"Природа", №8-9, 1922 год, стр. 45-62
В переживаемую нами историческую эпоху химия среди других естественно-исторических наук приобрела выдающееся значение для мирового хозяйства. Ход жизни до войны обусловил этот факт, война еще больше способствовала этому.
Германия в сравнении с количеством населения ограничена весьма маленькой площадью земли, что давно уже обусловило ее промышленное развитие, и мы, наиболее пострадавшие от действия войны, особенно остро чувствуем требования времени, предъявляемые к будущим научным достижениям.
Источником наших первейших забот являются вопросы сырья. Прошлые столетия, бывшие, благодаря естественным наукам, свидетелями развития техники, создавшей в больших промышленных странах поразительный подъем хозяйства с помощью угля, из года и год все более расходовали те запасы сырья, из которых мы привыкли удовлетворять нашу потребность. Казалось, что земля бесконечно богата рудами, из которых можно с большой легкостью получать ценные и тяжелые металлы, неисчерпаемыми залежами исходного сырья для промышленности удобрительных туков так же, как источниками нефти, и что счастье людей и задачи естественно-научной техники заключаются в том, чтобы как можно энергичнее использовать эти богатства. Массовое потребление сырья, оставляемого без химической переработки, обусловило развитие тех ветвей техники, которые покоятся на физике, и в общем балансе хозяйственной жизни они занимают первое место, создав способы сношений и наполнив наш мир чудесными электрическими установками.
Химия по характеру своих достижений не отставала в этом поступательном движении, наоборот, она блистала среды технических ветвей знания яркой звездой, развивая старые формы превращения вещества в большие технические процессы и создавая в Германии из каменноугольной смолы новую господствующую над миром промышленность. Химия была окружена особым, своеобразным блеском, так как в известном смысле она перещеголяла природу: она из красящих веществ, образуемых природою, по немногим простым рецептам, как бы по волшебству, создала радугу, цвета которой превосходили по постоянству и красоте растительные цвета. Эта химия наиболее соответствовала своему веку, который видел свою задачу в том, чтобы развить в нас потребности, так как его научные достижения позволяли ему удовлетворять эти потребности промышленным путем.
Первые тени пали на этот лучистый мир, когда геологи начали производить учет сырья в земной коре и сравнивать потребление и запасы, и когда возникло сомнение в том, сумеют ли имеющиеся в земле богатства удовлетворить ежегодно увеличивающееся массовое потребление их. Увеличения этого потребления нельзя было избежать, потому что облегчение жизни, явившееся последствием технических достижений, стало жизненным требованием, которое каждый ставит и которое каждый имеет право ставить. Таким образом, возникло сознание, что не будет вечно продолжаться золотой век, в котором техника претворяет в жизнь систематические успехи свободно творящей науки, а народное хозяйство воспринимает то, что преподносит ей техника. Вопросы сырья, таким образом, превращались в пучок шипов, которые угрожали причинить боль, если наука своевременно не сумеет использовать другие составные части земной коры. Таким образом, возникло представление, что естествознание не является самоцелью, но что оно имеет большой долг по отношению к жизни, так как потребности последней в конце концов возникают, благодаря ей.
Но в начале столетия до наступления войны, когда забота о сырье стала ясна каждому, лишь немногие это понимали. Лишь тогда заметили, какою паутиной тончайших нитей мы искусственно оплели весь мир, чтобы получить наилучшее из сырья, большая масса которого по нашим научным воззрениям казалась нам в хозяйственном отношении малоценной. Когда паутина этих нитей была разорвана, обнаружилась голая нужда, и потребовалась быстрая замена тяжелых металлов, удобрительных туков, нефти.
Руководящая роль химии стала сразу ясна, так как созидающие ветви техники были парализованы без химических достижений, которые могли бы им предоставить новые источники сырых материалов для переработки их. Достижения химии в Германии в этом отношении особенно ясны из попыток враждебных стран теперь, после войны, уничтожить ее расцвет, но, с другой стороны, то, что эти достижения несовершенны, показывает тот диссонанс, который с начала войны присущ слову "суррогат", и многократные стремления современности вернуться к старым видам сырья. Когда химия в прошлом столетии создала синтетический ализарин, как суррогат краппа, синтетический индиго, как замену тропических растений, то слово "суррогат" не вызывало диссонанса, и превзойденные старые природные материалы незаметно исчезли перед новыми фабрикатами. Во время же войны состояние химических знаний во многих областях не созрело еще для того переворота, которого момент властно требовал.
Теперь война прошла, но золотой век хозяйственного избытка не вернется, нити разорванной сети не сомкнутся вновь.
Самые разнообразные затруднения, чрезвычайно важного значения, закрывают Германии русский восток и заокеанские тропики. Потребности мирного времени иные, чем военного, но обоим обще то, что пред ними стоят новые химические задачи, как необходимая потребность науки и техники, определяющие развитие нашего хозяйства и нашей жизни.
Некоторые люди обладают счастьем утешаться уверенностью, что это состояние не будет долго продолжаться и что общие интересы человечества приведут к миролюбивому соглашению в хозяйственных вопросах, но кто более прозаично смотрит на вещи, тот знает, что после Наполеоновских войн потребовалось время, равное пол человеческой жизни, пока первый луч света хозяйственного возрождения проник в Германию, и он не может отказаться от сознания, что период лишений на этот раз будет еще более продолжителен и более тяжел, потому что Германия не испытывает того снисхождения, которое было оказано побежденной Франции сто лет тому назад, потому что она для обнищавшей заграницы должна играть роль осла, из которого каждый погонщик выжимает последнее, что может дать животное, так как погонщик сам тоже хочет жить.
То суровое время, которого мы вначале столетия боялись, разве только как отдаленной возможности для будущих поколений, наступило, и оно будет продолжаться, пока мы не найдем новых кладов в том единственном источнике, который у нас в существенном остался не уменьшенным, — в нашей работоспособности. Наша будущность зависит от результата работы тридцати миллиардов рабочих часов, которые составляют вклад нашего народа в мировое хозяйство. Повышение полезного коэффициента рабочего времени — таков путь нашего возрождения, но этот полезный коэффициент зависит исключительно от наших научных знаний и от хозяйственных эффектов, основанных на этом знании.
И потому мы будем говорить о науке, о ее достижениях и ее задачах.
Перед нами научно-хозяйственный опыт громадного размаха для повышения этого полезного коэффициента научного воздействия на жизнь.
Во время войны и после войны мы старались повысить полезный коэффициент общей работы народа, организуя в государственном размере всю хозяйственную работу таким же образом, как система Тейлора организует ручную работу в отдельных производствах. Мы мыслили противопоставить идее свободной хозяйственной жизни, в которой скрещиваются тысячи сил, тот невероятный успех, который должна была бы дать систематизация всей народной работы. Но при реализации этого опыта мы столкнулись с невероятными затруднениями, мы видели, что такая систематизация общего народного хозяйства находится в резком противоречии с духом нашего времени и с потребностями личной свободы, живущей в нас и образующей источник нашей инициативы и действующей силы. Успех этого опыта требует нового поколения, которое воспримет волю к порядку и сумеет сочетать неизвестным нам образом личную инициативу и индивидуальную свободу с принудительным методом хозяйства.
Мы оставляем в стороне науку о работе и будем говорить только об естественно-научных дисциплинах.
Правильно ли и достаточно ли широко понимаем мы задачи естествозниния, если требуем, чтобы оно указало нам новые пути, как сделать доступными мировому хозяйству вместо тяжелых металлов, встречающихся в ограниченном количестве и становящихся все более редкими, легкие металлы земной коры? Является ли его целью нахождение новых, более широко распространенных, но более бедных и потому более тяжело эксплоатируемых источников удобрительного сырья для хозяйства, замена нефти смолой твердых горючих, одним словом, в большом или малом масштабе разрешение задачи, как отодвинуть угнетающую нас заботу о сырье? Сводится ли вся задача к тому, чтобы найти новые процессы приготовления сплавов металлов, серы, красящих веществ и лаков и таким образом,содействовать новому промышленному расцвету? Несомненно, эти задачи для хозяйства чрезвычайно важны и сродны, но как бедна должна была бы быть наша мысль, как невелик наш кругозор, если бы мы с научной точки зрения видели в этом не более, как только первые шаги; и мы плохо понимали бы социально-исторический смысл переживаемого нами времени, так как достигнув всех этих целей и ничего большего, разве стали бы мы богаче и счастливее, исчерпав все эти цели?...
Народное тело гипертрофируется односторонностью естественно-научного успеха, питающего это тело. Мы односторонне питаем это тело знанием мертвой природы, потому что ее законы более просты и доступны, с них началось развитие науки, потому что иначе оно не могло начаться, но использование мертвой природы является лишь нашей первой задачей, так как мы живем, благодаря солнцу, нас питающему и одевающему, и более счастливое состояние людей в конце концов достижимо лишь расширением нашего господства над живой природой, усовершенствованием наших знаний в области биологии, которая является посредницей между нашим источником жизни и нашими самыми большими и самыми малыми жизненными потребностями.
Мы не должны уменьшать значения успехов биологии в прошлом и настоящем, но разве хлебопашец, идущий по стопам биолога, не завоевал для человечества больше ценностей, чем вся наука о мертвой природе и вся техника, на ней основанная? Введение картофеля и сахарной свекловицы в нашу культуру было переворотом колоссального значения, и возможность новых таких переворотов не исключена. Такой переворот, например, произошел бы, если бы нам удалось, на географических широтах Южной Германии, где-нибудь в Восточной Азий найти форму Soia — гороха, которая больше подходила бы к нашему климату, чем все известные формы, так, чтобы его плод при его богатстве содержания белка и жира мог бы созревать не только в садах, но и как полевой плод; и разве мы ежедневно не видим успехов, достигаемых, благодаря биологии, без таких отдельных счастливых случайностей? Ежечасно увеличиваются урожаи наших полей, потому что биология нас учит выращивать растения так, чтобы количество усвояемых частей возрастало по отношению к неусвояемой соломе. В каждую крестьянскую избу в настоящее время проникло сознание значения удобрения для посева. Этот успех далеко не закончен, хотя он находит свои естественные границы в том, что растение не может подняться из почвы, развиться и принести плоды без участия неусвояемых частей, придающих его листьям и стеблям стойкость и прочность.
Кто, далее, может сомневаться в успехе борьбы с вредителями, если бы общий интерес поддерживал исследования в этой области. После войры мы оставили наши леса без защиты от сосновых шелкопрядов, мы безуспешно пытаемся освободить свекловичные почвы от круглых червей, наши виноградники от червей, потому что слишком малы наши современные биологические познания для усовершенствования и приспособления прежних средств борьбы с вредителями к изменившимся условиям хозяйственной жизни, а равнодушие к этим биологическим задачам мы оплачиваем ежегодно миллиардами ценностей из нашего урожая. Наше честолюбие, столь сильное вообще, уступило руководство в этом вопросе С.-Штатам, и мы заслужили насмешку всего мира тем, что являемся страной самых скверных овощей.
Несмотря на все достижения, современная биология не в состоянии нести на своих плечах задачи нашего времени, в особенности нашей страны, руководство пока остается за химией, от которой биология зависит в научном и техническом отношении, в научном — потому что сильнейший корень биологических познаний, выходящих за пределы сравнительного описания и установления статистических законов, заключается в изучении химических и физико-химических процессов клетки, в техническом — потому что мертвая почва, в которой живет растение, может стать более плодородной лишь под действием только химических, а не биологических средств, и важнейшую задачу химии мы видим в том, чтобы осветить состав веществ и законы их взаимодействия, составляющие основу жизненных процессов.
Полными удивления взорами мы смотрим на великих людей, поднявших в течение последних 50 лет органическую химию в нашей стране до такой высоты, что она сейчас в мире считается как бы почти немецкой наукой, и спрашиваем себя, к чему привел этот блестящий период? Благодаря этой работе, мы изучили строение важнейших продуктов живой природы. К знанию жиров, составлявшему результат работ более старого периода научной жизни, этот период расцвета органической химии присовокупил познание строения сахара и белков, растительных красящих и дубильных веществ. На необъятном поле жизненных продуктов эта эпоха повсюду оставила свои следы. Разлагая вещества, создаваемые природой и вновь создавая с удивительным искусством строительные камни, она шла не тем путем, которым идет природа. Ножом хирурга она так искуссно разложила произведения природы, изучила отдельные части и, вновь соединив их затем с помощью проволоки, получила синтетический продукт, ничем не отличавшийся от естественного, но все же путь, по которому последние образуются природой, при этом остался сокрытым. Живая природа, не знающая ни высоких температур, ни сильных химических реактивов, из химических превращений с большой энергией, причисляющая к своим процессам, вряд ли еще одно, кроме окисления при помощи кислорода воздуха, пользующаяся из 87 основных веществ земли лишь ничтожнейшей частью, — с этими маленькими вспомогательными средствами производит, как бы играя, блестящие по своим выходам синтезы, которые нам до сего времени удавались лишь с неимоверно более богатым арсеналом могучих химических вспомогательных средств, с большим трудом и лишь редко с количественно удовлетворительным результатом. Ход развития науки заставляет нас понять это явление. Мы сначала должны были ознакомиться с химией естественных веществ и искусственных реакций, но жизнь не основана на этих процессах.
Признаком жизни является образование и исчезновение сотен веществ, отличающихся друг от друга маленькой разницей энергии и ничтожнейшими средствами побуждаемых к быстрому взаимодействию. Требовалось невероятное искусство для получения с помощью грубых механизмов, нами познанных, чуждым природе путем, важнейших продуктов природы. Теперь предстоит познание и подражание тем более тонким механизмам, с помощью которых природа несравненно легче и бесконечно грациознее достигает тех же химических результатов в животных и растительных телах. Нам нужно понять, как сахар с помощью света образуется при обыкновенной температуре из угольной кислоты, и вместе с тем, каким образом в растении молекулы сахара соединяются в клетчатку, образуются глюкозиды и белок.
Первый решительный успех в этой области будет сделан, насколько в настоящее время можно судить, тогда, когда нам удастся разъяснение синтеза определенной группы веществ, которые мы называем энзимами.
С момента открытия факта, что брожение дрожжей не зависит от обыкновенной жизненной силы, а от своеобразного вещества, в них встречающегося и переживающего их разрушение — мы познали сотни таких энзим, которые являются тем мостом, по которому расщепление и синтез в растительных и животных телах происходят с такой поразительной легкостью. Мы научились выделять эти энзимы из жидкостей, клеток и тел. Мы обращаемся с ними, как с химическими веществами, синтез которых нам знаком и с их помощью мы во время войны достигли неожиданных успехов. Когда военное ведомство угрожало совершенно изъять из питания жиры, необходимые для глицерина, используемого для пороха наших орудий, когда недостаток питательных веществ угрожал стать невыносимым, химия энзим нашла способ получить брожением из сахара глицерин и, таким образом, жиры для питания народа.
Мы также знаем физические законы, регулирующие процессы действия энзим, и мы можем обычными общими уравнениями выразить течения их реакций, но мы не очень далеко ушли вперед от сознания, что радиоактивный распад атомов и пищеварение в желудке собаки следует тому же дифференциальному уравнению, так как мы ничего не знаем о синтезе энзим, потому что область физических вспомогательных средств для отделения и очистки химических веществ, достигшая с помощью органической химии огромных успехов, — перегонка, кристаллизация — не пригодны в данном случае, и сначала должны быть разработаны новые физические вспомогательные средства.
Между физическими вспомогательными средствами и химическим успехом существует неразрывная связь — каждый большой успех химической науки связан с новыми физическими достижениями, используемыми ею. Весы и спектроскоп, гальваническая цепь и электрическая световая дуга, сжижение воздуха и лучи Рентгена, каждый раз открывали, став доступными химии, новый мир.
Для развития данного периода химии характерны опыты и надежды настолько изучить силы поверхностного натяжения тонко распыленного вещества, составляющего содержание коллоидной химии, чтобы с их помощью произвести отделение и очистку в тех случаях, когда прежние вспомогательные средства — кристаллизация и перегонка оказываются непригодными. Развитие знания о простых веществах и их насильственных превращениях создало, как необходимую побочную ветвь — физико-химическое учение о пределах существования вещества, их равновесий и скорости их реакций, их превращений, и в настоящее время на ряду с развитием биохимии, благодаря некоторым фактам, которые в прежнее время являлись поразительными, мешающими явлениями, сопровождающими обычные превращения, возникает новая химия внешних поверхностных сил.
Для старого воззрения все химические взаимоотношения казалось возможным объяснить силами, с которыми действуют составные части одной молекулы друг на друга. С научной точки зрения считалось, что реакционная способность вещества исключительно определяется расположением атомов в молекуле.
Для газов, изучение которых являлось исходной точкой всякого химического знания, это было совершенно справедливо, для жидкостей и твердых веществ оно представлялось правильным в приближении, которое могло быть тем лучше определено, чем грубее было распыление и — чем меньше поэтому было число частичек, расположенных на поверхности, по отношению к числу тех, которые составляли массу вещества. Хотя и было известно, что это воззрение недостаточно для тончайших капель и зернышек, которые могут образовать между видимыми массами и молекулами все промежуточные величины, но этот факт игнорировался, и это можно было сделать с тем большим правом, что и в синтетической и физико-химической химии насильственных превращений их существование имело лишь небольшое значение, так как внешние поверхностные силы уступали большим молекулярным силам.
Но с тех пор, как с развитием биохимических задач выступает на первый план мир веществ, обладающих незначительной разницей энергии и находящихся в тончайшем распылении, превосходящем видимые глазом границы растворения, коллоидная химия сразу приобретает руководящее значение. Часть ее пути соприкасается с синтетической биохимией, а именно, при изучении энзим. В химии за установлением строения веществ всегда следовал их синтез, и всегда при помощи последнего получались более разнообразные вещества чем те, которые дает сама природа. Расширение же ограниченного богатства природы в области энзим созданием новых форм означает превращение непереваримых продуктов почвы в питательные вещества и подчинение жизненных процессов нашей власти.
Теперь нам ясна двойная природа задач и путей дальнейшего развития химии. Потребность момента, которую наука всегда может удовлетворить только при помощи тех знаний и вспомогательных средств, которые имеются в ее распоряжении, требует от нее заботы о нахождении таких новых вспомогательных для нашего хозяйства средств в мире превращений, далеких от жизни. Мир же неожиданных успехов, которые видоизменяют формацию эпохи и общий порядок веществ далеко за пределы настоящего времени, может быть открыт только биохимическими достижениями. Но, далее, возникает для нас вопрос, не является ли ряд достижений и задач в области самой примитивной человеческой потребности — питания, принадлежащим одновременно и одному миру, и другому, мы таким, образом подходим к успехам химии и к непосредственным задачам химии и ее значения для сельского хозяйства. Могучая тень Либиха витает перед нами и мы вспоминаем веселую картину, которую набросал Фриц Рейтер о могучем действии этих идей на современное сельское хозяйство. С тех пор калий из стассфуртских залежей, фосфорная кислота из фосфорных залежей Тихого Океана, Сев. Африки и Южн. С. Шт., а затем чилийская селитра оплодотворяла наши поля; к чилийскому азоту присоединился азот угля, получаемый в коксовальнях промыванием аммиаком из газов, образующихся при перегонке угля. Сельское хозяйство убедилось, что каждый килограмм азота, который оно отдает гектару в виде искусственного удобрения, дает увеличение урожая на 20 килограммов. В начале нашего столетия дело обстояло так, что немецкое коксование доставляло меньшую часть для домашних потребностей. Источник же сырья в Чили угрожал при ежегодно быстро возраставшей потребности иссякнуть в течение такого небольшого промежутка времени, что необходимо было найти другой источник. Своеобразным фактом явилось то обстоятельство, что азот в безграничном количестве в виде элемента находится в нашем распоряжении; на каждый квадратный метр поверхности земли давит азот воздуха весом в 8 тонн. Это количество во много миллионов раз больше, чем его содержит в связанном виде каждый кв. метр жатвы. Но этот вездесущий азот, являющийся общим достоянием, который с небольшим трудом отделим от кислорода, не ассимилируется растениями. Необходимо, чтобы он был связан с другими элементами для того, чтобы он стал пригоден для растений, эту же связь установить очень трудно, благодаря той прочности, с которой оба азотных атома в элементарном азоте соединены в молекуле. Значение этого затруднения станет понятным, если мы сравним свойства азота со свойствами кислорода и хлора. Для химика эти простейшие газы олицетворяют три различных мира в пределах обыкновенной температуры. В пределах обыкновенной температуры легко разлагающийся хлор моментально действует на большинство веществ, способных вообще соединяться с ним, кислород реагирует медленнее, азот совсем не действует. Тысячу градусов выше строится иной химический мир желто-красного каления, в котором кислород так же быстро и могуче развивает свои силы сродства, как хлор при обыкновенной температуре. Еще тысячу градусов выше начинается мир азота, в котором этот наиболее инертный газ с легкостью переходит из элементарного состояния в состояние, пригодное для растений.
Природа осуществляет этот мир высоких температур на пути молнии, в ней азот соединяется с кислородом и вместе с дождем попадает на поле. Но грозы очень редки, и связанный таким путем азот поступает в течение года лишь в количестве немногих кило на гектар, что составляет лишь несколько % того количества азота, которое богатая жатва отнимает от этой площади. Поэтому, подражая молнии, стали пропускать электрический разряд через ток воздуха, и образующиеся при правильном ходе процесса азотистые соединения в виде нитратов применялись для удобрительных целей.
В начале столетия этот метод, казалось, обещал успех, но встретилось затруднение — электрический разряд разрушает те соединения, которые он образует из азота и кислорода, разлагая их опять на элементы, и соотношения образующихся и распадающихся количеств оказываются неблагоприятными. И теория, и опыт одинаково учат, что с большой затратой сил можно таким образом получить лишь небольшое количество связанного азота, чрезвычайно разбавленного избыточным воздухом, и поэтому постепенно другие способы выступили на первый план. Мы можем сплавить известь и уголь в световой дуге в карбид кальция, это соединение присоединяет сравнительно легко азот из воздуха и дает известковый азот, который представляет пищу для растений, и этот путь, несмотря на необходимую и здесь высокую температуру дугового света, оказался более экономным, и приготовление известкового азота получило таким образом большое значение. Еще большее применение нашел новейший способ, при котором азот уже при 500—600° соединяется с водородом, причем оба газа под высоким давлением пропускают над металлами, контактное действие которых ускоряет процесс соединения. Явление это замечательно тем, что мы здесь не вступаем даже в область высоких температур, и медленность реакции азота уже преодолевается на пороге красного каления; этим особенно уменьшается потребление силы и угля, и с этого момента начинается техническое получение связанного азота.
Но вряд ли мы на этом остановимся, говорю это не потому, что я придаю значение видоизмененному способу с высоким давлением, который, побуждаемый национальными противоречиями, в настоящее время ищет во Франции своего собственного пути, а потому, что природа может больше, чем мы, и напоминает нам, что мы по мере увеличения наших знаний не будем иметь необходимости ни в температурах от 500 до 600°, ни в высоком давлении. Если мы вычислим содержание азота, который полученный урожай 1913 г. отнял с 35 миллионов гектаров немецкой почвы, то мы найдем, что естественные удобрительные средства, включая костяную муку и азот, который поступает в почву вместе с семенами или вместе с грозою, составляет лишь 25% отнятой массы, 9% почва получила в виде аммиака и селитры, остаток же в 66% природа покрыла биохимическими реакциями, которые нам также чужды и настолько же превосходят наши познания, как и путь природы, который приводит к сахару и белкам, дубильным и красящим веществам.
Исходя из этого факта, наука будущего когда-нибудь найдет новые пути, мы же должны ограничиться скромным сознанием, что наши знания были достаточны для того, чтобы спасти нашу страну во время прошедшей войны от чреватаго бедствиями азотного голода и что они позволяют нам и в настоящее время быть независимыми от иностранного ввоза и самим покрывать потребность нашей почвы в азоте, и что риф — в хозяйстве сырья, — грозящее истощение чилийских запасов — счастливо обойден.
Но за этими успехами прикладной физической химии вновь подымается новая задача. Растение требует, кроме азота, как важнейшего питательного вещества, фосфорной кислоты и калия. Мы очень богаты последним, в соотношении с потребностью даже безгранично богаты, но нам недостает фосфорной кислоты. Нам необходимо ежегодно давать 250 кило-тонн в форме томасовой муки и суперфосфата 30 миллионам гектаров нашей почвы, чтобы покрыть тот дефицит фосфорной кислоты, который образуется отнятием ее из почвы урожаем и который остается после тех поступлений в нее, который дает ей навоз и др. подобные источники. В производстве томасовой муки замечается сильная реакция, а наша супефосфатная промышленность страдает от отсутствия отечественного сырья, и мы не знаем, откуда нам взять фосфор.
Впрочем, эта картина не совсем точна по отношению к фосфору в одном существенном отношении так же, как и по отношению к некоторым тяжелым металлам, цинку и свинцу, меди, серебру и золоту. Мы требуем, чтобы местное обогащение по отношению к среднему содержанию земной коры доходило до 3—10-кратного для того, чтобы признать залежи достаточными для разработки, в случае олова, никкеля и хрома мы более скромны и удовлетворяемся пятнадцатой частью этого обогащения, но всегда лишь изюм представляет предмет нашего интереса, и мы не дотрагиваемся до печения, пока мы не видим в нем изюма, и точно также обстоит дело с фосфором. Фосфорная кислота составляет ¼% твердой земной коры, соответственно этому содержанию фосфор встречается в верхнем слое породы земного шара на глубине до 16 километров, не реже, чем углерод и сера, но мы интересуемся лишь тогда его залежами, если обогащение фосфорной кислотой составляет 100—200-кратное. Тогда мы достаем породу из самых отдаленных частей света, растворяем ее серной кислотой, и полученный суперфосфат отдаем почве. Теперь доставка со всего света сразу прекратилась, и наше положение заставляет нас энергично взяться за исследование, нельзя ли также использовать печение, а не только изюм. Мы уже давно знаем, что печение мы имеем у себя в стране, так как в верхних 25 кв. сант. нашей почвы в среднем на гектар приходится 4.000 килогр. фосфорной кислоты — число достаточное, чтобы в течение пятисот лет избавить нас от ввоза, причиняющего нам в настоящее время заботы; от этого числа нельзя требовать точности астрономических дат, может быть, этого количества хватит не на 500 лет, а только на половину этого промежутка и, все таки, это будет значительно больше, чем нам нужно, чтобы освободиться от современной нужды, если бы мы только научились кушать это печение, но этим в данный момент ограничиваются наши познания. Растение медленно пользуется этим естественным содержанием фосфора почвы и повсюду развивается успешно, там, где не происходит удобрения минеральными веществами в лесах, в почвах России и т. д., но там это совершается во времени, а если мы хотим помочь химической реакцией, чтобы почва каждый год давала немного больше плодов и нас лучше снабжала пищей, тогда мы не знаем, как это сделать, и вновь мы видим, что химия еще не отвечает на все жизненные запросы. К решению этой задачи нет прямого пути, ни от насильственных реакций, ни от термодинамических и кинетических законов, и агрикультурная химия колеблется между сомнительными исходными точками для плодотворной разработки проблемы и еще более сомнительными причинами ее неразрешимости. Неясность проблемы связи между поглощением фосфорной кислоты растением и содержанием в почве других неорганических составных частей затрудняет разрешение задачи. Природа проблемы, касающейся более скорого обмена веществ в полу-коллоидальной смеси веществ почвы, указывает нам на коллоидную химию, как на ту научную область, в которой может быть найдено разрешение этой задачи и современное состояние этой молодой ветви дает надежду, что с разрешением ее она в ближайшее время займет подобающее ей место на ряду с другими более старыми ветвями химии.
Мы оставляем проблему питания, чтобы вкратце остановиться на одежде, которая на ряду с питанием является нашей примитивной потребностью, и вновь прошлое показывает нам колоссальные достижения в области науки и техники. История одежды представляет собою историю красящих веществ, история последних — значительную часть истории мирового хозяйства. В Сев. Германии во время реформации имелось триста деревень и 7 городов, которые жили, культивируя войду, сок листьев которой дает, благодаря небольшому содержанию индиго, ценную синюю краску, затем в царствование Елизаветы Английской из тропиков был получен продукт, более богатый Undigofera Tinctoria. В эти более грубые времена — угрожали смертной казнью тому, кто будет применять это "fressend Gift" из заокеанских земель. Но жизнь оказалась более могучей, чем закон. Культирование войды прекратилось у нас, и тропическое растение воцарилось до того, пока химия в недавние годы не вытеснила этого красящего вещества в Германии, и рейнские фабрики на долгое время стали главным местом снабжения всего мира индиго. Еще дольше, чем индиго, в Европе процветал крапп, занимавший еще в дни жизни наших родителей большие пространства земли, пока синтетический ализарин химических заводов не занял его места.
Но какая пропасть представляется нам в противовес этой блестящей картине, если мы от облагораживания волокна красящими веществами обратимся к самому волокну, к нашему познанию его строения и возможностям его искусственного приготовления. Строение волокна в обычном химическом смысле для нас, по крайней мере, постольку известно, что мы знаем групповую принадлежность хлопка, шерсти и шелка и в грубых чертах продуктов их расщепления, но наши познания кончаются как раз на той точке, которая имеет особое значение для волокнистых веществ, так как волокнистые вещества являются типом органических химических соединений, которые важны для наших потребностей, благодаря своим свойствам прочности.
Классической химии, блеску и достижениям которой мы удивляемся, знакомо это свойство прочности лишь, как чуждые ее системе признаки, и она не могла их знать иными, так как состояние, в которое она должна была привести вещества, чтобы их сделать годными для своих исследований, было или газообразное, или жидкое, или мелкокристаллическое, но ни в одном из этих состояний масса материала не показывает свойства прочности и упругости, которые столь важны для волокнистых веществ. Вот отчего происходит ограниченность наших познаний, с которою мы в подобном же случае столкнулись во время войны — при проникновении в строение каучука; наши знания каучука и природных продуктов чуждым природе путем были достаточно развиты до войны для того, чтобы нам позволить осуществить синтез каучука, когда мы оказались отрезанными от источников его естественного получения из более южных стран; но этот синтез дал продукт, который лишь в смысле классической химии является каучуком, — сжатие молекул с сохранением свойств прочности естественного продукта на пути, чуждом природе, не удалось.
В настоящее время метод рентгеновского исследования растительного волокна дал первое познание, которое нам позволяет надеяться, что мы поймем связь между молекулярным свойством и прочностью. Рентгеновская картина показывает нам, что природа сопоставляет в определенном порядке ряды молекул клетчатки, образуя хлопок, лен и т.д. В искусственном шелке этот естественный порядок молекул отсутствует, и поэтому он уступает естественному продукту, особенно во влажном состоянии, в прочности, подобно тому, как ряд тряпок, связанных грубыми нитями, уступает равномерному продукту прядильного станка. Теперь, когда с помощью Рентгеновской диаграммы нами получено новое вспомогательное средство, мы несомненно вскоре избавимся от этого недостатка.
В связи с радиоактивным исследованием Рентгеновские лучи в течение последних десяти лет дали нам возможность глубже проникнуть в строение атомного и молекулярного мира, чем когда бы то ни было. Они являются мостом, соединяющим основы химии и физики, отсутствовавшим в прошлом столетии. Они показывают нам пути к познанию совершенно неизвестной осново-полагающей связи, существующей между химическим синтезом молекул и свойствами прочности тел.
Когда представители синтетической химии в тесном кругу рассуждают о химии чуждых жизни превращений, они с грустью говорят: "ничего эффектного не удается больше получить", и когда представители классической и физической химии беседуют между собой, то они признаются, что большинство исследований дают более нового материала, чем новых познаний. Неизбежные и незаменимые, подобно анатомическим ветвям для медицины, обе области обеднели в отношении молодости,силы и победоносной свежести. Биохимия, коллоидальная химия и строение атома — таковы три звезды, которые подымаются на химическом горизонте, заполняя работу молодого научного поколения и внушая хозяйственной жизни будущего новые надежды.
Но этот переход слишком резок, война настолько ускорила развитие хозяйственных потребностей и вместе с тем требований, предъявляемых науке, что ученый, которому известен медленный ход научного успеха во всех основных вопросах, с тревогою себя спрашивает: сколько времени потребуется, пока химия будет в состоянии, благодаря новым фундаментальным познаниям, в достаточной мере повысить коэффициент полезного действия рабочего часа человека. Нам нужна передышка, в течение которой хозяйство жило бы результатами уже имеющихся научных достижений. Может быть, нам поможет судьба. Уже однажды, 700 лет тому назад мы мирным орудием завоевали славянские земли, когда наш железный плуг заменил деревянный плуг вендов и, может быть, нашему современному знанию вновь откроется ставшая бесплодной хозяйственная бесконечность России 2). Но спокойную передышку для действительного использования нашего научного знания может дать нам лишь один успех, который с научным успехом имеет то общее, что им пользуются все — успешное развитие хозяйственных взаимоотношений всех народов.
Мысль и познание, фантазия и суждение издревле составляли нашу славу, соединенные вместе, обращенные к живой природе, они составляют предмет естественно-научного исследования. Успешное научное исследование означает повышение коэффициента полезного действия человеческого рабочего часа, поднятие благосостояния хозяйства и водворение учета в жизни людей. Не забудьте, изрекающие на рынке жизни могучие слова, что вы лишь управляете тем миром, в котором царствует естествознание.
1) Приводится в несколько сокращенном виде. (стр. 45.)
2) Грозное предостережение культуре России. Timeo Danaos et dona ferentes. Примеч. редакции. (стр. 62.)