Русский ученый Дмитрий Менделеев (1834-1907) больше всего известен благодаря его периодическому закону химических элементов, на основе которого им была построена таблица, знакомая каждому человеку еще со школьной скамьи. Однако на самом деле великий ученый интересовался самыми разными областями знаний. Открытия Менделеева связаны с химией, физикой, метрологией, экономикой, геологией, педагогикой, воздухоплаванием и т. д.
Периодический закон
Периодический закон – один из фундаментальных законов природы. Он заключается в том, что свойства химических элементов зависят от их атомного веса. Менделеев открыл периодический закон в 1869 году. Совершенная им научная революция была осознана химиками не сразу.
Русский исследователь предложил закономерную систему, с помощью которой оказалось возможным предсказать неизвестные тогда химические элементы и даже их свойства. После их скорого открытия (речь идет о галлии, германии и скандии) ученые с мировым именем начали признавать фундаментальность периодического закона.
Открытия Менделеева происходили в эпоху, когда наука пополнялась все новыми разрозненными фактами об окружающем нас мире. Из-за этого периодический закон и построенная на его основе периодическая таблица элементов оказались перед серьезными вызовами. Например, в 1890 гг. были открыты благородные газы и явление радиоактивности. Защищая свою теорию, Менделеев продолжал совершенствовать таблицу, соотнося ее со все новыми научными фактами. В 1900 году химик поместил аргон, гелий и их аналоги в отдельную нулевую группу. Со временем фундаментальность периодического закона становилась все яснее и бесспорнее, а сегодня он по праву считается одним из величайших открытий в истории естественных наук.
Исследования силикатов
Периодический закон – крайне важная страница в истории науки, однако открытия Менделеева в области химии на нем не закончились. В 1854 году он исследовал финский ортит и пироксен. Также один из циклов работ Менделеева посвящен химии силикатов. В 1856 году ученый издал диссертационную работу «Удельные объемы» (в ней была дана оценка взаимосвязи между объемом вещества и его характеристиками). В главе, посвященной кремнеземным соединениям, Дмитрий Иванович подробно остановился на природе силикатов. Кроме того, он первым дал правильную трактовку явления стеклообразного состояния.
Газы
Ранние открытия Менделеева были связаны с еще одной химической и одновременно физической темой – исследованием газов. Ученый занялся ею, углубившись в поиск причин закона периодичности. В XIX веке в этой области науки ведущей была теория о «мировом эфире» - всепроникающей среде, через которую передается тепло, свет и гравитация.
Изучая данную гипотезу, русский исследователь пришел к нескольким важным выводам. Так совершились открытия Менделеева в физике, главным из которых можно назвать появление уравнения идеального газа с универсальной газовой постоянной. Кроме того, Дмитрием Ивановичем была предложена собственная термодинамическая шкала температур.
Всего Менделеев издал 54 труда, посвященных газам и жидкостям. Самыми известными в этом цикле стали «Опыт химической концепции мирового эфира» (1904) и «Попытка химического понимания мирового эфира» (1905). В своих работах ученый использовал вириалные изложения и тем самым заложил основы современных уравнений для реальных газов.
Растворы
Растворы интересовали Дмитрия Менделеева на протяжении всей его научной карьеры. Относительно этой темы исследователь не оставил полной теории, а ограничился несколькими принципиальными тезисами. Самыми важными моментами касательно растворов он считал их отношение к соединениям, химизм и химическое равновесие в растворах.
Все открытия Менделеева проверялись им с помощью экспериментов. Некоторые из них касались температуры кипения растворов. Благодаря детальному анализу темы, Менделеев в 1860 году пришел к выводу, что, переходя при кипении в пар, жидкость теряет теплоту испарения и поверхность натяжения вплоть до нулевого значения. Также учение Дмитрия Ивановича о растворах повлияло на становление теории растворов электролитов.
Менделеев критично относился к появившейся в его время теории об электролитической диссоциации. Не отрицая саму концепцию, ученый указывал на необходимость ее доработки, что напрямую было связано с его работами о химических растворах.
Вклад в воздухоплавание
Дмитрий Менделеев, открытия и достижения которого охватывают самые разные сферы человеческих знаний, интересовался не только теоретическими предметами, но и прикладными изобретениями. Конец XIX века прошел под знаком повышенного интереса к зарождавшемуся воздухоплаванию. Разумеется, русский эрудит не мог не обратить внимания на этот символ будущего. В 1875 году он создал проект собственного стратостата. Теоретически аппарат мог подниматься даже в верхние атмосферные слои. На практике первый такой полет произошел только пятьдесят лет спустя.
Другим изобретением Менделеева стал работающий на двигателях аэростат. Воздухоплавание интересовало ученого не в последнюю очередь в связи с другими его работами, связанными с метеорологией и газами. В 1887 году Менделеев совершил экспериментальный полет на аэростате. Воздушному шару удалось покрыть расстояние в 100 километров на высоте почти 4 километров. За полет химик получил золотую медаль Академии аэростатической метеорологии Франции. В своей монографии о вопросах сопротивления среды Менделеев посвятил воздухоплаванию один из разделов, в котором подробно описал свои взгляды на эту тему. Ученый интересовался разработками пионера авиации Александра Можайского.
Освоение Севера и кораблестроение
Прикладные открытия Менделеева, список которых можно продолжить таковыми в области кораблестроения, делались при сотрудничестве с исследовательскими географическими экспедициями. Так, Дмитрий Иванович первым предложил идею опытового бассейна – экспериментальной установки, необходимой для гидромеханических исследований судовых моделей. В реализации этой задумки ученому помог адмирал Степан Макаров. С одной стороны, бассейн нужен был для торговых и военно-технических целей, но в то же время он оказался полезным и для науки. Экспериментальную установку запустили в 1894 году.
Помимо всего прочего, Менделеев сконструировал ранний прототип ледокола. Ученый был включен в комиссию, выбравшую проект для государственного ассигнования первого в мире такого корабля. Им стал ледокол «Ермак», спущенный на воду в 1898 году. Менделеев занимался исследованиями морской воды (в том числе ее плотности). Материал для изучения ему предоставлял все тот же адмирал Макаров, побывавший в кругосветном путешествии на «Витязе». Открытия Менделеева в географии, связанные с темой покорения Севера, были изложены ученым в более чем 36 напечатанных работах.
Метрология
Помимо остальных наук, Менделеева интересовала метрология – наука о средствах и методах измерения. Ученый работал над созданием новых способов взвешивания. Как химик он был сторонником химических методов измерения. Открытия Менделеева, список которых пополнялся год от года, были не только научными, но и буквальными – в 1893 году Дмитрий Иванович открыл Главную палату мер и весов России. Также он изобрел собственную конструкцию арретира и коромысла.
Пироколлодийный порох
В 1890 году Дмитрий Менделеев отправился в длительную заграничную командировку, целью которой было знакомство с иностранными лабораториями по разработке взрывчатых веществ. Ученый занялся данной тематикой с подачи государства. В морском министерстве ему предложили внести свой вклад в развитие русского порохового дела. Инициатором командировки Менделеева был вице-адмирал Николай Чихачев.
Менделеев считал, что в отечественном пороходелии больше всего необходимо развивать экономическую и промышленную стороны. Также он настаивал на использовании в производстве исключительно российского сырья. Главным же итогом работы Дмитрия Менделеева в этой сфере стала разработка им в 1892 году нового пироколлодийного пороха, отличавшегося своей бездымностью. Военные специалисты высоко оценили качество этого взрывчатого вещества. Особенностью пироколлодийного пороха был его состав, в который входила подверженная растворимости нитроклетчатка. Готовя к производству новых порох, Менделеев хотел наделить его стабилизированным газообразованием. Для этого при изготовлении взрывчатого вещества были использованы дополнительные реагенты, в том числе всяческие присадки.
Экономика
На первый взгляд, открытия Менделеева в биологии или метрологии вовсе не связаны с его образом прославленного химика. Однако еще более отдаленными от этой науки были исследования ученого, посвященные экономике. В них Дмитрий Иванович подробно рассматривал направления развития хозяйства своей страны. Еще в 1867 году он вступил в первое отечественное объединение предпринимателей – Общество для содействия русской промышленности и торговли.
Менделеев видел будущее экономики в развитии независимых артелей и общин. Этот прогресс подразумевал конкретные реформы. Например, ученый предлагал сделать общину не просто сельскохозяйственной, а занятой фабрично-заводской деятельностью в зимний период, когда пустуют поля. Дмитрий Иванович выступал против перепродаж и любых форм спекуляции. В 1891 году он участвовал в разработке нового Таможенного тарифа.
Протекционизм и демография
Менделеев, открытия в области химии которого затмевают его успехи в гуманитарных науках, все свои экономические исследования вел с вполне практичной целью помощи России. В этой связи ученый был последовательным протекционистом (что, например, отразилось в его работах в отрасли пороходелия и его же письмах к царю Николаю II).
Менделеев изучал экономику неразрывно от демографии. Незадолго до смерти он в одной из своих работ отметил, что в 2050 году население России составит 800 миллионов человек. Прогноз ученого стал утопией после двух мировых и Гражданской войны, репрессий и других катаклизмов, обрушившихся на страну в XX столетии.
Опровержение спиритизма
Во второй половине XIX века Россию, как и весь остальной мир, охватила мода на мистицизм. Эзотерикой увлекались представители высшего света, богема и простые городские жители. Меж тем открытия Менделеева в химии, список которых состоит из множества пунктов, заслоняют его длительную борьбу с популярным тогда спиритизмом.
Ученый разоблачал приемы медиумов вместе с соратниками из Русского физического общества. С помощью ряда экспериментов с манометрическими и пирамидальными столиками, а также другими инструментами гипнотизеров Менделеев пришел к выводу, что спиритизм и похожие практики – лишь суеверие, на котором наживаются спекулянты и мошенники.
