Дмитрий Иванович Менделеев

Блистательный новатор и строгий исследователь, Менделеев подавал пример скромности бойца «переднего края» науки, для которого нет в науке непочетных дел, заслуживает приложения усилий все, что двигает науку вперед. Каждая атака за пределы границы известного должна быть подготовлена кропотливым, упорным, повседневным, будничным трудом. Менделеев снова принимал его на свои могучие плечи. Заложенные им основы новых областей исследования окончательно сформировали в России Николай Егорович Жуковский и Алексей Николаевич Крылов – крупнейшие представители двух родственных отраслей знания: аэродинамики и мореплавания. Менделеев ждал их появления, он сознавал, что своей работой он прокладывает путь для других.

«Идя на войну, – писал Менделеев в предисловии к своей работе, – надо предварительно узнать и приготовить многое, чтобы успех был возможен, потому что одного порыва, доброй воли и храбрости для успеха мало, хотя без них вся внешняя подготовка может быть напрасною, так и в каждом научном завоевании: успех возможен только при надлежащей подготовке, соединенной с твердою уверенностью в необходимости, пользе и благе от предпринимаемой борьбы с природными силами слабыми внешними средствами, сильными лишь этой уверенностью. Главную подготовку для овладения воздушным океаном, первое орудие борьбы, – составляет знание сопротивления среды, или изучение той силы, против которой придется бороться, побеждая ее соответствующими средствами, в том же сопротивлении жидкостей берущими свое начало. Вот почему, вникнув в существо задач воздухоплавания, я обратился прежде всего к вопросам сопротивления среды».

Ход рассуждений Менделеева был таков:

Очевидно, что при движении любого тела в воздухе ему приходится преодолевать сопротивление воздуха. На это и затрачивается работа, необходимая для приведения тела в движение. Движущую же силу можно получить только в том случае, если в самом воздухе будет найден упор, подобно тому, как тело, передвигающееся в воде при помощи весел, колес или винтов, находит упор в самой воде. Этой «опорой» для отталкивания при движении в воздухе является то же самое сопротивление воздушной среды, против которой приходится бороться. Законы сопротивления среды позволяют до известных границ объединить изучение сопротивления жидкостей и газов. Изучением различных видов движения жидкостей: в широких и в узких потоках, спокойного течения и разделенного на вихри, изучением вязкости, трения в жидкостях и т. п. занимались со времен Ньютона очень широко. Менделеев ожидал, что ему понадобится лишь перенести найденные при изучении жидкостей закономерности на газы. Но он был разочарован, обнаружив полный разброд во взглядах исследователей по самым элементарным вопросам сопротивления жидкостей.

То, что для различных задач науки о движении жидкостей – гидродинамики- не удавалось находить общих решений, объяснялось их трудностью и своеобразием. Уже после смерти Менделеева, рассказывая на первом Менделеевском съезде по общей и прикладной химии в 1907 году о его гидродинамических исследованиях, крупнейший русский гидродинамик Н. Е. Жуковский подчеркивал, что даже в то время исследователь все еще не мог «без опыта сделать выбора между различными теоретически возможными течениями, которые могут образовываться около рассматриваемого тела». Эти течения могут привести к застою жидкости перед носом и кормой, могут дать струи, сходящие с тела, могут образовать вихревые кольца и т. д.

«Только прямой и твердый опыт укажет теоретику, с какой задачей гидродинамики он имел дело и в каком смысле должен он рассматривать явление».

Разочарование в несовершенствах гидродинамики Менделеев высказывал в своей книге весьма непосредственно: «Надобно было думать, что в применении к кораблестроению и кораблевождению вопрос разработан с полнотою. Оказалось, что корабли строят и до сих пор ощупью, пользуясь многоразличною практикой, а не расчетом, основанным на теории или на опытах сопротивления. В таком деле, как плавание по воде, это и возможно. Опыт веков уже велик, а ощупью, догадкою и наблюдательностью можно улучшить то, что давно существует. Не таково воздухоплавание. Опыты полета, за исключением аэростата, который до сих пор не властелин, а раб ветров, поныне были, как известно, еще мало успешны. А между тем птицы летают, аэростатом уже сумели бороться противу слабого ветра, а потому есть уверенность и в том, что когда-либо достигнут и полной победы над воздухом, станут управлять полетом. Только для этого, очевидно, необходимо точно знать сопротивление воздуха, хотя бы настолько, чтобы им воспользоваться для первых, пока грубых, попыток борьбы с атмосферою… Недостаточность опытных данных о сопротивлении среды для полного решения задачи воздухоплавания, однако, столь очевидна, что я считал невозможным умолчать о неизбежной необходимости новых точных опытов, о их цели, о необходимых приемах и средствах, для выполнения их нужных».