Alvas un dzīvsudraba kalcinēšana Lavoisier. "Desmit skaistākie eksperimenti zinātnes vēsturē"
1764. gadā Parīzes Zinātņu akadēmija izsludināja konkursu par tēmu “Lai atrastu labāko veidu, kā apgaismot lielas pilsētas ielas, apvienojot spilgtumu, vieglu apkopi un ekonomiju”. Par labāko atzīts projekts ar devīzi “Un ar gaismām viņš iezīmēs savu ceļu” (vārdi no Vergilija “Eneidas”). Projektā zinātniski pamatotas dažādas ielu apgaismes ierīces: eļļas laternas un tauku sveces, ar un bez atstarotājiem u.c.
1765. gada 9. aprīlī uzvarētājs tika apbalvots ar Akadēmijas zelta medaļu. Viņš izrādījās divdesmit divus gadus vecais Antuāns Lorāns Lavuāzjē - Francijas un pasaules zinātnes nākotnes lepnums.
Viņš dzimis 1743. gada 26. augustā Parīzes tiesas jurista ģimenē. Viņa tēvs gribēja redzēt Antuānu kā juristu un nosūtīja viņu uz veco aristokrātisko izglītības iestādi Mazarinas koledžu, pēc tam viņa studijas turpināja universitātes Juridiskajā fakultātē.
Antuāns, kurš izcēlās ar izcilām spējām, mācījās viegli, jo jau no mazotnes viņam izveidojās smaga, sistemātiska darba ieradums. Universitātē līdztekus juridiskajām zinātnēm Lavuazjē studēja arī dabaszinātnes, par kurām viņš sāka interesēties arvien vairāk. Viņš klausās lekciju kursu par ķīmiju no slavenā ķīmiķa G. Ruela, studē mineraloģiju no J. Guettard un botāniku no B. de Jussier.
1764. gadā Lavuazjē absolvēja universitāti ar jurista titulu, un nākamā gada februārī viņš Parīzes Zinātņu akadēmijai nodeva savu pirmo darbu ķīmijā “Ģipša analīze”, kurā atklāja viņa neatkarību un domāšanas oriģinalitāti. tika atklāti. Ja pirms tam minerālu sastāvs tika vērtēts galvenokārt pēc “uguns iedarbības”, tad viņš pētīja “uz ģipša ūdens iedarbību, šo gandrīz universālo šķīdinātāju”; pētīja kristalizācijas procesu un atklāja, ka, ģipsim sacietējot, tas absorbē ūdeni.
1768. gadā viņu ievēlēja Zinātņu akadēmijā par palīgu ķīmijas klasē. Franču zinātnieki uz viņu lika lielas cerības, un viņi nekļūdījās.
Tajā pašā gadā Lavuazjē kļuva par vispārējo nodokļu lauksaimnieku. Kā viens no Vispārējās nodokļu sabiedrības biedriem viņš saņēma tiesības iekasēt no iedzīvotājiem nodokļus un nodevas. Veicot uzņēmuma uzdevumus, viņš pārbaudīja tabakas rūpnīcas un muitas iestādes Francijas rietumos. Ieņēmumi galvenokārt tika dārgi zinātniskiem pētījumiem paredzētu instrumentu iegādei. Dalība vispārējā lauksaimniecībā kļuva par iemeslu lielā zinātnieka traģiskajai nāvei buržuāziskās revolūcijas laikā.
Ņemot vērā daudzus pienākumus lauksaimniecības jautājumos, Lavuazjē ķīmiju mācījās tikai no pulksten 6 līdz 9 un no pulksten 19 līdz 22 katru dienu un reizi nedēļā (sestdienās) visu dienu.
Kopš 1772. gada Lavuazjē sāka pētīt metālu sadedzināšanu un apdedzināšanu, plānojot "atkārtot ar jauniem piesardzības pasākumiem, lai apvienotu visu, ko mēs zinām par gaisu, kas saistās vai izdalās no ķermeņiem (mēs runājam par CO 2 - B.K.), ar citām iegūtajām zināšanām un izveidot teoriju." Tajā pašā gadā viņš sāka eksperimentus par metālu sadedzināšanu un kalcinēšanu. Pirmais eksperiments bija dimanta dedzināšana. Lavuazjē ievietoja to slēgtā traukā un karsēja ar palielināmo stiklu, līdz dimants pazuda. Izpētījis iegūto gāzi, Lavuazjē konstatēja, ka tā ir “saistītais gaiss” (CO 2). Tad zinātnieks sadedzināja fosforu un sēru hermētiski noslēgtās kolbās, iepriekš tos nosverot. Analizējot eksperimentu rezultātus, viņš pārliecinājās, ka degšanas laikā palielinās fosfora un sēra svars, un šis "pieaugums notiek, pateicoties milzīgajam gaisa daudzumam, kas saistās degšanas laikā". Tas liek Lavuazjē domāt, ka gaiss tiek absorbēts arī metālu kalcinēšanas laikā. Kā pierādījumu viņš nākamgad veiks īpašus eksperimentus (atkal veicot rūpīgu svēršanu). Slēgtos traukos karsēja dažādus metālus: alvu, svinu, cinku. Sākumā uz to virsmas izveidojās katlakmens (oksīdu) slānis, bet pēc kāda laika process apstājās. Tomēr svari ir smagāki par oriģinālo metālu, un trauka svars pirms un pēc karsēšanas palika nemainīgs. Tas nozīmē, ka metāla masas palielināšanās varētu notikt tikai traukā esošā gaisa dēļ, bet tad tur ir jābūt retinātai telpai. Un patiešām, atverot trauku, tajā ieplūda gaiss un kuģa svars kļuva lielāks (atcerieties M. V. Lomonosova eksperimentus).
Kāpēc viss gaiss nesavienojas ar metāliem? Kura no tā sastāvdaļām reaģē ar vielām? Šie jautājumi satrauca Lavuazjē. Atbildes uz tām nāca pēc tikšanās ar Prīstliju.
Atkārtojot angļu zinātnieka eksperimentus, Lavuazjē norādīja, ka 1/5 gaisa savienojas ar dzīvsudrabu, pārvēršot to katlakmens (dzīvsudraba oksīdā), bet atlikušās 4/5 gaisa neatbalsta degšanu un elpošanu. Karsējot oksīdu, izdalās tāds pats gaisa daudzums, kas, sajaucoties ar atlikušo, dod sākotnējo gaisu. Tāpēc parastais gaiss sastāv no divām daļām: “tīrs gaiss” un “smacējošs gaiss”.
1775. gadā Lavuāzjē kļuva par “šaujampulvera galveno vadītāju” (salpetra un šaujampulvera nozares vadītāju). Viņš pārceļas uz Arsenālu, kur iekārto izcilu laboratoriju; Tur viņš strādāja gandrīz līdz mūža beigām.
Veiktais darbs noveda Lavuazjē pie domas, ka vielu sadegšanā svarīga loma ir “tīram” vai “dzīvību dodošam” gaisam, nevis fantastiskam flogistonam. Zinātnieks apkopoja visu savu bagātīgo eksperimentālo materiālu trīs rakstos, kurus viņš iepazīstināja ar akadēmiju.
Pirmajā tika pārbaudīta dzīvsudraba mijiedarbība ar “vitriolskābi” (sērskābi) un iegūtā dzīvsudraba sulfāta grauzdēšana. Otrais raksts “Par degšanu kopumā” bija vissvarīgākais, jo tajā Lavuazjē ierosināja “jaunu sadegšanas teoriju”. Saskaņā ar šo teoriju, sadegšana ir ķermeņu savienošanas process ar skābekli, vienlaikus izdalot siltumu un gaismu. Iegūtie produkti nav vienkāršas vielas, bet gan kompleksi, kas sastāv no ķermeņa un skābekļa. Dedzinot vielu svars palielinās. Trešā raksta nosaukums bija “Eksperimenti par dzīvnieku elpošanu un izmaiņām gaisā, kas iet caur plaušām”. Tajā autore atzīmēja, ka dzīvnieku elpošana ir identiska degšanai, tikai tā notiek lēnāk, un šī procesa laikā radītais siltums uztur nemainīgu temperatūru organismā.
Šos darbus augstu novērtēja F. Engelss, rakstot, ka Lavuazjē “pirmo reizi uzcēla uz kājām visu ķīmiju, kas floģistiskajā formā stāvēja uz galvas”.
Skābekļa degšanas teorija atspēkoja flogistona teoriju. Ne velti lielākie tā laika ķīmiķi bija flogistona piekritēji, un starp tiem Šēls, Kavendišs, Prīstlijs atteicās to atzīt. Vācijā “ugunīgās matērijas” cienītāji kā protesta zīmi pat sadedzināja Lavuazjē portretu...
Par saviem novatoriskajiem pētījumiem Lavuazjē 1778. gadā tika ievēlēts par Parīzes Zinātņu akadēmijas akadēmiķi.
1789. gadā tika publicēts “Ķīmijas pamatkurss” trīs daļās - viens no svarīgākajiem zinātnieka darbiem. Tajā pašā gadā Francijā sākās buržuāziskā revolūcija. 1792. gada martā nodokļu lauksaimniecība tika likvidēta, un nākamajā gadā Konvents nolēma arestēt nodokļu zemniekus, tostarp Lavuazjē. Pēc tiesas visiem nodokļu zemniekiem tika piespriests nāvessods. 1794. gada 8. maijā Lavuazjē tika giljotinēts. Viņš maksāja, pēc K. A. Timirjazeva vārdiem, "par veselu plēsēju paaudžu grēkiem, kuri izsūca dzīvības sulu no franču tautas".
Astoņpadsmitais gadsimts, Francija, Parīze. Antuāns Lorāns Lavuazjē, viens no nākamajiem ķīmijas zinātnes radītājiem, pēc daudzu gadu eksperimentiem ar dažādām vielām savas laboratorijas klusumā, atkal un atkal pārliecinās, ka ir veicis īstu revolūciju zinātnē. Viņa būtībā vienkāršie ķīmiskie eksperimenti par vielu sadedzināšanu hermētiski noslēgtos tilpumos pilnībā atspēkoja tolaik vispārpieņemto flogistona teoriju. Bet spēcīgi, stingri kvantitatīvi pierādījumi par labu jaunajai "skābekļa" degšanas teorijai zinātniskajā pasaulē netiek pieņemti. Vizuālais un ērtais flogistona modelis ir ļoti stingri iesakņojies mūsu galvās.
Ko darīt? Pavadījis divus vai trīs gadus neauglīgos centienos aizstāvēt savu ideju, Lavuazjē nonāk pie secinājuma, ka viņa zinātniskā vide vēl nav nobriedusi tīri teorētiskiem argumentiem un viņam būtu jāiet pavisam cits ceļš. 1772. gadā lielais ķīmiķis nolēma veikt neparastu eksperimentu šim nolūkam. Viņš aicina ikvienu piedalīties skatē, kurā aizzīmogotā katlā tiek sadedzināts... smags dimanta gabals. Kā var pretoties zinātkārei? Galu galā mēs nerunājam par neko, bet par dimantu!
Pilnīgi saprotams, ka, sekojot sensacionālajam vēstījumam, laboratorijā kopā ar vienkāršiem cilvēkiem ieplūda zinātnieka dedzīgie pretinieki, kuri iepriekš nebija vēlējušies iedziļināties viņa eksperimentos ar visa veida sēru, fosforu un oglēm. Istaba bija nopulēta līdz spīdumam un spīdēja ne mazāk kā dārgakmens, kas notiesāts publiskai sadedzināšanai. Jāteic, ka Lavuazjē laboratorija tajā laikā piederēja vienai no labākajām pasaulē un pilnībā atbilst dārgam eksperimentam, kurā tagad vienkārši vēlējās piedalīties īpašnieka ideoloģiskie pretinieki.
Dimants nepievīla: tas dega bez redzamām pēdām, saskaņā ar tiem pašiem likumiem, kas attiecās uz citām nicināmām vielām. No zinātniskā viedokļa nekas būtiski jauns nav noticis. Bet “skābekļa” teorija, “saistītā gaisa” (oglekļa dioksīda) veidošanās mehānisms beidzot ir nonākusi pat visneatkarīgāko skeptiķu apziņā. Viņi saprata, ka dimants nav pazudis bez pēdām, bet gan uguns un skābekļa ietekmē tas ir piedzīvojis kvalitatīvas izmaiņas un pārvērties par kaut ko citu. Galu galā eksperimenta beigās kolba svēra tieši tik daudz, cik sākumā. Līdz ar to, ka dimants viltus pazuda visu acu priekšā, vārds “flogistons” uz visiem laikiem pazuda no zinātniskās leksikas, apzīmējot hipotētisku vielas sastāvdaļu, kas it kā tiek zaudēta tās sadegšanas laikā.
Bet svēta vieta nekad nav tukša. Viens gāja, cits nāca. Flogistona teoriju aizstāja jauns dabas pamatlikums - matērijas saglabāšanas likums. Zinātnes vēsturnieki Lavuazjē atzina par šī likuma atklājēju. Dimants palīdzēja pārliecināt cilvēci par tā esamību. Tajā pašā laikā šie paši vēsturnieki ap sensacionālo notikumu ir radījuši tādus miglas mākoņus, ka joprojām šķiet diezgan grūti saprast faktu ticamību. Par svarīga atklājuma prioritāti jau daudzus gadus bez jebkāda pamata strīdas “patriotiskās” aprindas dažādās valstīs: Krievijā, Itālijā, Anglijā...
Kādi argumenti apstiprina apgalvojumus? Paši smieklīgākie. Piemēram, Krievijā matērijas saglabāšanas likumu piedēvē Mihailam Vasiļjevičam Lomonosovam, kurš to faktiski neatklāja. Turklāt kā pierādījumu ķīmijas zinātnes skricelēji nekaunīgi izmanto fragmentus no viņa personīgās sarakstes, kur zinātnieks, daloties ar kolēģiem savos argumentācijās par matērijas īpašībām, it kā personīgi liecina par labu šim viedoklim.
Itāļu historiogrāfi savus apgalvojumus par pasaules atklājuma prioritāti ķīmijas zinātnē skaidro ar to, ka... Lavuāzier nebija pirmais, kuram radās ideja izmantot dimantu eksperimentos. Izrādās, ka tālajā 1649. gadā ievērojami Eiropas zinātnieki iepazinās ar vēstulēm, kurās ziņots par līdzīgiem eksperimentiem. Tos nodrošināja Florences Zinātņu akadēmija, un no to satura izrietēja, ka vietējie alķīmiķi jau bija pakļāvuši dimantus un rubīnus spēcīgai uguns iedarbībai, ievietojot tos hermētiski noslēgtos traukos. Tajā pašā laikā dimanti pazuda, bet rubīni tika saglabāti to sākotnējā formā, no kā tika izdarīts secinājums par dimantu kā "patiesi maģisku akmeni, kura būtība nav izskaidrojama". Nu ko? Mēs visi vienā vai otrā veidā ejam savu priekšgājēju pēdās. Un fakts, ka Itālijas viduslaiku alķīmiķi neatzina dimanta dabu, liecina tikai par to, ka viņu apziņai nebija pieejamas daudzas citas lietas, tostarp jautājums par to, kur nonāk vielas masa, kad to karsē traukā, kas izslēdz piekļuve gaisam.
Arī britu autora ambīcijas izskatās ļoti nestabilas, jo tās kopumā noliedz Lavuazjē iesaistīšanos sensacionālajā eksperimentā. Pēc viņu domām, lielajam franču aristokrātam tika negodīgi ieskaitīti kredīti, kas patiesībā piederēja viņu tautietim Smitsonam Tenantam, kuru cilvēce pazīst kā divu pasaulē dārgāko metālu – osmija un irīdija – atklājēju. Tieši viņš, kā apgalvo briti, veica šādus demonstrācijas trikus. Jo īpaši viņš sadedzināja dimantu zelta traukā (iepriekš grafīts un kokogles). Un tieši viņš nonāca pie ķīmijas attīstībai svarīgā secinājuma, ka visām šīm vielām ir vienāda būtība un, sadegot, veidojas ogļskābā gāze, stingri ievērojot sadedzināmo vielu svaru.
Taču, lai arī kā daži zinātnes vēsturnieki Krievijā vai Anglijā censtos noniecināt Lavuazjē izcilos sasniegumus un piešķirt viņam sekundāru lomu unikālajā pētniecībā, viņiem tomēr neizdodas. Izcilais francūzis turpina palikt pasaules sabiedrības acīs kā cilvēks ar visaptverošu un oriģinālu prātu. Pietiek atgādināt viņa slaveno eksperimentu ar destilētu ūdeni, kas uz visiem laikiem satricināja daudzu zinātnieku tolaik valdošo uzskatu par ūdens spēju karsējot pārvērsties cietā vielā.
Šis nepareizais viedoklis tika izveidots, pamatojoties uz šādiem novērojumiem. Kad ūdens tika iztvaicēts “līdz sausumam”, trauka apakšā vienmēr tika atrasts ciets atlikums, ko vienkāršības labad sauca par “zemi”. Šeit tika runāts par ūdens pārvēršanu zemē.
1770. gadā Lavuazjē pārbaudīja šo ierasto gudrību. Sākumā viņš darīja visu, lai iegūtu pēc iespējas tīrāku ūdeni. To tad varētu panākt tikai vienā veidā – destilējot. Ņemot labāko lietus ūdeni dabā, zinātnieks to destilēja astoņas reizes. Tad viņš piepildīja iepriekš nosvērtu stikla trauku ar ūdeni, kas attīrīts no piemaisījumiem, hermētiski to noslēdza un vēlreiz reģistrēja svaru. Pēc tam trīs mēnešus viņš karsēja šo trauku uz degļa, uzkarsējot tā saturu gandrīz līdz vārīšanās temperatūrai. Rezultātā konteinera apakšā patiešām bija “zeme”.
Bet no kurienes? Lai atbildētu uz šo jautājumu, Lavuazjē vēlreiz nosvēra sauso trauku, kura masa bija samazinājusies. Konstatējis, ka trauka svars ir mainījies tikpat daudz, cik tajā parādījusies “zeme”, eksperimentētājs saprata, ka cietais atlikums, kas samulsināja viņa kolēģus, vienkārši izskalojas no stikla, un par brīnumu nevar būt ne runas. ūdens pārvērtības zemē. Šeit notiek dīvains ķīmiskais process. Un augstas temperatūras ietekmē tas notiek daudz ātrāk.
Jurijs Frolovs.
Dabaszinātņu vēsture ir pilna ar eksperimentiem, kurus ir pelnījuši saukt par dīvainiem. Tālāk aprakstītie desmit tika izvēlēti pilnībā atbilstoši autora gaumei, ar kuru jūs varat nepiekrist. Daži no šajā kolekcijā iekļautajiem eksperimentiem nebeidzās ar neko. Citi noveda pie jaunu zinātnes nozaru rašanās. Ir eksperimenti, kas sākti pirms daudziem gadiem, bet vēl nav pabeigti.
Tā mūsu laikos izskatās pietura, kurai garām brauca platforma ar trompetistiem, pārbaudot Doplera principu.
Donalds Kellogs un Gua.
Ar šo zīmējumu jūs varat pārbaudīt savu krāsu redzi. Cilvēki ar normālu redzi aplī redz skaitli 74, daltoniķi – 21.
Kas tika redzēts caur teleskopu eksperimenta laikā, lai pārbaudītu Zemes sfēriskumu. A. Wallace zīmējums.
Paies vēl pieci gadi, un glāzē iekritīs devītā viskozu sveķu pile kopš 1938. gada.
Biosphere 2 ir milzīgs noslēgts ēku komplekss, kas izgatavots no betona, tērauda caurulēm un 5600 stikla paneļiem.
ŅŪTONS LĒKŠANA
Bērnībā Īzaks Ņūtons (1643-1727) uzauga kā diezgan trausls un slimīgs zēns. Āra spēlēs viņš parasti atpalika no vienaudžiem.
1658. gada 3. septembrī nomira Olivers Kromvels, angļu revolucionārs, kurš uz īsu brīdi kļuva par suverēnu valsts valdnieku. Šajā dienā pār Angliju plosījās neparasti stiprs vējš. Tauta teica: pats velns esot aizlidojis pēc uzurpatora dvēseles! Bet Grantemas pilsētiņā, kur tolaik dzīvoja Ņūtons, bērni uzsāka tāllēkšanas sacensības. Pamanījis, ka labāk ir lēkt ar vēju, nevis pret to, Īzaks metās priekšā visiem sāncenšiem.
Vēlāk viņš sāka eksperimentus: pierakstīja, cik pēdu viņš var lēkt vējā, cik pēdas var lēkt pret vēju un cik tālu viņš var lēkt bezvēja dienā. Tas viņam deva priekšstatu par vēja stiprumu, kas izteikts pēdās. Jau kļuvis par slavenu zinātnieku, viņš teica, ka uzskata šos lēcienus par saviem pirmajiem eksperimentiem.
Ņūtons ir pazīstams kā lielisks fiziķis, taču viņa pirmo eksperimentu vairāk var attiecināt uz meteoroloģiju.
KONCERTS UZ SLIEDZĒM
Bija arī pretējs gadījums: meteorologs veica eksperimentu, kas pierādīja vienas fiziskās hipotēzes pamatotību.
Austriešu fiziķis Kristians Doplers 1842. gadā izvirzīja un teorētiski pamatoja pieņēmumu, ka gaismas un skaņas vibrāciju frekvencei ir jāmainās novērotājam atkarībā no tā, vai gaismas vai skaņas avots virzās no novērotāja vai pret viņu.
1845. gadā holandiešu meteorologs Kristofers Bejs-Balots nolēma pārbaudīt Doplera hipotēzi. Viņš nolīga lokomotīvi ar bortu, nolika uz platformas divus trompetistus un lūdza turēt noti G (bija nepieciešami divi trompetisti, lai viens varētu paņemt gaisu, kamēr otrs spēlē noti, un tādējādi skaņa netiktu pārtraukta ). Uz pieturas platformas starp Utrehtu un Amsterdamu meteorologs novietoja vairākus mūziķus bez instrumentiem, bet ar absolūtu mūzikas klausu. Pēc tam lokomotīve ar trompetistiem dažādos ātrumos sāka vilkt platformu gar platformu kopā ar klausītājiem, un viņi atzīmēja, kuru noti dzirdēja. Tad novērotāji bija spiesti braukt, un trompetisti spēlēja, stāvot uz platformas. Eksperimenti ilga divas dienas, kā rezultātā kļuva skaidrs, ka dopleram bija taisnība.
Starp citu, vēlāk Beis-Balot nodibināja holandiešu laika dienestu, noformulēja sava vārda likumu (ja ziemeļu puslodē stāvi ar muguru pret vēju, tad zema spiediena apgabals būs pa kreisi) un kļuva par ārzemju. Sanktpēterburgas Zinātņu akadēmijas korespondents loceklis.
ZINĀTNE DZIMUSI AR TĒJAS KRUSI
Viens no biometrijas (matemātiskās statistikas bioloģisko eksperimentu rezultātu apstrādei) pamatlicējiem angļu botāniķis Roberts Fišers 1910.-1914.gadā strādāja agrobioloģiskajā stacijā netālu no Londonas.
Darbinieku komandā bija tikai vīrieši, bet kādu dienu viņi pieņēma darbā sievieti, aļģu speciālistu. Viņas dēļ tika nolemts koplietošanas telpā ierīkot pulksten pieci. Pašā pirmajā tējas ballītē izcēlās strīds par Anglijai mūžīgu tēmu: kas ir pareizāk - pievienot tējai pienu vai ieliet tēju krūzē, kurā jau ir piens? Daži skeptiķi sāka runāt, ka ar tādu pašu proporciju dzēriena garša neatšķirsies, bet jaunā darbiniece Muriela Bristole apgalvoja, ka viņa var viegli atšķirt “nepareizo” tēju (angļu aristokrāti uzskata par pareizu piena pievienošanu uz tēju, nevis otrādi).
Nākamajā istabā ar personāla ķīmiķa palīdzību dažādos veidos tika pagatavotas vairākas tējas tases, un lēdija Muriela parādīja savas gaumes smalkumu. Un Fišers prātoja: cik reizes eksperiments ir jāatkārto, lai rezultātu uzskatītu par ticamu? Galu galā, ja būtu tikai divas tases, būtu pilnīgi iespējams uzminēt gatavošanas metodi tīri nejauši. Ja trīs vai četri, arī iespēja varētu nospēlēt lomu...
No šīm pārdomām dzima klasiskā grāmata Statistical Methods for Scientific Workers, kas izdota 1925. gadā. Fišera metodes joprojām izmanto biologi un ārsti.
Ņemiet vērā, ka Muriela Bristole, saskaņā ar vienas tējas ballītes dalībnieka atmiņām, pareizi identificēja visas krūzes.
Starp citu, iemesls, kāpēc angļu augstajā sabiedrībā pieņemts tējai pievienot pienu, nevis otrādi, ir saistīts ar fizisku parādību. Muižnieki vienmēr dzēra tēju no porcelāna, kas var pārplīst, ja vispirms krūzē ielej aukstu pienu un pēc tam pievieno karstu tēju. Parastie angļi dzēra tēju no māla traukiem vai skārda krūzēm, nebaidoties par savu integritāti.
SĀKUMS MOWGLI
1931. gadā neparastu eksperimentu veica amerikāņu biologu ģimene - Vintropa un Luela Kelloga. Izlasot rakstu par bēdīgo bērnu likteni, kas aug starp dzīvniekiem – vilkiem vai pērtiķiem, biologi sāka domāt: ja nu mēs darītu pretējo – mēģinātu cilvēku ģimenē izaudzināt pērtiķa mazuli? Vai viņš tuvosies cilvēkam? Sākumā zinātnieki vēlējās pārcelties kopā ar savu mazo dēlu Donaldu uz Sumatru, kur starp orangutāniem būtu viegli atrast Donaldam pavadoni, taču tam nepietika naudas. Tomēr Jēlas Lielo pērtiķu izpētes centrs viņiem aizdeva mazu šimpanzes mātīti vārdā Gua. Viņai bija septiņi mēneši, bet Donaldam – 10.
Kellogu pāris zināja, ka gandrīz 20 gadus pirms eksperimenta krievu pētniece Nadežda Ladigina jau mēģinājusi izaudzināt gadu vecu šimpanzi tā, kā audzina bērnus, un trīs gadus nebija guvusi panākumus tās “humanizācijā”. Taču Ladygina eksperimentu veica bez bērnu līdzdalības, un Kellogi cerēja, ka kopdzīve ar dēlu dos atšķirīgus rezultātus. Turklāt nevarēja izslēgt, ka viena gada vecums jau ir par vēlu “pāraudzināšanai”.
Gua tika pieņemts ģimenē un sāka audzināt vienādi ar Donaldu. Viņi patika viens otram un drīz kļuva nešķirami. Eksperimenta veicēji pierakstīja katru sīkumu: Donaldam patīk smaržu smarža, Gua nepatīk. Mēs veicām eksperimentus: kurš gan var ātri uzminēt, kā ar kociņu dabūt cepumu piekarināt no griestiem istabas vidū uz diega? Un, ja puikam un pērtiķim aizsiet acis un nosauks tos vārdā, kurš gan labāk noteiks skaņas virzienu? Gua uzvarēja abos testos. Bet, kad Donaldam iedeva zīmuli un papīru, viņš pats sāka kaut ko skricelēt uz lapas, un pērtiķim bija jāmāca, ko darīt ar zīmuli.
Mēģinājumi izglītības iespaidā tuvināt pērtiķi cilvēkiem izrādījās diezgan neveiksmīgi. Lai gan Gua bieži kustējās uz divām kājām un iemācījās ēst ar karoti, pat sāka mazliet saprast cilvēka runu, viņa apmulsa, kad parādījās pazīstami cilvēki dažādās drēbēs, viņai nevarēja iemācīt izrunāt vismaz vienu vārdu - “tētis” un viņa, atšķirībā no Donalda, es nevarēju apgūt tādu vienkāršu spēli kā mūsu "laduški".
Tomēr eksperimentu nācās pārtraukt, kad izrādījās, ka līdz 19 mēnešu vecumam Donalds nespīdēja ar daiļrunību – viņš bija apguvis tikai trīs vārdus. Un, kas ir vēl ļaunāk, viņš sāka izteikt savu vēlmi ēst ar tipisku pērtiķa skaņu, piemēram, riešanu. Vecāki baidījās, ka zēns pamazām nokritīs četrrāpus un nekad nepārvaldīs cilvēku valodu. Un Gua tika nosūtīta atpakaļ uz bērnudārzu.
DALTONA ACIS
Mēs runāsim par eksperimentu, kas veikts pēc eksperimentētāja lūguma pēc viņa nāves.
Angļu zinātnieks Džons Daltons (1766-1844) palicis atmiņā galvenokārt ar saviem atklājumiem fizikas un ķīmijas jomā, kā arī ar pirmo iedzimta redzes defekta – krāsu akluma – aprakstu, kurā ir traucēta krāsu atpazīšana.
Pats Daltons pamanīja, ka cieš no šī trūkuma tikai pēc tam, kad 1790. gadā sāka interesēties par botāniku un viņam bija grūti saprast botāniskās monogrāfijas un atslēgas. Kad teksts atsaucās uz baltiem vai dzelteniem ziediem, viņam nebija nekādu grūtību, bet, ja ziedi tika aprakstīti kā purpursarkani, rozā vai tumši sarkani, tie visi šķita neatšķirami no zila līdz Daltonam. Bieži vien, identificējot augu pēc apraksta grāmatā, zinātniekam bija kādam jājautā: vai tas ir zils vai rozā zieds? Apkārtējie domāja, ka viņš joko. Daltonu saprata tikai viņa brālis, kuram bija tāds pats iedzimts defekts.
Pats Daltons, salīdzinot savu krāsu uztveri ar draugu un paziņu redzējumu par krāsām, nolēma, ka viņa acīs ir kaut kāds zils filtrs. Un viņš pēc nāves novēlēja savam laborantam noņemt acis un pārbaudīt, vai tā sauktais stiklveida ķermenis, želatīna masa, kas aizpilda acs ābolu, ir iekrāsota zilganā krāsā?
Laborants izpildīja zinātnieka vēlmes un neko īpašu viņa acīs neatrada. Viņš ierosināja, ka Daltonam varētu būt kaut kas nepareizs ar redzes nerviem.
Daltona acis Mančestras Literatūras un filozofijas biedrībā tika saglabātas spirta burkā, un jau mūsu laikos, 1995. gadā, ģenētiķi izolēja un pētīja DNS no tīklenes. Kā jau varēja gaidīt, viņā tika atrasti daltonisma gēni.
Nevar nepieminēt vēl divus ārkārtīgi dīvainus eksperimentus ar cilvēka redzes orgāniem. Īzaks Ņūtons no ziloņkaula izgrieza plānu, izliektu zondi, ielaida to acī un piespieda acs ābola aizmugurē. Tajā pašā laikā acī parādījās krāsaini zibšņi un apļi, no kuriem izcilais fiziķis secināja, ka mēs redzam apkārtējo pasauli, jo gaisma rada spiedienu uz tīkleni. 1928. gadā viens no televīzijas pionieriem, angļu izgudrotājs Džons Bērds, mēģināja izmantot cilvēka aci kā raidīšanas kameru, taču tas, protams, neizdevās.
VAI ZEME IR Bumba?
Rets ģeogrāfijas eksperimenta piemērs, kas patiesībā nav eksperimentāla zinātne.
Izcilais angļu evolūcijas biologs, Darvina cīņas biedrs Alfrēds Rasels Volless bija aktīvs cīnītājs pret pseidozinātni un visa veida māņticībām (skat. Zinātne un dzīve Nr. 5, 1997).
1870. gada janvārī Volless izlasīja sludinājumu zinātniskā žurnālā, kura iesniedzējs piedāvāja likmi par 500 mārciņām ikvienam, kurš apņemsies skaidri pierādīt Zemes sfēriskumu un “katram saprātīgam cilvēkam saprotamā veidā demonstrēt izliektu dzelzceļu. , upe, kanāls vai ezers. Strīdu ierosināja kāds Džons Hamdens, grāmatas autors, kas pierāda, ka Zeme patiesībā ir plakans disks.
Volless nolēma pieņemt izaicinājumu un izvēlējās sešu jūdžu taisnu kanāla posmu, lai demonstrētu Zemes apaļumu. Posma sākumā un beigās bija divi tilti. Vienam no tiem Wallace uzstādīja stingri horizontālu 50x teleskopu ar tēmēšanas vītnēm okulārā. Kanāla vidū trīs jūdžu attālumā no katra tilta viņš uzlika augstu zīmi ar melnu apli. Uz otra tilta es piekāru dēli ar horizontālu melnu svītru. Teleskopa augstums virs ūdens, melnais aplis un melnā svītra bija tieši tāds pats.
Ja Zeme (un ūdens kanālā) ir plakana, melnajai joslai un melnajam aplim ir jāsakrīt teleskopa okulārā. Ja ūdens virsma ir izliekta, atkārtojot Zemes izliekumu, tad melnajam aplim jābūt virs svītras. Un tā arī notika (skat. attēlu). Turklāt neatbilstības lielums labi sakrita ar aprēķināto, kas iegūts no zināmā mūsu planētas rādiusa.
Tomēr Hamdens atteicās pat skatīties caur teleskopu, nosūtot savu sekretāru to izdarīt. Un sekretāre klātesošajiem apliecināja, ka abas atzīmes ir vienā līmenī. Ja tiek novērota kāda neatbilstība, tas ir saistīts ar teleskopa lēcu aberācijām.
Sekoja vairākus gadus ilga tiesas prāva, kuras rezultātā Hamdens joprojām bija spiests samaksāt 500 mārciņas, bet Volless iztērēja ievērojami vairāk juridiskajām izmaksām.
DIVI ILGĀKIE EKSPERIMENTI
Iespējams, visvairāk sākts pirms 130 gadiem (sk. “Zinātne un dzīve” Nr. 7, 2001) un vēl nav pabeigts. Amerikāņu botāniķis V. Dž. Bīls 1879. gadā zemē apraka 20 pudeles parasto nezāļu sēklu. Kopš tā laika periodiski (vispirms ik pēc pieciem, pēc tam desmit un vēl vēlāk - ik pēc divdesmit gadiem) zinātnieki izrok vienu pudeli un pārbauda sēklu dīgtspēju. Dažas īpaši noturīgas nezāles joprojām dīgst. Nākamajai pudelei vajadzētu būt pieejamai 2020. gada pavasarī.
Garākais fizikas eksperiments sākās Austrālijas pilsētas Brisbenas universitātē, profesors Tomass Pārnels. 1927. gadā viņš stikla piltuvē, kas uzstādīts uz statīva, ievietoja cietu sveķu gabalu - var, kas pēc savām molekulārajām īpašībām ir šķidrums, lai arī ļoti viskozs. Pēc tam Parnels karsēja piltuvi, līdz laka nedaudz izkusa un ieplūda piltuves snīpī. 1938. gadā pirmais sveķu piliens iekrita Parnela ievietotajā laboratorijas vārglāzē. Otrais krita 1947. gadā. 1948. gada rudenī profesors nomira, un viņa skolēni turpināja krātera novērošanu. Kopš tā laika kritumi ir samazinājušies 1954., 1962., 1970., 1979., 1988. un 2000. gadā. Pilienu biežums pēdējās desmitgadēs ir samazinājies, jo laboratorijā tika uzstādīts gaisa kondicionētājs un kļuva vēsāks. Interesanti, ka ne reizi piliens nenokrita neviena novērotāja klātbūtnē. Un pat tad, kad 2000. gadā piltuves priekšā tika uzstādīta tīmekļa kamera, lai pārraidītu attēlus uz internetu, astotā un šodien pēdējā piliena brīdī kamera sabojājās!
Eksperiments vēl ir tālu no pabeigta, taču jau tagad ir skaidrs, ka var ir simts miljonus reižu viskozāks par ūdeni.
BIOSFERE-2
Šis ir lielākais eksperiments mūsu izlases sarakstā. Tika nolemts izveidot zemes biosfēras darba modeli.
1985. gadā vairāk nekā divi simti amerikāņu zinātnieku un inženieru apvienojās, lai Sonoras tuksnesī (Arizona) uzbūvētu milzīgu stikla ēku, kurā būtu zemes floras un faunas paraugi. Viņi plānoja ēku hermētiski noslēgt no jebkāda svešu vielu un enerģijas pieplūduma (izņemot saules gaismas enerģiju) un uz diviem gadiem šeit apmetināt astoņu brīvprātīgo komandu, kas nekavējoties tika nosaukta par "bionautiem". Eksperimentam bija paredzēts dot ieguldījumu dabas biosfēras savienojumu izpētē un pārbaudīt cilvēku ilgtermiņa pastāvēšanas iespēju slēgtā sistēmā, piemēram, tālsatiksmes kosmosa lidojumu laikā. Augiem bija jāpiegādā skābeklis; tika cerēts, ka ūdeni nodrošinās dabiskais cikls un bioloģiskās pašattīrīšanās procesi, augu un dzīvnieku barība.
Ēkas iekšējā platība (1,3 hektāri) tika sadalīta trīs galvenajās daļās. Pirmajā ir piemēri piecām raksturīgām Zemes ekosistēmām: lietus mežu pleķītis, “okeāns” (sālsūdens baseins), tuksnesis, savanna (ar tai cauri tek “upe”) un purvs. Visās šajās daļās bija apmetušies botāniķu un zoologu atlasīti floras un faunas pārstāvji. Ēkas otrā daļa bija atvēlēta dzīvības uzturēšanas sistēmām: ceturtdaļ hektāra ēdamo augu audzēšanai (139 sugas, skaitot tropiskos augļus no “meža”), zivju baseiniem (tilapiju viņi uztvēra kā nepretenciozu, strauji augošu un garšīgas sugas) un bioloģiskās notekūdeņu attīrīšanas nodalījums. Visbeidzot, bija dzīvojamās telpas "bionautiem" (katra 33 kvadrātmetri ar kopīgu ēdamistabu un dzīvojamo istabu). Saules paneļi nodrošināja elektrību datoriem un nakts apgaismojumu.
1991. gada septembra beigās stikla siltumnīcā tika “aizmūrēti” astoņi cilvēki. Un drīz sākās problēmas. Laiks izrādījās neparasti apmācies, fotosintēze bija vājāka nekā parasti. Turklāt augsnē savairojās baktērijas, kas patērē skābekli, un 16 mēnešu laikā tās saturs gaisā samazinājās no parastajiem 21% līdz 14%. Mums bija jāpievieno skābeklis no ārpuses, no baloniem. Ēdamo augu ražas izrādījās mazākas nekā gaidīts, “Biosfēras-2” populācija bija pastāvīgi izsalcis (lai gan jau novembrī bija jāatver pārtikas veikals; divu gadu pieredzes laikā vidējais svara zudums bija 13%. ). Izzuda apdzīvotie kukaiņu apputeksnētāji (kopumā izmira no 15 līdz 30% sugu), bet savairojās prusaki, kurus neviens neapdzīvoja. “Bionauti” vēl vismaz varēja palikt nebrīvē plānotos divus gadus, taču kopumā eksperiments bija neveiksmīgs. Tomēr tas vēlreiz parādīja, cik trausli un neaizsargāti ir biosfēras mehānismi, kas nodrošina mūsu dzīvi.
Milzu struktūra tagad tiek izmantota individuāliem eksperimentiem ar dzīvniekiem un augiem.
DEGUŠAIS DIMANTS
Mūsdienās nevienu nepārsteidz eksperimenti, kas ir dārgi un prasa milzīgas eksperimentālās telpas. Taču pirms 250 gadiem tas bija jaunums, tāpēc pulcējās ļaužu pūļi, lai vērotu izcilā franču ķīmiķa Antuāna Lorāna Lavuazjē pārsteidzošos eksperimentus (jo īpaši tāpēc, ka eksperimenti notika svaigā gaisā, dārzā pie Luvras).
Lavuazjē pētīja dažādu vielu uzvedību augstās temperatūrās, kam viņš uzbūvēja milzu instalāciju ar diviem objektīviem, kas koncentrēja saules gaismu. Kolekcionēšanas lēcas ar 130 centimetru diametru izgatavošana joprojām ir nenozīmīgs uzdevums, bet 1772. gadā tas bija vienkārši neiespējams. Taču optiķi atrada izeju: izgatavoja divas apaļas ieliektas glāzes, pielodēja tās un starp tām ielēja 130 litrus spirta. Šādas lēcas biezums centrā bija 16 centimetri. Otrā lēca, kas palīdzēja vēl spēcīgāk savākt starus, bija divas reizes mazāka, un tika izgatavota ierastajā veidā - slīpējot stikla lējumu. Šī optika tika uzstādīta (tās zīmējumu var redzēt “Zinātne un dzīve” 8, 2009). Pārdomāta sviru, skrūvju un riteņu sistēma ļāva vērst lēcas uz Sauli. Eksperimenta dalībnieki valkāja kūpinātas brilles.
Sistēmas centrā Lavuazjē novietoja dažādus minerālus un metālus: smilšakmeni, kvarcu, cinku, alvu, ogles, dimantu, platīnu un zeltu. Viņš atzīmēja, ka hermētiski noslēgtā stikla traukā ar vakuumu dimants karsējot pārogļojas un sadeg gaisā, pilnībā izzūdot. Eksperimenti maksāja tūkstošiem zelta livru.
LAVOZĪRS
Ķīmijas vēsturē ir maz vārdu, ar kuriem tika saistīti tik daudzi svarīgi ķīmiski notikumi kā Antuāna Lorāna Lavuazjē vārds. Viņš pats veica salīdzinoši maz atklājumu, taču viņam bija ļoti reta dāvana apvienot jaunus faktus, citu atklājumus un savu pieredzi vienā veselumā. Viņš bija viens no izcilākajiem dabaszinātniekiem, kura darbam bija milzīga ietekme ne tikai uz ķīmijas, bet arī citu dabaszinātņu attīstību, ieviešot tajās kvantitatīvās izpētes metodes un precizitāti. Skaistā valoda, kurā Lavuazjē izsaka savas domas, vienkārša un tēlaina, kur katrs vārds lasītājā izraisa tieši to domu, ko autors vēlas dot, ir kļuvusi par prototipu tam, uz ko jātiecas katram zinātniekam.
A ntoine Lorāns Lavuāzjē dzimis 1743. gadā. Puisis uzauga sabiedrībā, kurā bija ļoti apdāvināti cilvēki - viņa tēva radinieki un paziņas, kuri ieņēma svarīgus oficiālus amatus un bija pieraduši savā lokā apspriest dažādus zinātnes un sabiedriskās dzīves jautājumus. Šādās diskusijās vienmēr bija klāt topošais zinātnieks, kurš drīz vien piesaistīja uzmanību ar savu inteliģenci un attīstību. Viņa tēvs, slavenais jurists, vēlējās dēlam dot juridisko izglītību, taču, pamanījis jaunietim tieksmi uz matemātiku un dabaszinātnēm, ievietoja Mazarinas koledžā, kuras programmā šīs zinātnes bija iekļautas.
Pēc koledžas absolvēšanas Lavuazjē iestājās augstākajā juridiskajā skolā, kur ieguva bakalaura grādu tiesību zinātnēs, bet gadu vēlāk - tiesību licenciātu. Bet tajā pašā laikā viņš nepārstāja studēt dabaszinātnes, kuras viņam ļoti iepatikās koledžā, turpinot tās studēt sava laika izcilāko zinātnieku - astronoma Nikolasa Luī Lakaila, botāniķa Bernāra Žusjē, vadībā, ģeologs un mineralogs Žans Etjēns Getārs, kura palīgs viņš kļuva. Jauno juristu īpaši piesaistīja profesora Gijoma Fransuā Rūela lekcijas par ķīmiju. Skaisti pasniegtas un daudzu eksperimentu pavadītas lekcijas vienmēr piesaistīja pilnu auditoriju. No šo lekciju ierakstiem, kas līdz mums nonākuši vairākos eksemplāros, ir skaidrs, ka Rūels centās sniegt klausītājiem pilnīgu izpratni par tā laika ķīmijas stāvokli. Tāpat kā citi tā laikmeta ķīmiķi, viņš bija flogistona teorijas piekritējs un, pamatojoties uz to, skaidroja ķīmiskās parādības. Galu galā Lavuāzjē pilnībā atteicās no jurisprudences un pilnībā veltīja sevi dabaszinātnēm. Izcila efektivitāte un sistemātiskums padarīja šos pētījumus ļoti produktīvus, viņš vienmēr centās nokļūt līdz lietu būtībai un rast izskaidrojumus parādībām.
Līdztekus tam Lavuazjē ļoti interesēja tehniskie un sociālekonomiskie jautājumi. Viņa pirmais zinātniskais pētījums par ģipša sastāvu bija arī pirmais paziņojums, ko viņš sniedza 1765. gadā Parīzes Zinātņu akadēmijā. Tajā pašā gadā Lavuazjē piedalījās akadēmijas izsludinātajā konkursā, lai atrastu labāko Parīzes ielu apgaismojuma veidu. Lavuazjē par savu ziņojumu saņēma zelta medaļu.
Dabiski, ka drīzumā izskanēja priekšlikums par Zinātņu akadēmijas locekli ievēlēt Lavuazjē kā izglītotu, inteliģentu, enerģisku un zinātnei ļoti noderīgu cilvēku. Vēlēšanas notika 1768. gadā. Lavuazjē vispirms apmeklēja akadēmijas sapulci, kur tika ievēlēts par vairāku komisiju locekli. Viņa darbību šajās komisijās iezīmēja tāda pati metodiskums, kas raksturo visu viņa darbu.
Vēlēdamies uzlabot savu finansiālo stāvokli, Lavuazjē tajā pašā gadā izdarīja darbību, kas viņam radīja letālas sekas: viņš kļuva par vienu no nodokļu zemniekiem iekšējo nodokļu maksāšanā, par "vispārējo zemnieku", vispirms ļoti rūpīgi izpētījis visu, kas saistīts ar "ģenerāliem". Zemnieks”*. Zemnieki ņēma no valsts nodokļus, tas ir, ik gadu iemaksāja noteiktu naudas summu valsts kasē, un paši iekasēja nodokļus no tautas; atšķirība bija viņu labā. Viņam tika uzticēta tabakas ražošanas uzraudzība, muitas operāciju uzraudzība un citi ar netiešajiem nodokļiem saistītie jautājumi. Lavuazjē pievērsās šai lietai ar sev raksturīgo enerģiju un 1769.–1770. lauksaimniecības interesēs daudz ceļoja pa Franciju.
Viņš arī izmantoja šos braucienus, lai pētītu dzeramo un citus dabiskos ūdeņus. Pētot tos, Lavuazjē pamanīja, ka pat simtkārtīga destilācija pilnībā neatbrīvo ūdeni no tajā izšķīdinātajiem piemaisījumiem. Pieņemot, ka pēdējo avots bija destilācijai izmantotie trauki, viņš 100 dienas karsēja ūdeni stikla traukā līdz 90 °C. Pēc tam, precīzi sverot, viņš noteica kuģa svara zudumu un no ūdens izdalīto piesārņotāju svaru: abi atsvari izrādījās identiski. Tāpēc Lavuazjē atspēkoja mūžseno uzskatu, ka ūdens var pārvērsties par “zemi”.
D desmit gadi - no 1771. līdz 1781. gadam - bija, iespējams, zinātniskā ziņā auglīgākie: to laikā Lavuazjē pierādīja savas jaunās teorijas par sadegšanu kā ķermeņu ķīmisko mijiedarbību ar skābekli pamatotību. Pienākumu masa lika Lavuazjē metodiski un precīzi sadalīt savu dienu. Stundas no 6 līdz 9 rītā un no 7 līdz 10 vakarā bija veltītas ķīmijai, pārējo dienu viņš veltīja darbam akadēmijā, algu sarakstam dažādās komisijās. Viena diena nedēļā bija pilnībā veltīta laboratorijas darbam; apmeklētāji ieradās šeit un tieši piedalījās diskusijā par iegūtajiem rezultātiem.
Sākot pētīt metālu degšanas un sadegšanas parādības, Lavuazjē rakstīja: “Es ierosinu atkārtot visu, ko darījuši mani priekšgājēji, veicot visus iespējamos piesardzības pasākumus, lai apvienotu jau zināmo par saistīto vai atbrīvoto gaisu ar citiem faktiem un sniegtu jaunu teoriju. Minēto autoru darbi, ja skatāmies no šāda viedokļa, man nodrošina atsevišķus ķēdes posmus... Taču, lai iegūtu pilnīgu secību, ir jāveic daudzi eksperimenti.”
Attiecīgie eksperimenti, kas tika uzsākti 1772. gada oktobrī, tika veikti stingri kvantitatīvi: paņemtās un iegūtās vielas tika rūpīgi nosvērtas. Viens no pirmajiem eksperimentu rezultātiem bija tāds, ka viņi atklāja svara pieaugumu, sadedzinot sēru, fosforu un ogles. Tad rūpīgi tika pētītas arī metālu degšanas parādības.
Iesniegsim šeit dažus datus par eksperimentiem, kas tagad tiek pieminēti reti, bet savulaik izraisīja lielu laikabiedru interesi - eksperimentiem ar dimantu dedzināšanu.
Jau sen ir novērots, ka, pietiekami spēcīgi karsējot gaisā, dimanti pazūd bez pēdām. Lavuazjē eksperimentāli pierādīja, ka gaisam ir izšķiroša loma šajā parādībā; dimants, kuram nav pieejams gaiss, nemainās tajā pašā temperatūrā. Dimants, ko zem stikla zvana sadedzināja saules stari, kas savākti degoša stikla fokusā, radīja, kā Lavuazjē bija paredzējis, bezkrāsainu gāzi, kas veidoja baltas nogulsnes ar kaļķa ūdeni, kas uzvārās, pārlejot skābi - tas bija oglekļa dioksīds. . Lai to apstiprinātu, tādos pašos apstākļos tika sadedzināts ogles gabals. Rezultātā, tāpat kā sadedzinot dimantu, radās oglekļa dioksīds. No tā Lavuazjē secināja, ka dimants ir ogļu modifikācija: abas vielas sadedzinot rada oglekļa dioksīdu.
Zinātnieka eksperimentus un svarīgākos secinājumus no tiem viņš aprakstījis 1774. gadā. Meistarīgā prezentācija pārliecinoši apliecina uzskatu, ka gaiss sastāv no divām gāzēm, no kurām viena sadegšanas un degšanas laikā savienojas ar vielām. Jābrīnās, kā pēc tam flogistona teorija joprojām varēja saglabāt savus niknos piekritējus. Papildu secinājumi no šiem eksperimentiem ir sniegti 1775. gada rakstā, kurā Lavuazjē īpaši aplūkoja degšanas laikā radušos gāzu, īpaši oglekļa dioksīda, raksturu.
Paralēli šiem zinātniskajiem darbiem Lavuazjē visaktīvāk iesaistījās praktisko jautājumu risināšanā, kas saistīti ar tabakas, sāls u.c. ražošanu. 1775. gadā viņš tika iecelts par “šaujampulvera galveno menedžeri”, tas ir, par šaujampulvera ražošanas inspektoru. Viņš pilnībā pārveidoja šo biznesu, koncentrējot to, sākot ar salpetra ražošanu un beidzot ar šaujampulvera ražošanu, valsts rokās. Rezultātā ievērojami palielinājās rūpnīcu produktivitāte, samazinājās šaujampulvera izmaksas.
L Avoisier pārcēlās uz Arsenālu, kur iekārtoja sev laboratoriju, kurā strādāja gandrīz visu mūžu. Šī laboratorija kļuva par zinātnieku tikšanos centru: gan franču, gan ārzemju, kuri aktīvi piedalījās ne tikai diskusijās, bet arī pašos eksperimentos. Parasti šeit pirms ziņojuma iesniegšanas Zinātņu akadēmijai Lavuazjē veica nepieciešamos eksperimentus draugu un paziņu priekšā un kopā ar viņiem apsprieda to rezultātus savas skābekļa teorijas gaismā. Neapstrīdami pierādījis šīs teorijas pamatotību, viņš savas zinātniskās darbības centru pārcēla uz citu jomu, kas saistīta ar iepriekšējo: viņš sāka visaptverošu pētījumu par elpošanas ķīmisko pusi un izmaiņām, kas notiek ar gaisu.
Viņš pierādīja tā paša oglekļa dioksīda klātbūtni izelpotajā gaisā, kas veidojas degšanas laikā. Fakts, ka šīs gāzes ūdens šķīdumam piemīt skābas īpašības, piemēram, sēra un fosfora sadegšanas produktu šķīdumi, ļāva Lavuazjē uzskatīt, ka visi skābekļa savienojumi ir skābes, ko viņš izteica ar nosaukumu “skābeklis”, t.i., skābe. bijušais. Interesanti atzīmēt, ka nosaukumu “ogļskābe”, kas toreiz tika dots oglekļa dioksīdam, joprojām izmanto daudzi, lai gan pirms vairāk nekā simts gadiem tika pierādīts, ka oglekļa dioksīds un oglekļa dioksīds ir divas dažādas vielas.
1785. gadā Lavuazjē tika iecelts par Zinātņu akadēmijas direktoru un nekavējoties sāka to pārveidot. Kopš tā laika viņš bija vēl ciešāk saistīts ar akadēmiju nekā iepriekš. Lavuazjē ķīmiskā darba temps šajā laikā palēninājās, taču, neskatoties uz to, no viņa pildspalvas iznāca vairāki svarīgi darbi, kas bija interesanti praktiskiem ķīmijas pielietojumiem. No šiem lietojumiem mēs pieminēsim tikai aeronautikas komitejas darbību, kas toreiz bija tikai sākumstadijā: pirmais ar ūdeņradi piepildītais balons pacēlās gaisā 1783. gadā.
Līdz 1790. gadam tika pabeigts liels pētījums par siltuma dabu, ko zinātnieks veica kopā ar akadēmiķi Pjēru Saimonu Laplasu. Šajā darbā tika parādīts, kā izmērīt siltuma daudzumu, noteikt ķermeņu siltumietilpību; Viņu izgudrotie instrumenti – kalorimetri – šim nolūkam tiek izmantoti vēl šodien. No šiem darbiem Lavuazjē pārgāja uz pētījumu par siltuma rašanos dzīvnieku ķermenī un konstatēja, ka siltums ir lēna sadegšanas procesa rezultāts, kas ir diezgan līdzīgs ogļu sadegšanai.
Jāteic vairāk par Lavuazjē darbu pie ūdens sadalīšanas, ko veica 1783. gadā, ūdens tvaikus laižot virs karstas dzelzs, un tā sintēzi. Šie darbi beidzot pierādīja ūdens sarežģīto sastāvu un ūdeņraža dabu, tā avotu. Saistībā ar viņa rezultātiem Lavuazjē sāka enerģiskāk iebilst pret flogistona teoriju, teoriju, kas, protams, varēja pastāvēt tikai tā perioda ķīmijā, kurā netika izmantotas kvantitatīvās noteikšanas.
|
Laboratorijas instrumenti un aparāti
|
IN Lavuazjē publicēja šo jauno ķīmiju tās galīgajā formā 1787.–1789. gadā. Pirmais no šiem datumiem ir jaunu vielu nosaukumu sastādīšanas laiks, nosaukumi, kas norāda ķermeņu sastāvu no ķīmiskajiem elementiem, kas tos veido saskaņā ar ķīmisko analīzi. Šī pirmā zinātniskā ķīmiskā nomenklatūra bija paredzēta, lai atšķirtu jauno ķīmiju no vecās - floģistikas. Tāda pati nomenklatūra ir dota “Ķīmijas pamatkursā” (1789).
Šī ievērojamā darba pirmā daļa ir veltīta gāzu veidošanās un sadalīšanās, vienkāršu vielu sadegšanas, skābju un sāļu veidošanās kvantitatīvo eksperimentu aprakstam. Izpētījis fermentācijas fenomenu, Lavuazjē ķīmiskās mijiedarbības īpatnību uzsvēra sekojošos vārdos: “Nekas nerodas ne mākslīgos procesos, ne dabīgos, un var apgalvot, ka katrā darbībā ir vienāds vielas daudzums pirms un pēc tam, ka principu kvalitāte un kvantitāte visvairāk paliek nemainīga, bija tikai pārvietošanās un pārgrupējumi. Visa māksla veikt eksperimentus ķīmijā ir balstīta uz šo priekšlikumu. Visos gadījumos ir jāpieņem reāla (pilnīga) vienlīdzība starp pētāmā ķermeņa principiem un to, kas iegūts no tā analīzē. Šī ķīmiskā vienlīdzība ir matemātiska ķermeņa svara vienlīdzības izpausme pirms un pēc mijiedarbības.
Kursa otrā daļa ir veltīta vienkāršām, nesadalāmām vielām, kas veido ķīmiskos elementus. Lavuazjē saskaitīja 33 no tiem (ieskaitot gaismu un siltumu, un viņš norādīja, ka analītisko metožu uzlabojumi var izraisīt dažu elementu sadalīšanos). Tālāk seko savstarpējās saiknes, kuras tās veido.
Visbeidzot, trešā kursa daļa, kas veltīta instrumentiem un operācijām ķīmijā, ir ilustrēta ar neskaitāmām Lavuazjē sievas gravējumiem.
Lavuazjē piedalījās Zinātņu akadēmijas uzsāktās svaru un mēru sistēmas izstrādes pabeigšanā. Šis darbs tika turpināts Nacionālajā asamblejā, kas nolēma ieviest decimālo svaru un mēru sistēmu, pamatojoties uz zemes meridiāna garumu. Šim nolūkam tika izveidotas vairākas komitejas un komisijas, kuras vadīja A.L.Lavuazjē, J.A.N., P.S. Viņi pabeidza viņiem uzticēto darbu, kā rezultātā tika izveidota metriskā sistēma, ko tagad izmanto visur. Šis ir viens no zinātnieka jaunākajiem zinātniskajiem darbiem.
“Vispārējā nodokļu lauksaimniecība” un nodokļu lauksaimnieki jau sen ir bijuši tikai tautas naida objekts. Nacionālā sapulce 1791. gada martā atcēla zemnieku saimniecību un ierosināja to likvidēt līdz 1794. gada 1. janvārim. Kopš tā laika Lavuazjē pameta darbu šajā iestādē. Kustība pret nodokļu zemniekiem turpināja attīstīties, un 1793. gadā konvencija nolēma arestēt nodokļu zemniekus un paātrināt nodokļu saimniecības likvidāciju. Kopā ar citiem Lavuazjē tika arestēts 24.novembrī.
Pēc lietas iztiesāšanas tribunālā 1794. gada 8. maijā visiem nodokļu zemniekiem tika piespriests nāvessods, un tajā pašā dienā Lavuazjē kopā ar citiem tika giljotinēts.
* Sabiedrība nodokļu iekasēšanai no iedzīvotājiem.
Kāpēc Antuāns Lavuazjē sadedzināja dimantu?
Astoņpadsmitais gadsimts, Francija, Parīze. Antuāns Lorāns Lavuazjē, viens no nākamajiem ķīmijas zinātnes radītājiem, pēc daudzu gadu eksperimentiem ar dažādām vielām savas laboratorijas klusumā, atkal un atkal pārliecinās, ka ir veicis īstu revolūciju zinātnē. Viņa būtībā vienkāršie ķīmiskie eksperimenti par vielu sadedzināšanu hermētiski noslēgtos tilpumos pilnībā atspēkoja tolaik vispārpieņemto flogistona teoriju. Bet spēcīgi, stingri kvantitatīvi pierādījumi par labu jaunajai "skābekļa" degšanas teorijai zinātniskajā pasaulē netiek pieņemti. Vizuālais un ērtais flogistona modelis ir ļoti stingri iesakņojies mūsu galvās.
Ko darīt? Pavadījis divus vai trīs gadus neauglīgos centienos aizstāvēt savu ideju, Lavuazjē nonāk pie secinājuma, ka viņa zinātniskā vide vēl nav nobriedusi tīri teorētiskiem argumentiem un viņam būtu jāiet pavisam cits ceļš. 1772. gadā lielais ķīmiķis nolēma veikt neparastu eksperimentu šim nolūkam. Viņš aicina ikvienu piedalīties skatē, kurā aizzīmogotā katlā tiek sadedzināts... smags dimanta gabals. Kā var pretoties zinātkārei? Galu galā mēs nerunājam par neko, bet par dimantu!
Pilnīgi saprotams, ka, sekojot sensacionālajam vēstījumam, laboratorijā kopā ar vienkāršiem cilvēkiem ieplūda zinātnieka dedzīgie pretinieki, kuri iepriekš nebija vēlējušies iedziļināties viņa eksperimentos ar visa veida sēru, fosforu un oglēm. Istaba bija nopulēta līdz spīdumam un spīdēja ne mazāk kā dārgakmens, kas notiesāts publiskai sadedzināšanai. Jāteic, ka Lavuazjē laboratorija tajā laikā piederēja vienai no labākajām pasaulē un pilnībā atbilst dārgam eksperimentam, kurā tagad vienkārši vēlējās piedalīties īpašnieka ideoloģiskie pretinieki.
Dimants nepievīla: tas dega bez redzamām pēdām, saskaņā ar tiem pašiem likumiem, kas attiecās uz citām nicināmām vielām. No zinātniskā viedokļa nekas būtiski jauns nav noticis. Bet “skābekļa” teorija, “saistītā gaisa” (oglekļa dioksīda) veidošanās mehānisms beidzot ir nonākusi pat visneatkarīgāko skeptiķu apziņā. Viņi saprata, ka dimants nav pazudis bez pēdām, bet gan uguns un skābekļa ietekmē tas ir piedzīvojis kvalitatīvas izmaiņas un pārvērties par kaut ko citu. Galu galā eksperimenta beigās kolba svēra tieši tik daudz, cik sākumā. Līdz ar to, ka dimants viltus pazuda visu acu priekšā, vārds “flogistons” uz visiem laikiem pazuda no zinātniskās leksikas, apzīmējot hipotētisku vielas sastāvdaļu, kas it kā tiek zaudēta tās sadegšanas laikā.
Bet svēta vieta nekad nav tukša. Viens gāja, cits nāca. Flogistona teoriju aizstāja jauns dabas pamatlikums - matērijas saglabāšanas likums. Zinātnes vēsturnieki Lavuazjē atzina par šī likuma atklājēju. Dimants palīdzēja pārliecināt cilvēci par tā esamību. Tajā pašā laikā šie paši vēsturnieki ap sensacionālo notikumu ir radījuši tādus miglas mākoņus, ka joprojām šķiet diezgan grūti saprast faktu ticamību. Par svarīga atklājuma prioritāti jau daudzus gadus bez jebkāda pamata strīdas “patriotiskās” aprindas dažādās valstīs: Krievijā, Itālijā, Anglijā...
Kādi argumenti apstiprina apgalvojumus? Paši smieklīgākie. Piemēram, Krievijā matērijas saglabāšanas likumu piedēvē Mihailam Vasiļjevičam Lomonosovam, kurš to faktiski neatklāja. Turklāt kā pierādījumu ķīmijas zinātnes skricelēji nekaunīgi izmanto fragmentus no viņa personīgās sarakstes, kur zinātnieks, daloties ar kolēģiem savos argumentācijās par matērijas īpašībām, it kā personīgi liecina par labu šim viedoklim.
Itāļu historiogrāfi savus apgalvojumus par pasaules atklājuma prioritāti ķīmijas zinātnē skaidro ar to, ka... Lavuāzier nebija pirmais, kuram radās ideja izmantot dimantu eksperimentos. Izrādās, ka tālajā 1649. gadā ievērojami Eiropas zinātnieki iepazinās ar vēstulēm, kurās ziņots par līdzīgiem eksperimentiem. Tos nodrošināja Florences Zinātņu akadēmija, un no to satura izrietēja, ka vietējie alķīmiķi jau bija pakļāvuši dimantus un rubīnus spēcīgai uguns iedarbībai, ievietojot tos hermētiski noslēgtos traukos. Tajā pašā laikā dimanti pazuda, bet rubīni tika saglabāti to sākotnējā formā, no kā tika izdarīts secinājums par dimantu kā "patiesi maģisku akmeni, kura būtība nav izskaidrojama". Nu ko? Mēs visi vienā vai otrā veidā ejam savu priekšgājēju pēdās. Un fakts, ka Itālijas viduslaiku alķīmiķi neatzina dimanta dabu, liecina tikai par to, ka viņu apziņai nebija pieejamas daudzas citas lietas, tostarp jautājums par to, kur nonāk vielas masa, kad to karsē traukā, kas izslēdz piekļuve gaisam.
Arī britu autora ambīcijas izskatās ļoti nestabilas, jo tās kopumā noliedz Lavuazjē iesaistīšanos sensacionālajā eksperimentā. Pēc viņu domām, lielajam franču aristokrātam tika negodīgi ieskaitīti kredīti, kas patiesībā piederēja viņu tautietim Smitsonam Tenantam, kuru cilvēce pazīst kā divu pasaulē dārgāko metālu – osmija un irīdija – atklājēju. Tieši viņš, kā apgalvo briti, veica šādus demonstrācijas trikus. Jo īpaši viņš sadedzināja dimantu zelta traukā (iepriekš grafīts un kokogles). Un tieši viņš nonāca pie ķīmijas attīstībai svarīgā secinājuma, ka visām šīm vielām ir vienāda būtība un, sadegot, veidojas ogļskābā gāze, stingri ievērojot sadedzināmo vielu svaru.
Taču, lai arī kā daži zinātnes vēsturnieki Krievijā vai Anglijā censtos noniecināt Lavuazjē izcilos sasniegumus un piešķirt viņam sekundāru lomu unikālajā pētniecībā, viņiem tomēr neizdodas. Izcilais francūzis turpina palikt pasaules sabiedrības acīs kā cilvēks ar visaptverošu un oriģinālu prātu. Pietiek atgādināt viņa slaveno eksperimentu ar destilētu ūdeni, kas uz visiem laikiem satricināja daudzu zinātnieku tolaik valdošo uzskatu par ūdens spēju karsējot pārvērsties cietā vielā.
Šis nepareizais viedoklis tika izveidots, pamatojoties uz šādiem novērojumiem. Kad ūdens tika iztvaicēts “līdz sausumam”, trauka apakšā vienmēr tika atrasts ciets atlikums, ko vienkāršības labad sauca par “zemi”. Šeit tika runāts par ūdens pārvēršanu zemē.
1770. gadā Lavuazjē pārbaudīja šo ierasto gudrību. Sākumā viņš darīja visu, lai iegūtu pēc iespējas tīrāku ūdeni. To tad varētu panākt tikai vienā veidā – destilējot. Ņemot labāko lietus ūdeni dabā, zinātnieks to destilēja astoņas reizes. Tad viņš piepildīja iepriekš nosvērtu stikla trauku ar ūdeni, kas attīrīts no piemaisījumiem, hermētiski to noslēdza un vēlreiz reģistrēja svaru. Pēc tam trīs mēnešus viņš karsēja šo trauku uz degļa, uzkarsējot tā saturu gandrīz līdz vārīšanās temperatūrai. Rezultātā konteinera apakšā patiešām bija “zeme”.
Bet no kurienes? Lai atbildētu uz šo jautājumu, Lavuazjē vēlreiz nosvēra sauso trauku, kura masa bija samazinājusies. Konstatējis, ka trauka svars ir mainījies tikpat daudz, cik tajā parādījusies “zeme”, eksperimentētājs saprata, ka cietais atlikums, kas samulsināja viņa kolēģus, vienkārši izskalojas no stikla, un par brīnumu nevar būt ne runas. ūdens pārvērtības zemē. Šeit notiek dīvains ķīmiskais process. Un augstas temperatūras ietekmē tas notiek daudz ātrāk.
