Тем, кто бывал в Женеве, без сомнения, случалось прогуливаться в тени вековых каштанов La Treille - этой террасы, с которой открывается панорама ближайших предгорий Grand и Petit Saleve. Полюбовавшись видом, турист, обыкновенно, спускается в расположенный у подножия террасы ботанический сад и там, перед главным фасадом теплицы, встречает ряд мраморных и бронзовых бюстов, воздвигнутых маленькой Женевской республикой её гражданам, заслуги которых так
----------------------------------
* К этому очерку, когда он был напечатан первый раз в сборнике «Публичные лекции и речи», 1888 г., стр. 230, Климент Аркадьевич сделал следующее примечание:
«В этом очерке, для того, чтобы избегнуть повторений, соединены две публичные лекции, читанные весной 1883 года и в марте 1886 года. Первая была озаглавлена „ Круговорот углерода в природе (по поводу столетия этого открытия)", чем и объясняется преобладание в ней исторического элемента, вторая - „Почему и зачем растение зелено"». - Ред.
----------------------------------
или иначе связаны с успехами ботанических знаний (1). Ботанику этот ряд имён невольно напоминает, что он стоит на классической почве, на которой, в исходе прошлого столетия, возникла и сложилась новая отрасль его науки, что он находится, так сказать, у колыбели физиологии растений. Но тому, кто мало интересуется ботаникой и ещё менее её историей, имена эти окажутся знакомы в весьма различной степени. Рядом с именем человека, чьё страстное, жгучее слово прогремело до отдалённых пределов образованного мира, чьи идеи сообщили окраску целому веку, - рядом с именем Руссо, чьё общечеловеческое значение до недавнего времени заслоняло его значение как ботаника, наш турист встретит знакомые, хотя бы по наслышке, имена де-Кандоля, Соссюра, пожалуй, ещё Бонне и, наконец, остановится перед совершенно незнакомым именем - Jean Senebier. А между тем имя это заслуживает более широкой известности не потому только, что Сенебье принадлежит первый систематический трактат по физиологии растений, но, главным образом, потому, что ему наука обязана одним из величайших открытий, когда-либо сделанных в области естествознания (2). Я разумею открытие происхождения углерода растений.
В настоящее время почти каждому образованному человеку более или менее известно, что углерод, эта основа всякого органического вещества, берётся растением из атмосферы; что в форме растительного вещества он прямо или косвенно служит для питания всех животных и человека; что, окисляясь в их теле, он является источником той энергии, которая приводит в действие их механизмы; что, наконец, возвращаясь в продукте дыхания обратно в атмосферу, он снова становится доступным
--------------------------------
1. В настоящее время вся эта местность перестроена, о чём нельзя не пожалеть как о факте, доказывающем, как мало ценятся современными правящими классами заслуги науки.
2. Напоминать это необходимо потому, что некоторые немецкие ботаники без малейшего основания оспаривают у Сенебье эту заслугу, бесспорно признававшуюся за ним как современниками, так и потомством в течение целого века.
--------------------------------
растению и, таким образом, вновь и вновь совершает свой круговорот, проходя последовательно через все три царства природы. Сенебье принадлежит открытие главного момента в этом круговороте - момента перехода углерода из неорганического мира в мир органический, то-есть из атмосферы в растение. Мы так свыклись с мыслью о существовании этого кругового процесса, что при изучении истории этого учения только с большим трудом можем вполне оценить усилия научного творчества, научной фантазии, проявленные первыми основателями этого учения.
Попытаемся, тем не менее, взглянуть на занимающее нас открытие глазами современников; перенесёмся мыслью в последнюю четверть восемнадцатого века, в эту эпоху лихорадочной деятельности во всех отраслях человеческой мысли, разрешившейся в области положительных знаний рождением новой науки - современной химии.
Итак, мы в 1783 году. Внимание учёных обращено на эту новую нарождающуюся науку, а она сосредоточилась, главным образом, на изучении третьего состояния материи, до тех пор почти ускользавшего от её внимания, - на изучении газов. Ещё недавно Пристли ознакомил нас с целым рядом газообразных тел. Не прошло ещё десяти лет со времени открытия кислорода. Только десять лет тому назад Лавуазье, сжигая алмаз, показал, что он превращается в air fixe (1), по-нашему, в углекислоту, но самое название это ещё не существует; оно появится в первый раз в печати в будущем, 1784 году, а разложена эта углекислота будет ещё только через десять лет (2). Всего пять лет тому назад Лавуазье разъяснил состав органического вещества, и, наконец, ещё только через несколько месяцев, 25 июля, он возвестит изумлённой академии поразительный факт, что вода не стихия, а соединение кислорода с горючим газом, air inflammable, который впредь будут звать
-------------------------------
1. Воздух, находящийся в твёрдом виде в твёрдых телах.
2. Между прочим, одним из первых русских химиков - Мусиным-Пушкиным.
-------------------------------
водородом. Заметим ещё, что все эти факты проникают в печать нередко через год, через два или три и что только деятельная переписка, связывающая английских, французских, итальянских и шведских учёных, разносит эти вести во все края Европы. Прибавьте к этому ожесточённую борьбу двух лагерей: защитников блестящего, но отживающего свой век учения о флогистоне и сторонников новой химии - химии Лавуазье, над которой официальная наука, устами Фуркруа, ещё произнесёт обычный в таких случаях приговор, что «она потрясает весь строй господствующего образа мыслей». Взвесим все эти обстоятельства, и нам станет понятно, как ещё туманен был научный кругозор и какою проницательностью нужно было обладать для того, чтобы пролагать новые, неизведанные пути, для того, чтобы прозревать факты, которые ещё трудно было облекать в слова.
В это горячее время, то-есть в 1782 году, в Женеве скромный труженик, даже не специалист учёный, а евангелический пастор, Сенебье, занимался изучением вопроса о действии солнечного света на тела всех трёх царств природы, - вопроса, и до настоящего времени, несмотря на все блестящие успехи в области технических применений - фотографии, почти не подвинувшегося вперёд с точки зрения научной теории. В первом из трёх томов, посвященных этому предмету, появившемся в 1782 году, Сенебье коснулся вопроса о действии света на листья, составившего главную славу его научной деятельности, а в следующем, 1783 году, посвятил ему целый новый том, в котором окончательно выяснил вначение своего открытия. Посмотрим, в чём же заключалось это открытие.
Лет за сорок перед тем другой женевец и, как мы только что видели, сосед Сенебье по ботаническому саду, Бонне, заметил любопытный факт, что листья растений, погружённые в воду и выставленные на солнце, покрываются пузырьками воздуха. Бонне задался вопросом, откуда берётся этот воздух - из растения или из воды? С этой целью он взял воду, прокипячённую и, следовательно, не содержащую воздуха, и повторил опыт: пузырьков на листьях не появлялось более, откуда Бонне заключил, что они выделялись не из листьев, а только на поверхности листьев из воды. Для проверки этого заключения он несколько времени дышал через трубку в эту прокипячённую воду и заметил, что после этого листья снова покрылись пузырьками. Таким образом, Бонне неизбежно должен был притти к окончательному выводу, что растение не играет существенной роли в этом процессе, а потому и совершенно несправедливо приписывать этому учёному первый шаг в открытии этого отправления растения; напротив, несмотря на совершенно логический ход мышления, он должен был притти к отрицанию роли растения, и виною тому было, конечно, не отсутствие в нём таланта экспериментатора, а недостаточность сведений, которыми располагала наука его времени по отношению к газам. Как только химия пополнила этот пробел, вновь встал на очереди и этот физиологический вопрос.
В 1772 году Пристли открыл факт первостепенной важности; он показал, что растения способны восстановлять хорошие качества воздуха, «испорченного» дыханием животных или горящим телом, то-есть делать его вновь пригодным для дыхания и горения. От Пристли, однако, ускользнуло на первых порах одно условие его опытов, именно - влияние солнечного света на это отправление растений, а потому, когда через несколько лет он пожелал повторить свои опыты, он потерпел неудачу. Но эта неудача не заставила его отказаться от первоначального мнения, так как, говорил он, одно положительное свидетельство важнее целого ряда отрицательных. К тому же, в дальнейших опытах, при которых предметами исследования служили не обыкновенные растения, а зелёный налёт, появляющийся на стенках стеклянных сосудов с водою и состоящий, как позднее показал Сенебье, из водорослей, Пристли сам убедился в значении света. Эти опыты, а равно и знакомство с исследованиями Бонне дали возможность Ингенгузу, голландскому учёному, приехавшему в Англию и выведавшему у Пристли о его последних опытах, повторить их, вооружившись приёмом исследования воздуха, введённым в науку Пристли и усовершенствованным аббатом Фонтана. Ингенгуз показал в 1779 году, что улучшение воздуха растениями происходит только под влиянием света, а что при отсутствии света они, напротив, ухудшают воздух, подобно животным, на что уже ранее указывал на основании своих опытов Шеле (1). Таким образом, выяснилось двоякое отношение растений к воздуху: одно - совершенно сходное с соответствующим отправлением животных, то-есть дыхание, портящее воздух, делающее его непригодным для дальнейшего дыхания или горения, и другое - исключительно свойственное растению под влиянием света, улучшающее воздух, делающее его вновь пригодным поддерживать жизнь и горение.
Главным образом, с этой, так сказать, гигиенической точки зрения вопрос этот и обращал на себя внимание и служил предметом исследований целого ряда учёных. Пристли, Лавуазье, Магелан, Ингенгуз, Шеле, Фонтана, Спаланцани и др. предпринимали новые исследования в этом направлении или выказывали живое участие к результатам чужих исследований (2). Сенебье первый взглянул на вопрос с совершенно новой точки зрения.
Он вернулся к опытам Бонне, но только применил к выделяющимся пузырькам воздуха приёмы химического анализа газов, выработанные, между тем, наукой. Он погружал листья в воду в сосуде, имевшем форму опрокинутой воронки с глухой узкой частью; в этой глухой, то-есть закрытой сверху, трубочке и собирался газ, выделявшийся с поверхности листьев. Оказалось, что собранный газ совершенно отличен от газа, растворённого в воде, - следовательно, он не был выделен из воды. Это не мог быть и газ, просто заключённый в листьях, так как объём его значительно более объёма листьев. Отличие его от
------------------------------
1. Ингенгуз поторопился напечатать свои результаты, чтобы обогнать Пристли, чем объясняется обыкновенно приписываемая ему роль в этом открытии.
2. В числе последних можно упомянуть и нашего соотечественника князя Голицына.
------------------------------
обыкновенного воздуха состояло в том, что он был гораздо «чище» этого последнего, более способен поддерживать дыхание и горение, то-есть, как мы выразились бы теперь, богаче кислородом.
Таким образом, мнение Бонне оказалось, очевидно, несостоятельным: пузырьки воздуха, появляющиеся на листьях, не брались просто из воды; они существенно отличались по своему составу от воздуха, растворённого в воде. Но, тем не менее, верен был и факт, что для того, чтобы на листьях появлялись пузырьки, вода должна содержать воздух. Но какой? Сенебье сосредоточил своё внимание на этом вопросе и вскоре убедился, что для выделения листьями «чистого воздуха» (кислорода) необходимо, чтобы в воде находился не обыкновенный воздух, а именно воздух испорченный, содержащий air fixe, то-есть углекислоту, всегда встречающуюся в воде минеральных источников, иногда даже в большом количестве, как, например, в сельтерской воде. Сенебье умножил число своих опытов, разнообразя их в различных направлениях, и пришёл к окончательному заключению, что именно присутствие этого, и только этого, газа необходимо; что с увеличением его содержания увеличивается и количество пузырьков кислорода. Он показал далее, что пузырьки выделяются не на поверхности листьев, а из глубины тканей, из зелёной мякоти листа. Стало ясно, что выделение «чистого» воздуха происходит на счёт air fixe, растворённого в воде; листья перерабатывают, превращают один газ в другой. Но в чём же состоит это превращение? Исследования Лавуазье уже давали ответ на этот вопрос. В настоящее время мы в несколько минут можем сжечь уголь в кислороде, превратить его в невидимый газ, в углекислоту, и вновь из этого газа выделить уголь в прежнем виде, то-есть путём синтеза и анализа выяснить, в чём заключается взаимное превращение, взаимное отношение углекислоты и кислорода. Хотя воззрения Сенебье не могли быть так определённы, как наши, хотя в его первых трудах, заключающих его открытие, мы не встретим самых слов «углерод», «кислород», «углекислота», которых и Лавуазье ещё не употреблял в то время, но, благодаря Лавуазье, ему было известно, что «air fixe» происходит при горении и тлении, что горючее вещество, соединяясь с кислородом, при этом переходит в чистый воздух, заражая его. Отсюда было очевидно, что при обратном процессе, когда «air fixe» деятельностью растения превращается в «air pur», «air eminemment respirable» (1), горючее начало должно оставаться, отлагаться в растении. Но это горючее начало ведь то самое вещество, из которого состоит растение, - следовательно, процесс этот должен иметь значение для растения; в него поступает то вещество, из которого оно состоит, - очевидно, это процесс питания. Для того, чтобы оценить всю смелость этой мысли, что растение «питается воздухом», стоит вспомнить, что долго и после Сенебье, почти до нашего времени, многие учёные продолжали называть этот процесс дыханием - «дневным дыханием» - в отличие от настоящего дыхания, которое они называли «ночным», так как у растения оно обнаруживается с полной ясностью только при отсутствии света. В самом деле, питание воздухом представляется чем-то столь необычайным, так резко противоречит более понятному нам питанию животных, что нелегко было освоиться с этой мыслью.
Таким образом, между тем как предшественники Сенебье видели в этом процессе только средство, которым природа очищает атмосферу, он показал другое и гораздо более важное его значение: процесс этот питает растение, а через растение и весь животный мир. Не произнеся слова «углерод», Сенебье открыл самый факт его круговорота и вполне сознавал всё значение своего открытия, чем и объясняется та нескрываемая им тревога, с которой он торопился умножить число, разнообразить форму своих опытов, желая удостовериться, что им действительно найден закон природы такой колоссальной важности.
«Когда полагаешь, что держишь в руках истину, - скромно поясняет он, - не жалеешь никаких трудов, чтобы вполне овладеть ею; когда идёт дело о совершенно новых идеях, не может быть лишнего довода».
-------------------------------
1. «Чистый воздух», «воздух, особенно пригодный для дыхания».
-------------------------------
В этой симпатичной стороне Сенебье (так же, как и Пристли), в том, что он как будто боялся доверять себе, повторяя и разнообразя опыты, многие позднее полагали видеть только признак грубого эмпиризма, но он сам отражает это обвинение.
«Частные выводы, - говорит он, - вытекающие из наблюдений, приобретают цену лишь тогда, когда они могут быть обобщены, могут послужить ключом для целого ряда явлений». «С другой стороны, - поясняет он, - и к самому факту мы приобретаем доверие только тогда, когда понимаем его смысл».
Можно сказать, Сенебье почти сразу усвоил современную точку зрения на это явление, да и доводы, которые он приводил, существенно не отличаются от наших. Он говорит, что разложение углекислоты не только улучшает воздух, но, что важнее, питает растение, а через него животное. Он доказывает, далее, что это не только один из источников, а главный источник питания для того и другого, и приходит к этому выводу путём следующих рассуждений. Вещество растения должно происходить из окружающей его среды - но из какой: из земли, из воды или из воздуха? Что оно берётся не из почвы, это доказывали ещё классические опыты Ван-Гельмонта, а также возможность воспитывать растения в воде. Что не из воды, - это доказывалось ничтожностью того твёрдого вещества, которое растворено в воде, а также фактом, что кактусы и другие растения могут долго существовать без воды. Остаётся воздух, то-есть его углекислота. Таким образом, становится понятна возможность растительности на бесплодной каменистой почве, понятен и факт, почему растения, выращенные в почве или в воде, не отличаются по составу, - в том и в другом случае они черпают пищу из того же источника - из воздуха. В подтверждение этого факта Сенебье приводил и то соображение, что питание совершается именно в листьях. Без листьев растение не растёт; соки, принимаемые из почвы, жидки, водянисты; соки, идущие из листьев, напротив, слизисты, богаты веществом; почки, плоды на растениях, у которых удалены ближайшие листья, не развиваются; наконец, у некоторых растений, как, например, у Aloe, запасы питательных веществ образуются непосредственно в листьях. На основании всех этих соображений Сенебье ещё в 1783 году положил основание учению о питании растения, в общих чертах сохранившемуся и до настоящего времени.
Не следует, однако, думать, чтобы идеи Сенебье немедленно были встречены общим сочувствием, - они были слишком оригинальны, питание воздухом шло слишком вразрез с ходячими понятиями. Главное затруднение заключалось в том, что долгое время продолжали смешивать процесс разложения углекислоты с её образованием, то-есть дыханием; в этом отношении особенно неясны были мысли его предшественника и соперника Ингенгуза. В последнее время некоторые немецкие ботаники (Сакс, Ганзен, Детмер, Визнер и др.) пытаются совершенно несправедливо заслонить заслуги Сенебье и в ущерб ему выдвинуть вперёд Ингенгуза. Трудно себе представить, чем они при этом руководятся. Разве только, предвкушая близкое поглощение Голландии «общегерманским отечеством», задним числом уже считают Ингенгуза немцем? (1) Как далёк был Ингенгуз от истинного понимания основной мысли Сенебье, свидетельствует тот факт, что даже через 12 лет, в 1796 году, он утверждал, что выделение углекислоты, то-есть дыхание, служит для питания растения, что «растения, образуя углекислоту, таким образом, сами приготовляют себе пищу», что «растения должны расти всего быстрее тогда, когда они вырабатывают наибольшее количество этой пищи, то-есть тогда, когда они находятся в темноте».
Из этих двух мест вполне ясно, что понятия Ингенгуза были до того смутны, что приход углерода (питание) он смешивал с его расходом (дыханием) (2).
С другой стороны, высказывалось весьма веское сомнение, значение которого вполне допускал и Сенебье, именно, указывалось на тот факт, что громадное большинство растений своими
---------------------------------
1. Сказано мною в 1883 году. (Примечание 1918 г.)
2. An essay on the food of plants and the renovation of Soils (Опыт о пище растений и обновлении почв). И в этом-то именно произведении, обнаруживающем всю несостоятельность воззрений Ингенгуза, немецкие ботаники видят зачатки современных воззрений!
---------------------------------
листьями приходят в соприкосновение с атмосферой, а не с водой, а между тем аббат Фонтана утверждал, что он исследовал до 700 растений и не мог показать, чтобы их листья разлагали углекислоту в газообразном состоянии. Сенебье сам предпринимал подобные опыты и не мог получить сначала вполне определённых результатов, в чём сам откровенно сознаётся, но уже во втором своём сочинении (относящемся к 1783 г.) упоминает, что ему удалось получить удовлетворительные результаты и в воздухе. Разъяснить окончательно это недоразумение привелось уже позднее его соотечественнику Соссюру.
Но самое резкое и неустранимое в то время возражение было предъявлено Гассенфрацем. Он доказывал, что теория Сенебье ложна в основании, что никакого усвоения углерода растением не происходит, и доказывал это следующим опытом, против которого его современникам трудно было что-либо возразить. Если растение питается углекислотой, говорил он, то стоит взять проросшее семя, поместить его в перегнанную воду, в изобилии снабжённую углекислотой, и растение должно развиться. Но на деле этого не бывает - растение не развивается, а погибает. Нам теперь очень хорошо понятны причины неудачи Гассенфраца. Мы знаем, благодаря Сенебье, что растение нуждается в углекислоте, но знаем также, благодаря уже позднейшим исследованиям, что растение нуждается и в составных частях золы, а их-то не доставлял своим растениям Гассенфрац. Растение, сверх того, нуждается в кислороде для дыхания, а его, вероятно, недоставало в воде, в которой находились прораставшие семена. Но, повторяю, для современников Гассенфраца его опыты, казалось, подтачивали в корне учение Сенебье.
Вообще Сенебье был талантливый экспериментатор и строго логический исследователь, но не обладал той особенностью гениальных новаторов, которая необходима для того, чтобы выставить новое учение во всеоружии истины, а главное, в то время он не обладал ещё достаточными сведениями в новой химии, даже находился в противном лагере. Зато позднее он сам откровенно сознавался, что когда ему удалось преодолеть «обычную косность человеческого ума», неохотно расстающегося
со старыми воззрениями, он убедился, что его идеи стали для него самого более ясными при свете нового учения.
В Европе в это время было два человека, которые могли бы довести вопрос до конца, выследить все его последствия, но они оба были насильственно отняты у науки, когда она могла от них всего более ожидать решения этой задачи. То были Лавуазье и Пристли. Пристли никогда не упускал из виду вопроса, возбуждённого его открытием. Этим же вопросом, повидимому, глубоко интересовался и Лавуазье, как можно судить по его позднейшим докладам в Парижской академии. Именно, в своём докладе по поводу исследований Гассенфраца он, очевидно, становится на сторону Сенебье, говорит, что большинство учёных разделяет его взгляд, что углерод углекислоты переходит в растение, образуя органическое вещество, но, с другой стороны, останавливается в недоумении перед фактами Гассенфраца, предлагая академии их проверить, и приходит к заключению, что «едва ли какой другой научный вопрос более достоин её внимания и изучения», как именно этот вопрос о происхождении углерода растений. Известно, что Лавуазье и ранее занимали опыты над выращиванием растений в воде, а также и другие вопросы, находившиеся в связи с земледелием. Трудно себе даже представить, какое развитие получили бы физиология растений и рациональное земледелие, если бы Лавуазье, как позднее Либих, как в наше время Бертло, обратил внимание на их задачи. Как изменилась бы их судьба, если бы во главе своих деятелей они могли записать имя гениального химика, если бы творец современной химии стал бы и творцом физиологии растений и агрономической химии. Но через год после произнесения приведённых выше слов Лавуазье сложил голову на гильотине. Сохранилось предание, что он унёс с собою почти сложившиеся идеи о каких-то новых открытиях, которые ещё не успел осуществить на опыте. Кто не слыхал мрачных подробностей юридического убийства Лавуазье? Историки с известными тенденциями не раз эксплоатировали его в своих видах, указывая на него, как на яркое проявление республиканского вандализма, и охотно повторяя (апокрифические?) слова, сказанные будто бы на процессе Лавуазье: la Republique n'a pas besoin de science! (1). Но те же историки менее охотно вспоминают о другом случае, местом действия которого незадолго перед тем была соседняя страна. Там другой гениальный химик, талантливый соперник Лавуазье, Пристли, только благодаря случаю спас жизнь от дикого самосуда уличной толпы. Вот как рассказывают этот эпизод его биографы. В Бирмингаме друзья Пристли, имевшие много связей во Франции, - сам он пользовался даже правом французского гражданства, - предполагали отпраздновать 14 июля 1792 года годовщину взятия Бастилии. Враги Пристли, консервативные аристократы и клерикалы, давно ненавидевшие его за его независимый образ мыслей, политический и религиозный, воспользовались этим случаем, чтобы покончить с ним. Наущённая ими уличная толпа ворвалась в дом, где происходил обед, расправилась с собравшимися там и, не найдя между ними Пристли, направилась к его загородному домику с криком: «за церковь и короля!». Лаборатория, ценные инструменты, библиотека, рукописи - всё было уничтожено, и дом сожжён дотла. Предупреждённый во-время друзьями, Пристли с женой и двумя детьми успел спастись от дикой расправы рассвирепевшей черни и из окон соседнего дома мог видеть, как гибли в пламени результаты целой трудовой жизни, быть может, надежды будущих великих открытий. Его биографы рассказывают, что даже в эти минуты ему не изменила обычная ясность духа и христианская кротость характера; ни одного слова укоризны не сорвалось у него по отношению к этой жалкой, тёмной массе, служившей только слепым орудием, но зато до конца своей жизни не переставал он громко обличать ту руку, которая управляла этими неистовствами.
«Никакие соображения не могли его остановить, когда он считал своим долгом отстаивать то, что признавал за истину, - говорит один из его биографов, Кювье, и добавляет далее: и это качество, столь почтенное само по себе, уничтожало
-------------------------------
1. Республика не нуждается в науке!
-------------------------------
результаты любезных сторон его характера и было причиной мук, истерзавших его существование».
Под любезными сторонами характера (qualites aimables) Кювье, вероятно, разумел житейскую мудрость, умеющую смягчать жестокость всякой истины. Протянув ещё несколько времени в Англии, не скрываясь от своих врагов, бешенство которых только росло от того, что они не имели ни малейшего повода к законному его преследованию, Пристли, наконец, изнемог в неравной борьбе и удалился в Америку. Благодаря случаю, жизнь его сохранилась, но для науки он был потерян безвозвратно.
Таким образом, на расстоянии двух лет насильственно сошли с научной сцены два величайших деятеля, влияние которых могло бы изменить исторический ход развития нашей науки. Эта параллель между судьбой Лавуазье и Пристли не лишена поучительности для беспристрастного историка. Убийство Лавуазье справедливо считается одним из самых чёрных пятен на совести человечества, но оно бледнеет в сравнении с неудавшейся попыткой на убийство Пристли. В Лавуазье обезумевший от отчаяния перед иноземным вторжением и внутренней изменой, разорённый, но готовый на новые жертвы французский народ преследовал только одного из представителей ненавистного ему сословия откупщиков, в которых видел внутренних врагов и союзников внешнего врага. Лавуазье был одним из 26 fermiers generaux, откупщиков податей, взошедших в этот день на гильотину; он расплачивался за чужие грехи - за грехи целых поколений хищников, высасывавших из французского народа его жизненные соки. Он, несомненно, не был виновен в их преступлениях (1). Но нельзя сказать чтобы он не разделял с ними их выгод. Существует указание, что он просил у короля откупа, как средства покрыть значительные расходы, связанные с его опытами. Кто видел его приборы в Conservatoire des Arts et Metiers, конечно, поймёт, как велики должны были быть эти расходы, и, конечно, не мы, благодарные потомки, помянем ему какие-нибудь сотни тысяч ливров синекуры, которые он с лихвой возвратил Франции и человечеству. Но современники могли и не обладать должным хладнокровием и чувством справедливости. В минуту общего народного бедствия, когда, казалось, всё рушится и почва уходит из-под ног, могло найти, конечно, не извинение, но объяснение и то помрачение мысли и чувства, которое решило участь Лавуазье. Совсем иным представляется нам дело Пристли. Среди ничем не угрожаемого общественного спокойствия друзья порядка и поборники религии натравливают уличную чернь на человека самого кроткого и безобидного, вся вина которого заключалась в том, что он думал не так, как думали в то время правящие классы (2). Если в Лавуазье, вследствие рокового ослепления, за предполагаемым расхитителем народного достояния не видели действительно гениального учёного, то в Пристли сознательно обрекали на мучительную смерть мыслителя - и только мыслителя. Но довольно этих мрачных картин вторжения человеческих страстей в ясную область науки. Поспешим отвернуться от этих диких взрывов красного и, быть может, ещё более возмутительного белого террора и вернёмся в мирную Женеву.
Рядом с Сенебье и ему на смену уже на пороге XIX века выступили два его земляка и, как мы видели, соседи его по ботаническому саду - де-Кандоль и Теодор Соссюр. Де-Кандоль придал опытам Сенебье более наглядную, убедительную форму, а также доказал, что и багряные морские водоросли, следовательно, растения не зелёные, разлагают углекислоту. Исследования Соссюра, собранные в небольшом томике Recherches chimiques sur la vegetation (3), и до настоящего времени могут служить образцом строгого, точного физиологического метода. Приёмы исследования изменились, усовершенствовались,
------------------------------------
1. Известно, что даже в своей деятельности откупщика Лавуазье проводил полезные и гуманные меры.
2. Религиозные воззрения Пристли были сходны с тем, что через сто лет повторил Л. Н. Толстой.
3. «Химические исследования над растениями».
------------------------------------
задачи усложнились, но умение ставить вопросы и получать на них ясные, определённые ответы не было превзойдено и последующими поколениями. Соссюр устранил всякое сомнение по вопросу о возможности разложения газообразной углекислоты. Он взял несколько растений барвинка - Vinca, той самой Pervenche, которой Руссо посвятил такие патетические строки в своих Confessions (1), - поместил их в искусственную атмосферу, содержавшую довольно значительное количество углекислоты, и по прошествии нескольких дней убедился, что количество углекислоты убыло, а кислорода - прибыло. Определив, сколько его растения могли заключать углерода до опыта, и определив, сколько его оказалось после опыта, он непосредственно доказал прибыль углерода, то-есть его отложение из углекислоты в растении. Соссюру же наука обязана первыми, долгое время сохранившими своё значение количественными определениями углекислоты в атмосферном воздухе. Он показал, что содержание углекислоты в атмосфере в средних цифрах 4/10000 и только, сравнительно недавние, более точные исследования заставляют предполагать, что эта цифра должна быть немного уменьшена (до 3/10000 или даже до 2/10000?) Этим завершился ряд важных услуг, оказанных науке четырьмя женевцами по отношению к занимающему нас вопросу. Соссюру не по силам было разрешить последнюю задачу, устранить последнее сомнение, которое стояло ещё на пути учения Сенебье: именно, может ли растение улавливать и разлагать углекислый газ, так скупо рассеянный в природе? А пока это не было доказано, скептики имели право утверждать, что всё до сих пор доказанное ещё не вязалось непосредственно с действительностью, с тем, что происходит в природе.
Эту задачу, требовавшую методов гораздо более тонких, разрешил уже в 1840 году Буссенго. Он доказал, что растение разлагает атмосферную углекислоту и, при благоприятных условиях освещения, почти начисто. До какой степени изумительною казалась современникам точность этого опыта (как и большин-
-------------------------------
1. «Исповедь». Современные художники изображают его на памятниках с этим цветком в руке.
-------------------------------
ства исследований Буссенго), может лучше всего показать анекдот, который я слышал от самого Буссенго.
«Мы предприняли исследование, - рассказывал он, - вместе с Дюма, но так, что каждый производил взвешивания, вёл журнал опытов отдельно, не сообщая другому, для того, чтобы лучше контролировать полученные результаты. Сначала всё шло хорошо; растение, как и следовало ожидать, разлагало углекислоту. Вдруг картина изменилась. Несмотря на ясные солнечные дни, оно закапризничало и вместо того, чтобы разлагать углекислоту, стало её выделять. С недоумением подводили мы в своих записных книжках вечерние итоги, бросая друг на друга немые вопросительные взгляды. Обоим невольно приходила на память неудача, испытанная Пристли, когда он хотел повторить свой знаменитый опыт. Так продолжалось несколько дней. Наконец, в одно прекрасное утро Реньо (знаменитый физик), внимательно за нами следивший, видя наши вытянутые физиономии, разразился неудержимым хохотом и покаялся нам, что причиной нашего горя был он: каждый день, когда мы уходили завтракать, он подкрадывался к прибору и немного в него дышал для того, чтобы убедиться, как он выразился, что вы не шарлатаните, а действительно можете учитывать такие малые количества углекислоты".
Реньо, проделывающий школьнические шалости над Дюма и Буссенго, - какой комический контраст с тем торжественным представлением, которое вызывали в нас имена этих научных олимпийцев, встречаемые на страницах учебника! Этот опыт над виноградной лозой, получивший такую неожиданную проверку, заслужил классическую известность; он окончательно разрешал сомнение о возможности происхождения углерода растения из атмосферы и, так сказать, завершал изучение вопроса с его химической, статической точки зрения. Позднее производившиеся почти бесчисленные опыты, в которых растение в течение всей своей жизни не получало другого источника углерода, кроме атмосферного воздуха, поставили этот вывод вне всякого сомнения.
Итак, самый существенный момент в круговороте углерода, подмеченный Сенебье, прослежен вполне. Полюбопытствуем узнать, как же быстро совершается этот круговорот. Зная, как велико содержание углекислоты в атмосферном воздухе, предположив (что не вполне верно), что содержание это равномерно во всей атмосфере, зная, наконец, среднее давление, следовательно, вес атмосферы, мы можем определить, как велик запас углерода, носящегося в воздухе. С другой стороны, мы можем определить, как велико количество углерода, в форме растительного вещества ежегодно извлекаемое из атмосферы, например, нашими сельскохозяйственными растениями, и, сопоставляя эти цифры, притти к грубо приблизительным, но, тем не менее, довольно любопытным выводам относительно быстроты круговорота. Если бы можно было выделить столб атмосферы, стоящий над полем пшеницы, то заключающегося в нём количества углерода хватило бы на четыре с половиной года; для клевера хватило бы его только, приблизительно, на два года. Отсюда понятно, как быстро должно возобновляться это содержание углерода в атмосфере. Откуда же оно будет пополняться? Делались попытки вычислить, как велико количество углекислоты, освобождаемое главнейшими процессами окисления (горением, дыханием и пр.), пытались даже указать на равенство между этими процессами, но эти вычисления представляют слишком мало прочных данных.
Не следует забывать постоянный запас углекислоты, представляемый той частью атмосферы, которая находится над океаном, и самим океаном. Этот запас служит регулятором, обеспечивая общее постоянство состава атмосферы, если бы даже оказывалось местное нарушение в равенстве между приходом и расходом углекислоты. С другой стороны, несомненно, что в тропическом поясе потребление углерода растительностью должно совершаться гораздо энергичнее, но зато и процессы тления совершаются там также гораздо быстрее, так что, в общей сложности, при той подвижности, которой отличаются газы, едва ли есть основание полагать, что где бы то ни было на земном шаре мог оказаться недостаток в этом первом источнике питания. Точно так же и в будущем, при увеличении интенсивности производства, очевидно, усилится и потребление органического вещества, то-есть в итоге только ускорится круговорот углерода. Высказывались и другого рода опасения; указывали на мощные толщи углекислой извести (1), отложившейся, очевидно, на счёт углекислоты атмосферы; этот процесс, конечно, имеет последствием устранение углекислоты из общего круговорота, переводя её в неподвижную форму. Но и этот геологический процесс не встречает ли себе противовеса в другом геологическом же процессе, в потоках углекислого газа, извергаемых вулканами, на которые Буссенго давно указывал, как на важнейший источник атмосферной углекислоты? Эти соображения, я полагаю, могут нас избавить от преждевременных опасений даже за самое отдалённое будущее, без обращения к тем утешениям, которые недавно предлагал один американский учёный, убеждая, что, если бы углекислоты когда-нибудь нехватило на нашей планете, она явилась бы к нам на выручку из глубины космических пространств.
Таким образом, девятнадцатый век завершил задачу, завещанную ему восемнадцатым, но он этим не ограничился и, в свою очередь, выдвинул новую задачу, о которой восемнадцатый мог только смутно гадать.
2
В том же 1840 году, когда Буссенго производил свой классический опыт над лозой, на острове Ява молодой немецкий врач, находившийся на службе в каком-то голландском торговом доме, пуская кровь больному, заметил, что цвет крови был более яркий, алый, чем он привык видеть в Европе. Ничтожное наблюдение, которое в другом случае прошло бы даже незамеченным, стало исходной точкой целой цепи умозаключений, на другом конце которой через два года явилось провозглашение «закона», по словам Фарадея, «высшего из всех, доступных человеческому
---------------------------------
1. Мела, известняков.
---------------------------------
пониманию, в области физических знаний - закона сохранения силы». Этот молодой доктор был знаменитый и так жестоко поплатившийся за свою славу - Роберт Майер. Несоответственность между громадностью результата и ничтожностью ближайшего повода, так часто повторяющаяся в истории наук и даже утешающая толпу завистливой посредственности, убаюкивая её мыслью, что все великие открытия обязаны своим происхождением только случаю, - эта несоответственность, конечно, и на этот раз не опровергала любимой аксиомы Майера: aequat causa effectum (1) Не в факте кровопускания лежала причина открытия, - он играл только роль «освобождающей причины», «Auslosung», давшей прорваться наружу запасу потенциальной энергии, таившемуся в мозгу Майера и называемому гением (2).
Но в чём же заключалось это сцепление идей, связывающее цвет венозной крови с самым широким обобщением, когда-либо высказанным в сфере физических наук, фактически обнимающим всю совокупность физических явлений? Майер руководился учением Лавуазье о горении и дыхании. Он рассуждал так: при более высокой температуре, окружающей организм, он менее охлаждается. Но если он менее охлаждается, то и менее нуждается в тех процессах, которые поддерживают его температуру. Менее высокая температура находится, следовательно, в связи с меньшей тратой как вещества организма, так и кислорода крови, - отсюда и более алый цвет венозной крови. Значит, трата вещества и проявление теплоты взаимно дополняются; чем менее тратится вещества, тем менее освобождается тепла. Значит, эта теплота была скрыта, таилась в этом веществе,
-------------------------------
1. Следствие равно причине.
2. Любопытно, что Майер, построивший всю аргументацию в своих знаменитых трудах на общей логической посылке о равенстве между причиной и следствием, в последние годы задумал большой труд, в котором старался разъяснить именно механизм «Auslosung», то-есть объяснить действие малых причин, вызывающих несоответственные следствия, и желал провести это положение чрез все сферы явлений, начиная с химии и кончая умственным творчеством и политическими движениями.
-------------------------------
а не возникла, - значит, физические силы не возникают и не исчезают, а только превращаются. Мысль Лавуазье о вечности веществ а должна быть дополнена, обобщена, распространена и на силу. Ex nihilo nil fit. Nil fit ad nihilum (1). Когда мы видим, что образуется вода, мы ищем, из чего она образовалась, и убеждаемся, что из водорода и кислорода; когда при горении исчезает уголь, мы ищем, во что он превратился, и убеждаемся, что в углекислоту. Точно так же, когда мы присутствуем при появлении или кажущемся исчезновении какой-нибудь физической силы - движения, теплоты, света, электричества, мы должны искать, откуда она взялась или во что обратилась.
«В этом предположении, что сила может принимать скрытую неподвижную форму, - говорит Дюринг, - и заключается самобытная мысль Майера, самым очевидным плодом которой явилось выражение теплоты в единицах механической силы».
Майер не ограничился применением своего воззрения к неоживлённой природе. В первый раз усмотрев его на жизненном явлении, он поспешил в 1845 году развить его в применении к жизненным явлениям. Не задумываясь, высказал он основное положение, что или мы должны допустить, что в организмах сила не возникает сама собою, а лишь превращается, или должны признать безгранично царившую в то время «жизненную силу», то-есть «должны пресечь себе всякий путь к дальнейшему исследованию; отказаться от мысли применить к изучению жизненных явлений законы точных наук» (2).
Обращаясь к явлениям органической жизни, Майер прежде всего остановился на растении. Всякое растение представляет
-------------------------------
1. Ничто не происходит из ничего. Ничто не превращается в ничто.
2. До чего доходили физиологические воззрения виталистов того времени, можно видеть из приводимого Майером мнения одного учёного, высказывавшего мысль, что животная теплота передаётся новорождённому по наследству. В награду за такое открытие, замечает Майер, стоило бы пожелать его автору «печку, которая передавала бы по наследству неистощимую теплоту своей прародительницы печки». Можно пожелать и новейшим защитникам витализма почаще перечитывать приведённые выше слова Р. Майера.
-------------------------------
нам не только запас вещества, но и тепла,которое освобождается при его сжигании. Откуда ше берётся эта теплота? Она не возникает из ничего - значит, она берётся извне. Может быть, в форме теплоты же из окружающей среды? Но, нет; для существования растения одной теплоты недостаточно. Для этого нужен свет. Мы, таким образом, получаем рациональное объяснение для открытия, что разложение углекислоты происходит только при солнечном свете. Но у Майера уже нет речи о каком-то непонятном влиянии света; нет, он прямо высказывает мысль, что солнечный свет затрачивается, исчезает, превращается, принимает твёрдую форму, слагаясь в запас и обнаруживаясь вновь в форме тепла же и света, когда мы сжигаем вещество растения. Здесь должно заметить, что мысли эти вполне определённо высказал Сенебье ещё в 1791 году следующими словами: «Я вижу, как моя кровь образуется в хлебном колосе... а древесина (le bois) отдаёт зимою теплоту, огонь и свет, похищенные ею у солнца» (1). Майер даже намекал на форму опыта, к сожалению, и до сих пор превышающего экспериментальные средства науки, - опыта, который должен был бы непосредственно учесть это поглощение света. Всякий знает, что поверхность земли, покрытая растительностью, не так нагревается, как голая почва. Если бы мы могли точно определить, какую долю этого охлаждения должно приписать испарению воды, то избыток охлаждения указал бы нам на поглощение света растением. Таким образом, в растении может отложиться лишь столько углерода, сколько принесено извне в форме углекислоты, и лишь столько тепла, сколько растение могло поглотить его в форме солнечного света. А так как это только две стороны одного и того же процесса, то мы можем сказать, что и количество принятого растением углерода будет зависеть от количества выпадающего на растение света, то-есть мы приходим к выводу, что между самым существенным процессом растительной жизни и солнеч-
--------------------------------
1. Майер, конечно, не мог знать этого места из физиологии Сенебье, так как оно неизвестно даже современному, специально занимавшемуся этим вопросом, немецкому ботанику (Визнеру) и поющему с его голоса русскому (Арциховскому).
--------------------------------
ным светом должно искать определённого количественного отношения.
Таковы основные мысли, высказанные Майером по отношению к занимающему нас процессу. Когда вспомнишь, что все свои гениальные идеи он высказал в краткий период трёх лет, когда знаешь, как занимало его, именно, применение этих идей к органическому миру, то невольно спрашиваешь себя: чего могла бы ожидать от него наука в последовавшие затем тридцать три года его жизни, если бы мелкая зависть цеховых учёных и невежество окружающей среды не превратили эту жизнь в ряд невыносимых страданий? Нельзя без гнетущего чувства читать подробности этой страдальческой жизни, раскрытые другим неудачником, Дюрингом, в его книге: Robert Mayer, der Galilei des neunzehnten Jahrhunderts (1). До их появления в печати и немедленно после появления идеи Майера были встречены специалистами с крайнею враждебностью. «Физики, с которыми он был в сношениях, и слышать не хотели о нём, и едва мог он добиться, чтобы первое сжатое изложение его идей проникло в печать», - пишет Гельмгольтц и прибавляет: «то же, чрез несколько лет, пришлось испытать и мне» (2).
Затем, в течение долгих лет, к этим идеям был применён приём, так метко названный «La conspiration du silence» (3). Наконец, когда имя Майера было совершенно забыто, заслонено славой его более счастливых соперников, Джоуля и Гельмгольтца, и он выступил в защиту своих прав, - местные авторитеты снова обрушились на него оскорбительными газетными статьями. Он хотел возражать, но редакции не принимали его ответов. Тогда разнёсся слух, что он сошёл с ума, и вслед за тем, - что он умер в доме для умалишённых. Последний слух был так упорен, что Поггендорф в своём биографическом сло-
-----------------------------
1. Роберт Майер - Галилей девятнадцатого столетия.
2. Этих слов, кажется, достаточно для того, чтобы избавить Гельмгольтца от тех подозрений, которые на него возводит Дюринг. Дюринг обвинял Гельмгольтца в попытках присвоить открытия Майера. Ред.
3. Заговор замалчивания.
-----------------------------
варе так и уморил его заживо и уже в прибавлении исправил свою ошибку. Только в шестидесятых годах, главным образом, благодаря Тиндалю, напомнившему о его заслугах, о нём, наконец, вспомнили. Оказалось, что он ещё жив, и не сумасшедший, а просто влачит тёмное существование практического врача в своём родном городе Гейльброне. Раз только, казалось, судьба ему улыбнулась. В 1869 году его уговорили явиться на съезд немецких натуралистов в Инсбруке. Он произнёс речь; ему сделали овацию - позднее признание его заслуг. Но и это запоздалое торжество было отравлено новыми неожиданными врагами. Майер был искренно религиозный человек, и притом, по замечанию Дюринга, был им всегда, а не стал только под гнётом невыносимой жизни. В нём не было, однако, ни тени фанатизма или ханжества; на вопрос Дюринга он просто и чистосердечно ответил на своём швабском диалекте: «Ich bin ein Chrischt» (1). В своей инсбрукской речи он позволил себе несколько фраз в религиозном смысле. Этого не могли ему простить люди противоположного лагеря, и Карл Фогт в газетном отзыве об этой речи деликатно намекнул, что это говорит человек, выпущенный из дома для умалишённых! Такова, по обыкновенным рассказам, жизнь этого несчастного человека. Но Дюрингу, познакомившемуся с ним лично и вызвавшему его на откровенность, удалось разоблачить весь трагический ужас этого существования. Майер засвидетельствовал ему, что никогда не был сумасшедшим. Отвергнутый учёными, но сознавая значение своих идей, он вскоре сделался посмешищем и предметом преследований всех окружающих, начиная с ближайших членов своей семьи. Мало-помалу сложилось мнение, что он страдает манией величия. Можно себе представить положение человека, обречённого на жизнь в ничтожном провинциальном городишке, окружённого завистливым злорадством мелочной среды, встречающего главных врагов в самых близких, в родственниках, в жене, находившей, что лучше бы ему бросить свои бредни и побольше заниматься врачебной практикой,
--------------------------------
1. Я христианин.
--------------------------------
в детях, которым внушали, что отец - полоумный сумасброд. Измученный этой мелочной, вседневной борьбой, не встречая нигде справедливости, Майер не выдержал и впал в тяжкую меланхолию. Этим воспользовались, чтобы уговорить его посоветоваться с психиатрами. Он сам добровольно поехал в одно лечебное заведение, в Винентале, и был там задержан, невидимому, не без содействия родственников. Учёный эскулап также сообразил, что его пациент страдает манией величия, а что его «механический эквивалент» - что-то вроде квадратуры круга. Он пустил в ход орудия пытки (Zwangsstuhl), которыми располагала наука того времени, причём постоянно предлагал своему пациенту вопрос, не сознаёт ли он, наконец, своего заблуждения. Целый год выдержал Майер эту пытку, но не отрёкся от своих идей.
«Это ли не повторение истории Галилея в самой середине XIX столетия?» - восклицает Дюринг. - «Человека пыткой вынуждали отказаться от его идей, составляющих гордость, славу его века! Это ли не Галилей? - с тем только различием, что гонителями Галилея были невежественные монахи, а на этот раз - то были просвещённые профессора, а палачом служил учёный психиатр, вообразивший, что он призван быть цензором над произведением гения!».
Как бы то ни было, Майер вернулся из Виненталя нравственно и физически искалеченный, с разбитой волей, но с ясным, по-прежнему, умом и неизлечимой мономанией - с убеждением, что открытие механического эквивалента не было делом сумасшедшего (1). Дюринг ставит ему в укор только излишнюю его научную скромность и христианскую кротость. Боевой натуре Дюринга слишком чуждо это «непротивление злу», и он высказывает убеждение, что, обратись Майер во-время к суду общественного мнения, ответь он своим врагам резкой, язви-
--------------------------------
1. Повидимому, боязнь лишиться практики, то-есть средств к существованию, вынудила разбитого борьбой Майера примириться скорее с мыслью прослыть за выздоровевшего сумасшедшего, чем потребовать к ответу своих родственников.
--------------------------------
тельной брошюрой, дай он ей надлежащий ход, и роли изменились бы, его дело было бы выиграно, и вся жизнь его приняла бы иной оборот. Но скромность Майера, повидимому, превышала его гениальность. Ни в одном письме, ни в одном разговоре, приводимом Дюрингом, не встречаем ни одной черты самоуверенности или гордости. Раз только в его разговоре проскользнуло нечто вроде похвальбы: «Ich habe doch wirklich popular geschrieben» (1), - сказал он Дюрингу, очевидно, сознавая, что обладал столь редким между" учёными его соотечественниками даром не только понятного, но даже изящного изложения своих мыслей. С какой пользой и до сих пор многие ботаники могли бы читать эти блестящие шесть страничек, которые Майер посвятил растению в своей известной статье: «Die organische Bewegung in ihrem Zusammenhange mit dem Stoffwechsel» (2), - а сколько ещё потребуется труда, таланта и времени, чтобы осуществить на опыте все намеченные там идеи!
Подобно Пристли и Лавуазье, Роберт Майер был насильственно отнят у науки в момент полного расцвета своего таланта. Словно какой-то злой рок тормозил развитие занимающего нас вопроса,удаляя с научной сцены именно тех, кто всего более мог способствовать движению науки в этом направлении. Самые противоположные условия, самые враждебные течения мысли как будто тайно служили одной цели. Бирмингамские пожары и винентальские холодные души, богатство Лавуазье и бедность Майера, уличное буйство невежественной толпы и затаённая зависть учёных профессоров, насилующая нетерпимость религиозных фанатиков и язвящая нетерпимость правоверного материалиста - всё шло впрок, всё, казалось, вступило в заговор для того только, чтобы обогатить мартиролог науки именами этих трёх гениальных учёных и во всех отношениях безупречных людей. И не любопытна ли эта последовательность: Лавуазье учёный - пострадал за Лавуазье прак-
--------------------------------
1. Я ведь действительно писал популярно.
2. «Органическое движение в его зависимости от круговорота вещества».
--------------------------------
тического деятеля; Пристли учёный - за Пристли политического и религиозного мыслителя; наконец, Майер учёный - за то только, что был гениальным учёным в среде окружавшей его жалкой посредственности.
Рассматриваемый с точки зрения Майера процесс усвоения углерода приобретает новый и ещё более широкий интерес (1). До сих пор мы видели в нём только любопытный момент в круговороте углерода, теперь мы усматриваем в нём ещё более любопытный момент, в том превращении силы, или, выражаясь современным языком, в том превращении солнечной энергии (2), от которого зависит существование жизни на земле. В процессе разложения углекислоты солнечная энергия переходит в скрытое состояние, становясь достоянием живых существ. Усвоение углерода растением есть в то же время усвоение солнечной энергии.
Мы узнали в общих чертах, в какой степени растение утилизирует атмосферную углекислоту. Попытаемся определить, конечно, приблизительно, в какой мере растение утилизирует солнечную энергию, без которой невозможна и утилизация углекислоты. Прежде всего укажем на громадный интерес подобной оценки. Мы видели, что запас углерода в соседстве с растением обеспечен подвижностью углекислоты; большее потребление его человекомтолько обеспечивает снабжение им растения, - только ускоряет круговорот. Точно так же во власти человека снабдить растение в форме удобрения и теми питательными веществами, которые неподвижны и, будучи однажды удалены, из ближайшего соседства растения, сами уже не возвращаются. Только одно условие не лежит во власти человека, это -
--------------------------------
1. Сходные воззрения высказывались почти одновременно и другими учёными, но никто ранее Майера не выражал его с такой определённостью и ясностью.
2. Я здесь не касаюсь основ учения об энергии; желающие с ним ознакомиться найдут сжатое изложение в моей книге «Жизнь растений», приложение: «Растение как источник силы». [См. настоящий том, стр. 168. Ред.]
--------------------------------
количество солнечной энергии, выпадающее на известную площадь вемли, а от этого количества зависит, как учит Майер, и количество образующегося в растении органического вещества. Но как сравнить между собою эти, невидимому, столь разнородные величины? Очень просто. Мы можем их привести к одной и той же мере, выразить их в тех же единицах. Какую меру выберем мы для определения энергии солнечного луча? Конечно, не световое его напряжение, не степень его яркости, зависящую
от свойства воспринимающего его физиологического аппарата, то-есть глаза. Для определения энергии солнечного луча в её совокупности мы имеем одно только средство. Мы превращаем её в теплоту и измеряем в тепловых единицах - в калориях. Для этого, по мысли французского физика Пулье, мы выставляем на солнечный свет, всегда в одном и том же определённом положении по отношению к лучу, тонкий, плоский металлический сосуд с водой и термометром (1). Освещенная поверхность его вычернена, закопчена для возможно полного поглощения света, то-есть для возможно полного превращения его в теплоту (2). Зная, сколько наш прибор содержит воды и на какое число градусов повышается его температура в минуту (конечно, соблюдая
--------------------------------
1. Для того, чтобы вода равномерно нагревалась, сосуд вращают, как показывает стрелка.
2. Полное поглощение световых лучей представляло бы, конечно, только такое тело, на которое нельзя было бы отбросить тени, но такого чёрного тела мы не внаем.
--------------------------------
целый ряд поправок, о которых здесь не место говорить), мы увнаем, сколько калорий посылает солнце на известную нам поверхность нашего калориметра. Теперь посмотрим, как определить скрытую теплоту растения. Положим, мы вырастили растение, тщательно собрали его вместе с корнем, разрезали и высушили, чтобы удалить воду. Полученное сухое органическое вещество мы помещаем в небольшую чашечку, зажигаем и быстро опускаем в стоящий рядом прибор - также калориметр. Он состоит из стеклянного сосуда с одной трубкой, чрез которую доставляют воздух или, лучше, кислород, и другой, образующей много оборотов и, наконец, выходящей над поверхностью воды в наружном сосуде. Чрез эту трубку продукты горения выходят охлаждёнными, предварительно нагрев на своём длинном пути окружающую воду. Зная опять, сколько воды было в калориметре, на сколько градусов повысилась её температура, мы узнаем, сколько единиц тепла заключалось в скрытом состоянии в нашем растении и освободилось при его сжигании. Следовательно, и количество энергии, заключающейся в солнечных лучах, и количество скрытой энергии, заключённое в растении, мы измеряем тем же способом, при помощи тех же приборов - калориметров, в тех же единицах тепла. Значит, и сравнение этих, как казалось сначала, разнородных величин разрешается весьма просто, то-есть весьма просто в теории, хотя много ещё пройдёт десятков лет, много потребуется сложных и тонких исследований, прежде чем удастся разрешить это уравнение вполне удовлетворительно. Но важно то, что уже предвидится возможность установления такой количественной связи между растительным процессом и солнечной энергией. Пока мы должны довольствоваться только первыми попытками в этом направлении - и вот каким путём мы их осуществляем. Положим, мы желаем узнать, какое количество солнечной энергии утилизируется известной какой-нибудь культурой. Для этого нам нет, конечно, надобности собрать жатву с целой десятины вместе с корневыми остатками и сжечь её в калориметре; если мы знаем, сколько сухого вещества заключается в этом сборе и какой его химический состав, мы можем на основании уже известных нам калориметрических данных вычислить, какое количество скрытого тепла сгорания заключает это органическое вещество. С другой стороны, при помощи калориметра (пиргелиометра) Пулье, с которым мы познакомились выше, мы можем определить, сколько солнечной энергии выпало на ту площадь, которая покрыта нашей культурой за период вегетации (1). На основании таких вычислений оказывается, что самые интенсивные культуры утилизируют около одного процента. Но мы имеем и другой, более точный путь для вычисления количества солнечной энергии, утилизируемой растением. Мы можем прямо определить, сколько данный лист разложит углекислоты в известный период времени, например, в час. Отсюда мы знаем, сколько тепла потребовалось растению для этого разложения, а пиргелиометр попрежнему даст нам другую цифру для сравнения. Такое вычисление более точно и приводит к более высокой цифре. До двух и даже пяти процентов (2) солнечной энергии утилизируется зелёным листом, поставленным в самые благоприятные условия освещения, - и эту цифру мы, вероятно, должны считать близкой к пределу производительности зелёного листа. Повторяю, цифры эти только приблизительные; потребуется ещё много поправок и данных для точного вычисления, но пока важны не цифры, а самая возможность цифр. Важно то, что уже может быть речь о числе и мере там, где царил произвол жизненной силы; точные же цифры - только вопрос времени. Интересна возможность вычисления размеров естественного процесса, едва ли не самого важного из совершающихся на поверхности нашей планеты. Вычисление это, в сущности, не что иное, как определение годичного бюджета жизни
-----------------------------------
1. К сожалению, это вычисление только приблизительное. В этом отношении метеорология заставляет ещё многого желать. Новейшие любопытные исследования Крова в Монпелье и Савельева в Киеве скоро дадут физиологам необходимые данные для более точного вычисления. {Примечание 1883 г.) Позднее английский астроном Вильсон придумал упрощённый остроумный прибор, делающий возможным учитывать солнечное тепло (в калориях) сразу за целый день, что значительно упрощает дело. (Примечание 1918 г.)
2. Наиболее точное измерение дало 3,4%.
-----------------------------------
на земле. Мы можем доставить растению сколько угодно удобрений, сколько угодно воды, можем, пожалуй, оберегать его от холода в теплицах, можем ускорить круговорот углекислоты, но не получим органического вещества более того количества, которое соответствует количеству солнечной энергии, получаемой растением от солнца. Это - предел, переступить за который не во власти человека. Но раз мы узнаем этот предел, мы получим настоящую, строго научную меру для предела производительности данной площади земли, а в то же время будем в состоянии судить о том, насколько наши культуры приближаются к совершенству, - как в далёком будущем получим возможность судить и о том, насколько совершенны те искусственные процессы получения органического вещества, которые, конечно, рано или поздно, подражая растению, выработают физика и химия. Калориметр скажет сельскому хозяину, что он получил, а пиргелиометр - что мог или должен был получить. Тогда станет понятно, что, если последствия хищнического хозяйства, непроизводительно удаляющего из почвы питательные вещества, и поправимы тем или иным способом, путём удобрения земли, то окончательно непоправимо только расточительное, неумелое пользование главным источником народного богатства - солнечным светом. Не утилизированный в данный момент, он утрачивается уже безвозвратно. Тогда станет понятно, что каждый луч солнца, не уловленный нами, а бесплодно отразившийся назад в мировое пространство, - кусок хлеба, вырванный изо рта отдалённого потомка, а вместе с тем станет понятно, что владение землёй не право только или привилегия, а тяжёлая обязанность, грозящая ответственностью перед судом потомства.
Но оставим пока эти соображения и заключения, которые двадцатый век, несомненно, выведет из той точки зрения, с которой девятнадцатый учит нас смотреть на вопрос о круговороте углерода, и вернёмся назад, в восемнадцатый, попытаемся ещё раз отдать ему должное, попытаемся показать, что, если он и не формулировал идей Майера в таких ясных выражениях, -то уже смутно угадывал их содержание.
Если любопытно знать «последнее слово науки», то не менее назидательно при случае знакомиться с её первыми словами, хотя бы они и казались нашему высокомерию только детским лепетом.
Мы уже видели, что приверженность к отживавшему свой век учению о флогистоне препятствовала Сенебье оценить свои собственные открытия с тою ясностью, с которою они ему представились, когда со свойственным ему беспристрастием он из рядов противников перешёл в ряды сторонников новой химии Лавуазье. Но зато старое учение дозволило ему заглянуть в сущность открытого им процесса глубже своих современников и ближайших преемников. Это учение о флогистоне, как известно, перешло в историю с не совсем лестной славой. Но потомство успело и к нему отнестись с должною справедливостью. История науки полна таких примеров. Колоссальная фигура Ньютона заслоняет на время Гюйгенса, но являются Юнг и Френель; Кювье давит своим авторитетом Ламарка, но выступает вперёд Дарвин (1). Ограниченные люди, пожалуй, готовы из этого вывести заключение о непрочности научных построений. Но дело объясняется совсем иначе; наука, как выражается Сенебье, - «дитя своего времени»; быть слишком дальнозорким в науке почти также опасно, как и быть слишком близоруким. Нечто подобное (хотя не в такой степени, как в двух приведённых примерах) оправдывается и по отношению к флогистону. Во второй половине девятнадцатого столетия целый ряд авторитетов (Майер, Гельмгольтц, Одлинг и др.) попытался обнаружить основную мысль, таившуюся в том, что считалось упорным заблуждением защитников флогистона. Это учение страдало тем, что хотело охватить в одном взгляде слишком многое и, по французской поговорке qui trop embrasse mal entreint (2), упустило из виду некоторые факты, а затем стало с ними в прямое противоречие. Что такое флогистон? Подставьте
----------------------------------
1. Известно, что теория Гюйгенса, надолго вытесненная теорией Ньютона, нашла защитников в Юнге и Френеле и теперь всеми признана. Воззрения Ламарка, отвергнутые авторитетом Кювье, в значительной мере (хотя не во всём) нашли оправдание в учении Дарвина.
2. «Кто слишком много охватывает, плохо удерживает».
----------------------------------
на место этого слова современные понятия - химическое напряжение, потенциальная, скрытая энергия, - и сущность этого учения станет ясна (1). При горении тела теряется, освобождается нечто - флогистон, - говорили его защитники, - и были правы. При горении тела приобретается, связывается нечто - кислород, говорил Лавуазье, и был ещё более прав. Ошибка сторонников флогистона заключалась в том, что одним уравнением они хотели выразить и превращение вещества и превращение энергии. Эта скрытая энергия, освобождающаяся при горении, правда, представлялась им в форме материи, но вспомним, как долго и после них физики не могли расстаться о тепловой, световой, электрической материей (2). Лавуазье на время ограничил вопрос, остановился на его исключительно химической стороне, - в этом и обнаруживается зоркость гения, понимающего задачу своего века. Сузив, таким образом, русло науки, он способствовал его углублению, - и вот только теперь, окрепнув на своём более ограниченном, но зато и более прочном фундаменте, химия возвращается вновь к более широким динамическим задачам. Но какую же услугу это учение о флогистоне могло принести Сенебье? А ту, что, благодаря этому учению, его воззрения существенно не отличаются от наших, что и для него, как мы видели выше, круговорот углерода был такой процесс, при помощи которого солнечный луч улавливается, слагается в запас в виде «флогистона», освобождающегося потом в пламени свечи, топлива и т. д.
«Флогистон, - говорит он в одном месте, - это свет потухший, но всегда готовый вспыхнуть вновь», и в другом месте: «Мне кажется,- что я вижу, как частицы света соединяются с телами, - мне хочется думать, что они вновь обнаружатся нашему глазу в пламени горючих веществ», и ещё далее: «Наконец, этот флогистон, который свет образует в растении, не
--------------------------------
1. Об энергии см. «Жизнь растения». [Том III настоящего издания, а также Соч., т. IV. Ред.]
2. Не забудем, что и для Лавуазье уравнение образования воды было: водород + кислород - теплород = вода.
--------------------------------
служит ли он источником и того, который обращается в других царствах природы?»
Не подлежит сомнению, что для Сенебье процесс усвоения углерода растением был в то же время и процессом усвоения солнечного света.
До сих пор мы имели в виду почти исключительно внешние факторы занимающего нас процесса и оставляли в стороне роль главного участника - растения. Мы узнали, что происходит с углекислотой, омывающей растение, узнали окончательную судьбу солнечного луча, падающего на растение, но пока ещё ничего не сказали о том, что происходит в самом растении. Где совершается это превращение углекислоты - в органическое вещество, солнечного луча - в запас тепла? Первые шаги и в этом направлении, как мы увидим, принадлежат тому же Сенебье.
2. ПОЧЕМУ И ЗАЧЕМ РАСТЕНИЕ ЗЕЛЕНО?
1
Сент-Бёв, характеризуя одну из сторон деятельности Руссо, со свойственною ему меткостью замечает, что в обществе и литературе, совершенно ушедших в искусственно созданную ими жизнь, Руссо сумел пробудить - le sentiment du vert (1).
Люди, словно в первый раз, сознали в себе присутствие какого-то глухого инстинкта, какого-то неизведанного и вместе с тем как будто давно присущего им влечения; а для самого виновника этого внезапного просветления, гонимого, больного, нищего скитальца, умиротворяющий «зелёный шум» (2) стал единственным утешением и врачующим средством от угнетавших его тяжёлых мыслей, тех честных мыслей, «в которых так много и злобы и боли, в которых так много любви» (3).
Сенебье, конечно, не обладал могучим, чарующим словом своего великого земляка; он не открыл глаза изумлённому че-
------------------------------
1. «Чувство зелени», то-есть чувство природы, любовь к природе, сознание её красоты.
2. Слова Некрасова. 3. Слова Некрасова.
------------------------------
ловечеству на новый источник высших и чистейших наслаждений, мимо которого оно проходило, казалось, того не замечая, но зато он один из первых задумался над вопросом: почему этот зелёный мир - зелен?
Часто приходится слышать очень верную мысль, что люди обращают внимание на ничтожные, случайные явления только потому, что они случайны, редки, и, наоборот, проходят без внимания мимо крупных, широко распространённых явлений потому только, что они слишком распространены, слишком обыкновенны. К числу таких фактов, конечно, должно отнести и зелёный цвет растительности.
Кто не энает, что с пробуждением растительной жизни весной вся природа одевается в этот зелёный наряд; что на какую бы точку земного шара мы ни перенеслись, несмотря на различие в почве и климате, при почти безграничной пестроте цветов и плодов, мы встретимся, в различных, правда, оттенках, но с тем же неизменным зелёным цветом листвы. Наконец, кто не знает, что утрата этого зелёного цвета осенью есть верный признак приближения зимней спячки или смерти. Всё это так верно и так хорошо известно, что зелёный цвет даже стал эмблемой жизни и надежды (1).
Мало, я полагаю, найдётся фактов более обыкновенных, а многим ли приходилось задавать себе вопросы: да почему же растение всегда и везде зелено? Имеет ли этот зелёный цвет какое-нибудь для него значение или это действительно только случайный наряд?
Чтобы это замечание не показалось укором, поспешу прибавить, что и сами ботаники недавно только стали серьёзно задаваться этим вопросом.
Прежде чем перейти к тому ответу, который дал на этот вопрос опыт, то-есть сама природа, необходимо точнее поставить и рассмотреть самый вопрос.
-------------------------------
1. К сожалению, он стал цветом кадетов. Невольно вспоминаются слова Чернышевского: «Мухи знают, что сахар сладок, но зачем они его засиживают».
-------------------------------
Почему и зачем растение зелено? Вот в какой форме мы его поставим и, наверно, услышим от натуралистов старого поколения возражения, что учёный может ставить себе только первый вопрос, второй же слишком отзывается устарелой телеологией. Нужно ли объяснять, что, наоборот, именно это возражение является устарелым и не выдерживает критики. Современное революционное воззрение на происхождение организмов делает и второй вопрос вполне научным. Распространённость какого-нибудь органа или свойства прямо наводит на мысль, что они имеют какое-нибудь полезное значение для обладающего ими организма. Раскрыв, когда это окажется возможным, физические условия, при которых образуется то или другое строение, та или другая особенность организмов, мы объясняем, почему они возникли; раскрыв их пользу, их значение для обладающего ими организма, мы указываем, зачем, для чего эта особенность сохранилась, закрепилась и усовершенствовалась. Иногда бывает трудно ответить на первый вопрос, в других случаях, наоборот, на второй. Бэр, знаменитый натуралист, высказывал мысль, что биологии обыкновенно гораздо легче ответить на второй вопрос, то-есть узнать, для чего существует та или другая особенность, чем ответить, почему, то-есть какими физическими средствами она осуществляется. Но мне кажется, что замечание это более применимо к животным организмам, многие функции которых человек сравнительно легко угадывает из аналогии с своим личным опытом; по отношению же к растению эта руководящая нить аналогии может не только не содействовать, но, наоборот, нередко сбивает с пути. Что глаза животных служат для того, чтобы видеть, лёгкие - для того, чтобы дышать, понять было нетрудно, но что растение поглощает воздух для того, чтобы им питаться, этого не могла подсказать простая аналогия; напротив, аналогия заставляла долго и упорно называть этот процесс газового обмена дыханием. Мы вскоре увидим и другой пример подобного неудачного заключения по аналогии. Таким образом, ботанику нередко бывает сравнительно легко узнать, почему, как, при каких условиях, в зависимости от каких физических деятелей слагается та или другая особенность растительного организма, и гораздо затруднительнее объяснить, зачем она существует, то-есть к чему клонится, чем полезна растению. К числу таких случаев, очевидно, относится и вопрос о зелёном цвете растения.
Почему растение зелено, то-есть присутствию какого вещества оно обязано этим цветом, в каком виде отлагается это вещество, при каких условиях оно образуется, сохраняется или исчезает, - на все эти вопросы мы можем получить ответы сравнительно легко; но гораздо сложнее представится нам другой вопрос: к чему служит растению этот зелёный цвет, и могло ли бы оно и не быть зелёным?
Займёмся сначала первым вопросом. Зелёный цвет зависит от присутствия во всех растениях одного и того же вещества, названного хлорофиллом (листозеленью). Вещество это окрашивает зелёные органы растения не сплошь; оно обыкновенно распределено в клеточках этих органов в форме зёрнышек; да и самые зёрнышки не состоят сплошь из хлорофилла, а, невидимому, только покрашены им с поверхности. Стоит вымочить какой-нибудь зелёный лист в спирте, и мы заметим, что спирт окрасится в зелёный цвет, а лист станет совершенно бесцветным.
Следовательно, это зелёное вещество - хлорофилл - растворяется в спирте. Этот зелёный раствор представляет много любопытных особенностей; мы остановимся только на его своеобразном цвете. Известно, что, если разложить луч света призмой, то он даст изображение, называемое спектром и состоящее из семи основных цветов радуги: красного, оранжевого, жёлтого, зелёного, голубого, синего и фиолетового. Если мы пропустим наш луч через сосуд с зеленою жидкостью, например, с раствором хлористой меди, то вместо семи цветов спектра получим только узкую полосу зелёного цвета, все остальные лучи будут поглощены раствором. Но если мы поставим на пути луча сосуд с зелёным раствором хлорофилла, то получится не только зелёная полоса, но и узкая красная, отделённые одна от другой широким совершенно чёрным промежутком. Эта чёрная полоса в спектре представляет самую характеристическую особенность хлорофилла, к которой нам придётся не раз возвращаться. Вследствие этого свойства его спектра, и самый зелёный цвет хлорофилла представляет особенность, отличающую его от других зелёных тел; он содержит, как мы только что видели, не только зелёные, но и красные лучи. Убедиться в этом можно очень легко; стоит на эалитый ярким солнечным светом ландшафт посмотреть чрез особое синее стекло, которое пропускает красные и синие лучи, но задерживает зелёные, для того, чтобы пред нашими изумлёнными взорами вся природа совершенно преобразилась: под обычным синим небом мы увидим кроваво-красную растительность (1). Не в этой ли особенности цвета хлорофилла лежат те трудности, с которыми, очевидно, приходится бороться ландшафтной живописи? На палитре живописца, повидимому, нет тех зелёных тонов, которые представляет вблизи ярко освещенная растительность. Не потому ли ни у старых мастеров, начиная с отца ландшафтной живописи Тициана, ни у Сальватора Розы, ни у Клода Лоррена, ни у Рейсдаля, ни у новейших: Руссо, Каллама, Диаза, Шишкина и др., мы и не встретим попыток разрешения этой, повидимому, неразрешимой задачи - изображения ярко-зелёной растительности, и только у молодых, неопытных художников почти на любой выставке наталкиваемся на режущие глаза своим неестественным, малахитово-зелёным цветом луга и леса.
Итак, совершенно своеобразный зелёный цвет растительности отличается тем, что в его спектре отсутствуют не все вообще красные лучи, а известная группа красных и оранжевых лучей. Лучи эти, следовательно, поглощаются растением, как бы потухают в нём.
Ботаники долгое время думали, что зелёный цвет растения зависит от смеси синего и жёлтого красящего вещества, дающей, как известно всякому художнику, зелёный цвет, но почти
-------------------------------
1. Ещё проще тот же результат достигается, если смотреть чрез фиолетовые желатинные пластинки, которые употребляются для детских фонариков, завёртывания конфект и пр.
-------------------------------
двадцать лет тому назад мне удалось показать, что предполагаемого синего пигмента в природе не существует, что хлорофилл - смесь зелёного же и всегда его сопровождающего жёлтого пигмента. Первое тело я предложил назвать хлорофиллином, второе - ксантофиллом. Факт этот объясняет нам многие естественные явления, например, осеннюю окраску листьев. Хлорофиллин легко разлагается, разрушается светом; ксантофилл, напротив, менее чувствителен к свету. Если мы оставим на солнечном свете спиртовой раствор хлорофилла, то он вскоре пожелтеет - разрушится хлорофиллин, и останется жёлтый ксантофилл. То же происходит осенью в листьях. Под влиянием света и температуры хлорофиллин разрушается, а остаётся ксантофилл. Таким образом, удалось воспроизвести искусственно то разрушение хлорофилла, которое наблюдается и в природе осенью. Люди, желающие видеть печать таинственности во всём, что касается жизненных явлений, нередко делали ботаникам-физиологам возражение, которое не так давно предъявлялось в ещё более широких размерах и химикам, именно: что исследователь в своей лаборатории умеет только разрушать, но бессилен создать вновь то, что разрушает. Давно ли ещё считалось чуть не научным догматом, что химик может только анализировать органические тела; одна только природа обладает тайной их синтеза? Быстрые успехи синтетической химии опровергли это воззрение; молодому поколению оно представляется каким-то отголоском седой старины, а ведь переворот этот совершился на наших глазах. Сходное возражение чуть не вчера ещё высказывалось и по поводу хлорофилла. Вне растения, говорили, возможно разрушение хлорофилла, только растение обладает тайной его образования. Но мне удалось воспроизвести и это явление. Жёлтая жидкость, не имеющая никакого сходства с хлорофиллом, у нас на глазах в несколько минут зеленеет, превращаясь в хлорофилл со всеми его характеристическими свойствами - спектром и т. д., и происходит это явление при тех же условиях, как и в живом растении, то-есть при окислении на счёт кислорода воздуха. Таким образом, оказывается ещё одной, так называемой жизненной, тайной менее: процесс образования хлорофилла, считавшийся исключительным уделом живого организма, может быть воспроизведён in vitro (1).
Но знаем ли мы в точности, при каких условиях образуется хлорофилл в растении? Физиологи довольно тщательно изучили эту сторону вопроса. Необходима обильная азотистая пища: растения, получившие азотистые удобрения, резко, на глаз, даже в поле отличаются ярким зелёным цветом, как мне самому случалось особенно ясно наблюдать это на известной Ротгамстедской опытной станции. Затем, необходимо доставить растению железные соли. Это доказывается опытом, одним из самых простых и изящных физиологических опытов, принадлежащим Кнопу. Стоит приготовить искусственную почву или раствор, содержащие все питательные вещества, в том числе и железо, а рядом другую почву или раствор, отличающиеся только отсутствием железа. В первом случае получится здоровое зелёное растение, во втором - хилое, с листьями белыми, как почтовая бумага.
---------------------------------
1. См. мои статьи в «Comptes Rendus» sa 1886 год и «Nature» ва 1885 и 1886 гг. [Статьи, иа которые здесь ссылается К. А., были помещены в сборнике исследований, речей и лекций 1868 - 1920 гг., выпущенном ГИЗом в 1923 году под названием «Солнце, жизнь и хлорофилл», часть III, под заголовками: «Искусственный протофиллин (хлорофилл и разложение углекислоты растениями)», «С. R.», 1886 г.; «Бесцветный хлорофилл», «Nature» 1885 г.; «Восстановленный хлорофилл», «Nature», 1886 г. См. 641-649 стр. настоящего тома. Ред.] С тех пор мне удалось получить это вещество и из растения. Это последнее исследование помещено в «Comptes Rendus» ва 1889 год [в сборнике «Солнце, жизнь и хлорофилл», часть III, ГИЗ, 1923 г., помещена под названием «Протофиллин в живом растении», «С. R.», 1889 г. См. 653 стр. настоящего тома. Ред.], а самый способ производства опытов подробно показан мною на съезде естествоиспытателей в Петербурге в том же 1889 году. Несмотря на то, пять лет спустя Г. Монтеверде (на IX съезде, в Москве) счёл возможным приписать это открытие себе (см. мою статью в «С. R.» за 1895 г.), и ни один русский ботаник не возмутился этим дерзким плагиатом. [Статья, на которую выше указывает К. А., помещена в том же сборнике, изданном ГИЗом в 1923 году, часть III, а также в Соч., т. II, под названием «Протофиллин естественный и протофиллин искусственный», 1895 г. См. 654 стр. настоящего тома. Ред.]
----------------------------------
Смочим эти последние железным раствором, и они позеленеют. Кроме этих двух веществ, доставляемых почвой, для образования хлорофилла необходимо ещё присутствие кислорода воздуха. Чтобы доказать это, прорастим в темноте какие-нибудь семена. Известно, что ростки тогда получаются не зелёные, а жёлтые. Разделим полученные таким образом ростки на две кучки; одни оставим в обыкновенном воздухе, другие заключим в прибор с воздухом, лишённым кислорода, и вынесем всё на свет. Первые через какие-нибудь четверть часа позеленеют и вскоре получат обычную зелёную окраску; вторые, сколько бы мы их ни держали на свету, останутся жёлтыми. Но допустим к ним кислород, и они немедленно позеленеют (1).
Таковы химические условия, при которых образуется хлорофилл. Но мы только что видели, что этого ещё мало; необходимо, чтобы были удовлетворены ещё известные физические условия, без чего хлорофилл также не будет образовываться. К числу этих условий должно отнести два: теплоту и свет. Зависимость образования хлорофилла от света ещё в XVII веке доказал ботаник Рей в Кембридже. Если растение, выдержанное в темноте и обыкновенно жёлтое, вынести на свет, то оно позеленеет только в том случае, если будет находиться при достаточно высокой температуре. По наблюдениям Сакса, для этого нужно обыкновенно более +5 градусов. При температуре ниже этой оно не позеленеет, сколько бы времени мы его ни подвергали влиянию света, как это показал Эльфинг. Наоборот, как бы благоприятна ни была температура, растение не позеленеет, если будет оставаться в темноте (2). Света, однако, для этого достаточно самого ничтожного; растение начинает зеленеть даже при освещении, недостаточном для чтения крупной печати. Света газовой горелки или лампы уже вполне достаточно для того, чтобы вызвать появление хлорофилла. Даже оказы-
-----------------------------------
1. Опыты эти были произведены молодым талантливым, рано умершим русским ботаником Дементьевым.
2. Существуют, впрочем, немногочисленные исключения из этого правила, верного, однако, для громадного большинства растений.
-----------------------------------
вается, что слишком сильный свет вреден, что он замедляет зеленение. Это объясняется уже знакомым нам явлением - разрушением хлорофилла под влиянием света. Таким образом, зелёный цвет растения является результатом известного равновесия между двумя противоположными процессами, зависящими от света: процессом образования и процессом разрушения хлорофилла.
Мы узнали, что растение обязано своим зелёным цветом хлорофиллу, что этот хлорофилл имеет вид зёрнышек, только окрашенных тем веществом, которое извлекается спиртом; познакомились с главнейшим свойством этого вещества, его спектром, и зависящим от него своеобразным цветом; ознакомились, наконец, с химическими и физическими условиями образования и разрушения этого вещества в растении и вне растения. Посмотрим теперь, можем ли мы найти какую-нибудь связь между присутствием хлорофилла и жизненными явлениями растения.
Исследования Сенебье и уже отчасти Ингенгуза дают самый определённый ответ на этот вопрос, - ответ, безусловная верность которого подтверждена целым столетием исследований. Присутствие хлорофилла необходимо для того, чтобы растение могло разлагать углекислоту. Только зелёные растения, или, выражаясь точнее, только растения, содержащие хлорофилл,- хотя бы скрытый, замаскированный другим пигментом (как во многих наших пестролистных растениях или в морских водорослях), - способны разлагать углекислоту. Сенебье показал, что и в зелёных листьях именно только 8елёная их ткань, а не другие части, вызывает это разложение. Растения, не содержащие хлорофилла, как, например, грибы или некоторые паразиты, углекислоты не разлагают, как не разлагает её и ни одно молодое растение, пока оно не позеленеет. Наконец, если мы сравним между собою различные зелёные растения, то убеждаемся, что, чем зеленее они, тем более разлагают углекислоты. Словом, с какой бы стороны ни проверяли мы это положение, везде встречаем его подтверждение. Хлорофилл есть орган растения, в котором происходит самый существенный жизненный процесс растения - разложение углекислоты, усвоение углерода, сопровождаемое, как мы уже знаем, и усвоением солнечной энергии.
Нечувствительным образом от вопроса, почему растение зелено, мы уже почти перешли к другому - зачем оно зелено, то-есть какую роль, какое отправление играет в нём этот зелёный хлорофилл, и убедились, что роль эта самая существенная, что ни один орган в растительном организме не может сравниться по важности с хлорофиллом. Я выразился осторожно, что мы почта затронули второй вопрос, и это совершенно верно. Тех фактов, с которыми мы ознакомились, достаточно для того, чтобы ответить, зачем растению нужно присутствие хлорофилла, но они не дают нам ответа на вопрос, нужно ли для растения, чтобы это вещество было именно зелёного цвета. Факты эти не отвечают нам на вопрос, потому ли именно хлорофилл полезен, что он зелен, или этот цвет только побочное обстоятельство, случайное совпадение. Только тогда, когда нам удастся доказать, что именно в зелёном цвете и заключается значение хлорофилла, только тогда мы ответим на вопрос, зачем растение велено, то-есть почему ему полезно быть именно такого, а не иного цвета.
2
Французская поговорка учит reculer pour mieux sauter, то-есть пятиться для того, чтобы с разбега дальше прыгнуть. Этим мудрым правилом должен бы всегда руководиться физиолог. Для разрешения своих сложных задач он должен прежде попятиться - познакомиться с более простыми химическими и физическими процессами, лежащими в основе изучаемых им жизненных явлений. Только несоблюдением этого основного требования можно себе объяснить то неудовлетворительное состояние, в котором ещё находятся многие отрасли физиологии растений.
Прежде всего остановимся на вопросе: эта физиологическая роль хлорофилла, то-есть его участие в процессе разложения углекислоты, - связана ли она вообще с его цветом? А вслед ва тем уже зададим себе другой более определённый вопрос:
могло ли бы это вещество в такой же степени исполнять свою роль в растении, если бы оно было иного цвета?
Для разрешения этой двойной задачи мы должны, как только что сказали, на некоторое время покинуть область физиологии растений и вступить в более общую область фотохимии, то-есть того отдела физической химии, который трактует о химическом действии света и который, как мы заметили ранее, несмотря на значительные технические успехи, ещё очень мало подвинулся о точки зрения своей теории.
Разложение углекислоты светом, очевидно, только частный случай фотохимического действия, случай самый важный из всех нам известных, потому что от него зависит существование органического мира, но до настоящего времени далеко не достаточно понятый и известный, главным образом, потому, что большинство ботаников, бравшихся за его изучение, не обладали необходимыми для того знаниями физики, а химики и физики недостаточно знакомы с фактами, уже приобретёнными в ботанике (1).
Фотохимия пока ещё очень бедна определёнными, точными законами, но, тем не менее, они уже начинают выясняться из прежнего нестройного хаоса фактов. Первый закон, в настоящее время не подлежащий сомнению, тот, что не существует, как ещё недавно полагали, каких-либо особых химических лучей, а что, напротив, все лучи спектра, как видимые, так и невидимые, простирающиеся по обеим сторонам видимого спектра, в известных случаях способны вызывать химическое действие. Теперь в этом уже никто не сомневается, но ещё не так давно существовало убеждение, что химическое действие вызывают только лучи синие, фиолетовые и так называемые
----------------------------------
1. Как на доказательство справедливости этих слов, могу указать на «Lehrbuch der allgemeinen Chemie» (Учебник общей химии) Оствальда. Книга эта считается лучшим трактатом по физической химии, а между тем параграфы, посвященные этому вопросу, указывают на недостаточное знакомство автора с литературой предмета и на отсутствие критической оценки приводимых фактов.
----------------------------------
ультрафиолетовые, то-есть невидимые, лежащие за фиолетовым концом спектра. Это мнение возникло из того факта, что внимание химиков и физиков было сосредоточено исключительно на небольшом числе химических явлений, вызываемых светом, и, главным образом, на тех явлениях, которые лежат в основе искусства фотографии, то-есть на явлениях химического разложения, вызываемого светом в хлористых, бромистых и йодистых солях серебра. Кто заглядывал в тёмную комнату фотографа, знает, что фотограф может производить свои обыкновенные операции только при жёлтом свете, то-есть при свете фонаря с жёлтым стеклом; в этом жёлтом свете отсутствуют синие, фиолетовые и ультрафиолетовые лучи, вызывающие фотографическое действие. Ещё нагляднее то же явление зависимости известного химического действия от синих и прочих лучей можно показать при помощи реакции соединения хлора с водородом. Эти два газа под влиянием света соединяются с сильным взрывом. Всего нагляднее производится опыт следующим образом: под чёрным сукном находится стеклянная клетка, четыре стороны которой состоят из разноцветных стёкол: первое - красное, второе - жёлтое, третье - зелёное, четвёртое - синее. Под клеткой - стеклянная трубочка со смесью хлора и водорода. Если поднять сукно со стороны красного стекла и поднести зажжённую проволоку магния, никакого результата не оказывается. Повторяют то же, поднося горящий магний последовательно к жёлтому и зелёному стеклу, - результата нет. Но как только поднесут горящую проволоку к синему стеклу, раздаётся взрыв, подобный пистолетному выстрелу, и если поднимем теперь клетку, то увидим, что под ней не осталось и следа стеклянной трубочки, - она разбилась в мельчайшие дребезги. Вот эти-то и подобные им случаи привели первоначально учёных к убеждению, что только половина спектра, проходящая через синее стекло (то-есть лучи синие, фиолетовые и тёмные за их пределом), вызывает химическое действие; жёлтая же его половина, проходящая через жёлтое стекло (то-есть зелёные, жёлтые, красные и тёмные за их пределом), неспособна его вызывать. Но позднее целый ряд явлений вынудил отказаться от этого воззрения. Стоит указать на самый разительный пример. Мы только что говорили, что фотографическое действие обыкновенно обнаруживается исключительно в синей половине спектра, но новейшие успехи фотографии доказали возможность фотографировать и при помощи зелёных, жёлтых и красных лучей. Мало того, известный английский теоретик - фотограф Абней достиг того, что мог сфотографировать в совершенной темноте котелок с горячей водой. Следовательно, даже те невидимые лучи, которые испускаются в темноте нагретым телом, могут уже, при известных условиях, вызывать фотографическое действие. Значит, не существует специальных лучей, которые исключительно вызывали бы химическое действие, и эту роль совершенно напрасно долго приписывали только синим, фиолетовым и тому подобным лучам. Но, пока были в этом убеждены, считали очевидным, что от этой же синей половины спектра (условимся её так называть для краткости) должно зависеть и разложение углекислоты. Это мнение высказывали в сороковых годах Дюма и Буссенго и несколько позднее - Гельмгольтц; это воззрение можно было встретить в химических и физических сочинениях ещё недавно, несмотря на то, что уже в тридцатых и сороковых годах два учёных, англичанин Добэни и американец Дрэпер, доказали, что разложение углекислоты зависит от другой половины спектра, - будем её называть жёлтой, - то-есть именно от того жёлтого света, который не оказывал действия в фотографии.
Когда убедились в невозможности установить аналогию между разложением углекислоты и фотографическим действием света, обратились за сравнением в другую сторону, - прибегли к другой и, как оказалось, ещё менее удачной аналогии. Не действует ли свет на растение именно как свет, то-есть так, как ор действует на глаз? Не будут ли наиболее действительными именно те лучи, которые представляются и глазу наиболее яркими? Известно, что относительная яркость различных лучей возрастает, начиная с красного конца спектра, достигает наибольшей силы в жёлто-зелёной части и оттуда снова убывает к сине-фиолетовому концу. Самыми яркими, следовательно, представляются жёлто-зелёные лучи, и если свет разлагает углекислоту в силу своей яркости, то именно эти лучи должны оказывать наибольшее действие. Дрэпер предпринял ряд опытов и полагал, что ему удалось доказать справедливость этого предположения, что разложение углекислоты зависит от яркости света и происходит всего сильнее в жёлто-зелёной части, быстро ослабевая к обоим концам спектра, то-есть как в сторону красной, так и в сторону сине-фиолетовой части.
Это мнение господствовало в науке более четверти века, то-есть до 1869 года, когда, убедясь в его теоретической несостоятельности, я доказал на опыте его фактическую неверность. Нетрудно убедиться в теоретической несостоятельности этого воззрения. Именно его я имел в виду, говоря несколько выше о том, как опасны при изучении жизненных явлений растения слишком поспешные аналогии с явлениями животной жизни. В самом деле, понятие о яркости света чисто субъективное, вне глаза, в природе не имеющее смысла. Даже различные глаза выносят совершенно различные впечатления об относительной яркости цветов, - стоит вспомнить дальтонистов, глаза которых нечувствительны к известным цветам; мало того, всякий нормальный глаз после приёма сантонина (1) становится менее чувствителен к синему цвету. Итак, световое, в тесном смысле слова, напряжение лучей, или их относительная яркость, в природе, помимо глаза, не существует; это - только субъективное впечатление нашего зрительного аппарата, откуда совершенно нелогично ожидать, чтобы это свойство играло роль в объективных явлениях внешнего мира - в химическом процессе, совершающемся в растении. Для растения света, как света, не существует, а следовательно, и не существует степеней яркости. Прилагая к растению наши представления о свете, мы впадаем в невольную, но, тем не менее, грубую логическую ошибку, по привычке, безотчётно перенося известные понятия из одной области явлений в другую, к которой они совсем неприменимы. В упомянутом исследовании я не только доказал;
----------------------------------
1. Вещество, получаемое из так называемого цытварного семени.
----------------------------------
неверность результатов Дрэпера, но и объяснил причину его ошибки, а своими опытами показал, что главное действие на разложение углекислоты оказывают не самые яркие, жёлтые, как утверждал Дрэпер, а гораздо менее яркие - красные лучи. Позднее Бонье подтвердил ту же мысль очень наглядным образом; он показал, что невидимые для глаза ультрафиолетовые лучи, сконцентрированные собирательным стеклом, могут, хотя и очень слабо, разлагать углекислоту в растении - значит, между яркостью и даже видимостью света и его действием на разложение углекислоты, как и следовало ожидать, не существует никакой связи.
Итак, разложение углекислоты зависит не от тех лучей, которые действуют в фотографии, и не от тех, к которым особенно чувствителен глаз, а от лучей красных и смежных с ними оранжевых. Но если различные лучи спектра вызывают различные химические явления, то от чего же зависит, что в одном случае действуют одни лучи, в другом - другие, - в фотографии синие, в растении красные? Очевидно, что причину этого различия должно искать в природе самого изменяющегося, или, как выражаются, чувствительного к свету, вещества. Здесь выясняется второй основной фотохимический закон. От природы самого тела, то-есть от его цвета, зависит, какого рода лучи будут оказывать на него действие. В тридцатых годах Гершель, а ещё ранее Гротгус высказали основное правило, что действовать могут только лучи, поглощаемые данным телом. А если эти лучи поглощаются, потухают, то, очевидно, они будут отсутствовать в том свете, который пропускается или отражается этим телом, - этот свет будет цвета суммы остальных лучей спектра, то-есть цвета дополнительного. Так, например, если тело жёлтого цвета, то это значит, что лучи дополнительного цвета, то-есть синего, поглощены телом, и мы должны ожидать, что именно эти лучи будут действовать на него химически, и т. д. Правило это очевидно само по себе; оно вытекает как необходимое следствие из закона сохранения энергии. Световая энергия, производящая работу, должна затрачиваться, следовательно, исчезать как свет; те же лучи, которые прошли через тело и вышли из него не затрачиваясь, очевидно, не могли и произвести химической работы. Утверждать противное, вначило бы отрицать вакон сохранения энергии, и, однако, подобные заявления могут ещё встречаться в ходячих ботанических сочинениях (1).
Таким образом, зная цвет тела, мы можем вперёд сказать, какие лучи будут вызывать в них химические изменения, какие не будут. Если тело жёлтое, оно будет разлагаться синими и смежными с ними лучами; если оно синее, то на него будет, наоборот, действовать жёлтая половина спектра. Пример этого правила мы только что видели: хлор - газ жёлтого цвета, потому и соединение его с водородом зависит от лучей дополнительного цвета, то-есть синих. Но ещё точнее узнаем мы, какие лучи действуют, изучая спектр тела. Если мы перед спектроскопом поставим раствор какого-нибудь цветного тела, то на месте тех лучей, которые задерживаются, поглощаются этим телом, в спектре получаются перерывы, тёмные полосы, - это полосы поглощения. Зная положение этих полос, мы можем вперёд сказать, что именно в этих лучах спектра должно ожидать химического действия света. Это правило особенно убедительно оправдалось по отношению к растению. В 1873-1875 гг. при помощи исследования процесса разложения углекислоты листьями в спектре - исследования, в котором мне удалось избежать ошибок предшествовавших (и последующих) наблюдателей, - я мог объяснить результаты, полученные мною, как мы видели, ещё в 1869 году, то-есть объяснить, почему именно разложение происходит всего сильнее в красной части спектра. В этой части спектра хлорофилла лежит самая чёрная, самая характеристическая его полоса поглощения. Мы можем в этом убедиться и под микроскопом, если получим в поле микроскопа маленький спектр. Зерно хлорофилла, прозрачно-зелёное в зелёной части спектра, становится чёрным, как уголь,
-------------------------------
1. Например, Детмер, развивая теорию Сакса о роли света в явлениях гелиотропизма (то-есть влияния света на искривления растений), утверждает, что свет мог бы действовать в абсолютно прозрачном теле, то-есть вовсе не поглощаясь.
-------------------------------
как только мы его передвинем в известную полосу красной части спектра. Эти лучи хлорофилл поглощает; эти лучи он и затрачивает на разложение углекислоты в живом растении, и при этом, чем сильнее поглощение, тем сильнее разложение. Но, как мы видели, своеобразный зелёный цвет хлорофилла от того и происходит, что он поглощает известные лучи, - вначит, зелёный цвет и есть то свойство, которое определяет отправление хлорофилла. Значит, мы нашли звено, связывающее цвет растения с его главным отправлением - его способностью разлагать углекислоту при помощи света. Зелёный цвет и усвоение углерода растением не два эмпирически только связанные факта, как это тщетно пытаются ещё утверждать некоторые ботаники, а два явления, находящиеся в необходимой, вполне нам понятной и точными опытами доказанной причинной связи (1).
Но, строго говоря, высказанная в такой форме эта связь между поглощением света хлорофиллом и действием света на углекислоту представляет ещё логический пробел. Когда мы видим, что жёлтый, следовательно, поглощающий синие лучи хлор под влиянием этих самых лучей вступает в реакцию, смысл этой связи нам понятен, но ещё спрашивается, какая связь между цветом хлорофилла - одного тела и разложением углекислоты - совсем другого и к тому же бесцветного тела? Аналогия пока, очевидно, ещё не полная. Этот пробел, этот скачок мысли был заполнен успехами новейшей фотографии, почему, вслед ва открытием этих фактов в фотографии, я и поспешил указать на их важное значение для физиологии растений. Фогель открыл любопытнейший факт, сделавший переворот во всей практике фотографии. Если к обыкновенным фотогра-
---------------------------------
1. Позднее мне удалось доказать тот же факт и ещё иным способом. См. мою книгу «Усвоение света растением» и статью в «Comptes Rendus» Французской академии 23 июня 1890 года. [Ссылка К. А. относится к сборнику «Солнце, жизнь и хлорофилл», изд. ГИЗ, 1923 г.; статья из «С. R.» Французской академии была помещена в нём под заглавием «Фотографическая регистрация усвоения углерода хлорофиллом на живом растении». См. 665 стр. настоящего тома. Ред.]
---------------------------------
фическим препаратам, то-есть серебряным солям, прибавить какое-нибудь цветное тело, поглощающее и такие лучи, по отношению к которым серебряные препараты сами прозрачны, то фотографическое действие обнаруживается и в тех лучах, которые поглощаются подмешанным цветным телом. Другими словами, оказывается, что действие света может как-то передаваться от одного тела к другому. Поглощается свет одним телом, а разлагается другое тело. Движение, сотрясение, сообщённое частицам одного, сообщается и частицам другого. Беккерель показал далее, что таким цветным телом может быть и спиртовой раствор хлорофилла, и в настоящее время существует даже особый фотографический приём, основанный на этом свойстве хлорофилла. Но если хлорофилл в фотографическом процессе может передавать действие поглощаемых им лучей частицам серебряной соли, вызывая её разложение, то естественно, что он может оказывать такое же действие и в растении на частицы углекислоты, вызывая их разложение. Все такие тела, передающие световое действие другим телам, делающие их чувствительными к лучам, к которым сами по себе эти тела не чувствительны, называются оптическими сенсибилизаторами (1). Хлорофилл, очевидно, должен быть отнесён к числу этих сенсибилизаторов. Благодаря открытию этой роли хлорофилла как сенсибилизатора, оправдалась и та аналогия, которую, как мы видели, пытались установить, но безуспешно, ещё в сороковых годах Дюма, Буссенго и Гельмгольтц. Эти учёные полагали, что те же лучи должны действовать и в фотографии и в растении, но это предположение не оправдалось. Теперь, как я показал, оно оказывается вполне верным; если сенсибилизатором, чувствительным веществом, в фотографическом процессе будет хлорофилл, то фотографический процесс будет зависеть от тех же самых лучей, от которых зависит физиологический процесс в живом листе.
---------------------------------
1. В отличие от химических сенсибилизаторов, ускоряющих химическое действие света, не поглощая последний. Ботаники, как, например, профессор Лепёшкин, до сих пор этого различия не понимают (см. его «Курс физиологии растений»).
---------------------------------
Значит, первый из поставленных вопросов уже нами разрешён: цвет хлорофилла - зелёный цвет растительности - не случайное, побочное какое-нибудь свойство, а именно то из физических средств растения, с которым существенно связано физиологическое его отправление (1).
Теперь этот факт нам представляется чем-то даже a priori (2) очевидным, чем-то таким, чего и следовало ожидать: в самом деле, если главное отправление растительного организма зависит от света, то очевидно, что и главную особенность растения должно искать в его оптических свойствах.
Значит, важнейшее из отправлений растения находится в прямой связи с его цветом, но из этого ещё не следует, что этот цвет должен быть именно зелёный. Вопрос, таким образом, ещё суживается и сводится к следующему: могло ли бы растение быть и какого иного цвета, или этот именно зелёный цвет, то-есть, выражаясь точнее, этот именно характеристический спектр хлорофилла, представляет особое для него значение.
Лучи, поглощаемые хлорофиллом, то-есть соответствующие чёрной полосе в его спектре, - отличаются ли они чем-нибудь от остальных лучей спектра, и может ли отличающее их качество послужить ключом для объяснения их роли в процессе разложения углекислоты?
До сих пор мы рассматривали, от какого свойства тел зависит их способность разлагаться под влиянием света; теперь посмотрим, от какого свойства самого луча зависит его способность вызывать это разложение. Мы уже видели незадачу и логическую несостоятельность попытки найти связь между этой способностью лучей и их яркостью. Оставалось другое объяснение, то,
----------------------------
1. Этим я не хочу сказать, чтобы и другие, например, химические, свойства хлорофилла не играли роли в его отправлении, а только желаю указать на то, что оптическому свойству, цвету, следует приписать существенную роль, определяющую самое отправление его. В пигменте крови, например, цвет является свойством побочным, сопровождающим, а не определяющим его отправление.
2. Заранее, то-есть на основании чего-нибудь уже установленного, доказанного.
----------------------------
которое я высказал ещё в 1869 году и которое, несмотря на его прямое противоречие с известными тогда эмпирическими фактами, оказалось совершенно верным. Случай сам по себе назидательный. В науке, особенно в физиологии растений, нередко существует какой-то суеверный страх перед тем, что величают названием факта. Теория, самая очевидная, отбрасывается в сторону, как только на её пути становится самый ничтожный факт. Не дают себе труда пристально вглядеться в этот факт; не разбирают, что в этом факте фактического и что составляет только толкование наблюдателя. Забывают, что всякая теория (я разумею серьёзную научную теорию, а не те, лежащие ва пределом опыта фантастически трансцедентные построения, какими изобилуют произведения современных немецких физиологов) - забывают, говорю, что всякая научная теория не только факт, но и совокупность многих фактов, а свидетельство многих всегда заслуживает большего доверия, чем свидетельство одного. Теория, то-есть совокупность наших знаний о химических явлениях, заставляла предполагать, что разложение углекислоты как явление, сопровождаемое энергическим поглощением тепла, будет зависеть именно от теплового напряжения лучей. Но, когда я приступил к изучению этого вопроса, против такого предположения говорили решительно все факты. Ботаники утверждали, что разложение, углекислоты зависит от жёлтых лучей, а физики принимали, что наибольшим тепловым напряжением обладают тёмные, невидимые лучи, лежащие за красным концом спектра. Ботаникам я возражал, что их факты основаны на экспериментальной ошибке, и, произведя точное исследование, избежав этой ошибки, действительным фактом Доказал, что самое энергичное разложение углекислоты вызывается не жёлтыми, а красными лучами. Физикам я напоминал, что господствующее воззрение, будто наибольшим тепловым напряжением обладают тёмные лучи, основывается на недора-вумении, что на основании имеющихся в науке данных ещё нельзя заключить, какие лучи, или, точнее, какие световые волны, обладают наибольшим тепловым напряжением, то-есть в состоянии вызвать наибольший тепловой эффект. Я утверждал, что это ещё открытый вопрос и что обладающими наибольшим тепловым напряжением могут оказаться именно те красные лучи, которые, поглощаясь хлорофиллом, вызывают разложение углекислоты. Появившиеся почти десять лет спустя исследования американского физика Ланглея и английского - Абнея вполне подтвердили верность моего предположения. Но для того, чтобы объяснить, как могло случиться такое коренное изменение в воззрениях физиков, полезно несколько ближе, хотя, по необходимости, очень кратко и поверхностно, разъяснить сущность дела. Для разрешения вопроса, какой световой волне соответствует наибольший тепловой эффект, мы должны белый луч света разложить на его составные части - волны различной длины, из которых он состоит, то-есть получить спектр. Спектр можно получить двумя путями: при помощи призмы или при помощи так называемых решёток. В последнем случае заставляем луч проходить через стекло, покрытое тончайшими штрихами, или заставляем его отразиться от зеркальной металлической поверхности, также изборождённой параллельными тончайшими штрихами. Подобная решётка, изготовленная под руководством американского физика Роланда и представляющая одно из чудес современной механической техники, на протяжении каждого дюйма имеет 14 500 штрихов. Отражённый от неё луч даёт в середине белое изображение щели, через которую пропущен этот луч, и по обе стороны ряды блестящих спектров, яркость которых убывает по мере удаления от этого среднего изображения щели. Рядом с этим спектром решётки, или нормальным, как его называют физики, отбросим на тот же экран спектр, полученный при помощи призмы. Прежде всего мы увидим, что призматический спектр, полученный оттого же источника света, через ту же щель, гораздо ярче, чем любой из нормальных спектров, - что и понятно, так как то же количество света, которое даёт здесь один спектр, там пошло на образование целого ряда спектров. Но, присматриваясь внимательнее, мы заметим, что спектр нормальный и спектр призматический представляют не только различие в яркости, но и следующее качественное различие. Между тем как в спектре нормальном красная часть почти так же широка, как и синяя, в призматическом красная сравнительно узка, а синяя очень широкл, очень растянута. Это значит, что сноп цветных лучей, выходящий из призмы, рассыпается не во всех своих частях в одинаковой степени, а в синей части гораздо сильнее, чём в нормальном спектре, в красной, наоборот, слабее. Постараюсь пояснить сравнением. Представим себе сделанный из чёрной и цветной бумаги веер. Слева чёрная бумага - это, положим, тёмные тепловые лучи, затем идут по порядку слева направо, как в спектре, цвета: красный, оранжевый, жёлтый, зелёный, голубой, синий, фиолетовый и опять чёрная бумага, изображающая невидимые лучи другого конца спектра, то-есть ультрафиолетовые. Веер сделан так, что, когда он распущен равномерно во всех частях, протяжение различных цветов соответствует их протяжению в спектре нормальном; таков, следовательно, сноп лучей, образующих на экране спектр нормальный. Для того, чтобы подражать тому снопу лучей, который выходит из призмы, я должен значительно собрать красную часть моего веера (и смежную с ней чёрную) и, наоборот, распустить синюю и фиолетовую (и смежную с ней чёрную) его части. Какую бы мы ни взяли решётку, какой бы спектр мы ни исследовали, такой ли, который образован лучами, прошедшими через стеклянную решётку, или такой, который образован лучами, отразившимися от зеркальной решётки, - относительное протяжение различных частей спектра будет одно и то же. Наоборот, относительное протяжение частей спектра призматического будет изменяться с изменением вещества призмы. В первом лучи располагаются только в зависимости от их природы (длины волны), во втором же - ещё в зависимости от природы призмы, - отсюда первый и получил название нормального. Всякий призматический спектр отличается от нормального тем, что вследствие влияния призмы лучи красной (и смежной тёмной) части более сближены, скучены, лучи же синей (и смежных) части более растянуты, рассеяны, чем в спектре нормальном. Отсюда понятно, что, если мы желаем узнать тепловое действие отдельных световых лучей, то мы не можем для этого пользоваться спектром призматическим, - все равно, как мы не могли бы определить количество труда, произведённого отдельным рабочим, зная только совокупный труд целых артелей п не обращая внимания на то, сколько в каждой из них находится рабочих. До самого недайнего времени физики изучали распределение тепла только в призматическом спектре, и в нём наибольшее нагревание наблюдалось в тёмной части за красным концом, но, как мы теперь знаем, не потому, чтобы эти лучи вызывали сами по себе большее нагревание, а потому, что они здесь более скучены. Когда, благодаря усовершенствованию приёмов исследования (изготовлению решёток, изобретению новых приборов для измерения малых разностей температуры и пр.), стало возможным изучить распределение тепла в спектре нормальном, тогда и обнаружилось, как я предсказывал, что наибольшее нагревающее действие оказывают волны красного цвета и именно того красного, который поглощается хлорофиллом (1).
Таким образом, как и следовало ожидать на основании теоретических соображений, разложение углекислоты вызывается теми лучами спектра, теми световыми волнами, которые вызывают наибольшее нагревание. Не теория разбилась о враждебные факты, а неверные факты подчинились верной теории. Факт зависимости фотохимического действия от тепловой энергии луча, повидимому, применяется не к одной углекислоте. По всей вероятности, мы должны видеть в нём третий основной закон фотохимии, что действие луча зависит от его энергии (2).
Эта зависимость разложения углекислоты от энергии луча может быть выражена в ещё более наглядной и поразительной форме.
Физика учит нас, что свет есть не что иное, как волнообразное движение. Волны света, ударяясь о тела, вызывают в них
-------------------------------
1. То же самое достигается и путём вычисления на основании точных определений тепла в спектре призматическом.
2. См. мою статью «Фотохимическое действие крайних лучей видимого спектра». «Труды Физического отделения Общества Любителей Естествознания», т. V. [Соч., том II. См. 625 стр. настоящего тома. Ред.]
-------------------------------
то движение частиц, которое мы называем теплотой. Когда это сотрясение частиц тела достигнет известного предела, оно может иметь ещё более глубокие последствия: будет нарушаться связь между составными частями химических соединений, наступит разложение этих соединений. Но какие же волны, всего вероятнее, будут вызывать это разрушение? Мы знаем, что буря тем опаснее, чем выше валы, чем учащённее их удары. Оказывается, что то же. буквально верно и в применении к действию света на разложение углекислоты. Физикам давно была известна длина световых волн, скорость их распространения, а следовательно, и число волн в секунду, но только после упомянутых уже исследований о распределении тепла в нормальном спектре явилась в первый раз возможность определить их относительную высоту (или, выражаясь научным языком, их относительную амплитуду). Сделав такое вычисление, я получил поразительный результат, что самые высокие волны оказываются именно в той красной части спектра, которая вызывает самое энергичное разложение углекислоты, то-есть в той части, которая поглощается хлорофиллом. Таким образом, оказывается, что растение опередило открытие физиков; из бесчисленных световых волн, бегущих от солнца и ударяющихся о поверхность нашей планеты, оно улавливает своими хлорофилловыми зёрнами именно те, которые обладают наибольшей высотой и вследствие этого наиболее способны вызывать химическое действие - разложение углекислоты.
Значит, лучи, поглощаемые хлорофиллом, отличаются от всех остальных наибольшею пригодностью для потребностей растения. Значит, хлорофилл не выполнял бы своего отправления с таким же совершенством, если бы поглощал не те лучи, которые поглощает. Значит, отправление хлорофилла прямо зависит от его своеобразного спектра, то-есть, другими словами, от его характеристического зелёного цвета. Мы получаем, следовательно, вполне определённый ответ на наш вопрос. Зелёный цвет не случайное только свойство растения. Оно зелено потому, что от этого именно цвета зависит его важнейшее отправление. В зелёном цвете, этом самом широко распространённом свойстве растения, лежит ключ к пониманию главной, космической роли растения в природе (1).
Можем ли мы, однако, вполне удовлетвориться этим ответом? Может ли физиолог сложить руки, почесть свою задачу исчерпанной? Сказано ли этим последнее слово о хлорофилле? Конечно, нет. Потребуются ещё поколения учёных, быть может, второе столетие, пока будет сказано это последнее слово. Но что же будет означать это последнее слово? А вот что: физиологи выяснят в малейших подробностях явления, совершающиеся в хлорофилловом зерне, химики разъяснят и воспроизведут вне организма его процессы синтеза, имеющие результатом образование сложнейших органических тел, углеводов и белков, исходя из углекислоты; физики дадут теорию фотохимических явлений и выгоднейшей утилизации солнечной энергии в химических процессах; а когда всё будет сделано, то-есть разъяснено, тогда явится находчивый изобретатель и предложит изумлённому миру аппарат, подражающий хлорофилловому зерну, - с одного конца получающий даровой воздух и солнечный свет, а с другого - подающий печёные хлебы. И тогда всякому станет понятно, что находились люди, так настойчиво ломавшие себе головы над разрешением такого, казалось бы, праздного вопроса: почему и зачем растение зелено?
Но единственная ли это будет польза, которую принесут эти вековые исследования? Точно ли в одних открытиях, увеличивающих материальное благосостояние, сумму жизненных удобств, заключается высшее оправдание и доказательство полезности изучения природы? Так думают, конечно, только те, кого не коснулась эта строгая школа, эта высшая дисциплина человеческого ума. Не так думал Сенебье, о котором мы так
------------------------------
1. Достойно удивления, как мало ещё известно это важное значение зелёного цвета растений. Даже такой выдающийся учёный, как Уоллес, в своей книге «Darwinism» говорит, что велёный цвет растений - такой же простой факт, как и цвет минералов, и, очевидно, никакого биологического значения не имеет.
------------------------------
часто упоминали. В его научной деятельности есть ещё замечательная черта. Занимаясь исследованием частных явлений, делая свои открытия, он никогда не упускал из виду методологической стороны экспериментального изучения природы, как высшей практической школы логики. Первым его литературным произведением было появившееся в 1767 г. исследование, под заглавием: «Essai sur Fart d'observer et de faire des experiences» (l), излагающее общие приёмы исследования природы, пояснённые многочисленными примерами из классических трудов знаменитых натуралистов. Сделавшись сам блестящим исследователем, он снова возвращается к излюбленной теме, но на этот раз небольшая книга разрастается до трёх томов. «Более четверти столетия самостоятельных исследований, - говорит он в предисловии, - отделяют эти два издания и ручаются за большую зрелость высказываемых мыслей; действительно, производя все свои отдельные исследования, я никогда не терял из виду их отношения к общим методам научного исследования, - мысль, которая едва ли часто приходит в голову исследователям, всецело поглощённым интересом задачи». Конечно, чтение этой книги в настоящее время не представляет такой пользы, как изучение позднейших и более талантливых произведений Гершеля, Милля, Клода Бернара и др., но, тем не менее, она содержит много полезных и светлых мыслей. Особенно симпатична заключительная глава, где Сенебье, как позднее Кювье, обращаясь к молодому поколению, увещевает учащихся, - независимо от того, для какой практической деятельности они себя готовят, - закалить свой ум, воспитать в себе чувство правдивости в этой школе изучения природы, где мысль на каждом шагу контролируется фактом, где человек вернее, чем в какой иной области знания, научается высшему из искусств, искусству, равно необходимому и в науке и в жизни, - искусству искать и находить истину.
------------------------------
1. Об искусстве наблюдать и делать опыты.
------------------------------
