Био (1774–1862), с 1803 года член Института в качестве геометра и профессор физики в Коллеж де Франс, занял впоследствии кафедру астрономии в Сорбонне. В 1816 году ой сделал капитальное открытие в области физики: он нашел, что некоторые вещества обладают, способностью вращать плоскость поляризации. Этим открытием Био воспользовался для анализа сахарных растворов.
Френель (1788–1827), инженер путей сообщения, преобразовал всю математическую оптику. Он опроверг гипотезу истечения и вернулся к волнообразной теории. Однако лишь в 1815 году, находясь в период Ста дней в опале как роялист, Френель[115] посвятил свои невольные досуги опытам с радужными полосами, получающимися при диффракции; в этой области он не пошел дальше англичанина Томаса Юнга, который успел добиться того же в 1803 году.
Гей-Люссак (1778–1850) и Дюлонг (1785–1828) — оба профессиональные химики. Первый готовился в инженеры путей сообщения, когда Бертолле, возвратившийся из Египта, взял его к себе в лабораторию. Вскоре он сделался репетитором, а потом и профессором химии в Политехнической школе Состояние здоровья не позволило Дюлонгу поступить в артиллерию, и он стал врачом, но главным образом занимался химией. Бертолле и его взял к себе в Аркейльскую лабораторию (1811). Дюлонг открыл хлористый азот, но это ему стоило сначала пальца, а потом и глаза. Около этого же времени он поступил адъюнкт-профессором в Нормальную школу.
Однако в эту эпоху химикам предстоял ряд исследований чисто физического характера. Классификация газов и постепенное увеличение числа их вследствие выделения новых элементов или открытия новых соединений вызывали необходимость изучения их нехимических свойств. Надо было определить плотности газов, коэффициент расширения, теплоемкость. Те же вопросы выдвигались и относительно паров; изучение же плотности паров было тем более важно, что водяной пар уже получил механическое применение. Необходимо было вывести общие законы и по возможности связать физические свойства с химическими.
В 1802 году Гей-Люссак начал с того, что установил практически важный, хотя и не строго точный закон, что расширение газов не зависит от их давления и что коэфициент расширения газов есть величина постоянная. Этот закон Гей-Люссак распространил на пары и впоследствии доказал, что плотность паров одинакова в пустоте и в газообразных смесях. Он изучил также явление охлаждения газов вследствие расширения и посредством опыта с двумя шарами (1807) заложил одну из важнейших экспериментальных основ механической теории теплоты[116].
Проверив на опыте законы капиллярности, теоретически установленные Лапласом, Гей-Люссак в 1804 году совершил два знаменитых полета на воздушном шаре с целью научного исследования атмосферы. В первый раз он и Вио поднялись на высоту только 4000 метров, но во второй раз он один поднялся на высоту 7000 метров.
В 1806 году Гей-Люссак и Гумбольдт произвели многочисленные опыты точного анализа воды и установили простое отношение объемов обоих газов, входящих в ее состав. Дальнейшие опыты были прерваны поездкой в Италию, предпринятой обоими учеными. В Италии Гей-Люссак занимался изучением явлений магнетизма. Лишь в 1808 году, будучи уже два года членом Института, Гей-Люссак решился провозгласить закон, справедливо носящий его имя, — что объемы химического соединения и составных его частей в газообразном состоянии находятся в простом отношении. Так впервые было установлено численное соотношение между физическим свойством тела (плотностью) и химическим. Второй закон этого рода открыли Дюлонг и Пети[117].
Академия наук в 1811 году поставила на конкурс вопрос о теплоемкости газов. В 1813 году Академия присудила награду Ларошу и Берару, изобревшим метод определения коэфициента теплоемкости при постоянном давлении; впрочем, они не добились окончательных результатов; В 1815 году Академия поставила на конкурс вопрос об охлаждении. Дюлонг и Пети сообща занялись ими выполнили капитальную работу. Произведя по заранее намеченной программе ряд опытов при постоянном объеме, они установили закон равенства теплоемкости при равенстве объемов для всех простых газов.
Английские физики и химики: Дальтон и Дэви. Блестящая школа французских физиков могла найти соперников только в Англии.
Благодаря почти непрерывной войне между обоими государствами одни и те же научные вопросы, возникавшие по обе стороны Ла-Манша, разрабатывались самостоятельно с обеих сторон, и первенство в открытиях часто служило предметом споров, хотя независимость исследователей не подлежала сомнению.
Мы уже указали, что Томас Юнг (1773–1829), врач, занимавшийся самыми разнообразными исследованиями, выставил против теории истечения серьезное возражение, доказав, что при известных обстоятельствах два световых интерферирующих луча производят темноту. Это было исходным пунктом работ Френеля, который долгое время не знал о работах Юнга. В то же время Даниэль Брьюстер (Brewster, 1781–1868), изобретатель калейдоскопа (1819), получил результаты, приблизительно совпадавшие с результатами исследований Био и Араго по поляризации.
Существование темного теплового спектра было открыто в 1801 году астрономом Вильямом Гершелем, а невидимый химический спектр (действие на хлористое серебро) был обнаружен Волластоном.
Румфорд (1753–1814) и Лесли (1766–1828) известны своими работами и открытиями в области теплоты, но все эти имена бледнеют перед именами химиков Дальтона (1766–1844) и Дэви (1778–1829). Первый известен как основатель атомной теории, заслуживающей особого изложения.
Мысль о том, что сложное тело должно характеризоваться строго определенными весовыми отношениями составляющих его элементов, кажется столь естественной, что даже непонятно, почему этот вопрос не мог возникнуть раньше. Но если при определенных отношениях в случае двух аналогичных соединений, например, в сернокислом калии и натрии, на одно и то же весовое количество серной кислоты приходятся известные количества калия и натрия, которые могут заместить друг друга, то количества эти эквивалентны, т. е. химически равнозначны. Далее, производя замещения всевозможными способами, нужно заключить, что всякое тело с химической точки зрения определяется относительным весовым количеством, обозначающим его эквивалентность по крайней мере в ряду произведенных замещений.
Однако эти заключения были выведены исключительно опытным путем немецкими химиками Венцелем (Лекции о химическом сродстве — 1777)[118] и Рихтером (Основы стехиометрии, 1792–1794)[119], производившими опыты только с солями. Но принцип постоянных отношений не соответствовал туманным идеям о превращении элементов, господствовавшим так долго в химии: он, казалось, противоречил изменчивым результатам анализов, тогда еще не вполне ясным, а изучение соединений и разложений, видимо, указывало на возможность соединений во всяких пропорциях. Глава французской школы после смерти Лавуазье, Бертолле, долго не признавал закона постоянных отношений во всей его строгости; вместо точного количественного закона он склонен был видеть в соединениях качественные факты, определяемые равновесием между химическим сродством и разными другими естественными силами.
Во всяком случае, о работах Венцеля и Рихтера узнали только тогда, когда Берцелиус обратился к их исходному пункту, для того чтобы противопоставить подвергшейся некоторым сомнениям теории эквивалентности атомистическую теорию. Но главный удар, более сильный, чем все прежние, был нанесен Дальтоном в 1801 году, когда он провозгласил закон кратных отношений.
Если два тела соединяются в разных отношениях, причем вес одного из них принят за величину постоянную, то весовые количества другого тела будут находиться в весьма простом численном отношении. Для Дальтона этого было достаточно, чтобы заключить, что каждое простое тело должно состоять из атомов, имеющих одинаковый вес, характеризующий это тело; сложное же тело состоит из элементарных молекул, каждая из которых заключает небольшое, но строго определенное количество атомов составляющих его простых тел. Таким образом, явилась возможность ввести весьма простые химические обозначения, указывающие количества атомов каждого типа в элементарной молекуле.
Принцип Дальтона, конечно, получил распространение, по принимали его с осторожностью, отчасти ввиду широкой постановки его, отчасти из недоверия к атомистической гипотезе. Даже в Англии вместо термина атомный вес Дэви ограничивался термином пропорциональные числа, а Волластон[120] — эквиваленты. Во Франции Гей-Люссак не решался вывести из своих собственных наблюдений закон[121], устанавливающий, что равные объемы простых газов содержат одинаковое число атомов; он пытался даже защищать воззрения Бертолле. Дальтон со своей стороны сомневался в точности объемных измерений Гей-Люссака[122]. Однако только в этих измерениях атомистическая теория и могла иметь солидную опору для своих численных определений; поэтому триумф Дальтона был преждевременным, и господствующее места осталось за компромиссной теорией, предложенной Берцелиусом.
