Пастер

Так, Пастер, выискивающий во множестве книг не освещенные еще, загадочные уголки науки, прочел статью знаменитого немецкого химика Митчерлиха, опубликованную в «Известиях Парижской Академии наук» 14 октября 1844 года. Статью эту Пастер так часто и проникновенно читал, что запомнил ее наизусть. В ней и в самом деле содержались любопытные факты, на которые человек, подобный Пастеру, не мог не обратить внимания.

Речь шла о кислотах, получаемых из винного камня: винной кислоте и виноградной. Причем вторая была чисто случайно получена одним фабрикантом за четверть века до того, как Митчерлих написал свою статью, и получить ее снова никак не удавалось. Кристаллы одной и другой кислот и их солей, как писал Митчерлих, имеют один и тот же химический состав, одну и ту же кристаллическую форму с одинаковыми углами, тот же удельный вес, то же двойное преломление света, их оптические оси образуют тот же угол, их водные растворы обладают одинаковым преломлением. Иными словами, природа этих кристаллов, число атомов в молекуле, расположение и расстояние атомов друг от друга одинаковы в обоих веществах. Но раствор винной кислоты изменяет направление поляризованного луча вправо, а раствор виноградной оптически совершенно недеятелен. В чем же причина столь различного поведения одинаковых во всем кристаллов?

Ни Митчерлих, ни французский ученый Провостэ, также изучавший это явление, не смогли ответить на поставленный вопрос. Не ответил на него и знаменитый физик Жан-Батист Био, который задолго до этих ученых высказал мысль, что свойство некоторых тел вращать плоскость поляризации, очевидно, стоит в связи с кристаллической формой тел и что изучение этого вопроса поможет проникнуть в тайны молекулярного строения материи.

Тайна оставалась тайной и именно своей неразрешимостью привлекла внимание Пастера.

Прочитав статью Митчерлиха, а затем и работу Провостэ, Пастер утратил покой. Прежде всего он изучил явление поляризации, и оно показалось ему интересным и поэтичным.

Примерно за двести лет до того, как Пастер занялся изучением кристаллов, было открыто удивительное свойство исландского шпата раздваивать луч света. Если смотреть через пластинку этого минерала на какое-либо изображение, то можно видеть не одно, а два изображения. Такое двойное лучепреломление было достаточно хорошо изучено в последующие десятилетия. Оказалось, что раздвоенный пучок света превращается как бы в два самостоятельных луча, и каждый из них ведет себя неодинаково. Если из полевого шпата выточить призму, распилить ее по диагонали и снова склеить канадским бальзамом, а затем пропустить через нее пучок света, то пройдет только один из двух лучей, второй же отразится от канадского бальзама и отклонится в сторону. Если потом поставить на пути второго луча еще одну такую же призму, так, чтобы плоскости ее были параллельны первой, отклонившийся луч пройдет через нее, как через любое другое прозрачное тело. Но стоит повернуть вторую призму на 90 градусов, как луч снова отклонится. Теперь уже колебания в проходящем свете совершаются в определенной плоскости — световые волны стали поляризованными. Такой поляризованный свет может проходить только через определенно расположенную атомную решетку. И если между двумя такими призмами расположить какое-либо прозрачное вещество, например пластинку горного хрусталя или трубочку с раствором сахара, поляризованный луч, пройдя через них, снова изменит плоскость своих колебаний и, отклонившись вправо или влево, сможет пройти через повернутую на 90 градусов вторую призму. Способность тел вращать плоскость поляризации называется оптической активностью.

В дальнейшем при помощи поляризованной установки — поляриметра — было показано, что одни кристаллы отклоняют плоскость поляризации только влево, другие — только вправо. Так, например, Био нашел, что есть два вида горного хрусталя — лево- и правовращающий, причем на глаз никакой разницы между ними установить не удалось: кристаллы были абсолютно одинаковыми по своему строению, количеству и расположению граней и т. д.

Позже оказалось, что оптическая активность кварца связана с асимметрическим строением его кристаллов — те, которые вращали луч света вправо, имели на правой стороне дополнительную грань, те же, которые вращали плоскость света влево, имели такую грань с левой стороны кристалла.

Но почему же винная и виноградная кислоты, кристаллы которых совершенно одинаковы, по-разному относятся к поляризованному свету? В чем тут секрет?