В клетке. И уран, и калий, и все остальные.

И УРАН, И КАЛИЙ, И ВСЕ ОСТАЛЬНЫЕ

Итог, с загадками аргона покончено. Решена проблема, занимавшая умы исследователей почти полтора столетия. Знай учёные о радиоактивности калия, несомненно история элемента № 18 не изобиловала бы такими драматическими событиями. Эта история была бы гораздо короче и гораздо идилличнее. И... гораздо скучнее.

В лагере «аргонавтов» наступило умиротворение. И то сказать: не часто в истории науки наблюдались случаи, когда одно открытие сразу решало столько важных и, казалось, неразрешимых проблем.

Зато в лагере исследователей радиоактивности поднялся переполох. Да что там переполох! Началось смятение. Открытие естественной радиоактивности калия одним махом отбросило учёных с крепко завоёванных позиций. Началось отступление. Отступление беспорядочное, с большими потерями и, чего греха таить, с превеликой паникой.

Уже потом, когда немного успокоились и огляделись, увидели, что отступление, в общем, было закономерным, что позиции, на которых сидели исследователи радиоактивности, были очень уж непрочны. Выяснилось, что и «траншеи» — теория радиоактивного распада — были неглубокими, и «ходы сообщения» — связь между отдельными положениями этой теории — оказались ненадёжными, а главное, «боевого снаряжения» — фактов — было совсем мало.

А на первый взгляд все было построено логично и убедительно. Известно, что радиоактивные элементы находятся в конце Периодической системы элементов — там, где сгруппировались самые тяжёлые, самые громоздкие представители этого братства. Вот почему естественным был вывод, что тяжёлые ядра атомов этих элементов неустойчивы и самопроизвольно распадаются. При распаде они выбрасывают одну или несколько частиц, превращаясь в менее тяжёлые, но зато более стабильные ядра.

Таковы были теории радиоактивности 20-х и начала 30-х годов. Правда, внимательный наблюдатель замечал бреши в этих позициях. Хотя бы такую. Если радиоактивность зависит от размеров атомного ядра, то, вероятно, чем тяжелее ядро, тем быстрее должен распадаться радиоактивный элемент. Наблюдения опровергали это предположение. Так, уран, имеющий атомный вес 238, распадается в несколько миллионов раз медленнее, чем полоний с атомным весом 210.

Но все же любой из известных в то время радиоактивных элементов находился в конце системы Менделеева, и это хотя бы поясняло что-то. Но калий? Элемент с порядковым номером 19? Что может быть причиной неустойчивости этого элемента, когда за ним следует десятков шесть элементов, почитающихся абсолютно стабильными? Хотя... стабильными?

Вспомним 43-й и 61-й элементы, которые среди многочисленных изотопов так и не смогли доискаться стабильных. Радиоактивность этих элементов, собственно, и стала причиной их необычной судьбы. Это единственные радиоактивные элементы из числа «срединных», которые уже успели распасться.

«Уже»... «распасться»... А что, разве существует вероятность, что и другие элементы будут радиоактивными, что и они будут самопроизвольно распадаться?

Прежде чем ответить на этот вопрос, я хочу снова попытаться ввести читателя в атмосферу споров, предшествовавших и последовавших за открытием естественной радиоактивности в середине Периодической системы элементов. По-моему, это очень интересно — атмосфера споров. Часто, лет двадцать — тридцать спустя — не говоря уже о сроках больших — мы получаем лишь само открытие в «готовом» виде со страниц учебника, в котором ничего не говорится об обстановке, которая сопутствовала рождению этого открытия.

Неожиданное проявление радиоактивности в середине Периодической системы означало для науки гораздо большее, чем просто несколько фактов, пусть и очень интересных. Нет, выводы из этих фактов были гораздо более значительны: ведь коль скоро радиоактивными могут быть срединные 43-й и 61-й элементы и даже совсем уж лёгкий калий, то, быть может, и остальные элементы Периодической системы проявляют естественные радиоактивные свойства?

И как только прозвучал этот вопрос, специальная дискуссия перешла в план идеологический. Да, да, радиоактивность срединных элементов стала на какое-то время одной из самых жгучих проблем мировоззрения. Да простится мне столь пышный термин, но что делать, если радиоактивность калия привлекла к себе пристальное внимание учёных, которых принято называть идеалистами.

Идеалисты в наши дни уже не уповают на имя божье. Не потрясают они и Библией, как это делали сравнительно недавно. Нет, теперь этими сказками верх в споре с материалистами не возьмёшь. Чем сильны материалисты? Фактами. Что ж, будем крыть материалистов фактами.

Итак, уважаемые господа материалисты, вы говорите, что природа находится в вечном развитии и движении. Не спорим, не спорим... Кому же придёт в голову усомниться в этом!

Живые организмы появляются на свет, развиваются, рождают себе подобных, гибнут. И у нас, господа материалисты, нет никаких сомнений, что Дарвин был прав. Разумеется, дураками и невеждами были те, кто в 20-х годах затеял «обезьяний процесс». А Дарвин — великий Дарвин! — был глубоко прав во всех пунктах своей эволюционной теории!

Но вот неживая, неорганическая природа — тут уж извините. Тут развития и превращений быть не может. Создал (нет, не бог, бога, конечно, нет!), создал, допустим, «высший дух» определённое количество элементов во Вселенной. И все. Никакими силами соотношение элементов в космосе не изменить. Какие бы галактические катаклизмы и превращения ни происходили, количество железа, например, или кальция остаётся неизменным — таким, каким оно было 10 миллиардов лет назад, и таким же, каким оно будет 10 миллиардов лет спустя.

Итак, отличие живой от неживой природы налицо. Первая развивается, вторая мёртвая и застывшая. Основа первой — «высший дух», вторая бездушна. Без «высшего духа» ничто существовать не может. Он, и только он обусловливает развитие материи во Вселенной.

Представьте себе, что вы живете лет этак тридцать назад. Что вы можете возразить этому речистому идеалисту? Как будто бы в самом деле примеров развития и превращения в неживой природе не существует.

С нескрываемым высокомерием взирали идеалисты на плотину схоластических утверждений, воздвигнутую ими на пути здравого смысла, и, сидя на этой плотине, радостно болтали ногами и задорно поглядывали на, как казалось им, вконец поверженных материалистов: мол, сбейте пас с наших позиций, господа, если сможете. Не на таковских напали!

И не заметили они в упоении и гордыне, как в их плотине появилась первая брешь: открытие естественной радиоактивности калия. Затем через плотину потекли ручейки: была открыта естественная радиоактивность самария и неодима. Ну, а потом...

Потом открытия хлынули мощным потоком, который сокрушил хлипкую и уродливую плотину идеалистических домыслов: естественная радиоактивность была открыта еще у многих элементов Периодической системы.

Пожалуй, не стоит подробно останавливаться на истории «завоеваний» радиоактивностью Периодической системы. Рассказ этот получился бы несколько однообразным и, главное, чрезмерно длинным.

89 естественных элементов существует на земном шаре: 92 без трёх элементов — «теней» — 43-го, 61-го и 85-го. Пока у 46 из них обнаружена радиоактивность. Если же добавить сюда радиоактивные изотопы водорода и углерода, о которых речь пойдёт в следующей главе, то окажется, что большая часть известных нам естественных элементов обладает радиоактивными свойствами.

Если же приплюсовать сюда искусственные элементы, то вывод окажется ещё более выразительным: из известных нам сегодня 104 элементов радиоактивность пока свойственна 61.

Вторично я употребляю слово «пока». Это не совсем уместное, на первый взгляд, в таком тексте слово, в общем, правильно. Потому что открытие естественных радиоактивных свойств у химических элементов, почитавшихся прежде стабильными, продолжается.

Открытие естественных радиоактивных свойств многих из новообращённых элементов — задача высшей сложности. Не знаю, можно ли в современной физике отыскать эксперимент такой же замысловатый и кропотливый, как открытие радиоактивности, скажем, у кальция и определение характеристик этой радиоактивности.

Действительно, естественная радиоактивность открыта пока у изотопа кальция — кальция с атомным весом 48. Это один из наименее распространённых изотопов этого элемента: содержание его в природном кальции всего 0,148 процента— 1,5 грамма на килограмм кальция. Период же полураспада кальция-48 равен 10¹⁸ лет (миллиард миллиардов!). Если сделать соответствующие расчёты, то нетрудно найти, что в килограмме природного кальция за час распадается всего... два атома кальция-48. Для сравнения уместно вспомнить, что за то же время в килограмме радия произойдёт приблизительно 10¹⁷ распадов, то есть в 100 миллионов миллиардов раз больше.

Но кальций отнюдь не рекордсмен по распаду среди новоявленных радиоактивных элементов. Имеются элементы, распадающиеся гораздо медленнее. Так, например, теллур с атомным весом 130 распадается наполовину за 10²¹ лет.

Чтобы зафиксировать распад хотя бы одного атома тел-лура-130, приходится ждать часами. Ну, а если какой-нибудь элемент имеет период полураспада ещё больший, чем тел-лур-130? Тут приходится со вздохом сожаления признаться, что обнаружить естественную радиоактивность такого изотопа сегодня ещё не представляется возможным. И вздыхать здесь есть отчего. Имеются все основания предполагать, что и у остальных элементов таблицы Менделеева будет открыта естественная радиоактивность.

В самом деле, чем, например, радиоактивный калий и кальций отличаются от своих соседей хлора или скандия? Очевидно, только тем, что у последних периоды полураспада настолько малы, что обнаружить радиоактивность этих элементов не представляется возможным.

Так наука пришла к представлению о всеобщей радиоактивности химических элементов. Во Вселенной идёт непрекращающееся превращение одних элементов в другие. Более громоздкие элементы превращаются в менее тяжёлые.

Пусть сегодня мы ещё подразделяем все элементы по радиоактивным свойствам на две группы: элементы с чётко выраженной радиоактивностью (сюда относятся элементы, замыкающие пока Периодическую систему) и все прочие. Но деление это условно и грешит значительной долей традиционности. В самом деле, вчера чётко выраженной считалась радиоактивность лишь у радия, урана и тория. Сегодня на наших глазах совершился переход из второй группы в первую калия и рубидия. А завтра, с усовершенствованием методов измерения радиоактивности, можно будет чётко регистрировать излучение и у всех остальных химических элементов. Деление элементов на радиоактивные и нерадиоактивные будет забыто.

А природа не разграничивала эти элементы никогда. Для неё они все — братья, одинаковые по правам и по поведению. Для Вселенной периоды полураспада в миллиард и в миллиард миллиардов лет одинаково много и одинаково мало. Потому что масштабы жизни Вселенной свои, несоизмеримые с масштабами времени жизни человека. У Вселенной свои часы, уравнивающие неустойчивый уран и почти неизменный, опять с нашей точки зрения, таллий.

Итак, атомы химических элементов непрерывно изменяются. Идёт превращение одних ядер в другие. Идёт процесс развития и изменения в неживой, неорганической природе. И этот факт — лучшее подтверждение основных положений диалектического материализма.

Автор Юрий Фиалков.