были проделаны первые химические эксперименты с газами. Но до последнего времени вода считалась неделимым веществом. И вот несколько капель росы и опытный глаз экспериментатора раскрыли эту ошибку. Кавендиш окончательно разрушил систему представлений, господствовавших в мире науки на протяжении двух тысяч лет, и теперь мир нуждался в новой системе. Престиж победителя был так высок, а соревнование между учеными таким жестоким, что в этой борьбе мог сгореть любой из участников.