К 175-летию со дня рождения Д. И. Менделеева

«Игра была не просто упражнением и не просто отдыхом, она олицетворяла гордую дисциплину ума, особенно математики играли в нее с аскетической и в то же время спортивной виртуозностью и педантичной строгостью, находя в ней наслаждение, облегчавшее им отказ от мирских удовольствий и устремлений…»
Г. Гессе «Игра в бисер»

        В 2009г. исполняется 175 лет со дня рождения Д.И. Менделеева.
    Творчество Дмитрия Ивановича Менделеева, его полная событиями жизнь всегда будет интересовать людей. «Феномен Менделеева» будет еще долго изучаться учеными разных специальностей – представителями естественных наук, историками, экономистами, философами, педагогами, психологами. Исследователи каждой эпохи всегда будут находить в жизни и творчестве Д.И.Менделеева новые, созвучные их времени моменты, прочитывая его биографию как бы заново.
        Имя Менделеева в истории мировой науки связано с одним из величайших открытий в области естествознания, однако работы ученого по открытию и разработке Периодического закона составляют лишь небольшую часть его творческого наследия. Гений Менделеева прикасался к самым различным областям знаний, оставив в каждой из них основательные и оригинальные труды, будь то физика, химия, метеорология, метрология, различные направления техники (кораблестроение, воздухоплавание, пороходелие), отрасли развивающейся отечественной промышленности и сельского хозяйства (нефтяная и химическая, каменноугольная и металлургическая и др.), экономика, просвещение, философия, социология. Менделеев, безусловно может рассматриваться как один из последних ученых-энциклопедистов, по широте своих интересов и колоссальному количеству сделанного приближающийся к универсальным гениям эпохи Возрождения.
        Д.И. Менделеев истинный первооткрыватель Периодического закона именно потому, что он первым увидел в нем Фундаментальный закон природы, а не просто формальную систему классификации химических элементов, которые уже были задолго до него, да и сама идея периодичности элементов была известна ранее. В Периодическом законе он чувствовал единство элементов и сил Природы, а потому и отображающая его Периодическая система должна была быть единым целым, органически связывающим эмпирически обособленные элементы. По логике развития науки того времени, совершенно естественно, что Периодическая система графически могла быть представлена как Периодическая таблица. Из непрерывного последовательного ряда элементов в порядке возрастания достаточно убедительно просматривались повторяющиеся (по близким химическим свойствам) блоки, которые, казалось бы, легко можно выделить в периоды и построить Таблицу элементов, где все подобные по своим свойствам, размещались бы в одних столбцах (группах).
        Но в действительности все оказалось гораздо сложнее, дело в том, что многие элементы почти в самом центре системы еще не были открыты, а те которые были вновь открыты, часто недостаточно точно описаны. Но и это еще не самое главное, это все было преходящее, дело только времени. Очень важно то, что в непрерывном последовательном ряду элементов повторяющиеся блоки имеют разную и все увеличивающуюся длину. Поэтому периоды получаются разной длины. Совершенно не очевидно, с каких элементов начинать отсчет периода, конечно, казалось логично начинать с самого простого и легкого, из известных на тот момент.
        Д.И. Менделеев так и сделал, строго придерживаясь принципа последовательности и непрерывности, были построены первые Периодические таблицы. Можно с уверенностью сказать, что принцип последовательности и непрерывности в тот момент был основным Эвристическим принципом в работе ученого, который еще можно назвать принципом целостности. И он принес ошеломляющий успех и признание во всем мире Д.И.Менделееву и Периодическому закону. Поскольку Периодическая система по убеждению ученого это единое органически связанное целое, то всякие пропуски и пустоты между элементами категорически недопустимы!
        Обратив пристальное внимание на имеющиеся пропуски и пустоты на тот момент, Дмитрий Иванович подчиняясь логике Периодического закона, предсказал целый ряд новых элементов, которые вскоре все были открыты! Также им были уточнены свойства многих элементов малоизученных на тот момент. Это был истинный триумф, подобных которому мало примеров в Науке!
        Но испытания на прочность на этом не закончились, сам Периодический закон в целом как бы все приняли, но за графическое отображение его борьба шла еще очень долго, а иногда и сейчас вспыхивает! Было предложено много различных вариантов Периодической системы. Даже наступила некоторая усталость у химиков от обилия разных схем. Следует признать, что очень многие современные химики вообще не видят в этом большого смысла! Победил всеобщий релятивизм, который можно кратко выразить словами: не важно, какая форма Периодической системы, важнее понимать смысл Периодического закона! С этим трудно спорить, но надо быть справедливым и отдать должное тому Эвристическому принципу, которому мы обязаны открытием самого Закона!
        Если даже это будет всего лишь дань Истории химии, но и это заслуженно! Многое, зато становится понятным и в научной биографии нашего великого химика! То, что может кому-то показаться курьезом во взглядах Дмитрия Ивановича, становиться совершенно ясным и бесспорным.
        Начнем с открытия инертных газов! Д.И.Менделеев предсказал много новых элементов, но вот инертные газы были неожиданны даже для него! И не сразу он принял это открытие и не без внутренней борьбы. И после принятия инертных газов разошелся во взглядах с большинством химиков по поводу их местонахождения в Периодической системе.
        Где должны быть расположены инертные газы? Современные химики не задумываясь, скажут: конечно, в VIII группе. А Менделеев настаивал на существовании нулевой группы! (Вариант 1) Инертные газы настолько отличаются от остальных элементов, что им место было где-то на обочине Системы. Казалось, какая разница на правом (VIII- группа) или левом (0 -группа) краю они будут (нам это кажется совершенно не принципиальным, особенно для того время, когда не знали электронного строения атома, хотя и сейчас мы только обольщаемся, что знаем), к чему эти споры? Менделеев думал иначе, это принципиальный для него вопрос! Поставить инертные газы справа, это значить получить между водородом и гелием целый ряд пустот!(Вариант 2)
        Это мы сейчас так легко с этим свыклись, для Менделеева это вызов – искать новые элементы между водородом и гелием! Может, есть галоген легче фтора или еще другие легкие элементы? Их нет, поэтому место инертных газов слева (в 0 – группе)! Тем более и валентность их уж скорее нулевая, чем VIII.

         «Это положение аргоновых аналогов в нулевой группе составляет строго логическое последствие понимания периодического закона» - утверждал Д.И. Менделеев.

        Становится понятным, почему Дмитрий Иванович настаивал на существовании нулевой группы, понятны его упоминания о галогене легче фтора, отсюда даже понятен его поиск элемента легче водорода, который он предложил назвать Ньютонием! Ведь в предложенной им системе с нулевой группой водород вроде бы вовсе может быть и не первым! Периодическая система может быть «открыта» с обоих концов! Или лучше сказать, концов у нее вовсе нет, ни снизу, ни сверху!
        Мы видим, как основной эвристический принцип (строгой последовательности и непрерывности или целостности) приводит Д.И.Менделеева сначала к триумфу, а затем к ряду курьезов с точки зрения современных химиков. Но триумфы твердой рукой вписаны в анналы Науки, а о курьезах предпочитают стыдливо умалчивать; мало, кто из химиков-выпускников самых престижных университетов о них вообще слышал! Отброшены курьезы, забыт сам Принцип!
        И как его не отбросить, как не забыть! Если после открытия лантаноидов и актиноидов строго следовать ему, то табличная форма Системы будет совершенно несуразной! Менделеев считал проблему редкоземельных элементов нерешенной. На XI Съезде русских естествоиспытателей и врачей в Петербурге (1901г.) чешский ученый Б.Браунер выдвинул идею о так называемой интерпериодической группе редкоземельных элементов в периодической системе. Эта идея является предтечей современного варианта размещения четырнадцати лантаноидов вместе с лантаном в одной клетке таблицы. Менделеев, однако, отнесся к предложению Браунера довольно сдержанно, отметив лишь, что оно «заслуживает внимания». Очевидно, в выделении интерпериодической группы «редких земель» он усматривал обособление этих элементов от остальных – как бы представление им особого положения. В таблицах элементов в 7-м и 8-м изданиях «Основ химии» идея Браунера никак не отражена. В последних комментариях на эту тему Менделеев изложил свою точку зрения так:

        «Тут мое личное мнение еще ни на чем не остановилось, и тут я вижу одну из труднейших задач, представленных периодической законностью» .

         Предложение Браунера поместить редкие металлы в «особую добавочную группу», вновь выдвинутое им при участии в работе над «Основами химии», Менделеев рассматривал как один из возможных вариантов, но все-таки считал, что этот вопрос целесообразно оставить открытым. Но в дальнейшем химики за не именем лучших вариантов «закрыли» этот вопрос, приняв предложение Браунера и тем самым разорвав Систему, «похоронили» основной принцип Менделеева.
        Что нам принципы, что нам формы, главное понимать суть! Да, это так! Конечно, главное- это суть! Но, как часто отбрасывая основные принципы, мы теряем и форму и суть!
        Можно утверждать, что и Дмитрий Иванович чувствовал (иногда, даже во снах), что «беспредельность» Периодического закона не может быть адекватно выражена в плоской прямоугольной таблице! Но разве тогда были другие способы графического отображения? Не только чувствовал, но и говорил об этом и, кажется, даже просто тосковал об иных более совершенных формах. Ученый предвидел, что

и ему представлялось возможным математическое выражение Периодического закона – геометрического, в точках пересечения «сплошных кривых», или аналитического, в «теории чисел». Отсутствие математического выражения для периодического закона Менделеев объясняет тем, что закон относится к области, еще очень новой для математической обработки.

        «Он рисуется ныне в виде новой, отчасти только раскрытой глубинной тайны природы, в которой нам дана возможность постигать законы, но очень мало возможности постигать истинную природу законов».

        Отдадим же должное основному Эвристическому принципу Д.И.Менделеева и последуем за ним! Забудем про группы, не будем спорить, с чего начинаются периоды, а просто последовательно и непрерывно выстроим все элементы в один ряд в порядке возрастания и закрутим этот ряд в пространственную спираль, в «телесную форму, допускающую сближение» подобных химических элементов по вертикали!

        Представленная аналоговая модель «телесной» Периодической системы, которая получилась в виде «прекрасного цветка», прямо вытекает из основного эвристического принципа Д.И. Менделеева и является целостной естественной формой и не содержит ничего внешнего и придуманного, предлагаем ее назвать «Цветком Менделеева»!
        Возможно, более справедливо дать название «Цветок Менделеева-де Шанкуртуа», т.к. пространственная спиралевидная форма впервые была предложена французским ученым Александром Эмилем де Шанкуртуа, одним из предшественников Д.И. Менделеева в открытии Периодического закона. Безусловная заслуга Эмиля де Шанкуртуа состоит в предвидении пространственной спиралевидности Периодической системы, а недостаток - это опять же стремление расположить все элементы на плоскости, пусть и цилиндрической, но все-таки плоскости, когда как «сущностная» форма принципиально «телесная» и не может быть без ущерба отображена на плоскости!
        Представляется крайне заманчивым придать целостной естественной форме Периодической системы математическое выражение, о чем мечтал Дмитрий Иванович! В настоящее время принято считать, что вполне удовлетворительная математическая модель Периодической системы вытекает из квантово-механического описания атома теорией Бора-Зоммерфельда, однако легко показать что, эта теория просто «подогнана» под «популярную» общепринятую «восьмигруппную» периодическую таблицу!

Вырисовывается совершенно другая структура Система, которая требует и другой математической модели! Необходима квалифицированная помощь математиков, одним химикам с этой задачей не справиться!