Революция в воздухе. Лавуазье. Современная химия. - Adela Paez

Хотя англичане и обходятся без этой системы, всем остальным трудно представить жизнь без рациональной, логичной, ясной и универсальной системы измерений. Но было время, когда десятичной системы не существовало. Лавуазье осознал глубину этого недостатка и понял, что его необходимо, наконец, исправить. В конце XVIII века Франция, равно как и другие европейские страны, должна была столкнуться с проблемами, вытекающими из различий систем мер и весов, и Лавуазье много раз бил тревогу по этому поводу во многих своих выступлениях начиная с 1785 года. Хотя в последние годы монархии никаких шагов для решения данного вопроса предпринято не было, в мае 1790 года Национальное учредительное собрание по предложению Шарля Мориса де Таллейрана-Перигора выпустило декрет, в котором официально поручало Академии наук разработать систему мер и весов, пригодную в качестве универсального эквивалента. Академия создала Комиссию мер и весов, и ее первый вывод заключался в том, что единица длины должна быть определена через земной меридиан. Было упразднено определение через длину маятника, которое до тех пор использовалось, потому что амплитуда качания варьировалась в зависимости от широты. В качестве единицы был предложен метр, десятимиллионная часть расстояния от Северного полюса до экватора, измеренного по Парижскому меридиану. Из этой единицы длины появилась единица объема, а из единицы объема — единица массы. Лавуазье работал над граммом, который был весом чистой воды, содержавшейся в кубе с ребром, равным сотой части метра.

Позднее, как происходило во всех комиссиях, в которые входил Лавуазье, он стал ее секретарем и казначеем — это был довольно ответственный пост, если учесть, что бюджет Комиссии составлял 300000 ливров. Помимо прочего, Комиссия должна была взять на себя расходы по путешествиям, осуществленным с целью измерения земного меридиана. Но поскольку Революция изменила жизнь во Франции, Комиссии становилось все труднее продолжать исследования; деньги не поступали, зарплаты не выплачивались, расходы не возмещались,

Лавуазье проводил большую часть времени, составляя жалобы.

Несмотря на это к концу 1792 года оставалось только разработать эталоны, которые предстояло разослать во все страны и научные сообщества для дальнейшего применения.

Члены Комиссии получили поздравления от президента Академии наук, который вызвался представить отчет об их исследованиях в Национальный Конвент. И хотя последний благосклонно принял результаты исследований, тучи над Академией сгущались: все чаще раздавались голоса, требовавшие ее расформирования, поскольку она рассматривалась как остаток старого режима. Лавуазье бросил все силы на защиту учреждения, он писал отчеты и письма, представлявшие собой смесь из эрудиции, ясно выстроенных рассуждений, учтивости, свойственных ему, но также и достаточной самонадеянности. Это было равноценно самоубийству, так как участь Академии была предрешена; защищая ее столь страстно, Лавуазье тем самым подписал себе смертный приговор.

Никогда еще ничего столь же великого и простого, последовательного во всех частях, не вышло из рук человека [как десятичная метрическая система].

Антуан де Лавуазье

Несмотря на сложную ситуацию, Лавуазье продолжал делать измерения, необходимые для завершения работы Комиссии; точнее, ученый сконцентрировал свое внимание на измерениях, имевших отношение к плотности чистой воды. Данные исследования стали последними в его жизни. Согласно легенде, он попросил отсрочки исполнения смертного приговора, чтобы закончить свою работу для Комиссии. На это председатель суда якобы ответил: «Революция не нуждается в ученых».

Лавуазье не мог молить о милосердии, а Жан-Батист Кофиналь, который председательствовал в суде в тот день, не знал, с кем имеет дело. Эта фраза прозвучала в первый раз во время поминальной речи, которую Фуркруа, разрабатывавший с Лавуазье новую химическую номенклатуру, произнес спустя год после смерти своего «друга». Фуркруа стремился говорить в унисон с благоприятствующей Лавуазье критикой, однако в свое время он и пальцем не пошевелил, чтобы спасти его.

Мы видели в предыдущей главе, что одни из первых опытов, проведенных как Лавуазье, так и Пристли, с новым воздухом, открытым в 1774 году, имели своей целью понять, пригоден ли он для горения и дыхания. Оба ученых доказали, что для этих процессов он не только пригоден, но и необходим. Тогда Лавуазье предположил, что оба эти процесса связаны. Поэтому между 1782 и 1784 годами он провел серию опытов вместе с математиком Пьером-Симоном де Лапласом.

Сначала они измерили количество кислорода, потребляемого животным в определенный промежуток времени, а также количество «фиксируемого воздуха», выдыхаемого животным в тот же самый промежуток, эти величины, по аналогии с горением, должны были быть связаны.

С другой стороны, во время дыхания должна выделяться теплота — уже упоминавшийся ранее «теплород», величина которого должна быть связана с потребляемым кислородом и образующимся углекислым газом, похожим на то, что происходило во время горения угля. Измерить потребляемый животным кислород и выдыхаемый «фиксированный воздух» было не сложнее других опытов, которые Лавуазье успешно осуществил в своей лаборатории. Зато определить количество выделяемой животным теплоты было дополнительной проблемой.

В начале 1784 года Лавуазье принимал участие в работе комиссии, которая должна была изучить лечебное действие того, что тогда называли «животным магнетизмом». В комиссию в том числе входили астроном Жан Сильвен Байи (1736-1793), медик Жозеф Иньяс Гийотен, (1738-1814), ставший очень знаменитым через несколько лет, но совсем по другим причинам, ботаник Антуан Лоран де Жюссьё (1748- 1836), химик Жан Дарсе (1724-1801) и ученый Бенджамин Франклин, посол недавно образовавшихся Соединенных Штатов Америки. Запрос на подобное изучение поступил в Академию наук от самого короля, который также поручил изучить этот вопрос и Академии медицинских наук. Немецкий медик Франц Антон Месмер (1734-1815) представлял «животный магнетизм» в обоих учреждениях. В то время лечебные сеансы Месмера стали сенсацией в самых избранных кругах Парижа.

Франц Антон Месмер.

Эти сеансы были групповыми и проходили вокруг овальной ванны примерно 30 см глубиной и 1, 5 м шириной, наполненной водой с железными опилками, в которую были погружены бутылки. Ванна была накрыта металлической пластиной, откуда торчали железные штанги. Пациенты рассаживались вокруг, берясь за руки так, чтобы круг замкнулся, и касаясь друг друга коленями, чтобы «животный магнетизм» мог течь по их телам. Им предлагалось прислониться к железным штангам той частью тела, которая у них болела. Затем ассистенты Месмера начинали массировать пациентов под громкое звучание пианино и пение сопрано. Многие участники впадали в транс, который заканчивался, когда в комнату заходил Месмер и щелкал пальцами. Члены комиссии посетили множество таких сеансов и в итоге заключили, что «воображение без магнетизма порождает выводы, магнетизм без воображения не порождает ничего». В тайном отчете они добавляли также, что лечение магнетизмом не угрожает нравственности. В итоге члены комиссии заявили, что стали свидетелями группового сеанса гипноза, проводимого шарлатаном.

Ошибка ученого с «теплородом» не помешала остальной работе: все его рассуждения и, главное, измерения оказались точными. Чтобы определить теплоту во время особой реакции — той, что поддерживала в живом организме горячую кровь постоянной температуры, — Лавуазье придумал и разработал ледяной калориметр. Для этого он использовал идею «скрытой теплоты», предложенную Джозефом Блэком в 1761 году. Давно было известно, что лед не тает сразу, когда нагревают емкость, содержащую его. Блэк заявил, что он обладает «скрытой теплотой», поскольку ее невозможно измерить с помощью термометра. Величина этой «скрытой теплоты» льда была определена, и Лаплас воспользовался для измерения теплоты, выделяемой морской свинкой, прибором, представленным на рисунке внизу, называемым ледяным калориметром. Он похож на тот, что используют и сегодня.

Ледяной калориметр Лавуазье состоит из трех концентрических отделений; в центральное помещается тело, теплоту которого нужно измерить. От этой теплоты тает лед, находящийся во втором отделении, а образовавшаяся в результате вода стекает в емкость, находящуюся внизу, для этого нужно открыть кран. Эта вода взвешивается с целью установления веса выделившейся теплоты. Во внешнее отделение кладется лед для теплоизоляции всей системы.