РАССУЖДЕНИЕ, ПРЕДСТАВЛЕННОЕ В ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ С.-ПЕТЕРБУРГСКОГО УНИВЕРСИТЕТА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ
СТЕПЕНИ ДОКТОРА БОТАНИКИ К. А. ТИМИРЯЗЕВЫМ
J'aime coir les corpuscules de la tumUre, se combiner dans les corps &, j'aime a crotre qu'ilsfrapperontdenoweaunosyeux dans la flamme des matures combustibles; il me semble lui voir former les resines aeee lesquelles elle a tant d'affinlle, les malteres huileuses pleines de sa ehaleur & de sa clarte, la partie spiritueuse des graines & des fruits, saturee de ses feux... Enfin le phlogistique que la lumlere formeroil dans les vege-taux, ne serait il pas la source de celui qui eirculeroit dans les aulres rignes?
SENEBIER. Memoires physicochimiques, III. 1783.
Die Natur hat sich die Aufgabe gestellt, das der Erde zustromende Lioht im Fluge zu haschen und die bewegltehste aller Krafte, in siarre Form umgewandelt, aufzuspeichern. Zur Erretchung dieses Zweckes hat sie die Erdkruste mtt Organismen iiberzogen, welche lebend das Sonnenlichl in sich aufnehmen und unter Verwendung dieser Kraft eine fortlaufende Summe Chemtscher Dtfferenz erzeugen.
I. R. MAYER. Die Mechanik der Warme, S. 53.
Es verschwindet also wirkungsfahige Kraft des Sonnenltchtes, wahrend verbrennliche Stoffe in den Pflanzen erzeugt und
aufgehdufl veerden, und vetr hdnnen als sehr wahrscheinlich vermuthen dass das erslere der Grund des ztveiten tat. Allerdings, muss tch bemerken, besitzen wir noch keine Versuche, aus denen sich beslimmen liesse, ob die lebendige Kraft der verschwundenen Sonnenstrahlen auch dem wahrend derselben Zeit angehauften Chemischen Kraflvorrathe entspricht, und so lange diese fehlen, konnen wir die angegebene Beziehung noch nicht als Geivtssheit betrachten. Wenn sich diese Ansicht bestatigt, so ergiebt sich daraus fiir uns das schmeichelhafte Resultat, dass a lie Kraft vermoge deren unser Korper lebt und sich betvegt, ihren Ursprung direct aus dem reinslen Sonnenlichte herzieht...
H. HELMHOLTZ.
Ueber die Wechselwirkung der Naturkrdfte, S. 127. 1854.
Я о удовольствием смотрю, как частицы света сочетаются в тела, и я с удовольствием думаю, что они вновь подействуют на наше зрение в пламени горючих веществ; мне кажется, будто я вижу, как свет образует смолы, столь родственные ему, маслянистые вещества, преисполненные его теплом и его яркостью, спиртообразную часть семян и плодов, насыщенных его огнём... Наконец, тот флогистон, который свет образует в растениях, не может ли быть источником того флогистона, который совершает круговорот в прочих царствах?
СЕНЕБЬЕ.
Физико-химические статьи, III, 1783.
Природа поставила своей задачей улавливать налету изливающийся на землю свет и накоплять самую подвижную из всех сил, превратив её в неподвижную форму. Для достижения этой цели природа покрыла земную кору организмами, которые при жизни воспринимают в себя солнечный сеет и при использовании этой силы порождают постоянную сумму химической разности. Этими организмами являются растения. Растительный мир образует резервуар, в котором слагаются закреплёнными летучие солнечные лучи, ниспосланные для пользования.
И. Р. МАЙЕР.
Механика теплоты, стр. 53.
Таким образом, деятельная сила солнечного света исчезает, тогда как в растениях образуются и накопляются горючие вещества, и ми можем с большой вероятностью предполагать, что первое есть причина второго. Но я всё-таки должен заметить, что у нас ещё нет опытов, из которых можно было бы заключить, соответствует ли живая сила исчезнувших солнечных лучей накопившемуся за то оме время запасу химических сил, а пока таких опытов нет, мы не можем рассматривать приведённое соотношение, как достоверное. Если этот взгляд подтвердится, то из него получится лестный для нас вывод, что все силы, которыми наше тело живёт и двигается, ведут своё происхождение прямо ив чистейшего солнечного света.
Г. ГЕЛЬМГОЛЬТЦ.
О взаимодействии сил природы, стр. 127, 1854.
ИСТОРИЧЕСКИЙ ОЧЕРК
Настоящее исследование представляет часть обширного труда, задуманного и начатого мною восемь лет тому назад, постоянно с тех пор меня занимавшего и, по всей вероятности, потребующего ещё многие годы для приведения его к удовлетворительному окончанию. Оно касается вопроса, получившего в последние годы значительное развитие и в то же время одного из наиболее спорных в современной физиологии. На этом основании я считаю полезным предпослать критической части моего труда краткий очерк исторического хода дела за последние годы. Я считаю это даже необходимым для себя лично, для того, чтобы на первых же порах выяснить моё положение относительно других исследователей (1).
----------------------------
1. Считаю это необходимым с точки зрения самозащиты. Читателям, внакомым с немецкой литературой предмета, конечно, известно, что благодаря неразборчивости в средствах, к которым прибегли мои противники, благодаря отсутствию разумной критики и поклонению сомнительным авторитетам, моё имя играло в этом вопросе незавидную роль, - насколько справедливо, предоставляю судить читателю по прочтении этого труда.
----------------------------
Я разумею под усвоением света то превращение лучистой энергии солнца в энергию потенциальную, в запас работы, которое совершается в растении, когда в нём происходит усвоение углерода (и водорода), т. е. разложение углекислоты (и воды) и последующий синтез органического вещества. Только ту долю всей получаемой растением лучистой энергии, которая затрачивается на этот процесс и, таким образом, слагается, накопляется в форме химического напряжения, я называю усвоенною. Таким образом, из этого понятия исключается та доля получаемой энергии, которая не задерживается растением, но или проходит, не поглощаясь, или отражается как от поверхностей, так и в явлениях флуоресценции, или же, наконец, хотя и поглощается растением, но истрачивается на повышение его температуры, на испарение воды и т. п.
На изучение этого отношения растения к солнечному свету, на изучение ближайших условий этого явления в последнее время, как уже сказано, обращено большое внимание. Не таково было положение дела в 1868 г., когда я приступил к изучению этого вопроса. В то время никакого вопроса, можно сказать, и не существовало; в науке безраздельно господствовало убеждение, основанное на опытах Дрэпера, - именно, что действие света в этом процессе пропорционально его действию на глаз, т. е. его световому напряжению. Это странное совпадение, которое Дрэпер пытался объяснить при помощи связующей гипотезы, физиологи, и во главе их Сакс, принимали голословно, как догмат. В течение почти четверти столетия после опытов Дрэпера не было сделано ни одного шага к разъяснению этого любопытного явления, так как вся деятельность Сакса, которому обыкновенно приписывается выдающаяся роль в истории этого вопроса, ограничилась ненужным повторением опытов Добени и Дрэпера в менее точной форме. С точки зрения употреблённого метода, эта работа была положительным шагом назад. Против этого обратного хода науки я и восстал, указывая на те новые экспериментальные средства, которые наука приобрела в новом методе исследования, который Буссенго предложил незадолго пред тем. Предлагая в 1868 г. простой и удобный приём исследования этого явления, я в то же время указал на тот высокий интерес, который приобретает изучение процесса усвоения углерода при рассматривании его с физической точки зрения, с точки зрения закона сохранения энергии, и в следующих выражениях наметил будущий путь исследования:
«Согласно с расширением воззрений, господствующих в науке, изменяется и задача исследователя. На основании всего сказанного, наука при исследовании занимающего нас явления не может в настоящее время довольствоваться одним количественным определением превращающихся при этом процессе веществ, - она должна стремиться к столь же строгому учёту тех сил, которые участвуют в этом явлении.
Изучить химические и физические условия этого, явления, определить составные части солнечного луча, участвующие посредственно или непосредственно в этом процессе, проследить их участь в растении до их уничтожения, т. е. до их превращения во внутреннюю работу, определить соотношение между действующей силой и произведённой работой - вот та светлая, хотя может быть отдалённая, задача, к достижению которой должны быть дружно направлены все силы физиологов».
Летом того же 1868 г. я сделал попытку применения предложенных мною приёмов к рассматриваемому вопросу, т. е. к определению относительного значения различных лучей спектра в этом процессе. Результатом этого исследования было краткое предварительное сообщение, помещённое в Botanische Zeitung в январе 1869 г. (1) Печатая это краткое исследование, я имел в виду троякую цель: 1) показать, что убеждение в одинаковом действии света на глаз и на растение, нелогичное само в себе, опирается только на отсутствие критической оценки методов, употреблённых Дрэпером, и потому, в сущности, лишено основания; 2) предложить взамен начинавшего рас-
----------------------------
1. Так как оно никогда не было мною напечатано на русском языке, то я счёл полезным привести его ниже сполна, для того, чтобы устранить неверные о нём суждения и навязываемые мне мнения, а также и в доказательство того, что, вопреки моим критикам, я не имею основания отказаться хотя бы от одного слова.
----------------------------
пространяться так называемого метода Сакса другой, точный и в то же время простой и удобный; 3) показать, что полученные мною результаты не согласны с результатами Дрэпера и что потому вопрос можно считать открытым. Кривая, которою я выразил результаты своего опыта, не представляла maxi-mum'a в жёлтой части, а постепенно повышалась в красной части и, следовательно, в пределах видимого спектра, в пределах опыта, представляла совпадение е тепловой кривой. В этой работе я остановился на приёме уединения отдельных частей спектра, посредством пропускания света чрез цветные жидкости, предварительно тщательно исследованные спектроскопом. Этот, сравнительно легкий приём был достаточно точен для проверки результатов Дрэпера, но я там же выразил убеждение, что точных результатов можно ожидать только от опытов, произведённых непосредственно в спектре, и высказал надежду, что мне удастся осуществить этот опыт, избежав в то же время ошибок Дрэпера.
Эта предварительная работа, убедив меня в несостоятельности господствующего мнения, между прочим, привела меня к заключению о необходимости ближайшего изучения хлорофилла, этого вещества, играющего несомненную роль в процессе усвоения углерода. Результатом этого было довольно обширное и поглотившее немало времени спектральное исследование хлорофилла (1).
Полученные мною графические изображения закона поглощения света хлорофиллом ясно обнаружили сходство между кривой поглощения света и кривой, выражающей разложение
---------------------------------
1. Спектральный анализ хлорофилла, СПБ., 1871. Это исследование было мною предпринято в 1869 г., после того как Микели в своём исследовании, сделанном под руководством Сакса, объявил, что спектроскоп не может принести в этом деле услуги. Последствия не оправдали этого предсказания. Уже после выхода моей работы спектральное исследование хлорофилла сделалось модной темой; возникла целая литература по этому предмету, но пока ещё все эти исследования не только не изменили, но и существенно не пополнили моих результатов относительно состава этого вещества.
---------------------------------
углекислоты (1). Проверить это соотношение уже нельзя было при помощи цветных жидкостей, и потому я в бытность свою в Париже летом 1870 г. принялся приискивать способ экспериментирования непосредственно в спектре. Благодаря крайней любезности профессоров Дессена и Бертло, в августе 1870 г. я был поставлен в возможность осуществить свои опыты, хотя с относительною степенью удобства, так как физическая часть исследования должна была производиться в Сорбонне, а анализ газов - в College de France. Но события 1870 г. разрушили все мои ожидания; когда всё было готово и можно было приступить к опытам, я должен был покинуть Париж.
Между тем, моя немецкая статья не осталась без последствий. Хотя немецкая критика прошла её молчанием (2), но тем не менее она пробудила деятельность немецких физиологов. В 1871 г., в первой статье первого выпуска трудов ботанического института профессора Сакса ученик его Пфеффер обрушился на меня критикой, занимающей почти столько же места, как и вся моя статья, и наполненной обвинениями не только в неверности результатов, но в грубом невежестве и даже в научной недобросовестности - в подделке цифр. Тон этих нападок был таков, что на них мог быть только один ответ - презрительное молчание. К тому же и причина этого озлобления была слишком понятна: доктор Пфеффер сполна воспользовался моими приёмами исследования и для того старался выставить меня таким невеждой, у которого он, очевидно, ничего не мог заимствовать. Таким образом, одна из предположенных мною целей была вполне достигнута; мои приёмы исследования были приняты там, где этого можно было всего менее ожидать, в лаборатории Сакса (3), но, к сожалению, как увидим, не надолго. Зато другие две
---------------------------------
1. Бертло, которому я показывал свои результаты в 1869 г., тотчас высказал эту мысль.
2. Только Адольф Майер принял мои выводы и поместил мою таблицу в своём курсе агрономической химии.
3. Правда, доктор Пфеффер приписывает эти приёмы то себе, то Буссенго. Но Буссенго своих приёмов нигде не описал, и, посещая его лекции, я впоследствии убедился, что они отличны от моих. Следовательно, доктору Пфефферу приёмы Буссенго неизвестны, а доказательством тому, что он руководствовался моей работой, служит тот факт, что во всех тех случаях, где моё описание не было достаточно подробно, он делал комические промахи. Таким образом, ему, по праву, принадлежат только его ошибки.
---------------------------------
цели не были вовсе достигнуты. По краткости моей статьи, я не мог распространиться в ней о неточностях исследований Дрэ-пера и ограничился ссылкой на источники, из сличения которых ошибка его становилась понятной; но этот намёк пропал даром для доктора Пфеффера, и мы увидим, что в своей следующей работе он впал именно в ту ошибку, от которой я предостерегал. Результаты мои также возбудили ни на чём неоснован-ное сомнение, а сам доктор Пфеффер пришёл к совершенно противоположному заключению, т. е. к подтверждению мнения Дрэпера. Чем объясняется это разногласие в результатах его и моей работы, трудно решить; одно только несомненно, что в его работе не было недостатка в ошибках.
Таким образом, учение Дрэпера вновь восторжествовало. Немецкая критика не замедлила провозгласить работу Пфеффера образцом точности, не замечая или не желая заметить, что точное в ней было чужое, а своё было неточно. Из русских ботаников Бородин (по поводу перевода книги Майера) поспешил объявить себя в пользу Пфеффера и против меня, с довольно странной, впрочем, оговоркой - что считает мои приёмы исследования более точными.
В начале того же 1871 г. появилась статейка Ломмеля, в которой он высказывал мысль, что разложение углекислоты должно зависеть от поглощения света хлорофиллом (мысль, уже прежде высказанную Жаменом), но что из тех лучей, которые поглощаются хлорофиллом, наиболее деятельны должны быть те, которые обладают наибольшой энергией, измеряемой их тепловым эффектом. На основании этих соображений, он, сомневаясь в точности результатов Пфеффера, пришёл к заключению, что maximum разложения должен лежать в красной части спектра, т. е. именно там, где я его нашёл (моя работа была ему тогда неизвестна). Вслед за первой появилась вторая статья, в которой он ссылается на мои результаты, как на подтверждение его теории, но приписывает мне воззрение, которого я не высказывал, и окончательно формулирует своё мнение так: «Тимирязев высказал половину истины».
Между тем некоторые последователи воззрений Сакса и Пфеффера - Прильё и Баранецкий - сделали попытку развить её до её крайних логических выводов и тем ещё более обнаружили её несостоятельность. Против этого крайнего, но последовательного развития их теории, Пфеффер и Сакс почли долгом протестовать. Сакс очень пространно объяснил своим читателям давно известную истину, что свет есть понятие субъективное и что потому нет основания предполагать, чтобы найденная связь между влиянием света на глаз и на разложение была действительная, причинная; это, по его мнению, просто - случайность.
На этой теории случайности и успокоились. Но вскоре за статьёй Ломмеля появилась работа Мюллера, вполне подтверждавшая его взгляды, а следовательно, и мои результаты. Мюллер, экспериментировавший в спектре, получил maximum разложения именно в тех красных лучах, которые соответствуют абсорбционной полосе хлорофилла. К сожалению, изложение его отличается неясностью и сбивчивостью, а о методе исследования ничего не говорится, так что читатель лишён необходимых данных для надлежащей оценки убедительности его результатов.
На этот раз возражение пришло не со стороны теории, а со стороны опыта. Весною следующего года Пфеффер вновь принялся за работу и уже не при помощи цветных жидкостей, а, как Мюллер, в спектре. Но вместо анализа газов он вернулся к заветному способу счёта пузырьков. Таким образом, это исследование представляет редкий, по всей вероятности, в истории наук пример учёного, проверяющего результаты, полученные точным методом, посредством метода менее точного, апеллирующего от высшей инстанции к низшей. Результатом работы было блистательное подтверждение прежней работы автора, а следовательно, и теории Дрэпера; но при чтении этой работы не знаешь, чему удивляться, непонятливости ли её автора, если он сам себе верит, или презрительному мнению о читающей публике, если он думает обмануть её своими софизмами. Пфеффер сделал в этой работе ту самую ошибку, на которую я указывал в работе Дрэпера, от которой за три года пред тем предостерегал; неудивительно, что и результаты у него получились те же, что у Дрэпера. В критической части предлагаемого исследования читатель найдёт подробное разъяснение этой ошибки.
Таким образом, теория случайности, провозглашённая профессором Саксом, вновь восторжествовала; в третьем и четвёртом изданиях своего руководства он высказал полное одобрение Пфефферу, признал его результаты безусловно верными, а о работе Мюллера отзывается с презрительною самоуверенностью:
«Мюллер, правда, обставил это заключение (теорию Ломмеля) цифрами, но тот, кто знает, как производятся подобные исследования, знает также, какое значение можно придавать цифрам Мюллера».
На это можно возразить, что профессор Сакс напрасно считает задачу Мюллера такой безнадёжной - предлагаемое исследование служит тому опровержением - и вообще напрасно считает себя знатоком и судьёй в подобных вопросах; никому неизвестно, ни одной точной его работы в этом направлении, а если он этим намекает на своё участие в работе Пфеффера, то читатель увидит ниже, что это участие приводит к обратному заключению, - именно, что ему неизвестно, как должны производиться подобные исследования. За Саксом последовали и другие критики. Работа Пфеффера перепечатана в четырёх журналах и признана образцом точности и остроумия. Доказательством того, до какого полного отсутствия критики, до какого преклонения пред сомнительными авторитетами, или же до какого возмутительного духа партии дошла в этом вопросе (1) немецкая ботаническая литература, может служить следующий пример. В недавно вышедшем первом ботаническом ежегоднике
----------------------------
1. И не в нём одном, а во многом, что касается Сакса и его школы.
----------------------------
некто Де Фризе, ученик Сакса, специальный референт по физической физиологии (следовательно, заявляющий себя специалистом-физиком, и, значит, признаваемый в этом качестве и другими), отказывается реферировать о работах Мюллера на том основании, что Пфеффер окончательно доказал (hat definitiv bewiesen) противное.
Эту-то окончательно доказанную теорию имеется в виду опровергнуть в настоящем исследовании.
Как в первой работе, так и в настоящей, я имею троякую цель:
1) доказать ошибочность работ Дрэпера и Пфеффера;
2) доказать, вопреки только-что приведённому мнению Сакса, возможность точного исследования явления непосредственно в спектре и для этого предложить новые, более чувствительные приёмы анализа газов;
3) доказать, посредством полученных результатов, согласных с моими прежними и результатами Мюллера, несостоятельность теории случайности, провозглашённой профессором Саксом.
Таким образом, эта работа, как можно надеяться, вновь вернёт исследование на точный путь, с которого оно вторично совращено Саксом и его школой. Наконец, в заключительной главе разобраны критически возможные в настоящее время теоретические объяснения этого явления, и тем указан путь дальнейшего исследования (1).
--------------------------------
1. Может показаться странным, что я с 1870 г. до сих пор не возобновил этих исследований. На это я могу представить следующие объяснения. Во-первых, я постоянно усовершенствовал приёмы исследования, и теперь мною употребляемые значительно отличаются от тех, которые я предполагал употребить в Париже в 1870 г. Сверх того, подобные опыты требуют значительной материальной обстановки, устройства особого помещения и приобретения ценных приборов (гелиостата, газового прибора Дойера и пр.), которые пришлось, сверх того, заказывать и ждать годами. Первые результаты получены мною летом 1873 г. и сообщены осенью того же года в Русском химическом обществе и весной 1874 г. на съезде ботаников во Флоренции.
---------------------------------
КРИТИКА ПРЕДШЕСТВОВАВШИХ ИССЛЕДОВАНИЙ (1)
Критика предшествовавших исследований. - Воззрения Сенебье, Майера и др. - Исследования Дрэпера, Кальте и др. - Первая работа автора. - Ответ на критику Пфеффера. - Разбор работы Пфеффера. - Теория Прильё и суждение о ней Сакса. Воззрение Сакса. - Статьи Ломмеля и работа Мюллера. - Вторая работа Пфеффера и мнение о ней Сакса. - Заключение.
Jene Strahlen sind es zujallig auch, welche auf unsere Retina den lebhaftesten Lichteindruck hervorbringen; ich sage zufallig, denn es last sich kein causaler Zusammenhang dafur denken, dass die leuchtenden Strahlen in dem Masse, wie sie uns den Eindruck der grosseren oder geringeren Helligkeit machen, auch mehr oder weniger auf die Sauerstoffausscheidung der Pjlanze einwirken.
SACHS. Arbeiten, II П., Р. 284 *.
Ware es nun moglich... so hatte man wirklich ein Art Naturgesetz, dem freilich jede causale Beziehung fehlt, welches daher wie ein unerkldrtes Wunder dastehen wiirde. So schlimm isl es jedoch nicht.
SACHS.
Lehrbuch, P. 205 **
Усвоение углерода (и водорода) растением существенно отличается от усвоения других веществ тем, что оно может быть рассматриваемо с двух точек зрения: статико-химической, как процесо превращения вещества, и физи-
------------------------------
1. Сакс, а за ним и Пфеффер в некоторых своих работах пытались было ввести новый приём - излагать литературу после собственных исследований. Этот приём невольно оставляет в читателе более выгодное впечатление об авторе, в ущерб его предшественникам. Но мне кажется, что в области мысли должно делать такое же строгое различие между моим и твоим, как и в других областях, и потому я не следую этому примеру. Считаю также нужным заметить, что здесь имеется в виду только критическая оценка позднейших работ, имевших влияние на развитие вопроса, а не полный перечень всего, что было сделано по этому предмету, - подобные перечни читатель может найти в статьях Сакса и Пфеффера.
* Это случайно те же лучи, какие вызывают в нашей сетчатой оболочке впечатление самого яркого света; я говорю «случайно», так как мы не можем себе представить причинной связи, по которой световые лучи, поскольку они производят на нас впечатление большей или меньшей яркости, влияют также сильнее или слабее на выделение кислорода растением. Сакс, Сочинения, II, стр. 284.
** Если бы это было возможно... мы имели бы действительно как бы вакон природы, который лишён, правда, всякой причинной связи, но который зато представлял бы собою необъяснённое чудо. Однако дело не так плохо. Сакс, Учебник, стр. 205.
-------------------------------
ческой или динамической, как процесс превращения лучистой энергии солнца в запас работы - в химическое напряжение. Усвоение углерода (и водорода) сопровождается в то же время усвоением света.
Эти два воззрения возникли, или, вернее, выработались, в науке не одновременно, а на расстоянии почти столетия.
Первое из них, т. е. вопрос о происхождении углерода или органического вещества растения, понятно, мог быть верно поставлен только тогда, когда был экспериментально доказан закон вечности вещества, прежде сознаваемый как метафизическая истина, и когда были открыты химические элементы. Он был выяснен в общих чертах в последние десятилетия прошлого столетия; ближайшее же разъяснение его, т. е. разъяснение самого процесса, синтеза органического вещества, принадлежит будущему (1).
Второй вопрос, касающийся динамической стороны явления, т. е. происходящего при этом превращения энергии, очевидно, мор возникнуть только тогда, когда возникло учение о сохранении энергии, и в настоящее время находится в периоде экспериментальной обработки. Но справедливость требует сказать, что основная мысль этого учения, по крайней мере, по отношению к занимающему нас вопросу, была предугадана е замечательной проницательностью последователями учения, перешедшего в историю с далеко не лестной славой (2), - учения, которого слабость, можно сказать, заключалась в его силе, которое оказалось несостоятельным только потому, что пыталось охватить в одном взгляде слишком обширную область явлений. Я разумею учение о флогистоне; его неудача зависела, главным образом, от того, что оно не делало укоренившегося впоследствии различия между химическими и физическими явлениями,
-------------------------------
1. Можно надеяться, что новейшие работы А. и П. Тенаров прольют новый свет на эту сторону явления.
2. Впрочем, в последнее время, кажется, обнаруживается стремление отдать должную справедливость этому учению.
-------------------------------
благодаря которому химия, ограничив, сузив на время свою задачу, сделала громадные успехи, дозволившие ей теперь вновь вернуться к более широкой задаче, к слиянию с физикой.
Последователи этого учения пытались в свои представления о явлениях, в свои химические уравнения ввеоти и вещество и силу, и это было тем более понятно, что современная наука верила в материальность физических деятелей. Таким образом, поборники учения о флогистоне в своих воззрениях на рассматриваемый нами процесс стояли ближе к нам, смотрели на дело о более широкой точки зрения, чем писатели промежуточного времени, и только недостаток фактических сведений помешал им придать своим воззрениям должную определённость. Но не еледует забывать, что, если легко создавать теории, когда наука вошла в такой период развития, когда их можно уже формулировать цифрами, то каково же создавать теории, когда их едва можно выразить словами. С подобной точки зрения, можно только удивляться проницательности некоторых писателей конца прошлого столетия, отцов нашей науки, в воззрениях которых нельзя не узнать мыслей, получивших определённость и ясность только в половине настоящего столетия. Стоит только сделать подстановку некоторых слов и выражений, и в приведённых в виде эпиграфа в начале этого сочинения еловах Сенебье мы, несомненно, увидим ту же мысль, которая так блистательно впоследствии высказана Майером и др. (1).
Как бы то ни было, но с должною ясностью учение о значении света в этом процессе было высказано в средине сороковых годов настоящего столетия.
Роберт Майер, Гельмгольтц и одновременно с ними и почти в таких же определённых выражениях Дрэпер высказали мысль, что при этом процессе совершается прямое превращение, на-
--------------------------------
1. Та же мысль проглядывает во многих местах сочинения Сенебье, как например «il (le phlogistique) me paroit une lumiere eteinte, mais prete к s'allumer» [он (флогистон) кажется мне светом угасшим, но готовым вспыхнуть. Ред.].
--------------------------------
копление солнечной энергии. То, что прежде объясняли непонятным влиянием, теперь объяснялось прямым поглощением, затратой силы. Между тем как прежде можно было приписывать выдающуюся роль в этом процессе растению, с точки зрения сохранения энергии, главное значение в этом процессе получал внешний источник силы - солнце. Стало ясно, что как ни один атом углерода не создан растением, а проник в него извне, так и каждая единица тепла, представляемая органическим веществом растения, произошла из внешнего источника силы. Значительный свет на ясное понимание этого процесса пролило открытие явлений диссоциации. Между тем как прежде реакция разложения таких прочных соединений, как СО2 и Н2О, не могла быть осуществлена иначе, как при содействии третьего тела, обладающего большим сродством к кислороду, явления диссоциации обнаружили возможность подобного разложения при одном только действии физических деятелей, именно, тепла. Около того же времени Бертло высказал мысль, что реакции, подобные синтезу органических веществ в растении, должны сопровождаться поглощением тепла, следовательно, не только разложение воды и углекислоты, но и вторая стадия явления, т. е. образование из продуктов разложения органического вещества, требует внешнего источника силы.
Таким образом, исходя из двух основных начал, что усвоение углерода - реакция эндотермическая, и что единственный источник потребной на то силы - лучистая энергия солнца, любопытно было проследить ближе эту связь между действующей силой и производимой работой.
Приступая к изучению этого явления, прежде всего предстоит разрешить вопрос, какие лучи солнечного спектра действуют наиболее энергично. Естественнее всего было предположить, что это явление будет зависеть от энергии луча, от его живой силы, измеряемой его тепловым эффектом, что подобно тому, как диссоциация угольного ангидрида происходит энергичнее при высокой температуре, чем при низкой, и разложение её в растении будет вызываться преимущественно лучами, которые обладают большим тепловым напряжением (1). Но подобное мнение находилось в прямом противоречии с господствовавшим убеждением ботаников.
Если между энергией луча и разложением угольного ангидрида в растении существует прямое отношение, то в солнечном спектре разложение должно происходить наиболее энергично в тех лучах, которые оказывают наибольшее действие на термометр, т. е. в красных, и за ними. Между тем, в науке господствовало убеждение, что всего сильнее действуют жёлтые лучи, т. е. лучи наиболее светлые, и это воззрение даже формулировалось таким образом, что действие света на этот процесс сходно с его действием на глаз.
Дрэпер, первый высказавший (на основании своих опытов) это мнение, пытался объяснить странное, непонятное совпадение между объективным действием света на химический процесс и субъективным его действием на глаз при помощи следующей гипотезы. Самый акт зрения, по его мнению, не что иное, как химическое явление, превращение органического, а следовательно, углеродсодержащего вещества сетчатой оболочки глаза. Если допустить, что соединения одного и того же элемента разлагаются одинаковыми лучами, то это соотношение между разложением углекислоты и актом зрения будет понятно. Если бы, говорит Дрэпер, наша сетчатая оболочка состояла из хлористого серебра, то самыми светлыми лучами оказались бы не жёлтые, а фиолетовые и так называемые тёмные, химические. Несостоятельность этой гипотезы, кроме произвольности толкования самой сущности акта зрения, доказывается тем, что различные органические вещества, например, пигменты, изменяются под влиянием различных лучей, следовательно, подобная связь между известными лучами и химическими элементами соединения не оправдывается.
-------------------------------
1. Сходство разложения угольного ангидрида в растении с явлением диссоциации увеличивается ещё тем обстоятельством, что первое, подобно последнему, возрастает с увеличением температуры и уменьшением парциального давления. Это воззрение на сходство обоих явлений развито мною в моём исследовании над хлорофиллом.
-------------------------------
Эта гипотеза была, тем не менее, удовлетворительной для своего времени попыткой на установление рациональной связи между двумя разнородными явлениями. Последователи Дрэпера, преимущественно немецкие ботаники, не знакомые с подлинными трудами Дрэпера, приняли его теорию как догмат и в такой форме без всякой критики повторяли её в течение почти четверти столетия (1).
Для всякого мыслящего человека представлялось два иохода: или найти рациональное связующее звено между двумя, по-видимому, не имеющими ничего общего фактами или опровергнуть самое существование этой связи. Последнее мне казалось более вероятным. Теоретические соображения говорили в пользу другой связи - связи между живой силой луча (его тепловым напряжением) и его значением в этом процессе. С другой стороны, внимательная критика опытов Дрэпера и других исследователей убедила меня в малой их доказательности, т. е. привела к заключению, что убеждение о преобладающем действии жёлтых лучей лишено фактического основания.
Рассмотрим ближе употребляемые при подобных опытах приёмы исследования. Для разрешения вопроса, какие лучи солнечного спектра действуют наиболее благоприятно в процессе разложения углекислоты, можно поступить двояким образом. Можно уединять известные пучки лучей, пропуская свет чрез цветные среды (стекло, жидкости, плёнки желатины),
------------------------------
1. К сожалению, замечательное по богатству мыслей сочинение Дрэпера «On the forces which produce the organisation of plants» почти не известно ботанической публике, судя по тому, что Пфеффер, считающий, как он выражается, своим долгом познакомить немецкую публику с трудами этого учёного, сам знаком только с переводными из них извлечениями. Правда, Пфеффер сознаёт 8а собой преимущество в этом отношении пред своим учителем Саксом, который при составлении своих критических статей не имел перед собою даже этих переводов, а следовательно, получал свои сведения о работах Дрэпера из третьих, четвёртых рук. Впрочем, преимущество Пфеффера перед Саксом не так велико, как он полагает, так как Дрэпер в предисловии своей книги просит не доверять этим переводам, часто извращающим его мысли.
------------------------------
и заставлять их действовать на одинаковые поверхности зелёных органов. Этот приём можно назвать способом экранов. Или можно подвергать зелёные органы одинаковой поверхности непосредственному действию различных частей спектра. Первый способ более удобен, потому что при нём свет мало ослаблен, но вообще менее точен и в особенности не пригоден для ближайшего определения группы лучей наиболее деятельных. Второй дозволяет точнее определить положение maximum'a явления, но представляет затруднения вследствие значительного ослабления света.
Добени в 1835 г. употребил первый способ и при его помощи мог показать, что так называемые химические лучи оказывают весьма слабое действие, между тем как лучи, прошедшие чрез жёлтый раствор, почти не оказывающие действия на серебряные препараты, действуют почти так же энергично, как полный белый свет (1).
Те же результаты и тем же путём получил и Дрэпер. Но сверх того, Дрэпер (в двух исследованиях, помещённых в Philosophical Magasine за 1843 и 1844 гг. и в его сочинении On the forces which produce the organisation of Plants) сделал ещё три опыта непосредственно в спектре и на основании этих опытов пришёл к известному нам уже заключению.
Посмотрим, имел ли он право делать такое заключение. Опыт производился таким образом. Ряд трубок, наполненных водою, насыщенною углекислотой, и содержавших, примерно, равное количество листьев (злаков или хвойных), предварительно выдержанных в этой воде в темноте от 2 до 4 дней (для удаления с их поверхности пузырьков воздуха), выставлялся часа на полтора в солнечный спектр. По окончании опыта выделившийся газ измерялся, а в последнем опыте был подвергнут анализу. Для того чтобы убедиться, что количество зеленых органов в каждой трубке было, приблизи-
-------------------------------
1. Исследование Добени не дозволяет сделать никакого определённого заключения об относительном значении красных и гкёлтых лучей. Один из интересных по отношению к занимающему нас вопросу результатов заключается в том, что велёные лучи оказывали менее действия, чем синие.
-------------------------------
тельно, равно, после опыта производилась поверка - все приборы выставлялись непосредственно на солнечный свет, причём давали не вполне, а приблизительно равные количества газа. Всего произведено три опыта; во всех трёх наибольшее количество газа выделилось в жёлтой части спектра, ближе к зелёной, как это можно видеть яз приводимых цифр. ...
Анализ произведён только в последнем опыте и дал результаты, трудно объяснимые - вместо кислорода с примесью углекислоты, как можно было ожидать, он состоял более чем наполовину из азота, а углекислоты вовсе не оказалось. Дрэпер объяснял этот непонятный факт появления таких больших количеств азота тем, что листья, пробыв предварительно 2 дня в воде, в темноте уже начали разлагаться. Вообще, можно сказать, что химическая часть опыта далеко не удовлетворительна. То же с ещё большею справедливостью можно сказать о физической стороне опыта. Для того чтобы иметь достаточно яркий спектр, Дрэпер получал его при помощи луча, прошедшего чрез отверстие в ставне в три четверти дюйма в диаметре (1). Понятно, что полученное при таких условиях цветное изображение почти нельзя назвать спектром; оно образовалось чрез налегание множества спектров, накрывающих один другой в средней части и производящих там почти белый свет. Понятно, что различные части не могут быть между собою сравниваемы, так как только края представляют однородный, монохроматический свет, средняя же занята смесью лучей - и эффект суммы этих лучей, очевидно, должен превосходить эффект однородных лучей. Меллони, в особенности, убедительно выяснил значение этого обстоятельства, т. е. влияние ширины щели на чистоту спектра. Он показал, что с увеличением ширины щели maximum теплоты, находящийся в тёмных лучах, передвигается по направлению к видимому спектру и, наконец, может совпадать с красными, жёлтыми и даже зелёными лучами. Это перемещение maximum'a ещё заметнее, если самое вещество призмы (флинтглас у Дрэпера) поглощает тёмные лучи, а тем более, если свет будет пропущен чрез слой воды, а у Дрэпера свет прежде, чем достигнуть листа, проходил слой воды в 1/4 дюйма (диаметр трубок - 1/2 дюйма). Этих соображений было достаточно, чтобы оправдать сделанное мною заключение, что в спектре Дрэпера оба maximum'a, тепловой и световой, могли совпадать. Но если подобное совпадение существовало, то очевидно, что на основании таких опытов не было возможности заключить, какое напряжение, световое или тепловое, играло здесь роль (2). Да и вообще, эти опыты не могли указать, какие лучи играли преобладающую роль, так как в одной части спектра действовали однородные лучи, а в другой - смесь
-------------------------------
1. Повидимому, употребление узкой щели вместо круглого отверстия (введённое, если не ошибаюсь, Вульстеном) не было ещё в то время в общем употреблении.
2. Как ярок, а следовательно, и как нечист был спектр Дрэпера, можно заключить из того, что этот учёный уже в 1 1/2 часа получал ясные результаты, между тем, как мы увидим, к каким чувствительным приёмам исследования нужно прибегать, чтобы обнаружить 6-8-часовое действие спектра чистого.
-------------------------------
разнородных. Другими словами, опыты Дрэпера не доказывали того, что он пытался доказать, а следовательно, и опиравшееся на них и господствовавшее в течение 25 лет учение было лишено основания.
То же справедливо и относительно позднейших исследований, каковы, например, опыты Клоеза и Грасьоле и Кальте. Эти исследователи, собственно, не задавали себе вопроса, какие лучи действуют наиболее энергично, а довольствовались заявлением факта, что лучи, прошедшие чрез одну какую-нибудь цветную среду, действуют энергичнее, чем лучи, прошедшие чрез другую среду. Так, например, их опыты приводят к заключению, что под жёлтым стеклом разлагается более углекислоты, чем под красным, но это, очевидно, не разъясняет вопроса об относительном значении жёлтых и красных лучей, потому что жёлтая среда пропускает не только жёлтые, но и красные и оранжевые лучи. Таким образом, свет, прошедший чрез жёлтую среду, действует суммой тех и других лучей, и действие его не может быть прямо сравниваемо с действием красного света. Но если в опытах Кальте (дающих более определённые результаты) из количества углекислоты, разложенной под жёлтым колпаком, вычесть количество её, разложенное под красным, то разность представит количество, разложенное, собственно, жёлтым (и соседними с ним) лучами. Эта величина оказывается менее той, которая соответствует красным лучам. Следовательно, если на основании этих опытов можно сделать какой-нибудь вывод, то разве только тот, что действие красных лучей более энергично, чем действие жёлтых. Значит, эти опыты говорят скорее против, чем за теорию Дрэпера.
Опыты Сакса нисколько не подвинули вопроса, так как они только подтверждали факт, уже доказанный Добени и Дрэпером, именно, что синие лучи оказывают очень слабое действие. К тому же опыты Сакса представляют не только бесплодное повторение известного, но даже шаг назад с точки зрения употребляемых им приёмов исследования. А между тем, в то время Буесенго в своих работах предложил новый приём исследования над отдельными листьями или кусками листьев в газе., а не в воде. В своих сообщениях парижской академии он не описал самых приёмов исследования. Занимаясь летом 1867 г. изучением этого явления, я употребил некоторые весьма простые и удобные приёмы, которые и описал в сообщении, сделанном на первом съезде естествоиспытателей в С.-Петербурге.
Таково было положение дела, когда я предпринял своё первое исследование, которое и привожу здесь сполна, так как, отвечая на нападки моих критиков, я должен буду на него ссылаться *.
* * *
«Мы можем судить о напряжении какой-нибудь силы, только измеряя её действие. Действие солнечных лучей обнаруживается, главным образом, в проявлениях троякого рода: они нагревают тела; они светят, т. е. раздражают сетчатую оболочку глаза; они вызывают некоторые химические процессы, как например, восстановление серебряных солей. Хотя невозможно вполне разделить эти три проявления луча, но их легко различать вследствие их неодинакового распределения в призматическом спектре.
Весьма естественно, что один из первых вопросов, который пытались разъяснить, предприняв опыты над влиянием света на процесс разложения углекислоты, был следующий: которому из этих трёх проявлений света пропорционален изучаемый процесс, т. е., другими словами, действует ли солнечный луч как источник тепла, света или химической силы.
Уже Добени и Дрэпер показали, что этот процесс не пропорционален химическому действию света, а последний считал так-
------------------------------
* Далее (текст, заключённый автором в кавычки, с настоящей стр. по 488) К. А. помещает, впервые на русском языке, своё предварительное сообщение «О значении лучей различной преломляемости в разложении углекислоты растениями», опубликованное им в 1869 г. в Botanische Zeitung, устраняя искажения и пропуски, допущенные редакцией Botanische Zeitung. Ред.
------------------------------
же доказанным, что процесс этот не пропорционален и тепловому напряжению лучей, так как maximum разложения найден им в жёлтых, а не в красных лучах или за ними. Но если подвергнуть более строгой критике употреблённый им метод, то нетрудно убедиться, что употреблённые им приёмы были таковы, что оба maximum'a могли совпадать (1).
Дальнейшие исследования Клоеза и Грасьоле и Кальте мало содействовали разъяснению вопроса об относительном значении жёлтых, красных и вне-красных лучей в этом процессе. Эти исследователи помещали зелёные растительные органы под колпаками из цветного стекла и нашли, что под жёлтым стеклом разлагается более углекислоты, чем под красным. Но приводимые ими цифры не дают нам никакого верного представления о действии жёлтых лучей, в сравнении с красными, потому что прошедший чрез жёлтое стекло свет представляет смесь красных, оранжевых, жёлтых и зелёных лучей. Но если разность между действием жёлтого и красного стекла мы припишем жёлтым и зелёным лучам, то их действие окажется более слабым, чем действие красных лучей. Но этот результат может быть объяснён двояким образом: возможно, что красные лучи оказывают наибольшее действие в этом процессе, но возможно и то, что употреблённое красное стекло пропускало часть оранжевых и даже жёлтых лучей (2). Кальте считал также доказанным, что тёмные тепловые лучи не оказывают никакого действия, потому что свет, прошедший через раствор иода в сернистом углероде, не оказал никакого разлагающего действия.
---------------------------------
1. Я нахожу неудобным вдаваться в подобном коротком сообщении в критическую оценку относящейся сюда литературы и надеюсь привести её в непродолжительном времени. Для подтверждения же только что высказанного мнения см. Draper, «A treatise on the forces which produce the organisation of plants». Appendix, ch. XV, p. 17, и Melloni, «Essai d'une analyse calorifique du spectre solaire» (Bibliotheque Universelle, t. LIX, p. 141).
2. Приводимые Клоезом количества углекислоты, разложенной под синим стеклом, также очень велики, по всей вероятности потому, что он употреблял обыкновенное кобальтовое стекло, пропускающее, кроме синих, и красные лучи.
---------------------------------
Но следует заметить, что этот раствор пропускает тёмные лучи без поглощения только тогда, когда он заключён в сосуды из каменной соли и когда слой не слишком толст (1).
Отсюда вытекает очевидное заключение, что для разрешения поставленного вопроса безусловно необходимо употреблять только тщательно исследованные, посредством спектроскопа, цветные среды, чтобы получить уверенность, что имеешь дело, с одной стороны, с красными, с другой - с оранжевыми, жёлтыми и зелёными лучами.
Я выбрал способ цветных жидкостей, потому что он очень прост и удобен и даёт, приблизительно, верные результаты (2). Я также предпочёл жидкости цветным стёклам, потому что их можно по желанию приготовить для требуемой части спектра. Что касается химической стороны дела, анализа газов, то я в общих чертах придерживался превосходного метода Буссенго, употреблённого им в его исследованиях Sur la fonction des feuilles. (О деятельности листьев. Ped.) (3).
-------------------------------
1. Из опытов Кальте обнаруживается ещё удивительный результат, что эелёные лучи оказывают даже вредное действие, так как под ними увеличивается выделение углекислоты.
2. Если желать избегнуть ошибки Дрэпера, то его способ представляет значительные трудности, тем не менее я не теряю надежды их преодолеть и проверить полученные мною результаты посредством этого прямого метода. 3. Более подробное описание приборов и приёмов исследования я должен отложить до своей подробной работы. Аппараты употреблены были мною те самые, которые я показывал на съезде натуралистов в Петербурге (см. реферат в Bot. Zeit, 1868, № 26). Довольно странно, что Мюллер, приводящий подробный разбор прежних методов (Pringscheim. Jahrb. S. 64), не упоминает о методе Буссенго и даже говорит, что Кальте употребил старый, неточный приём.
------------------------------
Три олеандровых листа с определённою поверхностью помещались в градуированные и калиброванные стеклянные трубки, замкнутые ртутью. На каждую трубку надвигался при помощи пропитанной парафином пробки стеклянный цилиндр; кольцеобразный промежуток между двух трубок в 1 см шириною наполнялся цветным раствором. Эти растворы были предварительно подвергнуты спектральному исследованию в непосредственном солнечном свете в сосудах с параллельными стенкамз и с толщиною слоя в I см (см. фиг. 1).
Все три листа получали, примерно, равные, отмеренные количества углекислоты, а остающаяся по окончании опытов
углекислота поглощалась в том же приборе раствором едкого кали. При этих операциях соблюдались все необходимые при газовом анализе правила. Разность между взятой и оставшейся углекислотой выражала количество разложенной листом.
Употреблены были следующие растворы:
Красная жидкость. Аммиачный раствор кармина, тёмнокрасный; пропускает красные и часть оранжевых лучей до 35 черты скалы спектроскопа (см. фиг. 2*, при 8 - начало видимой части спектра).
Желтая жидкость. Кислая хромисто-калиевая соль; пропускает красные, оранжевые, жёлтые, зелёные лучи до
черты 75.
Зелёная жидкость**. Раствор хлористой меди слабой концентрации; пропускает от 35 до 95 черты, следовательно, часть оранжевых, жёлтых, зелёных и часть синих лучей.
Синяя жидкость. Раствор окиси купраммония средней концентрации; пропускает лучи с 79 черты до конца видимого
спектра.
Так как у меня было всего три аппарата, то я мог употреблять в один раз только три жидкости, и потому полный опыт состоял из двух частей. На первый раз употреблялась прозрачная (вода), жёлтая и синяя жидкость, т. е. весь спектр и его две половины; затем жёлтая, зелёная и красная жидкость, т. е. половина спектра, и её две части. Если количество углекислоты, разложенное в белом свете, принять за 100, то в остальных цветах разложились следующие количества.
------------------------------
* Ломаная линия abed - ассимиляция углерода; тонкая плавная кривая - распределение энергии; пунктирная - напряжение света в солнечном спектре. Ред.
** В немецкой статье этот раствор был ошибочно назван жёлтым. Описание же жёлтого раствора совсем пропущено. Ред.
------------------------------
Эти цифры, по сравнении их с протяжением соответствующих частей спектра, могут послужить для построения кривой, выражающей напряжение разложения в различных частях спектра.
Если принять соответствующие различным жидкостям части епектра за абсциссы и из их средин восставить ординаты а, Ь, с, d (= частному от деления количества разложенной под соответствующей жидкостью углекислоты на протяжение соответствующей части спектра), то получим линию abed. В той же фигуре приведены кривые, изображающие распределение в спектре тепла и света (последняя - по Фрауенгоферу).
Легко усмотреть, что линия abed приближается более к тепловой, чем к световой линии, потому что её maximum соответствует minimum'у последней, и обе линии перекрещиваются.
Следует заметить, что при построении линии abed принималась во внимание только видимая часть спектра; но если действие света на процесс разложения пропорционально его тепловому напряжению, то следует принимать во внимание и тёмные лучи. Тогда точки a, b приблизились бы к красному концу спектра и совпадение линии abed с тепловой кривой было бы ещё нагляднее. Само собою понятно, что эти три линии довольно разнородны, так что их едва можно сравнивать. Тепловая и световая кривые представляют распределение обоих действий непосредственно в спектре, между тем как линия abed составлена из обрывков спектра, полученных чрез цветные среды. Эта линия могла бы елужить для нашей цели только в том предположении, что свет, прошедший чрез жидкости, в каждом случае ослаблен в одинаковой степень, т. е. представляет одинаковый процент падающего на прибор света; но для подобного допущения мы не имеем достаточного основания. Эти различия не могут быть, однако, очень велики, так что мы можем рассматривать линию abed как довольно близкое приближение к действительности.
Для получения цифр, пригодных для построения вполне сравнимых между собой кривых, необходимо:
1) определить влияние тёмных тепловых лучей на разложение углекислоты;
2) все употреблённые жидкости исследовать непосредственно фотометрически и термоскопически (при помощи термомультипликатора).
Когда моя работа была уже окончена, я узнал о существовании исследования Мюллера (1), в котором он делает попытку изучить распределение теплоты в солнечном спектре при помощи цветных сред. По счастью, он употребил те же самые жидкости, которые и я употреблял, но тем не менее его цифрами можно пользоваться только с большой осторожностью, потому что он определяет протяжения спектров только в общих выражениях и притом степень концентрации его жидкостей была иная.
Если, несмотря на это, сопоставить результаты того и другого исследования, т. е. количества разложенной углекислоты и пропускаемой чрез соответствующие жидкости лучистой теплоты, то получим близко совпадающие цифры.
Из этой таблицы видно, что всего более расходятся цифры для жёлтой и синей жидкостей, но именно эти растворы были у Мюллера очень концентрированы, у меня очень слабы.
Хотя этих результатов недостаточно для доказательства пропорциональности между разложением и тепловым напряжением лучей, но, тем не менее, я полагаю, что они делают этот вывод весьма вероятным и во всяком случае противоречат воззрению Дрэпера.
---------------------------------
1. Untersuchungen iiber die thermischen Wirkungen des Sonnenspectrums von Dr. I. Muller. Pogg. Annal. B. 105, S. 337. 1858.
---------------------------------
Я удерживаю за собою право на дальнейшее исследование этого вопроса, основанное на непосредственном фотометрическом и, что еще важнее, термоскопическом изучении употреблённых жидкостей».
* * *
Первая работа в первом выпуске трудов ботанического института профессора Сакса посвящена занимающему нас вопросу и, очевидно, вызвана моей статьёй. Принадлежит эта работа доктору Пфефферу, в первый раз выступившему с ней перед ботанической публикой. В критической части своего труда Пфеффер уделил разбору моей работы почти столько же места, сколько занимает и вся моя статья. В этой критике она признаётся окончательно негодною, на каждом шагу обличается моё невежество в физике, мне навязывается гипотеза, которой я не высказывал, и, наконец, бросается тень на мою нравственную личность - мне приписывается подлог. Почти четырёхлетнее молчание, которым я встретил эту критику, служит лучшим доказательством, какую цену я придавал этим нападкам, но теперь, будучи вынужден для разъяснения дела заговорить о ней, я считаю долгом рассеять в уме читателей все те сомнения, которые могли запасть при чтении работы Пфеффера. Я считаю долгом предупредить, что не оставляю без ответа ни одного возражения, кроме придирок к опечаткам и голословного глумления (1).
Допуская, что употреблённый мною способ исследования хорош (2), он указывает только на один, по его мнению, существенный источник ошибки в моей работе. Он находит, что
--------------------------------
1. Так, например, в немецком тексте упомянуты только три жидкости. Неисправность корректуры видна уже из того, что редакция, не поместив моей таблицы, оставила ссылки на неё в тексте.
2. Причём Пфеффер выражается таким образом: Тимирязев употребил тот же способ, который и я употребил и который даёт хорошие результаты - хронологический порядок дела требовал бы совершенно извратить эту фразу.
--------------------------------
я должен был бы удалять лист во время поглощения углекислоты едким натром, так как, иначе, выделяющаяся во время поглощения углекислота могла быть причиной погрешности в определении. На это я отвечу цифрами. Самое большое количество углекислоты, разлагавшейся в моих приборах, не превышало 4-5 куб. см в промежуток времени от 7 до 8 часов. На основании обширных исследований Буссенго, за равные промежутки времени образуется углекислоты, примерно, в 20 раз менее, чем разлагается. Поглощение оставшейся углекислоты при взбалтывании оканчивалось в 1/2 часа (Пфеффер, правда, производил отсчитывание чрез 15 часов, но его пример ни для кого не обязателен). Таким образом, наибольшее количество углекислоты, которое могло образоваться в 1/2 часа, было 5/300 = 1/60 куб. см. А мои трубки, вследствие широкого калибра, были разделены на х/2 куб. см, а в зрительную трубку можно было легко отсчитывать 1/10 деления, т. е. 1/20 куб. см. Следовательно, указываемая ошибка была в пределах погрешности метода, и обращать на нее внимание значило бы обнаруживать совершенно излишнее усердие. Доктору Пфефферу не мешало бы припомнить изречение - раз trop de zele, так как мы увидим, что в его приборах предел чувствительности был ещё ниже.
Далее доктор Пфеффер осуждает мой способ обозначения результатов. Во-первых, ему не нравится, почему я изображаю спектр флинтгласовой призмы и все результаты отношу к этому спектру, а не к какому иному, например, к спектру водяной призмы, почему-то особенно ему нравящейся. Он даже полагает, что это изменило бы самые результаты. На это я могу возразить, что я определял спектр своих жидкостей посредством обыкновенного спектроскопа с флинтгласовой призмой и, следовательно, к ней и ни к какой иной должен был отнести результаты (1). Определять отдельные части спектра посредством
-------------------------------
1. Может быть, в Вюрцбургском ботаническом институте и употребляют спектроскопы с водяной призмой, но такая не имеющая смысла фантазия, очевидно, не найдёт подражания.
-------------------------------
одной призмы, а результаты относить к полному спектру другой значило бы делать очевидную нелепость. Доктору Пфефферу, повидимому, непонятна основная мысль, что сравнивать между собою можно только величины, отнесённые к одной общей мере, и что затем, к какой бы призме ни были отнесены результаты, лишь бы только все определения были отнесены к одной, отношение между линиями не может измениться. Переводить же все определения с одной призмы на другую значит забавляться вполне невинными, но зато и вполне бесцельными арифметическими упражнениями. Далее Пфеффер порицает мой способ получения ординат. Я беру за ординаты частное от деления количества разложенной углекислоты на протяжение части спектра, соответствующей взятой жидкости. Доктор Пфеффер берёт за ординаты прямо количество разложенной углекислоты. На это можно возразить, что доктору Пфефферу не мешало бы справиться в любом руководстве геометрии, как, зная площадь прямоугольного треугольника и его основание, найти половину его высоты или как, зная площадь трапеции и её высоту, найти линию, соединяющую средины её непараллельных сторон. Количество углекислоты, разложенной под каждой жидкостью, при графическом обозначении представляет известные площади и принимать площади за линии, как это делает Пфеффер, значит не понимать того, что делаешь, не понимать сущности графического приёма (1). Наконец, переходя к оценке моих результатов, Пфеффер для более удобного поражения меня навязывает мне гипотезу, которой я не высказывал, и затем победоносно её опровергает. Этот приём или ничего не доказывает или только доказывает, что только Пфеффер не понимает различия между гипотезой и простым заявлением факта. Я утверждал только одно, что мои факты не согласны со взглядом Дрэпера. Что же касается до пропорциональности с тепловым напряжением, то я выразил эту мысль со всевозможными ограничениями и сам же ука-
----------------------------------
1. Говоря о критике Ломмеля, я ещё буду иметь случай возвратиться к этому вопросу.
----------------------------------
зал на необходимость непосредственного определения термо-хроичности употреблённых жидкостей (посредством термомультипликатора) и изучения действия тёмных лучей. Доктор Пфеффер, как будто не замечая заключительных слов моей статьи, обязательно советует мне испробовать термохроичность моих жидкостей и указывает на работу Десена (Desain), из которой оказывается, что мой раствор окиси купраммония пропускает более тепловых лучей, чем зелёный раствор хлористой меди, между тем, за первым разложение углекислоты гораздо слабее, чем за последним. По этому поводу я могу привести следующие объяснения. Не обладая даром пророка, я мог сравнивать свои результаты с данными Мюллера, работа которого появилась ранее моей, но никак не мог сравнивать их с данными Десена,появившимися через два года после моей работы. Скажу более: убедившись в необходимости ближе ознакомиться с явлениями лучистой теплоты, я отправился в 1869 г. именно к тому Десену, на труды которого Пфеффер так любезно мне указывает, как к одному из физиков-специалистов по этому предмету. Первые же опыты над моими жидкостями разубедили меня в возможности видеть прямой параллелизм между действием луча на термический столбик и на разложение углекислоты. Самые неожиданные (и несогласные с данными Мюллера) результаты получились для синего раствора, и в то время (осенью 1869 г.) Десен не мог мне дать удовлетворительного объяснения (1). Весною 1870 г. появилась его работа, разъяснив-
---------------------------------
1. Привожу несколько цифр из своей записной книги. При пропускании света карсельской лампы чрез красный и зелёный растворы гальванометр дал в среднем следующие отклонения; для красного 16,5; для зелёного 21,5. Эти величины относятся между собой, как 36 : 45 - отношение, близкое к 36 : 48, которое получается из данных Мюллера.
Для изучения теплопрозрачности синей жидкости взят был источник света более сильный - лампа Бурбуза. Вот один из опытов, представляющий в резкой форме различие в теплопрозрачности синей и зелёной жидкостей. В опытах, означенных цифрой 1, луч пропускался чрез ванну в 1 см толщиною с синим раствором и чрез такую же ванну с водой; в опытах, означенных цифрою 2, к этим двум присоединялась ещё третья в 1 мм с зелёным раствором хлористой меди. Вот показания гальванометра: 1-35° 2-0° 1-37° 2-2°
Из этих цифр видно, что тепловые лучи, пропускаемые синей жидкостью, поглощаются зеленой.
---------------------------------
шая это обстоятельство. Оказалось, что эта синяя жидкость пропускает (подобно многим другим синим телам) оба конца спектра, следовательно, и тёмные тепловые лучи. После этого запоздалого совета доктор Пфеффер старается доказать, что даже результатов Дрэпера и Кальте было достаточно для того, чтобы убедить меня в невозможности какой-либо связи между тепловым напряжением света и разложением. Он говорит, что мой приговор над Дрэпером ему непонятен; но если он не прочёл указанных мною мест или прочёл их и не понял, то вина в том не моя. Об опытах Дрэпера я уже высказал своё мнение, остаётся сказать ещё несколько слов об опыте Кальте. В опыте этого последнего за раствором иода в сернистом углероде не произошло разложения углекислоты, и Пфеффер считает этот опыт решительным. Я могу повторить здесь то же, что уже сказал выше. Опыты с подобным раствором, теплопрозрачность которого не была непосредственно определена, остаются мало убедительными. Сказать раствор иода в сернистом углероде - не значит сказать жидкость вполне прозрачная для тёмных лучей. Тиндаль ясно говорит, и Пфеффер сам приводит это место, что растворы, содержащие много иода или взятые в очень толстом слое, значительно поглощают тепловые лучи. Судя по изменению в цвете слабых растворов с увеличением концентрации, это поглощение и за пределами видимого спектра должно происходить преимущественно со стороны наиболее преломляющихся лучей. С другой стороны, известно, что стекло и вода поглощают лучи, наименее преломляющиеся; следовательно, можно предположить, что раствор с избытком иода, заключённый в стеклянном сосуде, будет пропускать только ничтожную долю тепловых лучей и из них ещё часть будет поглощаться водянистой средой самого растения. Убедительным доказательством справедливости этого взгляда, что растворы иода в сернистом углероде могут быть весьма различного свойства, служит противоречие между опытами самого Пфеффера и Кальте. У Пфеффера за этим раствором выделилось довольно значительное количество углекислоты, у Кальте её не выделилось вовсе - следовательно, должно заключить, что соответствующее количество разложилось. Правда, Пфеффер разрешает это противоречие весьма просто: он говорит, значит раствор Кальте пропускал световые лучи. Остаётся только удивляться смелости доктора Пфеффера.
Но самый сокрушающий довод против приписанной мне гипотезы доктор Пфеффер приберёг к концу. Привожу собственные его слова, как образец его остроумия и логики, тем более что он сам, очевидно, находит это место особенно удачным, так как ссылается на него в своей второй работе.
«Наконец на основании этой гипотезы, углекислота должна разлагаться и в темноте, если только Тимирязев не вздумает приписывать теплоте, испускаемой всяким тёплым, несветящимся источником, совершенно иные свойства чем те, которыми обладают тёмные тепловые лучи солнца. Но подобное положение он, очевидно, не в состоянии защищать, наперекор всем доказательствам, приводимым физиками».
Могу успокоить доктора Пфеффера; я никогда не противоречил физикам и потому именно не могу утверждать, что лучи всякого тёмного источника и тёмные лучи солнца между собою тождественны, и не намерей следовать его блистательной логике, которая привела бы меня, например, к такому силлогизму: «Если бы углекислота разлагалась при солнечном свете, то она должна бы разлагаться и при слабом рассеянном свете. Но при елабом рассеянном свете она не разлагается - следовательно, она не может разлагаться и при солнечном свете». Вот до какого абсурда может довести способ аргументации, употребляемый доктором Пфеффером.
Если все до сих пор приведённые нападки относились до научной стороны дела, то следующая и последняя направлена уже прямо против моей нравственной личности.
Пфефферу показалось подозрительным указанное мною совпадение между моими цифрами, выражающими количество разложенной углекислоты, и цифрами Мюллера, выражающими тепловой эффект соответствующих лучей (Warmeeffect der entsprechenden Strahlen). Он справился в работе Мюллера и нашёл, что у него совершенно не те цифры. Приведу его собственные слова.
«Такое совпадение, которое представлено в табличке Тимирязева, как нетрудно убедиться, ровно ничего не доказывало бы, но сверх того, такого совпадения и не оказывается, если обратиться к действительным цифрам Мюллера. Воздерживаясь от всякого суждения, привожу рядом табличку Тимирязева и цифры Мюллера».
Вопрос поставлен ясно. У меня одни цифры, у Мюллера другие. Но доктор Пфеффер забыл, что именно вследствие своей категоричности этот вопрос становится обоюдоострым. Возможны только два объяснения: обман, подлог с моей стороны или непонятливость с его стороны.
И у меня, и у Мюллера были взяты те же жидкости, но концентрация была различна, так что прямо сравнивать не было возможности. Вот как я поступил. Я прежде всего взял среднюю из его трёх рядов опытов; таким образом получились следующие цифры:
Для жёлтой жидкости.......66,3
» зелёной » ....... 9
красной » ....... 36,6
» синей » ....... 9
Но моя жёлтая, судя по описанию, равнялась его жёлтой + зелёная = 66,3 + 9 = 75,3. Моя красная была сходна с его красной = 36. Моя зелёная равнялась его жёлтой - красная + зелёная + синяя = 66,3 - 36,6 + 9 + 9. = 47,7.
Доктор Пфеффер или не понял или не хотел этого понять, и последнее, к сожалению, вероятнее, так как все свои результаты он вычисляет точно таким же способом. После этого я с большим правом могу повторить его слова, что воздерживаюсь от суждения, предоставляя ему самому приискать название для своего поступка.
Этим исчерпывается длинный ряд взводимых на меня обвинений. Предоставляю читателю судить, есть ли в них хоть одно не обращающееся на голову самого обвинителя. Но здесь, естественно, рождается вопрос, какая причина этого озлобления, с чего это желание найти невежество и даже недобросовестность там, где их нет. Доктор Пфеффер весьма обязательно, но в то же время довольно наивно, сам даёт на это ответ. В заключение своей критической части он говорит: «я полагаю, что после приведённой выше критики всякому будет понятно, что предварительное сообщение Тимирязева не могло помешать мне избрать ту же тему». Дело, действительно, разъясняется; по мнению Пфеффера, раскритиковав мою работу, он получил право, воспользовавшись моими указаниями, продолжать её. Следовательно, не раскритиковав её, он не имел бы этого права. Следовательно, для того, чтобы получить это право, он должен был во что бы то ни стало раскритиковать её. Подобная точка зрения вполне объясняет беспристрастный тон его нападок.
Теперь займёмся разбором приёмов, употреблённых самим Пфеффером, так как без этого невозможно составить себе верного понятия об этой работе, признанной немецкими критиками образцовой.
При первом взгляде на прибор озадачивает отверстие наверху абсорбционной трубки, заткнутое пробкою, но когда обратишься к тексту, то невольно разражаешься смехом. Оказывается, что ни доктор Пфеффер, ни его учитель, профессор Сакс, не знали, как поднять уровень ртути в своих трубках, и для того снабдили их отверстиями, затыкаемыми пробкой. Одного этого факта достаточно, чтобы дать понятие о том уровне, на котором стоит экспериментальное искусство в Вюрцбургском ботаническом институте. Наблюдатель вследствие едва вероятной недогадливости (1) безо всякой нужды портит свои
------------------------------------
1. К моей немецкой статье был приложен рисунок, из которого можно было понять все подробности моих приёмов, но редакция ботанической газеты сочла его излишним, с чем я согласился. Но, видно, мы были слишком высокого мнения обо всех вообще читателях; по крайней мере, для доктора Пфеффера этот рисунок оказался бы полезным, - он избавил бы его от описываемой комической ошибки.
------------------------------------
приборы - приборы ценные, так как они были калиброваны. Правда, Пфеффер приводит доказательства, что он мор затыкать эту пробку с желаемой точностью, но это нисколько не служит доказательством, что не могло случиться оплошности, и никак не оправдывает нарушение одного из основных правил эвдиометрии, чтобы сосуды, где измеряются газы, были, по возможности, глухие.
Затем идёт целый ряд несообразностей. Проволока, на которой закрепляют лист, торчит из ртути и тем способствует сообщению газов, заключённых в сосуде, с наружной атмосферой (1). Самую форму трубки нельзя назвать счастливой: для чего эта узкая и расширенная часть? Можно было бы подумать, для большей чувствительности прибора. Пфеффер, правда, везде приводит сотые и даже тысячные доли кубического сантиметра, но это только напрасно вводит в заблуждение читателя, так как исследователь (как увидим ниже) не может ручаться и за десятые. Таким образом, при своей узкой трубке он получал менее чувствительные показания, чем я при своих широких, а между тем она должна была служить не малой помехой при извлечении листа из сосуда, так как при этом необходимо должен был увлекаться в значительном количестве воздух. Всякий знакомый с газовым анализом знает, что нужен известный навык для того, чтобы вывести из широкой трубки даже такое тело, как калиевый шарик, а тем, кому это неизвестно, я могу указать на книгу Бунзена. Нужна известная ловкость для того, чтобы не увлечь вместе с шариком пузыря воздуха. Какова же должна быть трудность при извлечении листа, поверхность которого всегда упорно удерживает воздух, и когда его приходится протягивать чрез узкую трубку, где невозможен тот быстрый, сухой удар, о котором говорит Бун-
---------------------------------
1. Пфефферу, очевидно, неизвестно указание Бунзена, что конец проволоки в подобных случаях должен быть тщательно погружён под ртуть.
---------------------------------
зен и который известен всякому знакомому с практикой эвдиометрии. Пфеффер, правда, снова приводит ряд цифр в подтверждение того, что он успешно производил эту операцию, но опять-таки это не служит ручательством, что во всех опытах он был одинаково ловок. Приём, основанный на ловкости экспериментатора, - плохой приём. Наконец, и расширенная часть представляет не удобство, а скорее недостаток: лист может принимать в ней всевозможные положения, так что при одинаковой поверхности может представлять весьма различные площади освещения.
Обращаясь к тексту, встречаем новый ряд несообразностей. Трубки калиброваны, а деления (в полмиллиметра!) наносятся от руки лаком. Отсчитывания производятся без зрительной трубы, так что паралактическая погрешность вовсе не устраняется. Наконец, не принимается во внимание изменение в упругости пара вследствие присутствия гидрата кали. А между тем это может составить погрешность не менее 0,3 куб. см (1). Вследствие одной этой погрешности большая часть цифр, например, для количеств углекислоты, разложенной под синей жидкостью, являются величинами фантастическими.
Если же принять во внимание и другие источники ошибок, то можно смело считать, что у него погрешность могла доходить до 0,5 куб. см. Я полагаю, что после всего сказанного едва ли можно согласиться с теми немецкими критиками, которые признают эвдиометрическую часть работы Пфеффера образцовой.
Перейдём теперь к спектральной части опытов. Спектр света, прошедшего чрез жидкость, определялся следующим образом: в колокол, между двойными стенками которого наливался раствор, непосредственно вводилась труба спектроскопа (2). Неиз-
-------------------------------
1. Вероятно - более, так как Пфеффер брал насыщенный раствор гидрата и оставлял газ в прикосновении с ним 15 часов.
2. Известно, что стенки подобных колоколов не бывают и не могут быть вполне параллельны и равномерно толсты, - следовательно, замена моих трубок этими колоколами не представляет усовершенствования, не говоря уже о том, что с точки зрения удобства эти болтающиеся в воздухе тяжёлые колокола едва ли можно одобрить. У меня, как сказано, жидкость определялась в сосудах с параллельными стенками; им можно было давать наклон, чтобы убедиться, каково будет влияние высоты солнца, которое оказывалось несущественным. Наконец, приготовление жидкости с желаемым спектром в самых колоколах должно быть крайне неудобно или неточно.
-------------------------------
вестно, каким образом падал свет на щель спектроскопа, нормально или под углом, и в последнем случае - всегда ли под одним и тем же. Таким образом, неизвестно, исследовался ли непосредственный или рассеянный свет и всегда ли он проходил чрез одинаковую толщину жидкости или, может быть, то и другое было различно в различных случаях. Далее, узнаём, что спектральным прибором служил так называемый анализирующий диафаноскит Сакса, т. е. прибор, не имеющий ни зрительной трубы, ни скалы, следовательно, лишающий наблюдателя возможности точно определять границы спектров. Спрашивается: какую цену можно придавать спектральным наблюдениям, при которых свет проходит в неизвестном направлении чрез слой жидкости неизвестной толщины, ограниченный цилиндрическими непараллельными между собою поверхностями, и когда границы поглощения определялись на глазомер? Очевидно, что спектры должны быть схематичны. Если красный раствор был раствор фуксина, то приводимый спектр, очевидно, не верен, так как при этой концентрации он должен был бы уже пропускать синие лучи.
Результат опытов Пфеффера, как известно, был совершенно согласен с результатами опытов Дрэпера; maximum разложения совпадал с жёлтыми, а не красными лучами. Но Пфефферу показалось этого недостаточно; он захотел доказать тот же факт и посредством так называемого метода Сакса, т. е. счёта пузырьков, и тем восстановить кредит этого приёма, потрясённый исследованиями Ван Тигема. Это желание услужить своему учителю поставило, как мы сейчас увидим, Пфеффера в довольно неловкое положение. Считаю полезным сказать несколько слов о том, как менялись воззрения Сакса и Пфеффера на этот способ исследования. Прежде всего должно заметить, что самое название: метод Сакса, которое ему дано, незаконно, так как мысль определять интенсивность изучаемого процесса посредством счёта пузырьков газа, выделяющегося из разреза водяного растения, принадлежит Дютроше (1). Говоря в обзоре литературы об исследовании Сакса и критике на него Мюллера, Пфеффер утверждает, что Сакс имел в виду только изучить влияние различных лучей на быстроту выделения газа, следовательно, на явление, само в себе (т. е. без отношения к содержанию кислорода) ничего не выражающее. Эта защита, кроме своей странности, фактически неверна, так как сам Сакс в своём руководстве физиологии говорит, что принимал число пузырьков за меру (als Mass) выделяющегося кислорода. Впоследствии, в своей второй работе, Пфеффер изменил своё мнение об этом способе, а Сакс в своём учебнике начал утверждать, что он пригоден даже для самых точных исследований. Но в настоящем случае эта тактика была необходима для доктора Пфеффера, так как способ дал результаты до того неблагоприятные, что Пфеффер даже не вычислил их. Вот оба ряда цифр, вычисленных одинаковым образом:
Количество выделившегося кислорода
В красных и оранжевых лучах..... 32,1
жёлтых лучах.............. 46,1
зелёных .............. 15,0
синих .............. 7,0
Число пузырьков
44,6 37,9 12,1 19,2
Положение, очевидно, было щекотливое: или нужно было отказаться от метода Сакса или усомниться в результатах первого ряда. Пфеффер выходит из этой дилеммы при помощи гипотезы. Он говорит: должно допустить, что число пузырьков не пропорционально количеству кислорода, а что там, где пузырьков выделяется менее, газ, кроме того, относительно
----------------------------------
1. Способ этот Дютроше употребил в его известной работе о дыхании растений.
----------------------------------
беднее кислородом (1), т. е. содержит большую примесь посторонних газов, преимущественно углекислоты. Но, во-первых, такое толкование совершенно произвольно, так как a priori едва ли можно разрешить, каков будет баланс различных совершающихся при этом процессов. Пфеффер старается доказать это таким образом: он говорит, что при медленном выделении кислород успевает более смешиваться с посторонними газами, но подобное заключение очевидно только для такого случая, когда пузырёк кислорода проходит чрез жидкость, содержащую эти газы; тогда понятно, что чем медленнее совершает он свой путь, тем более он примет в себя на пути посторонних газов. Но здесь дело иного рода; в полости растения заключается атмосфера кислорода и углекислоты, находящаяся в равновесии с атмосферой, растворённой в окружающей жидкости; это равновесие нарушается выделением нового количества кислорода. Это выделение обусловливает выделение в виде пузырька части смеси, заключённой в полости. Таким образом внутренняя атмосфера становится богаче кислородом, что вызывает диффузию внутрь нового количества углекислоты (2). Если бы выделение углекислоты из раствора в двух случаях, когда выделение кислорода различно, можно было принять равным, тогда, очевидно газ в том случае, где кислорода выделяется абсолютно более, был бы относительно богаче кислородом, но ведь выделение углекислоты определяется парциальным её давлением на жидкость, следовательно, должно быть быстрее там, где кислород выделяется скорее. Повторяю, a priori нет основания предполагать, чтобы это подвижное равновесие не сохранилось в одном случае так же, как и в другом. Это решить может только опыт. Пфеффер полагает, что его цифры
------------------------------
1. Тогда величина для красного света будет менее сама по себе; также уменьшатся величины для оранжевой и фиолетовой жидкостей, а, следовательно, увеличатся вычисляемые из разности величины для жёлтых и зелёных лучей.
2. Поступление углекислоты действует, как обстоятельство, увеличивающее число пузырьков, следовательно, не число пузырьков влияет на содержание углекислоты, а наоборот.
------------------------------
именно и являются подтверждением справедливости его взгляда; но он забывает, что, рассуждая таким образом, он вертится в ложном круге: желая объяснить несогласие цифр двух рядов опытов, он прибегает к гипотезе, а эту гипотезу старается доказать несогласием цифр. Но если даже подобное возрастание содержания кислорода с увеличением числа пузырьков и оказалось бы верным, то оно никак не в состоянии объяснить такое резкое разногласие, каково разногласие цифр Пфеффера. Так, например, цифра, выражающая количество пузырьков, выделившихся за красной жидкостью, превышает цифру, выражающую количество выделившегося кислорода, на 30%. Едва ли возможно допустить такую примесь посторонних газов. Пфеффер сам указывает на углекислоту, как на главную примесь, но Кноп, производивший обширные опыты над выделением газов из водяных растений и подвергавший их анализу, не находил, даже в таком случае, когда вода была насыщена углекислотой, более процента этого газа. Если таково всё количество примеси, то как же ничтожны должны быть величины, выражающие колебания в этом количестве. Таким образом, мы видим, что толкование этого процесса, предложенное Пфеффером, довольно шатко и, во всяком случае, не в состоянии объяснить разногласия между его цифрами.
Следовательно, опыты, производимые по способу пузырьков, не подтверждают, а, скорее, опровергают результаты, полученные по первому способу (1).
Тем не менее, результаты первого ряда говорят в пользу защищаемой Пфеффером теории и потому находятся в прямом противоречии с моими результатами. Понятно, что в виду такого фактического разногласия не мне произносить суждение. Полагаю только, что приводимых мною соображений достаточно, по крайней мере, для того, чтобы разубедить читателя
-------------------------------
1. Какою иронией после этого звучит отзыв критика Botanische Zeitung, который говорит: «автор (Пфеффер) отдаёт полное уважение методу Сакса и победоносно защищает его от новейших критик».
-------------------------------
в образцовости и непогрешимости этой работы (1). До сих пор я мог указать на целый ряд неточностей, но не могу указать на одну какую-нибудь выдающуюся ошибку, которая могла бы объяснить разногласие наших результатов. Теперь укажу на одну весьма существенную неправильность в самом способе получения данных, постоянную для всех опытов и влияющую в направлении, полезном для воззрений Пфеффера. Различие между его результатами и моими заключается в том, что для красных лучей он получает величины выше моих, для жёлтых - ниже моих. Но способ вычисления для тех и других у меня один и тот же, у него же действие красных лучей определяется непосредственно, действие жёлтых - косвенно, из разности (100 - n). Но непосредственное определение даёт всегда величины менее действительных (2), так как при определении спектров не принимается во внимание полутень краёв спектра, да и тот свет, который проходит, всё же ослаблен. Таким образом, у меня для всех жидкостей была одна ошибка, так как для всех результаты вычислялись непосредственно. Пфеффер этим способом вычислял только для красной жидкости, - следовательно, величины для красных лучей ниже действительных. Величина же для жёлтых лучей получалась следующим образом. Определялось количество углекислоты, разложенной под орселином и фиолетовой жидкостью; количество это, на основании сказанного, менее действительного (на этот раз различие между полученной величиной и действительной должно быть ещё более, так как спектр состоит из двух частей, - следовательно, и ошибка двойная). Но, вычитая эту величину из 100, очевидно, получим для жёлтых и зелёных лучей величины более действительных. Покажем на примере: действие жёлтой жидкости, измеряемое непосредственно, = 88; измеряемое из разности (100 - синяя жидкооть) = 93. Действие жёлтых и зелёных
--------------------------------
1. Критик Botanische Zeitung говорит: «Пфеффер заслушивает благодарности за свой (?) точный метод» и далее: «поверочные опыты представляют образцовую (musterhaft) точность и полноту». Тот же эпитет musterhaft встречаем и у Бёма.
2. См. об этом в статье Мюллера, Pogg. Annal., В. 105.
--------------------------------
лучей из разности (жёлтая жидкость - красная жидкость) = 88 - 32 = 56; из разности (100 - фиолетовая жидкость) = 61. Можно считать, что ошибка, примерно, около 5% (1). Тогда вместо величины 32 : 46, которыми выражается отношение красных лучей к жёлтым, по Пфефферу, получим уже менее убедительное отношение 37 : 41. Как бы то ни было, при способе вычисления результатов, употребляемом Пфеффером, ошибка, зависящая от самого метода экранов, постоянно ложится: с - на красные лучи, с + на жёлтые, т. е. в смысле, благоприятном для защищаемой им теории.
К этой постоянной ошибке присоединялась ещё следующая неосторожность. Всё различие моих и его результатов зависит от того, что величины для орселина, фиолетовой и красной жидкостей менее моих (2). Следовательно, если результаты Пфеффера зависят от ошибки, то она должна относиться ко всем трём жидкостям. Именно, все эти три жидкости были отнесены к одному ряду. У меня красная и зелёная жидкости всегда находились в одном ряду, следовательно, всякая случайная ошибка ложилась одинаковым образом на ту и другую, - между тем, как мы видели выше, всякая ошибка у Пфеффера ложилась с + в одну, с - в другую сторону. Таким образом, одна какая-нибудь общая ошибка, понижающая в двух последних рядах опытов Пфеффера все величины для цветных жидкостей, изменит не только их абсолютные величины, но и отношение между ними.
Такая ошибка может, например, относиться к общей единице, с которой сравниваются все другие величины, т. е. к количеству углекислоты, разложенной под колпаком с водой. Может быть нечто подобное и случилось о опытами Пфеффера. Абсолютные количества углекислоты, разложенные при полном белом свете, в последних двух рядах значительно выше, чем в первом. Если взять среднюю из всех опытов первого ряда,
-----------------------------
1. Подобную же ошибку принимал и Мюллер в своих вычислениях теплового спектра.
2. Данные для хромистокалиевой соли у нас сходны.
-----------------------------
то получим на 100 кв. см в 1 час 5,7 куб. см, а для двух последних рядов - 7,2. Это различие (почти на ХД) значительнее, чем различие, например, между прибором, подвергающимся непосредственному освещению, и прибором, затенённым посредством бумажного экрана. Может зародиться сомнение: не было ли какой оплошности при употреблении бумажных экранов, которыми загораживались приборы в ясные дни? (1) О форме и положении их ничего не сказано. Не стоял ли прибор с водой с краю, не получал ли он случайно более рассеянного света? Я не желаю этим высказать догадку, что в действительности что-либо подобное случилось с опытами Пфеффера; я желаю только указать на опрометчивость его способов вычисления и распределения опытов, причём в его цифрах должна быть постоянная и значительная ошибка в смысле, благоприятном для его теории, а могли быть и случайные, которые при другом распределении и вычислении опытов были бы устранены.
Остаётся сказать ещё несколько слов о его выводах. Кроме подтверждения выводов Дрэпера, Пфеффер приписывал себе, и Сакс признает за ним, ещё другую заслугу. Они оба утверждают, что Пфеффер первый доказал, что всем лучам присуще известное, специфическое значение, независимо от того, действуют ли они порознь или вместе. Этот вывод основан на том, что сумма количеств углекислоты, разложенных под различными лучами, даёт 100, т. е. количество, разложенное в белом свете; Пфеффер утверждает, и Сако свидетельствует, что его работа в первый раз доставила это доказательство. Но ведь и у меня жёлтая + синяя жидкость или красная + зелёная +
------------------------------
1. Вообще, употребление этих бумажных экранов для меня совершенно непонятно. Иэ своего опыта я могу скавать, что, когда лист окружён слоем жидкости, непосредственное освещение солнца не оказывает вредного влияния (т. е. лист не завядает); спрашивается: для чего было бесцельно ослаблять действие света? Ведь в природе же листья подвергаются непосредственной инсоляции! Впрочем, кажется, Пфеффер сам убедился в том уже по окончании опытов.
------------------------------
+ синяя дают величины, близкие к 100 (1). А опыты Дрэпера с жёлтой и синей жидкостями, разве они не приводят к тому же заключению? И для чего же, наконец, я хлопотал о получении жидкостей, которые бы дозволяли подобную проверку? А между тем Пфеффер в своей второй статье три раза на одном столбце повторяет, что до него никто этого не сделал и не мог сделать. Решительно не понимаешь, на что здесь предъявляется право. Так как разногласие между моей работой и работой Пфеффера чисто фактическое, то очевидно, что каждый из нас не судья в этом деле. Суд принадлежит третьему лицу (2). Эту роль судьи пока, насколько мне известно, принял на себя г. Бородин. Г. Бородин воспользовался переводом агрономической химии А. Мейера, в которой приложена моя таблица, для того, чтобы категорически выразить мне порицание, а Пфефферу одобрение. Я, разумеется, не протестую, да в науке и нет такого трибунала, к которому можно было бы обратиться с протестом. В науке всякий, произносящий решительный приговор, берёт его на свою ответственность, и обязателен он только для тех, кто признаёт компетентность судьи. Но дело иного рода, когда судья приводит мотивы своего приговора; обсуждение их никому не возбраняется. Бородин начинает с того, что отдаёт мне справедливость в том, что мои приёмы точнее; из этого, кажется, вытекает: ergo, работа Тимирязева заслуживает большего доверия. Но у г. Бородина оказывается наоборот. Предпочтение отдаётся Пфефферу, а моя работа окончательно отвергается. Между тем в пользу Пфеффера, предъ-
-----------------------------
1. Близкие к 100, а не равные 100, потому что такое строгое совпадение невозможно, так как в самом методе кроется неустранимая ошибка. Впрочем и сам Пфеффер понимает, что его сумма, равняющаяся 100, не что иное, как случайность, нисколько не усиливающая довода. Можно даже сказать, что результаты Пфеффера были менее пригодны для такой проверки, так как у него многие данные вычислялись из разности.
2. Пфеффер не придерживается этого правила; он о себе постоянно говорит: «я докавал, я окончательно доказал», или так: «Мюллер получил такие-то результаты, я - другие, следовательно, Мюллер не прав». Такая вера в себя заразительна; она сообщается и читателю.
----------------------------
являются только два обстоятельства: большее число его опытов и согласие их о фотометрическими определениями Фирордта. Конечно, при увеличении числа опытов устраняются случайные ошибки, но это безусловно верно только по отношению к одному и тому же приёму и прежде чем распространять это соображение на оценку двух различных исследований, представляющих различную степень точности, г. Бородину следовало бы установить какую-нибудь эквивалентность между степенью точности обоих способов. Нельзя же допустить, что более значительное число менее точных опытов всегда уравновешивает, превосходит и даже вполне уничтожает меньшее число более точных опытов. Наконец, и самое численное превосходство сомнительно. Пфеффер приводит в конце статьи чуть не все свои численные данные (везде с фантастическими сотыми долями), и этот ряд цифр, очевидно, ослепил г. Бородина. Для решения спорного вопроса (1) существенно важны трлько те опыты, которые дают непосредственные величины для красных и жёлтых и зелёных лучей, но для первых у Пфеффера 12 опытов; из них один говорит против него, и им отвергается, и один неудачен, так что не принимается им в расчёт; остаётся 10. У меня их 9. Для жёлтых и зелёных нет ни одного непосредственного опыта, но 20 косвенных; у меня - 9 прямых. Если же считать только ряды опытов, так как в общей ошибке они должны отозваться на всех данных того же ряда, то у него 10 рядов, у меня 9. Спрашивается: где же это подавляющее численное превосходство? Затем г. Бородин усматривает новый довод в согласии результатов Пфеффера с результатами фотометрических измерений Фирордта (2). Но иначе и быть не могло; исследования Фирордта сделаны, существенно, по тому же методу, как исследования Фрауенгофера, а с последними
--------------------------------
1. На основании сказанного выше о непосредственном и косвенном вычислении и о малом доверии, внушаемом цифрами для синей жидкости.
2. Любопытно, что из двух цифр Пфеффера, приводимых г. Бородиным в подтверждение этого согласия, одна, относящаяся к синей жидкости, как мы видели, не заслуживает доверия (см. стр. 497).
-------------------------------
данные Пфеффера согласуются. Цифры Фирордта, правда, точнее цифр Фрауенгофера, но и данные Фрауенгофера ещё слишком точны для сравнения с данными Пфеффера. Следовательно, сравнение грубых данных Пфеффера с более точными данными Фирордта, которое делает Бородин, не лишено значительной доли произвола. Во всяком случае, совпадение цифр Фирордта и Пфеффера не представляет нового довода в пользу последнего.
* * *
Между тем торжество учения, защищаемого Пфеффером и Саксом, приобрело ему многих последователей, которые стали развивать его до его крайних последствий. Таковыми явились Прильё и Баранецкий. Они совершенно логично рассуждали, что если действие света на изучаемое отправление растения пропорционально его влиянию на глаз, то это отношение должно оправдаться ещё и следующим образом. Свет различного цвета, но одинакового напряжения, т. е. одинаковой яркости для глаза, должен одинаково действовать на растение.
Прильё проверил свой взгляд, определив число пузырьков, выделяющихся за синей и жёлтой жидкостями, пропускающими свет одинаковой яркости (что было определено обыкновенным приёмом Румфорда), и получил результаты, подтверждающие его предположение. Жарким защитником мнения Прильё явился Баранецкий (1) видевший в нём совершенно новое начало, проливавшее значительный свет на все относящиеся сюда факты. Референт «Botanische Zeitung» также поспешил высказать своё одобрение теории Прильё.
Около этого времени послышался одинокий голос с совершенно другой стороны и провозглашавший совершенно другую истину. Ломмель, физик, по поводу своих исследований над флуоресценцией случайно обратил внимание на нелогичность, на несообразность с здравыми физическими понятиями
-----------------------------
1. В защиту он приводил даже опыты, впрочем, ничего не доказывающие и по своему содержанию сюда не относящиеся.
-----------------------------
этой теории о пропорциональности действия света на глаз и на разложение углекислоты. Ниже мы разберём эту статью в подробности, здесь же упоминаем о ней в хронологическом порядке, так как она, несомненно, должна была влиять на теоретические воззрения, которые начал вслед затем развивать Сакс (1). Статья Сакса была заблаговременно возвещена Пфеффером, который объявил в «Botanische Zeitung», что его учитель совещается с своими знакомыми физиками и выскажет окончательное суждение по этому вопросу. После почти целого года ожиданий так торжественно возвещённая статья появилась, но обещанного ключа для уразумения этого явления всё же не принесла. Тем не менее, мы разберём её в подробности, так как в ней выражается образ мыслей главы современной физиологической школы. Она вся направлена против Прильё и Баранецкого. Из них, очевидно, решено сделать козлищ очищения. Но, посмотрим, насколько такой образ действия справедлив.
Мы уже видели, что Дрэпер, найдя из опыта связь между световым напряжением и усвоением углерода, пытался объяснить её при помощи гипотезы, правда, неудачной, но всё же на время удовлетворявшей логической потребности связать рациональной причиной два явления, связь которых казалась доказанной фактически. Сакс и Пфеффер, не знавшие о гипотезе Дрэпера, нисколько не заботились об отсутствии логического смысла в защищаемом им учении, а проето держались его, как догмата. Прильё и Баранецкий также не пытались найти связующее звено, но признавали его существование; они принимали эту связь за действительную, причинную. Они понимали дело таким образом: если эта связь существует, то, очевидно, оба явления, акт зрения и разложение, зависят от
-----------------------------
1. Хотя Сакс в своей статье не упоминает о ней ни слова, но трудно допустить, чтобы она не была ему известна, так как статья Сакса появилась летом 1872 г. (она помечена 16 сентября 1871 г.), а статья Ломмеля вышла в начале 1871 г. и перепечатана в трёх немецких журналах. Я познакомился с ней в июне 1871 г. Трудно допустить, чтобы учёные известия достигали из Эрлангена в Вюрцбург позже, чем в Москву.
-----------------------------
одной общей причины, а следовательно, с изменением этой причины должны изменяться и оба её последствия. Отсюда их желание убедиться: не окажет ли свет различного цвета, но одинаковой яркости, одинаковое действие, - является вполне логическим следствием первой посылки. Если бы, например, гипотеза Дрэпера была верна, то это предположение должно было бы оправдаться.
Чтобы доказать несостоятельность воззрений Прильё, Сакс старался показать, что его приём исследования, т. е. употребление жёлтого и синего света одинаковой яркости, совершенно неправилен. Он старался доказать, что ни тот, ни другой свет не был монохроматичен, а состоял из смеси разнородных лучей (1). Но, во-первых, это было очень хорошо известно этому наблюдателю и на доказательство справедливости его взгляда нисколько не влияет. Ему достаточно было доказать, что из разнородных лучей можно составить смеси различного цвета, но одинаковой яркости и одинаково действующие на растительный процесс. И это он доказал (или полагал, что доказал). Следовательно, первое возражение Сакса нисколько не изменяет положения дела. Если факты Прильё верны, то и вывод из них законен. Для того, чтобы опровергнуть вывод, нужно опровергнуть факты, как это и сделал впоследствии Дегерен.
Далее, чтобы окончательно доказать невозможность задачи Прильё, Сакс доказывает невозможность фотометрического сравнения двух источников света различного цвета и ссылается при этом на Гельмгольтца. На это можно вообще заметать, что ботанику-физиологу должно обращаться с такими физическими сочинениями, каковы труды Гельмгольтца, о большою осмотрительностью; это слишком острое оружие, чтобы с ним можно было обращаться неосторожно. Смысл слов для Гельмгольтца иногда совершенно иной, чем для Сакса. То, что
-------------------------------------
1. Для большей убедительности Сакс приводит следующую фразу сомнительного остроумия: «Его (т. е. Прильё) „синий свет" можно почти так ше хорошо назвать жёлтым, несколько ослабленным и нечистым от примеси синих и других лучей». Но почему же после этого не сказать: «жёлтый свет - это такой синий свет, в котором синие лучи отсутствуют».
-------------------------------------
для Гельмгольтца неточно, для Сакса ещё слишком точно. Именно такое недоразумение случилось и на этот раз. Сакс, на основании мнения Гельмгольтца, что невозможно сравнивать интенсивность света различных цветов, осуждает попытку Прильё и Баранецкого, а сам забывает, что все свои соображения основывает на кривой Фрауенгофера, которая получилась именно чрез сравнение света различного цвета с белым. Если Гельмгольтц отрицает возможность такого фотометрического измерения, то он этим осуждает и Фрауенгофера, и Фирордта, и др., т. е. отрицает возможность большой точности в подобных определениях. Таким образом, если Сакс запрещает Прильё сравнивать яркость своих двух жидкостей, то должен сам отказаться от кривой Фрауенгофера. Но в этом нет никакой надобности; можно быть уверенным, что для наших, сравнительно грубых, физиологических исследований ни Гельмгольтц, ни какой другой физик не возбранит употреблять такие грубые приёмы, как приёмы Фрауенгофера, Румфорда, Фирордта и др. (1)
После этого неудачного нападения Сакс распространяется о нелогичности самого представления, что этот процесс, действительно, фактически зависит от светового напряжения; но здесь должно сознаться, что его доводы обрушиваются на его же голову. Он подробно объясняет давно известную истину, что свет явление субъективное (2), что вне глаза его не существует, что единственная мера его энергии заключается в тепло-
--------------------------------
1. Сакс оставляет ещё под сомнением: не разрешит ли новый приём Фирордта вопроса о сравнении интенсивности различных лучей. Для него, очевидно, неясно, что причина лежит в самой природе явления и, следовательно, не может быть устранена незначительным изменением приёмов исследования. Задачу Прильё можно осуществить и не прибегая к непосредственному определению. Стоит только площадь, выражающую, по Фрауенгоферу, всё количество света в спектре, разделить вертикальной линией на две равные части и затем принять основания этих площадей за протяжения спектров искомых двух жидкостей.
2. И притом истину, которую незадолго пред тем напомнил ботаникам Ломмель.
---------------------------------
вом напряжении. После этого, казалось бы, необходимо предложить какое-нибудь объяснение для этого совпадения (1) или хоть выразить надежду, что эта логическая потребность будет как-нибудь удовлетворена. Нимало; все это говорится только с целью заявить, что, утверждая вместе с Пфеффером о существовании связи между действием света на глаз и на растение, они не связывали с этим утверждением никакой определённой логической мысли. Это только Прильё с Баранецким вообразили, что тут нужна логика. Никакой причинной связи тут нет; это просто - случай (2).
Непонятно, как профессору Саксу не пришли на память его. слова, сказанные по другому (несравненно менее удачному) поводу и поставленные в заголовке этой главы:
«Если бы это было возможно, - то мы имели бы дело о каким-то естественным законом, лишённым всякой причинной связи, и который восстал бы пред нами неразъяснённым чудом. По счастью, дело ещё не так плохо».
Решительно, эта статья - единственная в своём роде. Натуралист, написавший только что приведённые слова, находит странным, что другие ищут между явлениями причинную связь. Её нет, говорит он, это случай - это чудо.
Но можно было бы подумать, что убедившись в том, что эта связь случайная, или, выражаясь его же словами, «чудесная», Сакс изменит свои воззрения, будет стараться показать, что связь эта вовсе не так строга, что кривые не так близко совпадают. Напротив, он с радостью встречает новую работу Пфеффера, доказывающую, что кривые совпадают чуть не точка в точку. Ни тени смущения перед этим враждебным всякой логике фактом. Едва ли какой учёный с таким. спокойствием уклонялся с пути, по которому идёт положительная наука, - о таким удовольствием приветствовал чудо.
Итак, мы видим, что всё недоразумение между Прильё и Баранецким, с одной стороны, и Саксом, с другой, заключалось
---------------------------------
1. Мы увидим, что подобные объяснения возможны.
2. См. эпиграфы в начале настоящей и следующей глав.
---------------------------------
в том, что первые полагали, что за теорией последнего скрывается логическая мысль, от чего он торжественно отрекается. Во всяком случае, этой статьёй Сакс принёс услугу науке, хотя не ту, которую имел в виду. Сознавшись так торжественно в нелогичности защищаемого учения, он тем пошатнул к нему доверие. Впрочем, эта задача до него и гораздо удачнее была выполнена Ломмелем. Прежде чем перейти к этой новой фазе занимающего нас вопроса, которая началась со статьи Лом-меля, следует притти к какому-нибудь заключению по поводу работы Прильё, так как, в случае её фактической верности, она должна являться подтверждением теории Дрэпера. Довольно убедительное опровержение этой работы представил Деге-рен. Он избрал путь несколько более точный: он измерял объём газов, выделяющихся за четырьмя различными растворами (красным, зелёным, жёлтым и синим), пропускавшими свет одинаковой яркости. Яркость света была определена фотометром Румфорда. Дегерен получил результаты, совершенно противоречащие результатам Прильё. Так, например, при одинаковой яркости следующие две пары дали такие результаты:
Жёлтая жидкость .... 81
Синяя жидкость .... 16
Красная жидкость.... 137
Зеленая жидкость ... 27
Таким образом, эти опыты совершенно опровергают теорию Прильё, так высоко поставленную Баранецким. Но на вопрос об относительном значении различных лучей они не дают никакого ответа, так как жидкости не были подвергнуты спектральному исследованию.
Обратимся теперь к статьям Ломмеля. Первая из них появилась в начале 1871 г. и затем была перепечатана два раза, вторая - в начале 1872 г., следовательно, обе - до выхода только что разобранной статьи Сакса.
Ломмель, повидимому, случайно наткнулся на этот вопрос по поводу своих исследований над флуоресценцией. Занимаясь
флуоресценцией хлорофилла, он затронул вопрос о связи между оптическими свойствами этого вещества и усвоением углерода. Передадим вкратце содержание этого места его труда. Прежде всего он ставит два общих положения. Только те лучи, которые поглощаются, могут вызывать химическое действие. Но это действие зависит не от одной поглощаемости, оно зависит ещё от живой силы луча, от его «механического напряжения». Таким образом, луч непоглощённый не окажет действия, луч поглощённый, но обладающий малым механическим напряжением, окажет слабое действие.
Но как же определить эту живую силу луча? Световое напряжение для этого непригодно - оно имеет только физиологическое значение; для растения света не существует; для него существует только лучеиспускание, волнообразное движение эфира. Также и химическое напряжение - понятие совершенно ложное: это напряжение различно для различных тел, называются же химическими известные лучи только по привычке.
Только тепловое напряжение может служить мерой живой силы, только термомультипликатор можно назвать актинометром (1).
Распределение теплоты в спектре известно. Отсюда вытекает прямое заключение.
На процесс ассимиляции должны всего энергичнее действовать лучи, поглощаемые хлорофиллом и в то оке время обладающие наибольшим механическим напряжением. Это будут лучи между линиями В и С. Остановимся на оценке высказанных здесь мыслей. Разумеется, всё, что касается общих положений о связи химического действия с поглощением, об измерении живой силы света, представляет ходячие истины. Новым здесь может представиться только применение к частному случаю, указание на связь разложения углекислоты с поглощением света в листе.
-----------------------------------
1. Ломмель, между прочим, говорит: «В будущем термомультипликатор должен сделаться одним из необходимых инструментов в растительно-физиологической лаборатории». Я могу заверить, что с 1869 г. постоянно обращаюсь с этим инструментом.
-----------------------------------
Но и в этом отношении мысль, высказанная Ломмелем, не совсем нова. Гельмгольтц, указав на значение света в процессе ассимиляции, в то же время указал на то обстоятельство, что листья отличаются энергическим поглощением света, что особенно обнаруживается в фотографии - листья почти не отражают деятельных в фотографии лучей: они их поглощают.
Таким образом, общая мысль о связи между поглощением света листьями и производимой в них работой была указана Гельмгольтцем, но он указал не на те лучи, которые действительно вызывают это явление, или, по крайней мере, не на те, которым следует приписать главную роль в этом процессе.
Мысль же о связи между поглощением света хлорофиллом и разложением была, кажется, в первый раз высказана Жаме-ном. Указав, что раствор хлорофилла поглощает известные лучи, он задаётся вопросом, что же происходит с этими лучами, и приходит к тому заключению, что часть их претерпевает изменение в явлении флуоресценции и вновь рассеивается; к этой категории принадлежат, по его мнению, лучи, поглощённые хлорофиллом в красной, синей, фиолетовой и ультрафиолетовой частях спектра. Но средние лучи, оранжевые, жёлтые, зелёные не флуоресцируют, хлорофилл их удерживает; они-то и составляют тот запас силы, который накопляется в растении. Посмотрим, - говорит Жамен, - не соответствует ли этому заимствованию силы извне какое-нибудь последующее явление», и затем указывает на опыты Дрэпера, подкрепляющие его воззрение. Это поглощение сопровождается разложением углекислоты; должно допустить, что первое - причина последнего.
Таким образом, Жамен не только связывает два факта - оптические свойства (поглощение и флуоресценцию) хлорофилла с разложением углекислоты, - но в то же время даёт рациональное объяснение опыту Дрэпера. В этом блестящем обобщении Жамена встречается один недостаток, объяснимый, впрочем, неполнотою тогдашних сведений о флуоресценции хлорофилла. Самый факт, на который опирается его теория, неверен; средние абсорбционные линии также флуоресцируют, хотя в меньшей степени (соответственно слабому поглощению), следовательно, того различия, которое Жамен видел между абсорбционными линиями, не существует. Тем не менее, ему принадлежит мысль связать оптические свойства хлорофилла с процессом разложения углекислоты.
Итак, мы видим, что первая половина теории Ломмеля не нова, и если Жамен не высказался в такой общей форме, как Ломмель, то, очевидно, потому только, что такое мнение шло в разрез с опытами Дрэпера. Ломмель оказался храбрее; он прямо, категорически отрицает факты Пфеффера и даже пытается видеть в них подтверждение Своего взгляда. Эту попытку нельзя не считать натяжкой (1). В защиту своего взгляда он, во всяком случае, приводит один действительно веский факт, именно - крайне слабое разложение углекислоты под раствором хлорофилла. Это соображение приобретает ещё особый вес ввиду замечания Пфеффера, что и под зелёным, и под побуревшим хлорофиллом разложение было одинаково; между тем, известно, что последний отличается от первого именно тем, что он пропускает жёлтые лучи, по теории Пфеффера самые энергические.
Во второй своей статье в 1872 г. Ломмель с такою же ясностью, но ещё подробнее развивал мысль, что разложение углекислоты должно зависеть от двух обстоятельств: от абсорбционного спектра хлорофилла и от распределения тепла в спектре.
На этот раз он добавляет, что, кроме главного maximum'a между В и С, должны существовать ещё другие, соответствующие другим абсорбционным линиям, существование которых в
------------------------------------
1. Так, например, он не сомневается в том, что под красной жидкостью разложилось бы столько же углекислоты, сколько и под жёлтой, если бы «было обращено внимание, чтобы механическая интенсивность лучей, прошедших чрез ту и другую жидкость, была одинакова», т. е. если бы жёлтая была взята «в гораздо более толстом слое». Как-то странно слышать такие вещи от физика; неужели Ломмель не понимает, что жёлтая жидкость в таком случае была бы уже не жёлтая, а красная.
------------------------------------
спектре свежих листьев сначала он отрицал, но теперь признал (1).
После некоторых общих соображений об источниках неточности при опытах с цветными экранами (обстоятельстве, вполне выясненном мною в моей статье) он переходит к оценке моей работы, которая не была ему известна, когда он писал свою первую статью. Очевидно, увлёкшись примером Пфеффера и не дав себе труда обдумать, он делает мне те же упрёки. Он находит, что мой способ получения кривой неточен и произволен. Я согласен, что он неточен и произволен, но, тем не менее, это единственный возможный и правильный и достаточно точный для моей цели - для проверки теории Дрэпера. Он неточен, но эта неточность лежит в природе самого способа экранов, не дозволяющего получать данные для достаточно узких полос спектра. Если бы он был точен, стал ли бы я искать другого способа экспериментирования, прямо в спектре? Он произволен, потому что ординаты восставляются из средины соответствующей части спектра; но пусть доктор Ломмель приведёт мне довод для того, чтобы их переместить вправо или влево. Повторяю, мой способ вычисления единственно правильный; никакой другой не мыслим. Сам же Ломмель говорит, что сквозь жидкость действуют не отдельные лучи, а каждый раз известная сумма лучей. Действие этих сумм лучей (т. е. количество разложенной углекислоты), выраженное графически, представляет площади треугольников или трапеций (2). Следовательно, опыт даёт нам величины, изображающие площади; для того, чтобы из этих данных получить величины для построения кривой, необходимо найти средние высоты этих фигур. Этого достигают, разделив полученную величину
-----------------------------
1. Отрицаемое многими авторами присутствие и одинаковое положение абсорбционных полос в листе и отдельных хлорофилловых 8ёрнах было мною доказано ещё осенью 1871 г.; последний факт - при помощи моего микроспектрального прибора.
2. В одном только случае, именно там, где лежит maximum, фигура будет пятиугольная; вдесь и будет ошибка, состоящая в том, что maximum будет менее действительного.
-----------------------------
на протяжение соответствующей части спектра и принимая полученное частное за ординату (1). Другое дело, когда опыт производится прямо в спектре; тогда делителем является поверхность листа, но так как она везде одна и та же, то полученные величины могут быть прямо взяты за ординаты. Для доктора Пфеффера этого различия не существует; он везде обозначает результаты одним и тем же образом; действует ли он половиной спектра или только узкой полоской, результат одинаково принимается за ординату. Само собою понятно, что употреблённый мною способ вычисления результатов не в состоянии обнаружить каких-нибудь зубцов или долин, если они существуют в кривой; но невозможность этого лежит опять-таки в способе экспериментирования, а не в способе вычисления. Мне, разумеется, никогда не пришло бы в голову проверять теорию Ломмеля по способу экранов, но для проверки теории Дрэпера он был вполне пригоден. Если бы она была верна, то под моей зелёной жидкостью должно было бы разложиться, примерно, в 10 раз более, чем под красной (2), а такое различие не могло бы быть ни извращено, ни скрыто при моём способе обозначения. Такое же рассуждение справедливо и относительно тепловой кривой. Следовательно, для моей цели мой способ вычисления был вполне достаточно точен. Затем повторяется другое возражение Пфеффера. Ломмель находит, что я произвольно отношу свои результаты к флинтгласовой призме, и что если бы я отнёс их, например, к дифракционному спектру, то подобного совпадения не оказалось бы. Говорить такие вещи простительно Пфефферу, но от физика я такого возражения не ожидал. Неужели Ломмель не понимает, что, если я перечислю свои результаты на дифракционный спектр, то обе кривые изменятся соответственно, и отношение оста-
--------------------------------
1. Тем читателям, которые всё ещё сомневались бы в справедливости этого приёма, могу указать на статьи Фрауенгофера и Мюллера (физика).
2. Для того чтобы убедиться в этом, стоило только разделить всю площадь Фрауенгофера вертикальной чертой, восставленной около линии 35. Полученные таким образом две площади выражают количества света, проходящие чрез каждую жидкость.
--------------------------------
нется то же. Или он полагает, что в дифракционном спектре распределение теплоты будет то же, что и в призматическом? Можно сказать наоборот, что в дифракционном спектре совпадение должно быть ещё ближе, так как оба maximum'a должны лежать в видимой части спектра. После такой неудачной критики моих приёмов Ломмель переходит к результатам и здесь прежде всего извращает смысл моих заключительных слов. Он говорит: Тимирязев приходит к заключению, что разложение пропорционально тепловому напряжению; между тем как я, именно, наоборот, говорю: хотя опыты этого не доказывают, но делают это предположение вероятным. Навязав мне такое резкое заключение, Ломмель его опровергает тем фактом, что тёмные лучи не действуют. Но почему же я выразился, что мои опыты не доказывают положения в его общей форме? В пределах опыта (т. е. в пределах видимого спектра) это соотношение было ясно, и если я сделал оговорку, то, очевидно, только в виду отсутствия фактов относительно действия тёмных лучей. И не я ли указал на необходимость прямых опытов в этом отношении? Я только отрицал и отрицаю убедительность опытов с раствором иода в сернистом углероде, не исследованном посредством термомультипликатора.
Как бы то ни было, доктор Ломмель в заключение формулирует своё мнение таким образом: «с нашей точки зрения, Тимирязев высказал только половину истины», т. е. разумея второе его положение - о прямом отношении между разложением и живой силой луча. Ни на что более моя работа и не имела притязания.
Итак, если мы подведём итог, то оказывается, что первое положение Ломмеля было высказано Гельмгольтцем и ещё яснее Жаменом; второе, по признанию самого Ломмеля, высказано и фактически проверено мною. За доктором Ломмелем, во всяком случае, остаётся большая заслуга сопоставления этих двух положений и ясного, точного их формулирования, при котором они взаимно объясняются и пополняются. При этом я должен сознаться, что хотя мнение Жамена и было мне давно известно, но оно мне представлялось невероятным, пока (в 1869 г.) я не познакомился ближе с оптическими свойствами хлорофилла. Это обстоятельство было даже одной из причин, побудивших меня предпринять исследование этого тела. В самом деле, когда о спектре хлорофилла имелось такое представление, что он состоит из 5 разрозненных абсорбционных полос, чередующихся со светлыми промежутками, то можно было ожидать, что и процесс разложения в спектре будет прерывчатый, т. е. места энергического разложения будут чередоваться с местами, где его вовсе не будет (1). Только тогда, когда при помощи введённого мною приёма графического обозначения хлорофиллового спектра я получил ясное представление о законе поглощения света этим веществом, - мысль Жамена представилась мне с большею степенью вероятности. Она являлась бы объяснением, почему разложение не простирается за пределы видимого спектра. Только из моих изображений стало видно, что общее очертание фигуры поглощения - треугольник с вершиною между В и С, и что следующие линии представляются только выступами, зубцами на краю этой фигуры. При такой форме поглощения понятно, что второстепенные maximum'ы могли ускользнуть от наблюдения (2).
Далее в своей статье Ломмель делает перечень всех работ по этому вопросу и все несогласные с его теорией почти голословно отрицает; только касательно работы Дрэпера приводит возможное, но мало вероятное и после указанной нами погрешности его приёма уже излишнее объяснение. Он говорит: «Легко могло случиться, что абсорбционная полоса пришлась между первой и второй трубками, следующие же на второй и третьей»; это предположение не объясняет, почему maximum пришёлся в четвертой, а не ранее; а главное, такая случайность могла представиться раз, но не три раза. Разделавшись
---------------------------------
1. Такое предположение находилось бы в противоречии с опытом Дрэпера, где трубки не всегда занимали те же места.
2. Делая это замечание, я не имею желания оспаривать у Ломмеля права на первенство, да если бы я и желал, то не имею на то возможности. Я хотел только ваявить, что пришёл к подобному заключению не вследствие статьи Ломмеля, которая к тому же этого пункта не выясняет.
---------------------------------
с неблагоприятными для него работами, Ломмель останавливается на работе Мюллера, появившейся в промежутке между первой и второй статьями Ломмеля. К этой замечательной и любопытной по своим результатам работе мы и переходим. Мюллер первый вернулся к способу Дрэпера, т. е. к исследованию явления непосредственно в спектре. Его работе можно сделать один, по правде, веский упрёк, что он оставляет читателя в полном неведении относительно употреблённых эвдио-метрических приёмов и, таким образом, лишает возможности критически отнестись к результату. К этому важному недостатку присоединяется другой, менее важный, - сбивчивость, а иногда и прямое противоречие в изложении. Так, например, в одном месте он говорит: «Вскоре убеждаешься, что при подобных опытах не может быть и мысли о разложении углекислоты. Тем не менее, они имеют свою цену», т. е., как он объясняет ранее, о действии света можно судить по относительному количеству не разложившейся, а образовавшейся углекислоты. А затем, в дальнейших опытах, оказывается, что она разлагалась. В другом месте, говоря о том значении, которое имели бы абсорбционные линии хлорофилла для определения положения трубок с листьями, он говорит: «Если бы это лежало в его (экспериментатора) власти, то он мог бы ими воспользоваться, как в оптике и при спектральном анализе пользуются фрауенгоферовыми линиями». А затем, в последнем опыте, он уже пользуется этими линиями. Очевидно, всё это объясняется поспешностью опытов, в течение которых экспериментатор совершенствовал свои приёмы (1), и такою же поспешностью редакции, вызываемой, вероятно, опасением, чтобы кто-нибудь не опередил его работы.
Но если мы сами лишены возможности судить о степени точности результатов, то, с другой стороны, предшествующая деятельность автора, обнаруживающая в нём знание дела и не-
--------------------------------
1. Смягчающим обстоятельством является ещё время года, когда производились опыты - именно в сентябре. Экспериментатор, очевидно, торопился получить результаты, чтобы не отложить работу на год.
--------------------------------
сомненное искусство экспериментатора, может служить ручательством, что он сам в состоянии судить, заслуживают ли полученные им результаты доверия или нет.
Спектр получался при помощи обыкновенного ручного гелиостата (porte-lumiere), цилиндрической линзы, двух призм с сернистым углеродом (1) и ещё линзы. В полученный спектр выставлялась батарея из трубочек, заключавших смесь воздуха и углекислоты, и листья или отрезки листьев, одинаковой поверхности. О степени яркости и чистоты спектра нельзя судить, так как неизвестна ширина щели. В одном случае, однако, он был очень чист, потому что показывал линии D и C. Брался газ, содержавший углекислоту, и определялось в нём содержание газов, не поглощаемых гидратом кали. Такое же определение производилось, по окончании опыта, над газами всех выставленных в спектре трубочек. Прибыль в непогло-щаемых газах показывала появление кислорода, убыль - появление углекислоты (образовавшейся на счёт кислорода). Вот и все подробности, которые сообщаются об анализе. Неизвестно, как производились измерения таких малых количеств газа, а что они были малы, можно заключить из того, что опыт длился всего 2-4 часа. Результаты 7 опытов были между собою согласны. Везде оказалось, что maximum разложения лежит, примерно, между В и С или немного правее С. А в двух опытах удалось даже показать второй maximum, соответственно второй абсорбционной полосе. Мюллер указал на согласие его результатов с моими в том отношении, что уже мне было известно постепенное повышение кривой в красной части спектра, но несовершенство моего метода не дозволило мне убедиться в быстром понижении кривой в этой части спектра (2). С кривой же Пфеффера не оказалось никакого сходства.
-------------------------------
1. Вторая призма, по моему мнению, без нужды ослабляла свет.
2. Не следует упускать из виду, что, на основании теории Ломмеля, при получении ординаты для красной жидкости в моих опытах должно делить не на всё протяжение, как я делал, а только на ту часть красных лучей, которая поглощается; тогда ордината ещё значительно увеличится.
--------------------------------
Таковы результаты этой любопытной работы, вновь вернувшей исследование на путь, указанный Дрэпером, но избежавшей, невидимому, в значительной степени неточностей, которыми страдали исследования последнего. Если бы не полная неизвестность, в которой Мюллер оставляет читателя относительно метода анализа, то его работу можно было бы признать окончательно разрешающей вопрос о положении maximum'a разложения в спектре.
Ломмель приветствовал в этой работе полное подтверждение своей теории; зато критики ботанической газеты, превознесшие работу Пфеффера, прошли её молчанием - будто её и не было.
В подтверждение своего взгляда Ломмель произвёл ещё следующий опыт, хотя не особенно убедительный, но зато очень наглядно показывающий резкое различие в действии лучей, рядом лежащих, именно, лучей, лежащих между А а В и между В и С.
Он выставил два проросших бобовых растения под клетками, состоявшими из двух комбинаций цветных стёкол, им предложенных для двух приборов, названных им эритро- и меланоскопом:, Одна из этих комбинаций, состоящая из кобальтового стекла и красного (окрашенного закисью меди), пропускает только крайние красные лучи, от А до В. Другая, состоящая из красного и фиолетового стёкол, пропускает только средние красные лучи. По прошествии недели под первым получилось растение хилое, жёлтое, с неразвитыми листьями, под вторым - столь же нормальное, как и выросшее рядом в рассеянном свете.
Пфеффер находит, что этот опыт к делу не относится, но это несправедливо. Показывая, какое резкое различие существует в действии лучей, рядом лежащих, из которых одни поглощаются, другие не поглощаются хлорофиллом, этот опыт увеличивает вероятность теории Ломмеля.
По теории Пфеффера, такого резкого различия не должно бы существовать.
Хотя немецкие ботанические критики почли излишним даже упомянуть о работе Мюллера (1), но тем не менее она не могла не произвести тревоги между защитниками противной теории. Факту разложения углекислоты давалось строго научное объяснение и притом не на основании одних теоретических соображений, а на почве опыта. В таком положении дело нельзя было оставить; и вот весною следующего же года Пфеффер выступает с новой работой, победоносно разбивавшей Мюллера и ставившей учение о «случайном», или «чудесном», совпадении, провозглашённом профессором Саксом, вне всякого сомнения. Таков, по крайней мере, как мы видели, приговор немецкой критики, считающей работу Пфеффера последним словом науки по этому вопросу.
Разбору этой работы и мнения о ней Сакса мы уделим последние страницы этой главы и тем закончим наш критический очерк.
Поразить Мюллера можно было только его же оружием. Пфеффер предпринял исследование непосредственно в спектре; но теперь ему не так-то легко было справиться с своей задачей. Может быть, наученный моим опытом, Мюллер скрыл свой приём исследования, и Пфефферу на этот раз нельзя было воспользоваться готовым приёмом; пришлось бы самому изобретать, а это оказалось не так-то легко. Пфеффер предпочёл вернуться к заветному способу пузырьков, рискуя при этом получить результаты, прямо противоречащие его теории (как в первой своей работе). По счастью, способ, оказавшийся в первой работе негодным, на этот раз дал блистательный результат. Без всяких поправок, о необходимости которых Пфеффер так красноречиво распространялся, когда результаты были неблагоприятны, получились такие благоприятные результаты, что кривая, составленная прямо из данных опыта, чуть не точка
-------------------------------------
1. До сих пор, кроме Ломмеля и Адольфа Майера, ещё Шеллен (в немецком издании «Солнце» Секки) принял результат Мюллера.
-------------------------------------
в точку совпадает с кривой Фрауенгофера. Один и тот же приём даёт то дурные, то хорошие результаты. Очевидно, что способ, как и та теория, которую он доказывает, не подчиняется докучливому закону причинности. Он «случайно» может давать дурные результаты и так же «случайно» - хорошие. «Чудесная» теория подтверждается не менее «чудесным» опытом. Приводим, для сравнения, результаты обоих рядов, т. е. для первой работы - вычисленные по способу, принятому в этой работе, а для второй - прямо результаты опыта. Те и другие цифры показывают относительное число пузырьков, но, по мнению Пфеффера, в первом случае нет постоянного отношения между числом пузырьков и кислородом, во втором - количество кислорода можно считать пропорциональным числу пузырьков.
... Цифры второго ряда, по Пфефферу, представляют полное сходство с кривой Фрауенгофера.
Не только доктор Пфеффер, но и никто после него, пови-димому, не задал себе вопроса, как же согласить это противоречие (1). Как объяснить себе, что явление совершается то так, то
-----------------------------------
1. Как уже замечено выше, особенно любопытно положение, которое попеременно принимал Сакс относительно своего метода. Вначале он был предложен им взамен более хлопотливых приёмов, как мера (als Mass) выделяющегося кислорода. Затем устами своего ученика, Пфеффера, он утверждал, что имел в виду только выделение газа, без отношения к количеству кислорода, а опытами того же ученика было доказано, что число пузырьков и количество кислорода не пропорциональны между собой. Но после второй работы Пфеффера он стал вновь утверждать, что способ этот «als ich und Pjeffer gezeigt haben, selbst fur feinere Messungen als Mass benutzt werden капп» [«как я и Пфеффер показали, может быть применён как количественный, даже для тонких измерений». Ред.]. Истина, я полагаю, заключается в том, что способ этот пригоден для грубых целей, для которых он и был употреблён Дютроше, но не более. Мысль же сделать из него точный приём вполне неудачна.
-----------------------------------
иначе, не подчиняясь постоянному закону? Способ пузырьков в том и другом опыте остался тот же; здравая логика требует приписать изменения в результате изменившемуся условию, т. е. физическим приёмам. Результаты различны, и это различие следует приписать различию в физических приёмах опыта. Если один из них точен, то другой не точен; одним из двух нужно пожертвовать. Таким образом, неумолимая логика ставит Пфеффера в такое положение: или он должен сознаться, что способ пузырьков - способ капризный, ни на что негодный, и тогда его вторая работа падает сама собою; или, если он признает, что способ пузырьков годен, то тогда он должен сознаться, что один из употреблённых им физических приёмов негоден, потому что их результаты взаимно противоречат. Он должен принести свою первую работу в жертву второй или вторую в жертву первой. Не знаю, который из двух исходов предпочтёт сам доктор Пфеффер, но пока постараюсь показать, что неожиданный, блистательный успех его второй работы - не что иное, как вполне ожиданная и предусмотренная мною ошибка - ошибка, от которой я именно предостерегал в своей статье.
Щель, при опытах Пфеффера, была в три миллиметра шириною. Полученный таким образом спектр представляет только монохроматические края, средина же его должна представлять смесь налегающих друг на друга разнородных лучей. При подобном спектре нельзя получить maximum'a разложения в красной части спектра, даже если эти лучи самые деятельные. Постараюсь выяснить это обстоятельство, по возможности, убедительным образом.
Что спектр был нечист, видно не только из размеров щели, но также из словесного описания доктора Пфеффера. Он говорит, что жёлтая часть спектра была так ярка, что казалась беловатой. Для того, чтобы ослабить неприятное впечатление этих слов, он тотчас приводит слова Гельмгольтца, что всякий свет при значительной интенсивности представляется беловатым, что, например, солнце, рассматриваемое чрез фиолетовое стекло, представляется почти таким же белым, как облако. Но отчего же доктор Пфеффер не приводит слов Гельмгольтца, встречающихся несколькими строками ниже, что призматический жёлтый свет начинает казаться беловатым только при ослепительной яркости (erst bei blendender Helligkeit)? Едва ли Гельмгольтц употребил бы подобное выражение, говоря о спектре, проложенном на экране. Вместо того чтобы прибегать к этому не относящемуся к делу месту из сочинения Гельмгольтца (1), доктор Пфеффер лучше попробовал бы, что выйдет, если ещё немного открыть щель. Всякий, имеющий элементарные сведения по физике, знает, что в результате получилась бы белая полоса с красным и синим краем. Почему же доктор Пфеффер объясняет приближение жёлтых лучей к белому цвету увеличением интенсивности света (обстоятельством, увеличивающимся в одинаковой степени для всех лучей), а не смешением лучей? Не подлежит сомнению, что жёлтые лучи не казались, а были белыми. Но доктор Пфеффер сам ожидал это возражение и думает отразить его следующим софизмом. Он говорит: если даже спектр не был чист, то это нисколько не мешает убедительности опыта, в случае, если он благоприятен для его теории. Вот ход его аргументации: по его теории, наиболее энергично действуют в этом процессе жёлтые лучи, менее энергично - красные. Но при смешении лучей, в нечистом спектре, к менее энергичным красным лучам будут присоединяться более энергичные жёлтые. К более энергичным жёлтым - менее энергичные красные, следовательно, и те и другие будут в условиях, неблагоприятных для его теории, и, следовательно, если он получит в этом спектре утвердительные результаты, то не благодаря, а вопреки нечистоте спектра. Это место я имел в виду, говоря в первой главе, что не знаешь,
--------------------------------
1. Я полагаю, Гельмгольтц немало удивился бы, услыхав, что эти его слова применяются к спектру, полученному при помощи щели в 3 мм.
--------------------------------
чему удивляться, отсутствию ли знаний у доктора Пфеффера, если он сам верит этим словам, или презрительному мнению о читающей публике, если он им не верит.
Несостоятельность этого софизма очевидна уже из того факта, что при увеличении щели края всё же остаются монохроматическими, а средина более и более приближается к белому. Ясно, что смешение цветов происходит в пользу средних частей спектра, а не наоборот, как утверждает Пфеффер.
Всякий нечистый спектр можно себе представить состоящим из нескольких чистых. Щель в 3 мм можно рассматривать, как три щели, каждая в 1 мм шириною. Каждая треть даст свой отдельный спектр; один будет занимать средину (I), другой будет сдвинут вправо, третий - влево. Предположим, что в каждом чистом спектре разложение углекислоты происходит так, как оно оказалось в моих опытах и в опытах Мюллера, что и означим цифрами 4, 3, 2, 1, убывающими от красного конца к синему.
Посмотрим, что же представит наш нечистый спектр (II), образовавшийся чрез наложение трёх чистых. Во-первых, он будет длиннее, в нашем (схематическом) случае на 2/3. Во-вторых, в средине его будут лучи трёх родов, следовательно, свет будет почти белый. В-третьих, maximum разложения переместится. Простое сложение показывает, что он будет лежать уже не с краю, а в средине. Следовательно, нечистота спектра имеет своим последствием перемещение maximum'a из красной части в жёлтую.
Но против такого толкования его опытов у Пфеффера имеется наготове кажущееся опровержение. В некоторых опытах, при определении положения своих приборов, он прибегал к абсорбционной полосе хлорофилла. Одно из определений числа пузырьков производилось в части спектра, соответствующей этой полосе. Производимый таким образом опыт дал, как и другие, maximum в жёлтой части, а не в части, соответствующей этой полосе. Вот, рассуждает Пфеффер, вы утверждаете, что разложение наиболее энергично там, где наиболее энергично поглощение света хлорофиллом, а опыт даёт совершенно противоположный результат.
Но и это только софизм; правда, менее прозрачный, чем предыдущий, но также без труда разоблачаемый. Софизм этот заключается в распространении понятия, верного для чистого спектра, на спектр нечистый. Если относительно спектра чистого очевидно, что поглощение известных лучей обнаруживается появлением абсорбционных полос, и что степень поглощаемости выражается чернотой полос, то распространять это положение на спектр нечистый несправедливо. В нечистом спектре поглощаемость известных лучей и видимость абсорбционных полос, соответствующих этому поглощению, - две вещи совершенно различные. В нечистом спектре даже очень сильное поглощение ложет не сопровождаться появлением абсорбционной полосы, т. е. может остаться невидимым.
Постараемся это доказать и на этот раз уже не на схематическом, а на действительном примере.
Возьмём раствор хлорофилла в сосуде с параллельными стенками, поместим его перед щелью спектроскопа и откроем её как можно шире, но так, чтобы главная абсорбционная черта была отчётливо видна. Измерим ширину щели (1) и затем, заслоняя попеременно по две трети щели, определим вид и положение спектров, соответствующих правой, левой и средней частям щели. На прилагаемой фигуре изображены все три спектра, один под другим.
Каждому спектру соответствует своя абсорбционная полоса, занимающая различные места скалы. Откроем теперь щель во
--------------------------------
1. Я это делаю очень просто: привожу щель в горизонтальное положение, а скалу в вертикальное; тогда деления последней мне служат мерой. В описываемом примере щель была раскрыта почти на 2 мм.
--------------------------------
всю ширину; получим более длинный спектр с одной крайней чертой. Другие две не видны, как это легко понять. Хотя в местах, им соответствующих, красные лучи поглощены, но место их заступают оранжевые или жёлтые лучи других спектров. Итак, поглощение, несомненно, существует, но мы о нём не знаем, так как не видим полос. Сопоставим оба только что доказанные нами цоложения, и мы придём к окончательному заключению, что в нечистом спектре maximum разложения не может совпадать с абсорбционной полосой, а должен лежать ближе к жёлтой или в самой жёлтой части спектра. Сделав такое же сложение, как в первом примере, убедимся в справедливости сказанного. После этого, мне кажется, становится вполне ясным, что Пфеффер не только мог, но должен был получить тот ошибочный результат, к которому он пришёл. Совпадение не является уже случайным, а вполне понятным; у него, как и у Дрэпера, был не жёлтый, а почти белый свет, а понятно, что действие суммы должно быть сильнее действия любого из слагаемых.
Рождается ещё вопрос: в состоянии ли приводимое рассуждение объяснить ошибку Пфеффера количественно, т. е. достаточно ли велика была ошибка Пфеффера, чтобы он мог получить такие, уклоняющиеся от истины, результаты? Некоторые цифры, приведённые Пфеффером, заставляют полагать, что да. Пфеффер говорит, что при увеличении щели длина спектра изменялась на 30 мм. На такое же, примерно, расстояние должен был сместиться и maximum разложения.
Итак, вопреки мнению немецкой критики, последняя работа Пфеффера никак не может быть признана «оконченными опровержением работы Мюллера и моей, так как она ровно ничего не доказывает, и если эти критики не усмотрели указанных противоречий и ошибок, то это можно объяснить только их близорукостью и преклонением пред авторитетом Сакса, взявшего работы Пфеффера под своё покровительство. В двух последних изданиях своего руководства он следующим образом относится к этому вопросу. Упоминая о результатах работы Дрэпера и первой работе Пфеффера, он затем переходит ко второй его работе, о которой выражается следующим образом:
«После того, как Пфеффер показал, что употреблённый мною метод измерения действия света на водяные растения, по числу выделяющихся в единицу времени пузырьков, даёт результаты существенно сходные с объёмным определением газов, с тем только различием, что величины несколько более действительных и притом сравнительно тем более, чем слабее выделение газа, он принял этот метод и пр.».
Нужно только удивляться той смелости, с какой профессор Сакс утверждает, что отношение 32:46 существенно сходно с отношением 44 :37, и что Пфеффер показал, что увеличение числа пузырьков от побочных причин должно совершаться именно, как того требует их теория. Затем Сакс указывает, что результаты второй работы ещё лучше согласуются с кривой Фрауенгофера. Далее, для того, чтобы избежать заблуждений, к которым может привести такое сопоставление кривых, кривой разложения и кривой световой (очевидно, намёк на заблуждение Прильё и Баранецкого), Сакс пытается выразить выделение кислорода, как функцию длины волны. Но и эта мысль, законная в основании, приводится в исполнение вполне незаконным образом опять-таки по недостатку физических сведений. Профессор Сакс, очевидно, не понимает, что для того чтобы уловить связь этого явления с длиною волны, нужно прежде знать, какую форму примет кривая в нормальном спектре. Ему, повидимому, неизвестно, что интенсивность явления в призматическом спектре может зависеть от двух причин: от специфических свойств луча (его длины, амплитуды?) и от степени дисперсии или скученности лучей в различных лучах спектра. Так, например, если бы волны красного света оказывали в действительности менее энергическое действие, чем волны жёлтого света, то несмотря на то, в спектре красные лучи могли бы оказывать равное или большее действие, чем жёлтые, так как они более скучены. Итак, прежде чем говорить о разложении углекислоты как функции длины волны, нужно знать, какой вид примет кривая в спектре дифракционном. Саксу подобное соображение, очевидно, и в голову не приходит. Полученными посредством такого сомнительного приёма цифрами он пользуется для подтверждения другого, любимого метафизического закона, который я назову, за неимением другого названия, законом «златой средины», применённым к физическим явлениям. Если выразить длину волны в стотысячных долях миллиметра, то разложение начнётся при длине в 39, достигнет своего maximum'a при длине в 59, прекратится при 68. Таким образом, говорит Сакс, мы видим, что разложение возрастает с длиной волны до известного предела и затем падает точно так, как, например, некоторые функции растения ускоряются с повышением температуры до известного предела, а за этим пределом замедляются. Далее, в примечании Сакс поясняет, что, вероятно, подобному же закону следует и впечатление сетчатой оболочки глаза - отсюда и соответствие между обоими явлениями.
Против такого воззрения, или даже способа выражения, можно возразить, что они, в существе своём, не научны, не логичны (1). Между простым явлением и тем, что мы называем
----------------------------------
1. Способ выражения: такое-то явление (рост, движение, дыхание и пр.) вависит от такой-то силы (света, тепла и пр.) среднего напряжения - очень часто употребляется, без всякой оговорки относительно его настоящего смысла, почему я нахожу нелишним остановиться несколько долее на этом понятии.
----------------------------------
его причиной, может существовать только одно отношение - прямое или обратное. Одно не может превратиться в другое. Если мы встречаем на опыте противоречие этому правилу, то приходим к заключению, что или явление сложно, или оно зависит от нескольких причин. Коль скоро мы обнаруживаем что-либо подобное, мы тотчас стараемся глубже анализировать явление, разложить его на его составные части. Таким образом, убедившись, что свет действует на какое-нибудь изучаемое нами явление сначала ускоряющим, затем угнетающим образом, мы тотчас приходим к заключению, что одновременно совершаются два явления, из коих одно находится в прямом, другое в обратном отношении с этой силой, и maximum изучаемого явления будет соответствовать той точке, где оба составляющие его процесса уравновешиваются. Следовательно, встретившись с таким явлением, мы логически вынуждены признать его сложным и не в праве остановиться на таком объяснении, каким довольствуется Сакс. Выраженное в такой форме, как это делает Сакс, оно представляется как бы последним выражением факта, чем-то окончательным, на чём ум может успокоиться; каким-то метафизическим законом благотворного влияния средних напряжений. Наконец, самое выражение «среднее напряжение» вводит ложный взгляд: среднее между чем? Указывать же, как это делает Сакс, на аналогию, на подтверждение этого метафизического закона влияния средних напряжений в различных явлениях растительной жизни, значит только указывать на то, что все эти явления - сложные. Аналогия эта нисколько не плодотворна, ничего не подтверждает. Далее, объяснение сходства явлений в растении и в глазу объясняет только повышение и понижение кривой, но нисколько не объясняет (допуская, что факт был бы верен) причины совпадения точек maximum'a и пределов (1).
----------------------------------
1. Весьма возможно, что и относительно акта зрения справедливо развиваемое выше воззрение, т. е. что и здесь причина видимости и яркости лучей сложная, что возрастание и уменьшение действия на глаз и оба предела видимости зависят от различных причин. Интенсивность светового впечатления может зависеть от двух причин! от амплитуды (т. е. правильнее, её квадрата) и времени колебания (т. е. длины волны). Весьма вероятно, что амплитуда волн различных цветов различна, т. е. более значительна для волн большей длины, менее значительна для волн меньшей длины. Тогда, очевидно, обе причины возрастают и убывают в противоположных направлениях. Таким образом, с одной стороны, в спектре впечатление может убывать, потому что удары не довольно часты, с другой, потому что они не довольно сильны, хотя и часты.
----------------------------------
Итак, соображения Сакса об отношении между длиною волны и разложением углекислоты произвольны, так как мы не обладаем необходимыми для того фактическими данными, и приводятся в подтверждение какого-то смутно сознаваемого метафизического закона, не имеющего определённого научного смысла.
О работе Мюллера Сакс упоминает только в примечаниях; в одном он говорит, что она выставлена Пфеффером в настоящем свете, а в другом высказывает презрительное мнение о степени доверия, ею внушаемого, мнение, уже приведённое нами в первой главе.
Такова окончательная точка зрения главы современной физиологической школы относительно занимающего нас вопроса.
Постараемся, по возможности, подвести итог этой длинной критике.
Из всего здесь сказанного должно притти к заключению, что касательно изучаемого нами явления между учёными существует разногласие как в отношении теоретических воззрений, так и в отношении факта.
Теоретические взгляды представляют следующие три логические ступени. Одни желают и пытаются дать явлению рациональное объяснение и для этого стараются подвести его под общие механические представления об отношении между затраченной силой и произведённой работой (Р. Майер, Гельмгольтц, Дрэпер, Жален, Тимирязев, Ломмель и Мюллер). Другие, не находя рационального объяснения фактам и даже, повидимому, не пытаясь найти его, тем не менее, признают, что найденная из опыта связь явлений - действительная, причинная связь (Прильё, Баранецкий). Третьи, наконец, принимая найденную из опыта связь явлений за факт, не только не пытаются дать ему рациональное объяснение, но даже отрицают причинность этой связи и объясняют её «случаем», или, выражаясь их же словами, «чудом» (Сакс, Пфеффер).
Разногласие фактическое в настоящее время сводится к следующему:
Одни наблюдатели утверждают, что кривая, выражающая интенсивность процесса в спектре, повышается с фиолетового конца к красному (Тимирязев) и здесь быстро опускается, представляя maximum разложения между В и С и второстепенный maximum около D (Мюллер). Эти факты, таким образом, указывают на связь явления с энергией луча и его поглощением.
Другие наблюдатели утверждают, что кривая разложения совпадает с кривой Фрауенгофера, выражающей напряжение света (Дрэпер, Пфеффер), и что это сходство в действии света на растения и на глаз оправдывается и при действии смешанного света различного цвета, но одинаковой яркости (Прильё, Баранецкий).
Сделаем теперь оценку убедительности результатов всех описанных нами опытов по отношению к главному разногласию, т. е. преобладающему значению красных или жёлтых лучей.
1. Исследования Дрэпера, произведённые почти сорок лет тому назад, представляют существенный недостаток в том, что спектр был крайне нечист, и потому не разрешают вопроса, так как могут быть объяснены в смысле одинаково благоприятном как для той, так и для другой теории.
2. Опыты Кальте не дозволяют сделать никакого определённого вывода, но могут быть объяснены и в пользу преобладающего значения красных лучей. В пользу воззрения о значении лучей, поглощённых хлорофиллом, говорят ещё опыты с зелёными стёклами, согласные со всеми другими опытами, произведёнными с зелёными средами.
3. Моя работа говорит в пользу преобладающего действия красных лучей и решительно противоречит теории Дрэпера. Ни одного из указанных Пфеффером и Ломмелем недостатков в моей работе не существует; все их возражения основаны на недостаточном знании дела.
4. Результаты аналитической части первой работы Пфеффера говорят за теорию Дрэпера. Но немаловажные экспериментальные ошибки, а главное, неправильное и (сознательно или бессознательно) пристрастное вычисление результатов возбуждает основательные сомнения в степени их убедительности. Тем не менее, нельзя указать на одну какую-нибудь выдающуюся ошибку, которая бы могла объяснить полученные результаты; но случайная ошибка могла бы их объяснить. Опыты его с раствором хлорофилла говорят в пользу теории, приписывающей преобладающее значение лучам, поглощаемым этим телом.
5. Результаты опытов с пузырьками произвольно толкуются Пфеффером в свою пользу; до сих пор они говорят против него. Способ пузырьков может употребляться только для таких, сравнительно грубых, целей, для каких он был употреблён Дютроше. Это приём (если можно так выразиться) эвдиоскопический, а не эвдиометрический.
6. Опыты Прильё, логические по своей исходной мысли, фактически опровергнуты Дегереном.
7. Работа Мюллера подтверждает вначение поглощения евета хлорофиллом. Она развивает результаты моей в том, что обнаруживает и объясняет предел разложения в крайних красных лучах. К сожалению, автор почёл нужным умолчать о своих приёмах исследования и тем отнял у читателя возможность составить собственное суждение о его убедительности.
8. Вторая работа Пфеффера находится в противоречии со второй частью первой, а согласие её с работой Дрэпера объясняется присутствием той же экспериментальной ошибки. Следовательно, она ничего не доказывает.
3
СОБСТВЕННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
Die Pjlanzen nehmen eine Kraft, das Licht, auf und bringen eine Kraft hervor: die chemlsche Differenz. Das Gesetz des logischen Grundes notigt den Naturforscker, die Leistung mit dem Aufivande in Causalzusammenhang zu bringen.
R. MAYER Die Mechanih tier Warms*
JM.3 критического обзора, приведённого в предшествовавшей главе, вытекает, что для экспериментального разрешения занимающего нас вопроса исследователю представляются два пути, два способа исследования: способ цветных экранов и способ- спектра. Тот и другой представляют свои выгоды и свои невыгоды. При первом способе свет очень мало ослаблен, и потому количества разлагающейся углекислоты настолько значительны, что легко поддаются анализу. Но этот способ, удобный с точки зрения химических приёмов, не точен с точки зрения оптической, и по следующим причинам: 1) определение границ частей спектра, пропускаемых средою, не точно; 2) определение степени поглощения света в тех частях спектра,
------------------------------------
* Растения поглощают известную силу - свет и производят другую - химическую разность. Закон логической причинности понуждает естествоиспытателя приводить поглощение и производимую работу в причинную связь. Р. Майер. Механика тепла.
-------------------------------------
которые пропускаются средою, не точно (1). На основании этих двух соображений наблюдатель не в праве заключить, что> между уединёнными таким образом частями спектра сохраняется то же отношение, какое существует между ними в спектре; 3) обе изложенные причины неточности увеличиваются с уменьшением полосы спектра, пропускаемой экраном, и потому уединение таким путём узких полос спектра оказывается окончательно невозможным. Все три причины, в особенности последняя, устраняют возможность точного определения при помощи экранов положения maximum'а разложения и сообщают вычисленным результатам известную долю неизбежной произвольности.
Способ спектра вполне точен с оптической точки зрения; действие каждого луча зависит от его специфических свойств (2). Точность определения положения ординат зависит от ширины взятого листа или части листа и, следовательно, вполне удовлетворяет имеющейся в виду цели. Зато химическая сторона дела сопряжена с значительными трудностями. Наблюдателю представляется дилемма. Если он будет работать в чистом спектре (т. е. полученном при помощи узкой щели), то свет будет значительно ослаблен, а следовательно, будет ослаблен и химический процесс, и количества газа будут слишком малы для исследования (3). Если же, расширив щель, он увеличит яркость спектра, то тем уничтожит его чистоту, а следовательно, лишит свои результаты той точности, которая составляет преимущество этого способа.
Итак, этот способ точен с оптической точки врения, но неудобен с точки зрения химических приёмов.
--------------------------------
1. Приёмы, предложенные Фирордтом, делают эту вадачу в настоящее время более возможной; тем не менее, определение суммы поглощённого света на известном протяжении спектра крайне хлопотливо и всё же не очень точно. Во всяком случае, эти хлопотливые определения становятся излишними, если является возможность работать прямо со спектром.
2. А также и дисперсии; об этом см. ниже.
3. Разумеется, о способе пузырьков при точном исследовании не может быть и речи.
--------------------------------
Всё препятствие заключается в затруднительности анализа малых количеств газа.
Это затруднение и заставило Пфеффера вернуться к способу пузырьков, а Саксу внушило самоуверенно-презрительную фразу по поводу работы Мюллера: что люди, сведущие в этом деле, знают, что следует думать о подобных исследованиях.
Профессор Сакс, однако, напрасно думает, что препятствие это непреодолимо. Правда, готового способа в науке не существовало; химикам и физикам не представлялось, повидимому, надобности в анализе таких малых количеств газа, - вот и вся причина, почему такого способа не существовало, и это не доказывает, что его нельзя придумать и что следует бросить мысль о точном исследовании и проверять результаты точного способа способом неточным, как это делает Пфеффер.
Итак, вся задача состоит в том, чтобы, не увеличивая ширины щели, получить возможно более света и затем вооружиться способом анализа малых количеств газа, столь же точным, как тот, который употребляется для анализа больших количеств.
Первое условие осуществляется употреблением гелиостата с возможно большим зеркалом. Я работал с гелиостатом Зильбермана, сначала малого, потом большого размера (grand modele), работы Дюбоска.
Для выполнения второго условия пришлось придумать новый приём анализа газов, или, вернее, приём обращения с ними (1).
Для точного измерения малых количеств газа их нужно измерять в сосудах, в трубках малого калибра. Я поставил себе целью определять от 0,001 до 0,0001 долей кубического сантиметра. Такие количества могут быть удобно измеряемы не иначе, как в трубках с внутренним диаметром в 2-3 мм. Но понятно,
------------------------------------
1. Не стану описывать всех испробованных мною приёмов; скажу только, что они были многочисленны. В том числе мною был проектирован и способ, тождественный с тем, который употреблён теперь Майером и Волковым, но был покинут, как представляющий только воображаемую чувствительность.
------------------------------------
что переливание газа без потери из таких сосудов или в такие сосуды, при обыкновенно употребляемом способе вытеснения под ртутью, фактически невозможно. Прежде чем придумать способ перемещения малых количеств газа, нужно было выбрать какую-нибудь из известных систем газового анализа. Способ Дойера, дозволяющий употребление жидких реактивов и, благодаря его регулятору, избавляющий исследователя от скучного механического труда барометрических и термометрических наблюдений и поправок, по моему мнению, наиболее совершенный из современных способов; на нём я и остановился. Этот способ, сверх указанных только что достоинств, удовлетворяет ещё основному требованию эвдиометрии: газ всегда находится в глухих сосудах и не встречает на всём пути ни кранов, ни замазки (1). К тому же этот способ доставляет полную свободу в обращении с газами, чего не дозволяют другие способы (2).
Остановившись на системе Дойера, я тем самым избрал пипету Этлинга, видоизменённую Дойером, Бертло и Девилем, как прибор для перемещения газов. Прямо применить её к моей цели не было возможности. Пипета, как известно, даже при некоторой ловкости и опытности, очень хрупка. Её носик (Ьес), вводимый в эвдиометр или какой другой сосуд, весьма легко разбивается даже тогда, когда сосуд этот представляет внутренний диаметр в 1,5 см (как у Дойера). Для трубок меньшего калибра она уже окончательно непригодна.
Мне пришла мысль вытянуть её носик в тончайшую трубочку, которая могла бы свободно входить в эвдиометр потреб-
----------------------------------
1. Не говоря уже о каучуке и затычках, как у Пфеффера.
2. Так, например, газ, однажды попавший в эвдиометр Бунзена, уже не может быть из него получен обратно; то же справедливо и относительно эвдиометра Реньо. Я нахожу излишним описывать подробности приёмов Дойера, считая их известными. Пфеффер и Мюллер (в своих прежних статьях) представляют небольшие трактаты о газовом анализе вообще (по Бунзену), но я полагаю, что такое переписывание из всех известных сочинений напрасно обременяет текст работ, хотя, правда, сообщает им некоторый заимствованный блеск.
-----------------------------------
ного калибра, т. е. 2-х мм внутреннего диаметра. Но понятно, что при этом нельзя было сохранить общую форму прежней пипеты; при таком тонком носике с ней невозможно было бы манипулировать в дойеровой ванне: она разбилась бы при первой попытке. Тогда мне пришло в голову соединить пипету с ванной, и притом с ванной такого малого внутреннего диаметра, чтобы эвдиометр не мог в ней принимать положения, не параллельного длине носика, чем устранялась бы возможность перелома последнего (1). После нескольких попыток я остановился на следующей, окончательной форме прибора, соединяющей все требования удобства и простоты.
Прибор этот можно назвать автоматической пипетой-ванной*; главная цель его - сделать возможным перемещение, переливание самых малых количеств газа, хотя бы одного пузырька. Автоматичным его можно назвать в том смысле, что он избавляет от неприятного, а в некоторых случаях даже болезненного труда всасывания газов (2).
Устройство прибора понятно из приложенной таблицы (см. стр. 579, табл. II, фиг. II и III). Ванна сделана из цилиндрической, в верхней части расширенной трубки (лампового стекла). Нижний конец трубки заткнут каучуковой пробкой, для большей безопасности закреплённой посредством проволоки (и в таком случае стекло должно быть снабжено оплавленным краем,
------------------------------------
1. Возможность этой случайности до того устранена в моём приборе, что, работая с одной пипетой в течение трёх лет, я ни разу не разбил её носика, между тем как всякий, работавший с пипетами Дойера, вероятно, знает, как недолговечен этот прибор.
2 Всякому, обращавшемуся с пипетой Дойера и даже Бертло, вероятно, известно, что при продолжительной работе распухают и болят губы, а люди со слабой грудью даже подвергаются кровохарканью. Впрочем, пипета Девиля уже устраняет этот недостаток.
* Впервые об этой автоматической пипете-ванне, а также и о новом приёме обращения с газами Климент Аркадьевич сообщил на заседании Русского химического общества в 1872г. (Журн. Рус. хим. общ., 1872, т. IV, стр. 308). См. Соч., т. II, стр. 293, где помещена эта заметка, перепечатанная из журнала Рус. хим. общ. Ред.
------------------------------------
за который проволока может быть закреплена) или, ещё лучше, посредством металлической оправы, состоящей из кольца с винтовой нарезкой, приделанного к стеклу, и кольцеобразной гайки, которая внутренним выступом своим придерживает пробку. Пробка снабжена двумя отверстиями: центральным и эксцентрическим. В центральное входит та часть прибора, которая, собственно, может быть названа пипетой, в эксцентрическое - короткая, прямая трубочка, немного выдающаяся над внутреннею поверхностью пробки. Пипета имеет мало сходства с обыкновенной пипетой: она состоит из шарика с короткой нисходящей трубочкой и другой восходящей, дважды изогнутой. В восходящей трубочке третья вертикальная часть гораздо длиннее остальных и вытянута таким образом, что наружный диаметр менее 2 мм. Нисходящая трубочка шарика и короткая трубка ванны соединяются каучуковыми трубками с трёхконечной небольшой стеклянной трубочкой, третий конец которой соединяется также посредством каучуковой длинной трубки с воронкой. Обе короткие каучуковые трубки снабжены обыкновенными зажимами Мора.
Действие прибора состоит в следующем. Он наполняется таким количеством ртути, чтобы, когда ванна полна, воронка была пуста, и наоборот. Воронку можно подымать или опускать на различную высоту, для чего служат два или три подвижных кольца с выпиленными в них отверстиями. Подымая или опуская воронку, открывая тот или другой кран, можно заставить ртуть переливаться то чрез пипету, то прямо в ванну или, наоборот, из ванны в воронку, прямо или чрез пипету. Таким образом, одно и то же количество ртути, свободно обращаясь по всем направлениям в приборе, появляется в той его части, где оно оказывается нужным. Этим достигается одно из удобств прибора - экономия ртути (1). Понятно, что, обладая возможностью по произволу оказывать давление на раз, заключающийся в сосуде, надвинутом на носик шшеты, то в том, то в дру-
------------------------------------
1. Это зависит и от того, что ванна имеет ровно размеры эвдиометра, между тем как при манипуляциях в ванне Дойера нужен простор.
------------------------------------
гом направлении, мы легко и быстро переводим его из сосуда в пипету и обратно. Для этого только нужно попеременно опускать и подымать воронку, открывать и закрывать тот или другой зажим. При описанной форме пипеты для переведения газа из сосуда в сосуд нужно сначала из первого перевести газ в шарик пипеты, потом удалить этот сосуд, и на его же место подвинуть второй, наполненный ртутью, в который и перегоняется газ из пипеты. Если пипета служит только переливателем газа (transvaseur), то ей можно придать и такую форму, как изображено на табл. II, фиг. I, т. е. форму двух ванн, соединённых двуколенчатой трубкой с одним узким и одним широким восходящим концом. Действие прибора само собою понятно после сказанного о приборе первой формы. Третий конец трёхконечной трубки, как и там, сообщается с воронкой. Я употреблял подобный прибор, когда нужно было быстро переводить газы из нескольких еосудов, но вообще предпочитаю первую форму.
Газовая пипета служит не только переливателем газов, но в то же время и прибором для обработки газов жидкими реактивами. Всем, кому знакомо действие обыкновенной пипеты, известно, что при употреблении жидких реактивов главное затруднение заключается в отцеживании газа, т. е. в отделении его начисто от реактива, причём, очевидно, газ должен быть вытеснен из пипеты таким образом, чтобы реактив остановился у самого отверстия носика. Если он остановится несколько ниже, то понятно, что часть газа останется в трубке, и перешедшее в эвдиометр количество газа будет менее действительного. Если капля реактива попадёт в эвдиометр, то измеряемый объём будет выше действительного; притом поступление реактива в эвдиометрическую трубку сопровождается ещё другими неудобствами.
Это регулирование истечения газа так, чтобы остановить давление ртутя в должный момент, достигается у Дойера повышением или понижением эвдиометра над уровнем ртути в ванне и быстрым погружением носика пипеты под ртуть. При этой операции всё же нередко случается, что реактив попадает в эвдиометр. Неудобства пипеты Дойера в значительной степени ослаблены введённым Бертло краном; но даже и в пипете Бертло трудно регулировать истечение газа. Для того чтобы доставить экспериментатору возможную свободу и удобство действия, я устроил свою реактивную шшету следующим образом (см. стр. 579, табл. II, фиг. II).
Нижняя трубка шарика снабжена стеклянным краном, так как при каучуковой трубке и зажиме невозможно остановить реактив у самого выхода из пипеты. При зажимании трубки объём ещё уменьшается, и выдавливается капля реактива; рассчитать же, на каком расстоянии следует остановить реактив, чтобы остающийся невытесненным объём газа соответствовал поднятию ртути, вследствие действия зажима, также невозможно, потому что эта величина совершенно случайная. Для того чтобы изменять давление ртути на реактив, по возможности, нечувствительно, я употребил следующее приспособление. Среднее кольцо статива утверждается на такой высоте, чтобы при известном наполнении воронки давление ртути не было достаточно для поднятия реактива до отверстия носика. При таком положении воронки можно открывать и закрывать кран без опасения внезапного, неожиданного выбрасывания реактива (что случается нередко при несоблюдении этой предосторожности). Дальнейшее увеличение давления ртути достигается уже не поднятием воронки (это движение слишком грубо), а постепенным ввинчиванием в ртуть стеклянного песта, вращающегося в гайке, сделанной в поперечной пластинке, которая лежит на краях воронки и закреплена проволокой. Понятно, что каждому обороту винта соответствует ничтожное поднятие уровня ртути в воронке, что и необходимо, так как ему соответствует поднятие столба реактива, превышающее его раз в десять. Таким образом, наблюдатель, сохраняя полное хладнокровие (1), может довести реактив до наружного отверстия
-----------------------------------
1. Чего не бывает при обыкновенной пипете, когда рот и обе руки заняты, глаза скошены на кончик пипеты и наблюдатель находится в постоянном страхе, что одним неосторожным движением может испортить анализ.
-----------------------------------
носика пипеты и, не торопясь, закрыть кран. Я убеждён, что исследователи, работавшие с пипетой Дойера, вполне оценят удобства и преимущества моей пипеты.
Опишу, в виде примера, все манипуляции при определении углекислоты (1).
Положим, что газ находится в трубке, представляющей размеры обыкновенной пробирной трубки, и что газ требуется определить с точностью до 0,001 куб. см. Трубка берётся за кончик бунзеновским ухватцем, подхватывается железной ложечкой и погружается в ванну переливателя, верхняя часть которой сделана расширенною для облегчения движения ложки. Так как отверстие трубки широко, то легко ощупать под ртутью носик пипеты и надвинуть на него трубку, причём избыток ртути можно спустить прямо в воронку, находящуюся в нижнем кольце. Затем стоит закрыть этот зажим и открыть другой, и газ почти мгновенно переходит в шарик пипеты и замыкается ртутью. Пробирную трубку удаляют и на место её надвигают предварительно наполненную ртутью эвдиометрическую трубку.
Так как мне приходилось определять не только абсолютно малые количества газа, но в то же время и количества, составляющие относительно малую часть (т. е. малый процент) всего измеряемого объёма (2), то эвдиометру удобно было сообщить такую форму, как изображено на фиг. I, табл. II (в средине). Он состоит из шарообразной части, или, вернее, из цилиндрической, с закруглёнными основаниями, длиниой узкой шейки и колоколообразно расширенного основания. Значение и форма этих частей понятны: расширенная верхняя часть дозволяет укоротить размеры эвдиометра, а следовательно, и
-----------------------------------
1. Как уже сказано выше, я ограничиваюсь только описанием тех приёмов и подробностей, которые введены мною; всё остальное предполагаю известным и отсылаю читателя к работе Дойера.
2 Известно, что разложение углекислоты происходит наиболее энергично, когда содержание её не превышает 8%, как это показали опыты Соссюра и Добени, недавно подтверждённые Годлевским.
-----------------------------------
пипеты; цилиндрическая её форма (вместо шарообразной) дозволяет употреблять ванну возможно малого диаметра, а следовательно, вмещающую возможно менее ртути; узкая часть снабжена делениями и служит для измерения газа с желаемою степенью чувствительности; наконец, нижняя, расширенная часть служит для помещения газа, вытесняемого из эвдиометра при введении в него носика пипеты, а также способствует более удобному нахождению этого носика под ртутью.
Наполнение эвдиометра ртутью происходит или при помощи пипеты же или при помощи очень тонких и гибких трубочек из полутвёрдого каучука, которые можно получать в хирургических магазинах под названием английских катетеров.
Наполненный ртутью и заправленный в особой формы ухват с длинной ручкой (форма которого понятна из рисунка) эвдиометр надвигается на носик пипеты. Часть ртути прямо из ванны выпускается в воронку; вследствие происходящего от этого уменьшения давления часть газа из пипеты тотчас переходит в эвдиометр, остальная часть переливается, когда воронка будет поднята и открыт зажим, сообщающий её с шариком пипеты. Вся ртуть переходит в ванну; для ускорения этого можно вновь воспользоваться кратчайшим путём через дно ванны. Эвдиометр подхватывается ложкой и переносится для отсчитывания в прибор Дойера. Благодаря употреблению регулятора, здесь, как известно, нет надобности ни в термометре, ни в барометре (когда определяется только относительный состав газа; для получения абсолютных величин стоит только сделать одно барометрическое и термометрическое наблюдение) (1).
Измеренный газ вновь при содействии переливателя переводится в сосуд широкого диаметра и в нём переносится в реактивную пипету, содержащую раствор гидрата кали, где взбалтывается с реактивом, и обратно, тем же порядком, через переливателъ возвращается в эвдиометр для вторичного измерения. Разность двух отсчитываний даёт количество углекислоты. Это
--------------------------------
1. Принимая во внимание капиллярное понижение ртути в эвдиометре.
--------------------------------
кажущееся излишним усложнение операций, т. е. посредство переливателя, полезно с двоякой точки зрения. Во-первых, эвдиометр никогда не приходит в прикосновение с реактивом пипеты, следовательно, не может быть и тени сомнения в его чистоте, а, во-вторых, газ, полученный после обработки гидратом кали, в переливателе вновь насыщается водяным паром, так как стенки его для того постоянно смочены водой. Подобное смачивание стенок эвдиометра (как это обыкновенно водится) ввело бы ошибку при определении объёма газа, конечно, ничтожную, но тем не менее нежелательную, когда определяются такие малые количества газа. Но из всего сказанного ясно, что это усложнение не представляется необходимым, и при опытах, не требующих особенной, исключительной точности, может быть опущено. При соблюдении всех описанных приёмов, определение углекислоты требует минут 12-15, но если не переносить эвдиометра в прибор Дойера, а производить отсчитывания прямо над ванной реактивной пипеты, то для этого не потребуется более 3-5 минут.
Остаётся сказать несколько слов о степени чувствительности употреблённых мною приборов. Каждое деление моего эвдиометра ( = 1 мм), прокалиброванного ртутью, посредством взвешивания, равнялось (средним числом) 0,0075 куб. см. Но так как отсчитывания производились при помощи зрительной трубки, дающей увеличение в 10 раз и снабжённой скалой в окуляре, служащей нониусом, то отсчитывания легко можно было бы производить с точностью до 0,01 деления; но я довольствовался 0,1 деления и, следовательно, определял 0,0007 куб. см, а результаты выражал -в тысячных долях. При употреблении таких узких трубок, очевидно, играет роль форма ртутного мениска, изменяющаяся с температурой; но это изменение в пределах тех температур, при которых я наблюдал, ни в каком случае не превышало 0,1 мм и, следовательно, не могло влиять на мои определения.
Ознакомившись о химической стороной дела, перейдём теперь к рассмотрению физической и физиологической стороны.
Помещение, где производились опыты, было обращено на Ю.-В. и находилось в нижнем этаже, вследствие чего гелиостат можно было выставлять на каменный столб, сложенный нарочно поодаль от стены здания для того, чтобы воспользоваться возможно большим горизонтом (комната была к тому же угловая). Световое изображение, отражённое от зеркала гелиостата, принималось на вделанную в ставень чечевицу (неахроматическую) такого размера (13 см), чтобы изображение занимало только её средину. С внутренней стороны ставни для устранения рассеянного света прикреплялась коническая трубка из папки, выклеенная внутри чёрной матовой бумагой; длина трубки равнялась фокусному расстоянию чечевицы (50 см). К внутреннему концу трубки, снабжённому диафрагмой, приставлялась С гревзендова щель, ширина которой не превышала 1 мм. Между щелью и призмой с сернистым углеродом помещалась другая чечевица (также неахроматическая, в 10 см диаметра и 30 см фокусного расстояния). Для получения отчётливого спектра я поступал таким образом. Сначала прокладывал спектр, чтобы определить приблизительно положение экрана. Затем поворачивал призму так, чтобы одна из сторон отбрасывала на экран изображение щели, и, передвигая вторую линзу и экран, устанавливал их таким образом, чтобы получить ясное, резко ограниченное изображение щели. Затем призма приводилась в должное положение и устанавливалась на minimum отклонения для луча D. Эта линия была ещё видна при употреблявшейся ширине щели, а при незначительном сужении последней проявлялись и В, С, Е, F, Q. О чистоте спектра можно было судить ещё, устанавливая сосуд с параллельными стенками, наполненный раствором хлорофилла. Спектр хлорофилла был почти так же отчётлив, как в спектроскопе; все линии обозначались с полною ясностью, а главная, характеристическая черта представлялась совершенно чёрной, с ясно ограниченными краями. При увеличении щели, например, до 2 мм, средние черты исчезали, а главная делалась расплывчатой, туманной. Высота спектра была обыкновенно от 8 до 10 см, длину же я не определял вследствие неясной границы фиолетового конца. Силу освещения я также не определял, так как это было бы очень хлопотливо (если определять ослабление вследствие отражения от зеркала, призмы и пр. и вследствие поглощения средами) и для настоящей работы излишне (1). Простое геометрическое построение (т. е. не принимая во внимание указанные обстоятельства) показывало, что свет был ослаблен, приблизительно, в шесть раз.
Физиологические условия состояли, главным образом, в следующем. Нужно было заботиться, чтобы листья получали возможно более света и были, по возможности, сходны. Хотя с первого взгляда может показаться, что было бы всё равно выставлять большие зелёные поверхности в большой, но не яркий спектр или малые поверхности в малый, но яркий спектр, лишь бы в том и в другом случае листья пользовались всем возможным светом. Но нетрудно убедиться, что результаты того и другого опыта были бы различны. Не следует забывать, что одновременно с разложением углекислоты в растении постоянно совершается процесс окисления, выделения углекислоты и что, чем он энергичнее, тем менее ясны, отчётливы результаты обратного процесса. Но процесс окисления можно принимать пропорциональным поверхности (или, вернее, массе), следовательно, для ясности результатов выгоднее выставлять в более яркий спектр менее значительные поверхности листа.
Возможной тождественности объектов можно достигнуть только одним путём: вырезая куски одинаковой площади и свойства из одного и того же листа.
Выбор листа, кроме его размеров, определяется ещё следующими обстоятельствами. На состав газов после опыта, кроме совершающихся процессов, очевидно, должна влиять и существующая в листе атмосфера и растворённая в жидкостях его углекислота (и преимущественно эта последняя причина, так как атмосфера межклетных пространств должна скоро прихо-
----------------------------------
1. Я имею в виду предпринять впоследствии ряд определений абсолютных количеств разлагающейся углекислоты; тогда подобное определение будет существенно важно.
----------------------------------
дить в равновесие с окружающей средой). Этот источник неточности, очевидно, зависит от объёма листа, а так как поверхность его дана, то от его толщины.
Следовательно, удовлетворить условиям опыта мог лист довольно большой, плоский, однородный (в отношении цвета и нервации) и тонкий. Из всех находившихся у меня под рукой листьев наиболее пригодными оказались листья бамбука, толщина которых, как я убедился посредством измерения поперечных разрезов под микроскопом, не превышает 0,1 мм. Из такого листа, по удалении срединного нерва, а также верхней и нижней части, вырезывались 4-6 кусков в 8 ел длиною и 12-15 мм шириною (разумеется, в каждом опыте все куски были одинаковой величины).
Рассмотрим теперь самый способ экспериментирования и погрешности, которые он может представить. Описанные куски листа вводились в стеклянные, запаянные с одного конца трубки с внутренним диаметром в 10-12 мм. Так как ширина кусков превышала диаметр трубки, то они, вследствие своей упругости, удерживались (даже при наполнении ртутью) на той высоте, на которой были помещены. Это обстоятельство немаловажно, так как, если не все куски будут на одной высоте, то или часть листьев не будет вполне освещена или придётся увеличивать размеры спектра и напрасно терять свет. Наполнение трубок с листьями ртутью требует некоторой ловкости, или, вернее, навыка. Как известно, листья весьма упорно удерживают на своей поверхности слой воздуха (1); удалить его можно следующим образом: наполнив трубку почти до края, её при-
------------------------------------
1. Это обстоятельство было одной из причин неудачи опытов Дрэпера. Для удаления этого воздуха он оставлял листья на несколько дней в воде, причём сам подозревал, что они начинали разлагаться. Довольно странно, что ему не пришёл в голову следующий простой приём: стоило только погрузить листья в прокипячённую воду, - тогда серебристый слой пузырьков, их покрывающих, мгновенно исчезает, растворяется. Этот приём можно было употребить и в настоящем случае, т. е. сначала наполнить трубку прокипячённой водой, а потом уже вытеснить её ртутью; но я нашёл это излишним.
------------------------------------
водят в наклонное положение так, чтобы лист находился на нижней стороне, и, закрыв отверстие перстом, несколькими сухими ударами или сотрясениями удаляют весь воздух, до последнего пузырька. Листья бамбука и в этом отношении представляют удобство. У них пузырьки воздуха держатся почти исключительно на нижней поверхности, покрытой пушком. Когда весь воздух удалён, то присутствие листа, прилегающего под ртутью к нижней поверхности трубки, обнаруживается бесчисленным множеством мельчайших точечек, - это верхушки волосков. Наполненная трубка опрокидывается над ртутной ванной. При всех операциях с этими трубками и эвдиометром употребляется железная ложка.
Для выставления трубок в спектр служил очень искусно сделанный в Париже маленький деревянный статив с такою же ванной. Для того, чтобы трубки можно было размещать в каких угодно между собою расстояниях, т. е. плотно одна к другой или с желаемыми промежутками, они не захватываются, а только придавливаются сверху нажимами, закрепляемыми винтом и подложенными пробкой. Дно ванны также выложено каучуком, так что трубки крепко удерживаются в своих местах и плотно закрыты со дна; таким образом, даже при самом неосторожном обращении (при переноске) не может быть опасности, расплескав ртуть в ванне, случайно ввести пузырёк воздуха. Каждая трубка получает, по возможности, одинакий объём газа; для этого все они прокалиброваны газом таким образом, что означенная алмазом черта показывает объём, соответствующий нижним чертам эвдиометра. Эта предосторожность вызвана формой эвдиометра; если бы газа взято было слишком много или слишком мало, то уровень ртути при измерении в эвдиометре стоял бы или в колокольчатой, или в расширенной верхней части эвдиометра, т. е. отсчитывание было бы невозможно.
Все трубки наполнялись из одного маленького стеклянного газометра предварительно приготовленною смесью воздуха с углекислотой. Последней бралось обыкновенно около 5% (что измерялось при помощи делений на колоколе газометра) (1). Это содержание углекислоты находится также в связи с размерами эвдиометра. Нужно было брать её такое количество, чтобы объём её в каждой трубке + наибольший объём углекислоты, который может образоваться, помещались в шейке эвдиометра, т. е. чтобы после самого энергического поглощения гидратом кали остающийся объём был бы настолько велик, чтобы уровень ртути стоял в шейке эвдиометра, а не вошёл бы в шарик. Одновременно с трубками, содержавшими листья, наполнялась и порожняя трубка, назначенная для точного анализа употреблённого газа.
Батарея трубочек выставлялась затем в спектр, который передвижением второй линзы сокращался или расширялся (в вертикальном направлении) сообразно размерам взятых кусков листа так, чтобы нисколько света не пропадало даром. За трубками помещался белый экран, а в промежутках между ними, вплоть до экрана - чёрные картонные перегородки для того, чтобы препятствовать боковому отражению от стенок соседних трубок. Таким образом, каждая трубка получала исключительно ей предназначенный свет. Положение трубок определялось положением линии D, но главным образом, отчётливым, представлявшим все линии спектром хлорофилла. Трубки размещались таким образом: самая крайняя в красной части, не поглощаемой хлорофиллом, вторая в абсорбционной полосе хлорофилла, третья в оранжевой части (на второй полосе), четвёртая в самой яркой жёлтой части на границе с зелёной (при линии D, следовательно, около третьей линии), пятая в самой светлой зелёной части, левее четвёртой абсорбционной линии. Если смотреть на установленную таким образом батарею, то все трубки представляются в соответствующих цветах спектра, только крайняя красная представляется почти тёмной (2).
-------------------------------
1. Принимая во внимание ослабление света при этих опытах, это содержание, вероятно, наиболее выгодное.
2. Нельзя не разделять энтузиазма, с которым Дрэпер описывает свой опыт; трудно не увлечься, когда увидишь в первый раз среди совершенной темноты этот ряд сверкающих, словно горящих разноцветными огнями трубок, а уму невольно представляется мысль, что тут неслышно, невидимо совершается таинственный, неразгаданный процесс, что тут завязывается увел, соединяющий всё живое на нашей планете с источником его силы - солнцем. Едва ли во всей физиологии растений найдётся другой опыт, более любопытный по содержанию, более изящный по форме.
-------------------------------
Но если перед глазом поместить сосуд с раствором хлорофилла, то картина изменяется: крайняя трубка представляется ясно-красного цвета, а вторая с краю совершенно чёрной.
Инсоляция длилась, обыкновенно, шесть часов, иногда более, редко менее. Я не привожу числа часов, потому что они ничего не означают: за одним только исключением, мне не удавалось экспериментировать в совершенно безоблачные дни, а при таких условиях настоящее время инсоляции всё гке остаётся неизвестным. В следующем году у меня будет регистрирующий аппарат, который дозволит точно определять время инсоляции, и тогда эти цифры представят интерес при вычислении абсолютных количеств.
По окончании опыта газы поспешно отделяются от листьев при помощи пипеты и переводятся в другие сосуды. В этой операции обнаруживается одно из удобств моего метода: благодаря ему, возможно действовать на один и тот же объём неопределённое число часов, т. е. несколько дней, и каждый раз отделять газ от листа без потери. Таким путём, вероятно, удастся получить результаты и в спектрах менее ярких, чем тот, который я имел, например, в таких, в которых видны будут все фрауенгоферовы линии, или в дифракционном.
Собранные таким образом газы подвергаются анализу (т. е. определяется в них углекислота), и результат сравнивается с составом взятого газа. Разность между двумя отсчитыва-ниями, до и после поглощения гидратом кали, даёт количество углекислоты, оставшейся после инсоляции. Но, зная состав взятого газа и его количество в данной трубке, из пропорции получаем, сколько её должно было быть до опыта. Вычитая первую величину из второй или наоборот, узнаем, сколько углекислоты исчезло или прибыло во время опыта. Все полученные цифры не нуждаются ни в каких поправках, так как все отсчитывания производятся в приборе Дойера при помощи его регулятора.
Из приведённой ниже таблицы видно, что наибольшее количество разложенной углекислоты =0,462 куб. см, наибольшее количество выделившейся = 0,144. Рассмотрим главные источники неточности, которые могли возникнуть при описанной постановке опыта. Главная ошибка, которой следует опасаться, заключается в удалении каким бы то ни было способом из взятого газа находящейся в нём углекислоты, так как о её разложении заключаем только по её убыли. Единственным вероятным источником её потери могло быть поглощение её водою листа, но нетрудно убедиться, что это поглощение не могло влиять на результаты опыта. О количестве углекислоты, поглощённой листом, можем составить понятие на основании следующих данных: 10 кв. см листа весят в свежем состоянии 0,06 г, высушенные при 110° весят 0,03, следовательно воды в них 0,03 куб. см. При обыкновенной температуре вода поглощает, примерно, равный объём углекислоты, но так как давление после опыта было от 0,01 до 0,06 атмосферы, то количество её, растворённое в листе, колебалось между 0,0003 и 0,0018 куб. см, следовательно, может считаться в пределах погрешности самого метода. Но эта оценка слишком велика, потому что растения, разлагающие углекислоту, едва ли представляют насыщенные растворы. Это последнее обстоятельство убеждает, что в тех трубках, где углекислоты разложилось мало, её в действительности разложилось ещё менее, так как там поглощение было более энергично, как вследствие большего содержания углекислоты в окружающей атмосфере, так и вследствие большей вероятности равновесия между этой атмосферой и раствором в листе. Следовательно, если и была ошибка в 0,001, то она касается только тех трубок, которые находились в крайней красной и зелёной частях, и эти ординаты следует убавить на соответствующую величину (т. е. в приводимых графических результатах на 1/4 миллиметра).
Второе возможное возражение заключается в погрешности, которую мог ввести тот период, в продолжение которого трубки наполнялись газом, и тот, когда газ отбирался из них, но та и другая операция не длилась более 1/4 часа, в продолжение которых трубки покрывались чёрным покровом и постоянно обращалось внимание, чтобы трубка, наполненная первою, была бы первою опорожнена. Таким образом, правило, чтобы все сравниваемые части находились при прочих равных условиях, кроме одного, т. е. специфического действия различных лучей, было строго соблюдено (насколько это возможно вообще при опытах с организмами), так что различие в явлении нельзя приписать никакой иной причине, кроме искомой. Привожу результаты шести опытов в графической форме (фиг. 5). Эта форма даёт возможность непосредственно судить о степени чувствительности метода. Ординаты, соответствующие пяти частям спектра, в которых производились опыты, представляют столбы углекислоты (исчезнувшей или образовавшейся) в шейке моего эвдиометра в удвоенном масштабе. Если же изобразить их в том виде, в каком они представлялись мне в зрительную трубу, то масштаб нужно взять в 5 раз более. Этого соображения, я полагаю, достаточно, чтобы убедить, что приводимые результаты представляют вполне реальные, осязательные величины, а не продукты арифметических упражнений, как у других исследователей.
Черта, обозначенная О, представляет нам такое положение, при котором нет ни разложения, ни образования углекислоты; величины над чертою изображают количество разложенной, величины под чертою - образовавшейся углекислоты. Расстояния на оси абсцисс взяты произвольные и равные. Но так как одна из главных целей заключалась в сравнении полученных кривых с поглощением света хлорофиллом, то нужно было получать результаты в форме, допускающей сравнение. Опыты производились в спектре сероуглеродной призмы, спектр же хлорофилла определялся в обыкновенном спектроскопе с флинт-гласовой призмой. Я нашёл более удобным перечислить результаты опыта на флинтгласовую призму, т. е. привести их к спектру моего спектроскопа. Для этого я поступил следующим образом: вычислил среднюю из шести опытов; определил количество углекислоты, выделяемое средним числом тою же поверхностью листа за тот же промежуток времени в темноте; прибавил это количество ко всем величинам, показывающим количество разложенной углекислоты; вычел из этого числа количества углекислоты, образовавшиеся в некоторых трубках. Эти суммы и разности дали мне количества углекислоты, действительно разложенные под различными лучами. Полученные (для всех трубок положительные) величины я перемножил на показателей отношения дисперсия (соответствующих лучей сравниваемых между собою призм) и полученные величины восставил из точек спектра, в которых находились трубки (1). В результате получилась линия abcde, изображённая на табл. 1 (2).
----------------------------------
1. Для дисперсии спектра сероуглеродной призмы я руководствовался данными Гладстона.
2. Трубки а и Ь находились в крайней красной части спектра, но в трёх опытах (а) ближе к А и в трёх других ближе к В.
----------------------------------
Нижняя горизонтальная линия представляет настоящую нулевую линию (абсолютный нуль), т. е. положение, где вовсе не разлагается углекислоты; считая от неё, ординаты представляют действительно разложенные количества углекислоты. Линия тп представляет относительный нуль, т. е. то положение, где оба противоположные процесса уравновешиваются; считая от неё вверх, мы получим количество углекислоты исчезнувшей (т. е. заменившейся кислородом).
Так как один из главных вопросов, для разрешения которых было предпринято исследование, заключался в проверке предполагаемой связи между разложением углекислоты и абсорбционным спектром хлорофилла, то я счёл нужным подвергнуть этот последний более тщательному исследованию. В своём исследовании над хлорофиллом я уже указал, что для получения полного представления о законе поглощения света хлорофиллом необходимо обладать каким-нибудь фотометрическим приёмом. Приём Фирордта, хотя далеко не безукоризненный в теоретическом отношении, вероятно, был бы достаточно точен, но я, к сожалению, не обладал его прибором, а те приёмы, к которым прибег, ещё не привели меня к достаточно удовлетворительным результатам (1). По неимению фотометрического способа, я довольствовался тем, что срисовал нэглаз (прямо тушью, а не обозначая только точками границы линий, как это обыкновенно делают) целый ряд спектров при различной толщине слоя.
--------------------------------
1. Я употреблял для постепенного ослабления света два приёма. Первый состоял в применении к измерению напряжения света приёма, употребляемого Desain'oM для градуирования гальванометра при исследованиях над лучистой теплотой. Другой приём состоял в замене дымчатых стёкол дымчатой желатиной. Скала, составленная из наложенных одна на другую пластинок желатины, представляет, кроме постепенности, ещё то преимущество, что может в то же время служить при подборе теней на рисунке, и, таким образом, самый рисунок лишается своей произвольности. Оба эти способа, взятые вместе, дадут, я убеждён, удовлетворительные результаты. Впрочем, я ожидаю ещё более удовлетворительных результатов от применения открытия Беккереля (о котором будет сказано ниже) к фотографированию спектра хлорофилла, чем в настоящее время и занят.
--------------------------------
При этом обращалось внимание: на относительную степень черноты трёх первых линий между собою; на степень отличия абсорбционных точек от промежутков; на моменты, когда различие между полосами и промежутками становилось неприметным для глаза. Этих данных было достаточно для получения рисунка, приведённого на таблице I. Следует ещё заметить, что и крайние красные лучи претерпевают заметное поглощение, если сравнивать эту красную полосу с соответствующей полосой спектра взятого источника (1); она кажется очень яркой только по контрасту с совершенно чёрными частями, её окаймляющими. На рисунке поглощение красных лучей не обозначено вследствие трудности судить о его степени (2).
Для более удобного определения спектров при различных толщинах слоя я употребил не прежний свой прибор (главное значение которого заключалось в возможности точного изучения малых количеств тел, получающихся при реакциях), а следующий, новый, представляющий несомненные удобства и вполне удовлетворяющий так часто заявляемой потребности в подобного рода приборах (фиг. 6). Он состоит из широкой цилиндрической трубки, открытой с обоих концов и тщательно пришлифованной по краям. Оба конца закрыты зеркальными пластинками, закрепляемыми посредством каучуковых колец и снабжёнными двумя призмами, которые приклеены канадским бальзамом и сообщают лучу указанное на рисунке напра-
----------------------------
1. Спектроскоп мой снабжён подвижной щелью в окуляре, что делает все определения несравненно более точными, так как позволяет устранять действие других лучей.
2. Ещё не известно, не существует ли абсорбционных полос при А и левее; это может обнаружить только столбик Меллони.
-----------------------------
вление. Жидкость приливается из бюреты, где и может измеряться со всею желаемою точностью. Зная отношения диаметров бюреты и цилиндра, знаем толщину слоя жидкости. Кончик бюреты снабжён узкой вытянутой трубочкой, доходящей до дна цилиндра. Значение этой трубочки следующее. При определении абсорбционной кривой иногда весьма важно обращаться к уже сделанному определению, проверять его, т. е. уменьшать толщину слоя, что и достигается здесь таким образом: верхняя часть бюреты снабжена каучуковым шаром с зажимом, при помощи которого можно, по желанию, всасывать жидкость в бюрету и вновь её выпускать. Когда имеется достаточное количество раствора, прибор этот представляет несомненное преимущество пред своим прежним прибором.
Полученное таким образом изображение показывает с особенною ясностью, как велико различие в интенсивности различных полос спектра. Вторая и третья полосы являются только как бы зубцами на общей фигуре, которая, если отвлечься от этих второстепенных maxima, представляет близкое сходство с помещённой над нею кривой разложения.
На этом мы и закончим фактическую часть этой главы. Из неё, я полагаю, можно сделать тот вывод, что, вопреки мнению Сакса, уже не раз приведённому выше, изучение занимающего нас явления становится возможным в форме, вполне точной как с физической, так и с химической точки зрения, чем и разрешается задача, поставленная в начале этой главы. Перейдём теперь к рассмотрению заключений, выводов и предположений, возникающих при современном состоянии вопроса и определяющих дальнейший ход исследования.
Первый и самый общий вывод, который может быть сделан - тот, что всякий окончательный вывод был бы преждевременен. Тем не менее, постараемся, по возможности, ответить на те вопросы, которые возникают сами собою ввиду полученных результатов. Какие лучи оказывают преобладающее действие? От каких свойств этих лучей зависит оно? Пропорционально ли оно действию луча на глаз? Зависит ли оно от живой силы луча? Не зависит ли оно исключительно от степени, поглощаемости луча хлорофиллом? Или оно, быть может, зависят одновременно от двух или нескольких причин? И, наконец, не имеют ли действующие и поглощённые хлорофиллом лучи ещё какого-нибудь специального значения в этом процессе?
I. Какие лучи, т. е. лучи какой длины волны оказывают наиболее энергическое действие? Хотя мы видели, что Сакс даёт в своём учебнике прямой ответ на этот вопрос, определяя, с какой длины волны начинается разлагающее действие и при какой кончается, и выводит из этого даже особую теорию, что наибольшее действие оказывают лучи с длиною волны, среднею между этими пределами, но мы также видели, что он в этом обнаруживает полное непонимание дела (не говоря уже о ненадёжности фактических данных, на которых он основывается). Для того чтобы судить об отношении между длиною волны и рассматриваемым процессом, нужно знать, какой вид получит кривая разложения в спектре дифракционном, так как в спектре призматическом действие луча зависит от двух причин: от свойства волны и от светорассеяния, и потому нельзя произвольно приписывать явление исключительно одной причине. Так, например, если в призматическом спектре известный красный луч оказывает одинаковое действие с известным фиолетовым, то из этого нельзя заключать, что и в дифракционном спектре оба окажут одинаковое действие, напротив, последний луч может оказать действие более энергическое. Итак, если мы желаем судить о значении того или другого луча (характеризуемого длиною его волны), то, во всяком случае, должны прежде элиминировать влияние светорассеяния и для этого результаты, полученные для призматического спектра, перечислить на спектр дифракционный, помножая полученные данные на показателя отношения дисперсии. Но, спрашивается, в праве ли мы поступить таким образом? Не будет ли произвольным допущение, что действие лучей пропорционально дисперсии? Если явление зависит от какого-нибудь общего свойства лучей, их светового напряжения или живой силы (измеряемой тепловым эффектом), то это допущение возможно, но если действие зависит от каких-нибудь специфических свойств лучей, например, их поглощаемости, в особенности, когда это свойство изменяется резкими скачками, то это допущение, очевидно, может оказаться неправильным. Это можно пояснить на следующем примере (1). Возьмём полосу дифракционного спектра, занимаемую главной абсорбционной линией хлорофилла. Если бы мы экспериментировали в этом спектре, то, желая узнать действие этого пучка лучей, поместили бы в этом месте соответственной ширины полоску листа, но мы этого пока не можем сделать и вместо того помещаем эту полоску в призматический спектр и, зная, что в этой части дисперсия призматического спектра примерно вдвое менее (следовательно, лучи скучены вдвое теснее), полученную величину разложенной углекислоты делим на два для того, чтобы получить действие на ту же площадь листа соответствующих лучей дифракционного спектра. Но очевидно, что подобное заключение неверно; в призматическом спектре полоска листа только в средней своей части будет освещена пучком лучей, соответствующих абсорбционной линии хлорофилла, направо и налево от этого пучка она освещена лучами, или вовсе не поглощающимися хлорофиллом или поглощающимися очень слабо. Но так как, по условию, действие зависит от степени поглощения лучей, то, очевидно, мы не вправе заключить, что полоска листа будет разлагать вдвое более углекислоты; хотя она и получит вдвое более лучей, но действующих лучей будет столько же. Понятно, что аргумент сохраняет свою силу и при обратном заключении, т. е. при переходе от призматического спектра к дифракционному (2). Итак, мы приходим к заключению, что если разлагающее действие луча зависит от степени его поглощаемости, то
---------------------------------
1. Понятно, выбран именно такой пример, из которого была бы ясна несообразность такого способа вычисления.
2. Т. е., если бы мы взяли полоску листа шириною в абсорбционную линию призматического спектра и поместили её посредине абсорбционной линии дифракционного, то получили бы не половинное количество разложенной углекислоты, а более половины.
---------------------------------
мы не вправе перечислять кривую с одного спектра на другой на основании одного различия в дисперсии. Возвращаясь к вопросу, какие же лучи действуют наиболее энергическим образом, мы теперь видим, что разрешить его нельзя иначе, как разрешив предварительно, в силу каких своих свойств действуют лучи, потому что, только разрешив этот вопрос, мы можем решить вопрос - вправе ли мы переводить результаты с одного спектра на другой, а без этого мы не можем составить никакого понятия об отношении между явлением и длиною волны.
Итак, переходим к этим вопросам.
II. Пропорционально ли действие света на разложение углекислоты действию его на глаз? Мы видели, что теория случайного совпадения, предложенная Саксом, оказывается фактически неверной (так как в защиту её нельзя привести убедительных опытов, а опыты Мюллера и оба ряда моих опытов говорят против неё). Но если это учение неверно с фактической стороны, а допущение элемента случайности даже оскорбляет логику, то оно неверно ещё и в том отношении, что отрицает возможность рационального объяснения (предполагая, что самый факт был бы верен). Сакс говорит: факт связи верен, но рационального объяснения ему дать нельзя, следовательно, это связь случайная. Обыкновенно считают несомненной истиной, что световое напряжение - явление чисто субъективное, что ему не соответствуют различия в объективной энергии луча. Но такое утверждение едва ли не слишком смело. Мы в настоящее время ничего не знаем о живой силе, о тепловом напряжении лучей, так как эти данные можно получить, только изучив тепловое напряжение лучей в нормальном (дифракционном) спектре, а пока мы их не имеем. Если же перечислить результаты, полученные Мюллером, Десеном и Ламанским, то оказывается, что maximum теплового действия в нормальном спектре лежит в средней части светового спектра, недалеко от maximum'a света (1). Итак, пока мы даже не знаем, не совпадают
---------------------------------
1. С этим, поводимому, согласны и недавние опыты Дрэпера над тепловым напряжением обеих половив спектра.
---------------------------------
ли эти два проявления светового луча, кажется, ещё рано утверждать, что свет - явление чисто субъективное, не зависящее от энергии луча (1). Заключение Сакса, таким образом, совершенно извращается. Вместо того чтобы утверждать, что связь существует, но не может быть объяснена рациональной причиной и потому должна быть признана за случай, можно сказать, что связь эта не оправдывается фактами; но пока ещё было бы слишком смело утверждать, что она даже логически невозможна (2). III. Существует ли отношение между разложением углекислоты и энергией действующего луча? Этот вопрос для выяснения требует некоторого развития. Для измерения лучистой энергии могут служить только чёрный термометр или столбик Меллони. Повидимому, после того как опыт показал, что maximum нагревания лежит в тёмной части спектра, где разложение равно 0, о подобном соотношении не может быть и речи. Но спрашивается, не поспешно ли будет подобное суждение. Не следует ли делать различие между температурой тела и температурой его частиц? Термометр или столбик показывает нам среднюю температуру тела, а не maximum, до которого достигают его частицы. При действии лучистой энергии это различие может быть очень значительно. Ещё Румфорд указывал, что нам неизвестно, до какой степени могут быть нагреты частицы воздуха под действием лучистой теплоты. Термометр нам даёт одинаковые показания, будут ли все частицы при одной
------------------------------
1. Новейшие исследования физиологов, повидимому, доказывают, что влияние света на глазной нерв обнаруживается объективным явлением отрицательного колебания тока и что явление это вызывается преимущественно жёлтыми лучами.
2. Может показаться, что я здесь сам себе противоречу, но это противоречие является необходимым последствием глубокого анализа изучаемого явления. Действительно, господствующее в настоящее время убеждение в субъективности светового напряжения возбудило во мне недоверие к теории Дрэпера (о случайности, разумеется, никогда не могло быть и мысли) и было исходной точкой моей работы; но теперь, в виду сказанного, не могу признать это убеждение ва несомненную, непреложную истину, хотя весьма вероятно, что оно окажется таковою.
------------------------------
или некоторые при очень высокой, другие при низкой температуре. Но очевидно, что в химических явлениях должна играть роль именно температура частиц. Быть может, в этом и заключается специальное значение лучистой энергии в фотохимических явлениях. Частицы вещества, подвергающиеся действию лучистой энергии, находятся в условиях, более благоприятных для диссоциации, чем другие, находящиеся в пространстве, нагретом равномерно. Представим себе частицы углекислоты, рассеянные в атмосферном воздухе и подвергающиеся действию лучистой энергии; известно, что углекислота гораздо энергичнее воздуха поглощает тепловые лучи, следовательно, частицы её будут нагреваться в сравнительно холодном пространстве - обстоятельство, благоприятствующее диссоциации (tubes chaud et froid Девиля). Таким образом, термометр, помещённый в различные части призматического спектра, показывает нам только среднюю температуру, приобретаемую телом под влиянием лучистой энергии. Но по этим средним мы не в состоянии судить - где, в какой части спектра, будет лежать maximum молекулярной температуры; так, например, maximum температуры в тёмной части будет зависеть от дисперсии, от большей скученности, густоты светового пучка. Если же мы примем во внимание дисперсию, то, как уже сказано выше, убеждаемся, что в нормальном спектре maximum должен лежать в светлой части спектра. Следовательно, большей энергией обладают лучи светлой части спектра; лучи же тёмной части призматического спектра действуют энергичнее на термометр только вследствие своей скученности. Но, быть может, такое суммирование действия имеет последствием только повышение температуры большего числа частиц, повышает среднюю температуру тела, а не в состоянии довести некоторые частицы до температуры, необходимой для разложения. Тёмные волны приводят в движение большее число частиц, но уже ни одну не приводят в такое состояние, которое способно вызвать разложение. Подобное воззрение в состоянии объяснить, почему, допуская, что разложение зависит от живой силы луча, мы можем не встретить его в призматическом спектре там, где термометр показывает высшую температуру. Понятно, впрочем, что большая скученность лучей, суммирование их, до известного предела может увеличивать действие лучей, и потому, даже допуская, что процесс зависит от живой силы луча и прекращается, когда она достигает известного minimum'a, нельзя предвидеть, в какой части призматического спектра должен лежать maximum разложения.
Но если подобное соотношение существует, то оно должно обнаружиться в нормальном спектре. Прилагаемый рисунок (фиг. 7) показывает, какую форму принимают обе кривые [кривые разложения (а' и а) углекислоты и тепловая кривая (6), по Ламанскому] в нормальном спектре. Как видно, соответственности не оказывается. Но ещё неизвестно, насколько можно полагаться на подобные перечисления данных призматического спектра на дифракционный, и потому крайне любопытно было бы получить непосредственные экспериментальные данные для распределения теплового напряжения в последнем спектре. Итак, вопрос, существует ли отношение между тепловым напряжением луча и разложением, до получения сведений о распределении тепла в нормальном спектре может считаться открытым (1).
IV. Зависит ли разложение от поглощения света хлорофиллом? Приведённые результаты делают положительное разрешение этого вопроса в высшей степени вероятным. Этим соотношением объясняются два факта, требующие объяснения, именно - положения maximum'a (2) разложения и положение пределов. Затем самая форма кривой в значительной степени сходна с общим очертанием фигуры, изображающей поглощение света. Эта фигура наглядно показывает, что спектр хлорофилла вовсе не представляет прерывчатого чередования тёмных полос и светлых промежутков, а, напротив, представляет сплошное поглощение менее преломляющейся части спектра, на котором абсорбционные линии являются зубцами. На это обстоятельство ни Ломмель, ни Мюллер не обратили должного внимания. Для большей убедительности, конечно, желательно было бы обнаружить действие и второстепенных maxima, т. е. второй и третьей абсорбционных линий. Хотя из спектра и видно, что их действие должно быть незначительно, тем не менее, убедившись в чувствительности своих приёмов исследования, я надеюсь при употреблении более узких полосок листа обнаружить
------------------------------------
1. Понятно, что нет никакого основания a priori предполагать, что должно существовать такое простое отношение между лучистой энергией и рассматриваемым процессом. Очевидно, что явление и в дифракционном спектре может быть подвергнуто более глубокому анализу, быть разложено ещё на простейшие. Так как длина волны убывает от красного конца к фиолетовому, а показания термометра сначала увеличиваются, достигают maximum'a и 8атем уменьшаются, то из этого не следует ли заключить, что амплитуды также убывают от красного конца к фиолетовому. Чем более амплитуда, тем сильнее, чем короче длина волны, тем учащённее удары, получаемые частицами, и едва ли можно сказать, которое из этих обстоятельств или какое сочетание их должно наиболее способствовать разложению.
2. Он был бы ещё очевиднее, если бы полоски листа были уже.
------------------------------------
и это действие (1). Но достаточно сравнить этот спектр хлорофилла с кривой моих первых опытов, чтобы убедиться, что одним поглощением нельзя объяснить форму кривой разложения. Крайние синие и фиолетовые лучи сильно поглощаются, а между тем разложение в них очень слабо. Здесь для объяснения является вторая вспомогательная гипотеза Ломмеля, что, кроме поглощения, влияет и энергия луча, а так как энергия этих лучей мала, то, несмотря на сильное поглощение, они оказывают только слабое действие. По этой причине, несмотря на повышение абсорбционной кривой, кривая разложения в этой части спектра склоняется. Но это слабое тепловое напряжение синих и прочих лучей зависит в значительной степени от сильной дисперсии; в нормальном спектре их тепловое действие должно быть более значительно - и, действительно, если мы перечислим результаты моих первых опытов на дифракционный спектр, то увидим (а фиг. 7), что в этой части спектра кривая уже не будет склоняться, а примет почти горизонтальное направление. Весьма возможно, что при более тщательном исследовании и здесь можно будет обнаружить повышение кривой. Но если эта сторона объяснения Ломмеля удовлетворительна, то общее его положение, что из лучей, поглощаемых хлорофиллом, наибольшее действие оказывают те, которые обладают наибольшей энергией, ещё нуждается в доказательстве. Пока дело касается призматического спектра, это положение верно, и хлорофилл является очень совершенным поглотителем, т. е. из тех лучей, которые он поглощает, всего сильнее поглощает те, которые представляют наибольшее тепловое напряжение. Но в природе солнечный свет действует не через призму, в природе существуют только известной длины волны, которые сильнее других поглощаются хлорофиллом, и волны неизвестной нам длины, обладающие наибольшей энергией.
-----------------------------------
1. В приведённых опытах, не зная ещё, как энергично будет разложение, я брал, по возможности, большие (т. е. широкие) поверхности листьев, и потому их нельзя было разместить ровно на линиях (кроме первой) и в промежутках.
-----------------------------------
Пока нам неизвестна длина этих последних, мы не в праве считать положение Ломмеля доказанным. Вычисленная кривая даже не говорит в его пользу; но едва ли на эту кривую можно вполне полагаться. Итак, здесь снова, в отсутствии положительных данных, открывается простор для предположений.
Во-первых, повторяем нам неизвестно, какие лучи обладают наибольшей энергией; возможно, что они лежат гораздо ближе к красному концу, чем показывает вычисление, - и тогда окажется, что хлорофилл сильнее поглощает не только самые энергические из поглощаемых, но и абсолютно самые энергические лучи света. С другой стороны, возможно ещё и другое отношение, в случае несовпадения обоих maxima, именно то, что недостаток энергии краевых лучей спектра выполняется более энергическим их поглощением. Такое воззрение пояснило бы то среднее положение maximum'a разложения, между maximum'oм поглощения и maximum'oм теплового напряжения, которое мы видим на фигуре 7 (1). Итак, добавочная гипотеза Ломмеля о значении энергии лучей, необходимая для объяснения явлений в наиболее преломляющихся лучах спектра, пока ещё произвольна в применении к менее преломляющимся лучам и даже не представляется необходимой, потому что положение maximum'a между В и С достаточно объясняется наибольшим поглощением этих лучей.
Таким образом, факты, повидимому, указывают на преобладающее значение в рассматриваемом процессе лучей, поглощаемых хлорофиллом; только это сопоставление, как уже сказано, объясняет найденное из опыта положение maximum'a, а равно и быстрое понижение кривой со стороны красных лучей. Но если такова роль хлорофилла, то постараемся её изучить поближе; посмотрим, нельзя ли привести аналогий в подкрепление этого взгляда, нельзя ли, до известной степени, разъ-
--------------------------------
1. Считаем излишним повторять, что эта кривая (а ) совершенно произвольна, что она не может иметь той формы, если явление зависит исключительно от поглощения.
--------------------------------
яснить природу этой связи. Против этого предположения о связи между поглощением света хлорофиллом и разложением Сакс вооружается следующим аргументом. Растворы хлорофилла, говорит он, поглощают свет так же, как и живые части растений, и, однако, они углекислоты не разлагают - ясно, что между поглощением и химической деятельностью не существует связи. Но, во-первых, против этого можно возразить, что в растворах энергия света расходуется на другие процессы, на разложение самого хлорофилла, происходящее при непосредственном солнечном свете весьма быстро, в рассеянном - гораздо медленнее. И только, когда отсутствие кислорода делает невозможным это превращение, поглощаемая энергия не обнаруживается никаким внешним проявлением, тогда она, без сомнения, превращается в теплоту (1). Во-вторых, есть основание предполагать, что твёрдый хлорофилл флуоресцирует в меньшей степени, чем растворы, следовательно, теряет при этом менее энергии (2). Что энергичность внутренней работы находится в обратном отношении с флуоресценцией, можно, повидимому, заключить из следующего наблюдения. Если взять три пробирных трубки со спиртовым, эфирным и масляным растворами одинаковой концентрации и посредством цилиндрической линзы отбросить на них полосу яркого света, то можно убедиться, что они флуоресцируют в порядке: спиртовой - эфирный - масляный раствор. Способность к разложению следует в обратном порядке: спиртовые растворы разлагаются очень быстро, эфирные - медленно, масляные могут иногда оставаться на солнце целые месяцы. Мюллер даже приводит опыт, из которого следует, что разложение углекислоты умень-
---------------------------------
1. Замечу кстати, что до настоящего времени, насколько мне известно, не опровергнут непонятный факт, описанный Студничкой (Wiener Ber., 1861), будто солнечный луч, прошедший через слой твёрдого хлорофилла, на слюдяной пластинке вызывает большее отклонение стрелки гальванометра, чем прошедший через ту же пластинку без хлорофилла.
2. Флуоресценция твёрдого хлорофилла, как известно, долго отрицалась, но присутствие её было доказано Н. Мюллером, а впоследствии признано и Гагенбахом.
---------------------------------
шается с увеличением флуоресценции (1). Наконец, возражение Сакса совершенно устраняется новыми фактами, приобретёнными фотохимией и бросающими яркий свет на природу изучаемого явления.
Недавние открытия Фогеля и затем Беккереля заставляют думать, что предполагаемая роль хлорофилла не исключительная, что такова вообще роль пигментов в фотохимических явлениях. Фогель показал, что серебряные соли, способные, как известно, разлагаться только под влиянием лучей с наименьшей длиной волны (которые, как показал Шульц-Зеллак, ими поглощаются), - что эти соли, если к ним будут примешаны какие-нибудь пигменты, начинают разлагаться и в тех лучах, которые поглощаются этими пигментами. Это явление, очевидно, сходно, как указывает на это Беккерель, с явлением так называемых продолжающих лучей (rayons continuateurs), заключающемся в том, что, как только реакция подвинулась настолько, что серебряный препарат окрасился, то реакция продолжается уже в тех лучах спектра, которые начинают поглощаться этими окрашенными частями. Фогель делал свои опыты с различными пигментами. Но опыты Беккереля для нас любопытнее, так как они были сделаны над хлорофиллом. Оказалось, что если взять чувствительную пластинку, приготовленную из коллодиума с йодистым серебром (чернеющим, как известно, только в наиболее преломляющихся частях спектра), и прибавить к раствору немного хлорофилла, то фотографическое действие тотчас обнаруживается и в частях спектра, соответствующих абсорбционным полосам хлорофилла. Особенно отчётливо выступает характеристическая абсорбционная полоса в красной части спектра, и по её черному полю тянутся две узкие белые полоски - фрауенгоферовы линии В и С. Итак, не подлежит сомнению, что хлорофилл, подобно другим пигментам, способствует разложению серебряных солей при посред-
-------------------------------
1. К сожалению, и этот опыт описан автором (Pringsheim Jahrb., 1873) так неудовлетворительно, что заставляет читателя принимать результат на веру.
-------------------------------
стве лучей, им поглощённых, и иначе недеятельных. Что в этом случае действуют,именно, те лучи, которые поглощаются хлорофиллом, очевидно из того, что в этой части спектра поглощение полное; других, кроме поглощённых, лучей в этом месте спектра нет. Итак, мы вынуждены допустить, что в частицах хлорофилла поглощаемые лучи не затрачиваются (по крайней мере, сполна) на какую-нибудь химическую работу, а только переходят (вполне или отчасти) в движение иного рода, способное сообщиться частицам других веществ и вызвать в них движение, имеющее результатом распадение этих тел. Таково, по всей вероятности, и действие хлорофилла в процессе разложения углекислоты. Описанные факты убеждают нас, что роль хлорофилла в процессе диссоциации углекислоты растением вовсе не исключительная, не имеющая аналогии в природе, как могло казаться до сих пор; напротив того, они обнаруживают, что тот же хлорофилл вызывает подобное же разложение и в других веществах; мало того, - что и другие пигменты, а может быть, и все, оказывают подобное же действие. Я сказал: может быть, все, - и действительно, пока ещё не разрешён вопрос, действуют ли пигменты только как пигменты или в этом явлении играет роль и их химический состав, т. е. они принимают участие в этом процессе. Беккерель склоняется более в пользу физического действия, так сказать, превращения или передачи силы. Фогель, невидимому, предполагает участие самого вещества в реакции. Это, может быть, более согласно со всем, что нам известно вообще о способствующем действии органических веществ в фотохимических разложениях. Это действие обыкновенно состоит в удалении, в связывании продуктов диссоциации (О, Cl, J), а это обстоятельство, постоянно нарушая равновесие, не допускает диссоциации до предела, и таким образом разложение становится непрерывным (1).
------------------------------------
1. Участие самого вещества хлорофилла в реакции весьма возможно. В своём исследовании над хлорофиллом я указывал на вероятность разложения хлорофилла в живом растении (или, вернее, на одновременное существование двух обратных реакций), и теперь этот взгляд, повидимому, начинают высказывать и другие учёные, как, например, Визнер. Только Визнер допускает образование и разрушение хлорофилла, между тем как я указал на существование двух взаимно превращающихся видоизменений. Этот факт я считаю одним из главных результатов своей работы, и любопытно, что, несмотря на обширное развитие литературы хлорофилла, он ещё никем не был усмотрен. Замечу, кстати, что зеленение филлоксантина я считал окислением (хотя и приводил доводы pro и contra); теперь я склоняюсь к противному взгляду. Становится, до некоторой степени, вероятным, что различие этих двух пигментов находится в связи со степенью окисления железа; по крайней мере, любопытные, но, к сожалению, мало изученные, соединения закись-окиси железа представляют много сходства с реакциями хлорофилла. К этому предмету, занимающему меня более двух лет, я надеюсь вскоре вернуться. Визнер полагает, что разложение хлорофилла в растении обусловливается, главным образом, жёлтыми лучами; этого ещё нельзя считать строго доказанным, хотя оно вероятно a priori, из сравнения спектров хлорофиллина и филлоксантина.
--------------------------------------
Итак, мы можем с одинаковым правом допускать, что хлорофилл действует только в качестве пигмента, поглотителя света, или в то же время - химически, но, во всяком случае, не подлежит сомнению, что его роль находится в зависимости от его оптических свойств.
В том, что на разложение углекислоты действуют, именно, лучи, поглощаемые хлорофиллом, а не другие, можно убедиться ещё и следующим путём. Во-первых, как уже замечено, между линией В и С, где лежит maximum разложения, поглощение полное, так что мы вынуждены принять, что световая волна не может здесь непосредственно действовать на частицы углекислоты; она должна предварительно превратиться в иного рода движение, в движение частиц хлорофилла. Следовательно, относительно главных действующих лучей едва ли может оставаться какое сомнение. Во-вторых, можно показать, что, если бы действовали другие лучи, а не те, которые поглощены, то это должно было бы обнаружиться известными оптическими явлениями. Энергия, необходимая для разложения углекислоты, равняется примерно 1% всей лучистой энергии, получаемой от солнца данною площадью листа (как я это вычислил в своей работе над хлорофиллом, на основании цифр Пулье и Буссенго). Но мы теперь знаем, что главное действие ограничивается частью спектра, лежащего между В и Е. Ей следует приписать, на основании всех согласных между собою опытов с хромисто-калиевой солью, до 90% всего действия. Этой полосе спектра (на основании данных Ламанского) соответствует около 2/5 теплового действия всего спектра. Но мы ни в каком случае не превысим действительности, если допустим, что лист пропустит 1/5 этого количества, что составит около 8% всей энергии, получаемой листом; но на разложение тратится, как мы видели, около 1%. Следовательно, если бы разложение происходило не на счёт лучей, поглощённых хлорофиллом, а на счёт остальных лучей, то во время разложения интенсивность проходящих лучей должна была бы понижаться на 1/8, между тем, глаз может видеть различия в 1/60 - 1/120. Если ещё к этому прибавить, что разложение не везде (в означенной части спектра) равномерно, что в некоторых частях спектра оно сильнее, в других слабее, то из этого окажется, что в спектре луча, прошедшего чрез лист, разлагающий углекислоту, должны обнаружиться заметные minima света, т. е. добавочные абсорбционные полосы. Так, например, если бы разложение происходило так, как предполагает Пфеффер, то в полосе света, соответствующей его орселину, должно разлагаться 50% всего количества углекислоты; но этой полосе соответствует 1/7 всей энергии, а если принять опять, что чрез лист проходит всего 1/5, то получим, что проходит около 3%, а на разложение потребно 0,5%, т. е. 1/6 всего света этой части спектра - следовательно, здесь должна бы появляться тёмная полоса, чего не бывает (1). Приведённые соображения основываются на цифрах несколько произвольных (но зато и минимальных), тщательная же проверка этой стороны вопроса будет первой задачей, которую
----------------------------------
1. Хотя такое предположение невероятно, тем не менее, я проверял его, т. е. сравнивал спектр листа нормального, разлагающего углекислоту, и того же листа, убитого погружением в кипящую воду, и различия не оказалось.
----------------------------------
я предполагаю выполнить при наступлении благоприятного времени года (1).
Итак, в общем выводе, связь между поглощением и разложением едва ли может быть подвергнута сомнению, но ещё нельзя решить, какое отношение рассматриваемое явление имеет с тепловым напряжением луча. Если в призматическом спектре maximum поглощения представляет в то же время и maximum теплового напряжения и оба совпадают с maximum'oM разложения, то ещё неизвестно, какое положение эти точки будут иметь в нормальном спектре, другими словами, ещё неизвестно, будет ли луч, обладающий наибольшей энергией, всего сильнее поглощаться. Положение maximum'a и предел в красных лучах могут быть удовлетворительно объяснены одним поглощением, но сравнительно незначительное разложение (несмотря на сильное поглощение) в синей части требует добавочного предположения, что в этом процессе играет роль и энергия луча (2).
V. Не имеют ли лучи, поглощаемые хлорофиллом, ещё специального отношения к совершающемуся процессу разложения углекислоты? Этот вопрос также требует разъяснения. Для того чтобы разъяснить его, требуется уяснить самую сущность фотохимических явлений, т. е. отношение превращающихся тел к действующей силе. Прежде, как известно, фотохимические явления приписывали так называемым химическим лучам. Несостоятельность этого взгляда обнаружилась, когда стало ясно, что каждому телу свойственны свои химические лучи, примером чего могут служить изучаемые явления разложения углекислоты. Исследования Дрэпера, показавшие, что луч света, прошедший чрез тело, в котором он вызывает превращение, теряет способность вызывать то же явление в новом
--------------------------------------
1. Но даже и в такой форме эти соображения имеют реальную почву и тем отличаются от праздных, ничего не доказывающих и представляющих какой-то ребяческий характер соображений Пфеффера о том, какой маленький кусочек крахмала должен при этом образоваться.
2. Оно не может быть объяснено только сильной дисперсией.
---------------------------------------
количестве вещества, находящемся позади первого, исследования Гершеля и мисс Сомервиль над изменением растительных пигментов под влиянием комплементарных лучей спектра, наконец, последние исследования Шульц-Зеллака над поглощением света различными серебряными солями и их разложением - все эти факты приводят к общему заключению, что фотохимическое действие находится в связи с поглощением лучей, что только тот луч, который поглощается, может вызывать превращение. Но, если в самом фактене может быть сомнения, то его объяснение ещё может быть различно. Зависит ли только разложение от поглощения или эта зависимость обоюдная. Другими словами, могла ли бы та или другая реакция, вызываемая специальными лучами, поглощаемыми телом, быть вызвана и другими лучами, если бы они поглощались, или такое предположение невозможно по самой природе вещей. Имеем ли мы здесь дело с явлением, аналогическим с явлениями созвучия, или ещё ближе, с явлениями соотношения между лучеиспусканием и поглощением, или же химические явления не зависят от формы сообщаемого движения, лишь бы только это движение сообщалось частицам. Весьма любопытные явления, открытые в недавнее время, о разложениях, вызываемых сотрясениями от звуковых волн, скорее заставляют предполагать, что и здесь имеет значение вид волны. Но с другой стороны, только что указанные явления влияния посторонних тел, пигментов, делают это предположение менее вероятным. Повидимому, в опытах Фогеля, лучи, не поглощающиеся самим телом, действуют так же энергично (а может быть и энергичнее?). Ввиду этой неполноты наших сведений об отношении изменяющегося тела к изменяющему его лучу вполне законен вопрос: не зависит ли разложение СО2 и Н2О при действии лучистой энергии от каких-нибудь специальных, поглощаемых ими лучей? Известны ли абсорбционные спектры этих газов? Относительно одного спектра мы имеем весьма неполные данные, относительно другого, насколько мне известно, только одну догадку. Спектр водяного пара был предметом довольно обстоятельных исследований Янсена. Янсен мог указать на некоторые из так называемых теллурических, или брюстеровых, линий, как на несомненно принадлежащие водяному пару. Что касается до углекислоты, то, кроме опытов Тиндаля, показывающих, что она, подобно другим сложным газам, поглощает тепловые лучи энергичнее, чем атмосферный воздух, мне известно только мнение Ангстрема, предполагающего, что некоторые атмосферные линии принадлежат углекислоте. В пользу своего взгляда Ангстрем приводит следующий довод: если наблюдать атмосферические линии зимой, в сильные морозы, то можно убедиться, что некоторые из них, принадлежащие водяному пару, значительно ослабевают, между тем как другие не только не ослабевают, но кажутся даже более резкими. Эти-то линии Ангстрем и считает за линии углекислоты, так как их нельзя приписать другим телам (1). Если мы обратим внимание на положение, занимаемое этими несомненными линиями водяного пара и вероятными линиями углекислоты, то заметим, что они скучены, именно, в той части спектра, которая поглощается хлорофиллом. Ангстрем прямо высказывает эту мысль: он говорит, что спектр потухающей зари напоминает спектр хлорофилла (2). На фиг. 7 изображён дифракционный спектр с линиями водяного пара и углекислоты (I, по Ангстрему), а под ним спектр хлорофилла (II, определённый мною при помощи решётки в 1 200 линий в дюйме) и зари (III, по описанию Ангстрема); в последнем спектре чертами означены те части, в которых поглощение представляется таким, т. е. несплошным; крестиком означено место наименьшего поглощения. Итак, к свойствам хлорофилла присоединяется ещё одно; он погло-
-----------------------------------
1. В сильные морозы, в декабре и январе этого года, я имел случай убедиться в справедливости этого наблюдения; особенно резко выделяется линия а, так что с первого взгляда легко ошибиться, приняв её за С, С за В и т. д.; В также становится очень широкой, 8 - широка, но не очень резка. Остальные атмосферические линии были сравнительно с этими значительно слабее, чем, например, в августе.
2. Ангстрем - лучший судья в этом деле. Его «Spectre normal du Soleib всем известно, но менее известно, что ему же принадлежат первые точные исследования спектра хлорофилла.
-----------------------------------
щает те же лучи, которые поглощаются водяным паром и углекислотой, и, следовательно, такие, от которых можно ожидать наиболее энергического разлагающего действия. Справедливо ли подобное предположение или это только совпадение, решит будущее. Но если оно окажется справедливым, мы получим в хлорофилле новый разительный пример приспособления органа к его функции (1).
Из всего сказанного можно сделать следующие заключения о направлении, которое должны принять будущие исследования и о современном положении вопроса.
Для дальнейшего разъяснения дела существенно важно:
I. Определить, существуют ли второстепенные maxima (т. е. выдающиеся зубцы на полученной кривой), соответствующие абсорбционным полосам хлорофилла, а также тщательнее исследовать разложение в синей и фиолетовой частях спектра, чтобы проверить предположение, не представит ли кривая при перечислении на дифракционный спектр повышения в этой
части.
II. Определить, если окажется возможным, положение maximum'a разложения в спектре решёток. Этот опыт можно считать решающим опытом, experimentum erucis, для вопроса, от какого свойства луча зависит разложение.
III. Определить (посредством пиргелиометра и столбика Меллони) отношение между количеством тепла, получаемым листом, поглощаемым хлорофиллом и затраченным на процесс разложения (2).
Указав на эти задачи, я оставляю за собой право на их разрешение указанным мною путём.
---------------------------------
1. При этом может родиться целый ряд любопытных вопросов, как, например, о соотношении между окраской морских водорослей и глубиной, на которой они вырастают, о значении пигментов, сопровождающих хлорофилл, и пр.
2. Здесь, разумеется, не указаны общие вопросы: о распределении тепла в спектре решёток, об абсорбционном спектре углекислоты и пр., выходящие из области ботаники.
---------------------------------
Обсуждение уже полученных фактов приводит к следующим заключениям:
1) Теория Сакса о случайном совпадении разложения со световым напряжением, противоречащая логике, противоречит и фактам.
2) Касательно связи между разложением и энергией луча нельзя притти ни к какому заключению, пока неизвестна последняя.
3) Связь между поглощением света хлорофиллом и разложением углекислоты, между затраченной силой и производимой работой не подлежит сомнению.
4) Хлорофилл может действовать или вообще, как пигмент, т. е. как тело, задерживающее, превращающее и передающее энергию луча, или как вещество, поглощающее известные лучи, специально вызывающие разложение углекислоты и воды, или, наконец, как вещество, участвующее в реакции.
Таков в настоящем положении занимающий нас вопрос Полагаю, что я отнёсся к нему, по возможности, объективно, не предрешая его, не забегая вперёд фактов, и в праве повторить известное изречение: Je n'impose rien, je ne propose meme rien, - j'expose.
Петровское-Разумовское
20 декабря 1874 г.
ПОЛОЖЕНИЯ К ДОКТОРСКОЙ ДИССЕРТАЦИИ «ОБ УСВОЕНИИ СВЕТА РАСТЕНИЕМ»
1. Воззрения химиков, рассматривающих белковые вещества как сочетания сахаристых веществ с аммиаком, вполне согласуются с физиологическими фактами.
2. Появление аспарагина находится в связи сростом на счёт белковых веществ.
3. Теория распространения аспарагина, предложенная Пфеффером, поддерживаемая Саксом, противоречит законам физики.
4. Опыты Пфеффера, имеющие целью доказать участие аспарагина в образовании белковых веществ, этого не доказывают; но самый факт вероятен.
5. Отношение корней к растворённым веществам ещё не вполне разъяснено.
6. Эндосмометр Баранецкого, имеющий целью устранить гидростатическое давление, этого неудобства не устраняет.
7. Способ Дютроше (несправедливо называемый методом Сакса), т. е. определение кислорода по числу пузырьков, не точен и с успехом может быть заменён способом Шютценбергера.
8. Вопреки мнению Крауза, окулярный микроспектроскоп не имеет никакого значения для физиолога; напротив того, объективный микроспектроскоп открывает обширное поприще для исследований.
9. Открытия Прянгсгейма в области растительных пигментов объясняются экспериментальной ошибкой.
10. Вопреки Саксу, учение о дыхании растений не очевидно a priori и нуждается ещё в фактических доказательствах.
11. Опыты Брефельда, направленные против Пастера, ничего не доказывают.
12. Опыты Дегерена над испарением растений ложно им истолкованы.
13. Для объяснения явлений геотропизма необходимо обратить внимание на упругость отдельных тканей.
14. Исследования Мюллера значительно способствовали уяснению явлений гелиотропизма.
15. Деление клеточек может быть объяснено простыми механическими причинами.
16. Исследования Пфеффера не подвинули вопроса о причине движения раздражительных органов; возможно, что эта причина лежит в явлениях электродиффузии.
17. Возражение Негели, что теория Дарвина не в состоянии объяснить происхождения морфологических признаков, нисколько не умаляет значения этой теории.
18. В симметрии цветка мы имеем пример признака, повидимому, чисто морфологического, но в сущности - физиологического.
19. Открытие явления самопроизвольного зарождения, в тех условиях, в каких искали его, не только не венчало бы здания теории Дарвина, как обыкновенно полагают, но даже явилось бы существенным для неё препятствием.
