Το όνειρο του Μεντελέγιεφ

Από τι υλικά είναι καμωμένος ο κόσμος μας; Ένα θεμελιώδες ερώτημα, ένας ικανότατος συγγραφέας, και δύο αρετές μάλλον ασυνήθιστες στην ιστορία της χημείας: η σαφήνεια και η ευχάριστη ανάγνωση.
O συνδυασμός τους είναι εκρηκτικός: Ένα βιβλίο που έχει αναστήσει τους χημικούς επιστήμονες και –με σάρκα και οστά– τους βάζει να παρελαύνουν μπροστά στα μάτια του αναγνώστη. Δεν είναι και λίγο…

Η ανάγνωση του έργου «Το όνειρο του Μεντελέγιεφ» είναι σκέτη απόλαυση! Πρόκειται για μια πραγματικά διεισδυτική περιγραφή της ανάπτυξης της χημείας διαμέσου των αιώνων, καθώς και του τρόπου μέσα από τον οποίο η απληστία του ανθρώπου και η αναζήτηση της προσωπικής δόξας σε πολλές περιπτώσεις κατέληξαν σε σημαντικά βήματα προόδου για ολόκληρο τον κόσμο.
Το πλαίσιο της ιστορίας είναι η ίδια η ζωή του ρώσου επιστήμονα του 19ου αιώνα, Ντμίτρι Μεντελέγιεφ, που ένα βράδυ αποκοιμήθηκε στο γραφείο του και ξύπνησε έχοντας συλλάβει στο όνειρό του την ιδέα του Περιοδικού Πίνακα. Ο γνωστός σε όλους μας Περιοδικός Πίνακας των Χημικών Στοιχείων, συνιστά τον ακρογωνιαίο λίθο της σύγχρονης χημείας και η διατύπωσή του αποτελεί το ορόσημο μετά από το οποίο η χημεία θεωρείται ότι ενηλικιώθηκε πλέον ως επιστήμη.

Με σημείο εκκίνησης τις ιδέες των φιλοσόφων της αρχαιότητας, περνώντας από την αλχημεία του Mεσαίωνα και καταλήγοντας στη διάσπαση του ατόμου, το βιβλίο αυτό αφηγείται την πραγματική ιστορία της γέννησης της χημείας και το ρόλο που έπαιξε σε αυτήν το όνειρο ενός ανθρώπου.

Το όνειρο του Μεντελέγιεφ είναι ένα θαυμαστό ταξίδι από την αλχημεία στη χημεία μέσα από την αναζήτηση των χημικών στοιχείων στο σύμπαν μας. Eίναι ένα ταξίδι «αναψυχής» αλλά και προβληματισμού, μέσα από ένα βιβλίο που χαρακτηρίζεται από ενάργεια και βαθύτητα.
Στο βιβλίο αυτό –γεμάτο γνώσεις αλλά και διασκεδαστικό συνάμα– ο Πολ Στράδερν, συγγραφέας που έχει βραβευθεί ως μυθιστοριογράφος και ως εκλαϊκευτής πολύπλοκων επιστημονικών εννοιών, μας ταξιδεύει ώς τις απαρχές της χημείας ακολουθώντας το νήμα της συναρπαστικής ιστορίας των χημικών στοιχείων.

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ

Πρόλογος
1. Οι απαρχές
2. Οι πρακτικές της αλχημείας
3. Ανάμεσα στη μεγαλοφυή σύλληψη και τη σκέτη αρλούμπα
4. Παράκελσος
5. Δοκιμή και λάθος
6. Τα στοιχεία της επιστήμης
7. H αναγέννηση μιας επιστήμης
8. Πράγματα πρωτόφαντα
9. Το μέγα μυστήριο του φλογιστού
10. H λύση του μυστηρίου
11. Μια εξίσωση για τη Χημεία
12. Η έρευνα για την κρυμμένη δομή
13. O Μεντελέγιεφ
14. O Περιοδικός Πίνακας
Για περαιτέρω μελέτη
Ευρετήριο
ΠΡΟΛΟΓΟΣ

Υπάρχει μια ξεθωριασμένη φωτογραφία του ρώσου χημικού Ντμίτρι Μεντελέγιεφ, τραβηγμένη την ώρα που εργάζεται, στο σπίτι του στην Αγία Πετρούπολη, κάποια χρονική στιγμή περίπου στα τέλη του δεκάτου ενάτου αιώνα. Aπεικονίζεται μια απόκοσμη μορφή καθισμένη πίσω από την ακαταστασία που καταπνίγει την επιφάνεια ενός τραπεζιού. Στη φωτογραφία, ο Μεντελέγιεφ δεν διαφέρει και πολύ από κάποιον σαμάνο της Σιβηρίας, τοποθετημένον κάπου στο μέλλον στο περιβάλλον κάποιου σύγχρονου απόγονου των σαμάνων: στο χώρο μελέτης του ιδιοφυούς καθηγητή. Έχει μια μακριά λευκή απεριποίητη γενειάδα που καταλήγει σε τρία ευδιάκριτα στριφτά άκρα, σημάδι της επίμονης δραστηριότητας των δακτύλων του σε περιόδους αφηρημάδας και περισυλλογής. Τα απεριποίητα άσπρα μαλλιά του χύνονται στους ώμους του. Ο Μεντελέγιεφ είχε τη συνήθεια να τα κόβει μία φορά το χρόνο. Όταν άρχιζε να μπαίνει η άνοιξη και να ζεσταίνει ο καιρός, προφανώς, φώναζε κάποιο βουκόλο από τα πέριξ, ο οποίος επιλαμβανόταν του θέματος χρησιμοποιώντας την ψαλίδα που κουρεύουν τα πρόβατα. H κόμη του Μεντελέγιεφ, στάθηκε η αφορμή για να τον περιγράψει ο σκοτσέζος χημικός Σερ Ουίλιαμ Ράμσεϊ ως «έναν ιδιόρρυθμο ξένο που κάθε τρίχα της κεφαλής του έμοιαζε να ενεργεί ανεξάρτητα από όλες τις άλλες». Ο Ράμσεϊ υπέθετε ότι ο Μεντελέγιεφ ήταν σιβηρικής καταγωγής και τον είχε εκλάβει ως «Καλμούχο ή καλικάντζαρο, δηλαδή κάτι σαν ξωτικό, κάτι σαν αλλόκοτο και άξεστο πλάσμα».
Στη φωτογραφία, ο Μεντελέγιεφ είναι προσηλωμένος πάνω σε μια κόλλα χαρτί και γράφει με μια πένα που κρατάει στις άκρες των μακριών του δακτύλων. Στο υπόλοιπο του ευρύχωρου και ακανόνιστου γραφείου του κυριαρχεί η σύγχυση. Xαρτιά και σημειώσεις, ένα κύπελλο σε ένα δίσκο, κάποια σύνεργα απροσδιόριστης χρήσης και, στα ράφια κάτω από το γραφείο, σκόρπιες οι στοίβες των επιστημονικών δημοσιεύσεων.
Πίσω από τον Μεντελέγιεφ διακρίνεται μια βιβλιοθήκη που περιέχει τρεις σχολαστικά τακτοποιημένες σειρές από δεμένους τόμους. Στη μέση τους, κρέμεται ένα υπόμνημα των τόμων της βιβλιοθήκης, κάτι σαν φωτοστέφανο ακριβώς πάνω από το κεφάλι του μεγαλοφυούς επιστήμονα – κάτι σαν ένα τεράστιο θαυμαστικό. (Εύρηκα!) Πάνω από τη βιβλιοθήκη κρέμονται σε μη ευθυγραμμισμένη σειρά γκραβούρες σε σκουρόχρωμες κορνίζες ακαθόριστης απόχρωσης, πορτρέτα των μεγάλων επιστημόνων του παρελθόντος, καλύπτοντας την ταπετσαρία με τα σχέδια εποχής. Πάνω πάνω, στο λιγοστό φως, διακρίνονται οι φυσιογνωμίες του Γαλιλαίου, του Καρτέσιου, του Νεύτωνα και του Φάραντεϊ, λες και επιβλέπουν τον ασπρομάλλη γραφιά με την τρομερή κόμη καθώς επιτελεί το έργο του καταμεσής της ακαταστασίας.
Το 1869 ο Μεντελέγιεφ δεν σκεπτόταν τίποτε άλλο εκτός από το πρόβλημα των χημικών στοιχείων. Σε αυτά κρυβόταν το αλφάβητο που συνέθετε τη γλώσσα του σύμπαντος. Μέχρι τότε είχαν ανακαλυφθεί εξήντα τρία διαφορετικά χημικά στοιχεία: από το χαλκό και το χρυσό, στοιχεία γνωστά ήδη από τους προϊστορικούς χρόνους, μέχρι το ρουβίδιο, το οποίο είχε ανιχνευθεί πριν από λίγο καιρό στην ατμόσφαιρα του ήλιου. Ήταν γνωστό πως το κάθε στοιχείο αποτελείτο από διαφορετικά άτομα και πως το κάθε άτομο είχε τις δικές του μοναδικές ιδιότητες. Παρ’ όλα αυτά, είχε παρατηρηθεί πως κάποια στοιχεία χαρακτηρίζονταν από κάποιες ασαφώς παρεμφερείς ιδιότητες, πράγμα που καθιστούσε δυνατή την κατάταξή τους στην ίδια ομάδα.
Τα άτομα που συγκροτούν τα διαφορετικά στοιχεία ήταν ήδη γνωστό ότι χαρακτηρίζονταν από διαφορετικά ατομικά βάρη. Το πιο ελαφρό στοιχείο ήταν το υδρογόνο, με ατομικό βάρος 1. Το πιο βαρύ γνωστό στοιχείο ήταν ο μόλυβδος, του οποίου το ατομικό βάρος πίστευαν ότι ήταν 207. Αυτό σήμαινε πως τα στοιχεία θα μπορούσαν να καταχωρισθούν σε λίστες γραμμικής μορφής, κατ’ αύξον ατομικό βάρος. Ή θα μπορούσαν να ομαδοποιηθούν με βάση παρεμφερείς ιδιότητες. Πολλοί επιστήμονες άρχιζαν να υποψιάζονται πως υπήρχε κάποιου είδους σύνδεση ανάμεσα στις δύο αυτές μεθόδους ταξινόμησης, κάποια κρυμμένη δομή πάνω στην οποία βασίζονταν όλα τα στοιχεία.
Την προηγούμενη δεκαετία ο Δαρβίνος είχε ανακαλύψει πως όλες οι μορφές ζωής ακολουθούσαν μια εξελικτική πορεία. Και δυο αιώνες νωρίτερα, ο Νεύτωνας είχε ανακαλύψει πως η λειτουργία ολόκληρου του σύμπαντος βασιζόταν στους νόμους της βαρύτητας. Τα χημικά στοιχεία ήταν ένας ζωτικής σημασίας κρίκος ανάμεσα στις δύο αυτές ανακαλύψεις. Η ύπαρξη μιας δομής σ’ αυτό το σημείο θα σήμαινε για τη Xημεία ό,τι σήμαινε για τη Φυσική η ανακάλυψη του Νεύτωνα και ό,τι σήμαινε για τη Βιολογία η ανακάλυψη του Δαρβίνου. Θα αποκάλυπτε το σχέδιο του σύμπαντος.
Ο Μεντελέγιεφ είχε επίγνωση της σημασίας των ερευνών του. Έκανε το πρώτο βήμα προς την αποκάλυψη των έσχατων μυστικών της ύλης, του πρωτογενούς σχεδίου πάνω στο οποίο βασιζόταν η ίδια η ζωή, ίσως και η προέλευση του σύμπαντος.
Καθισμένος στο γραφείο του, κάτω από τα πορτρέτα των φιλοσόφων και των φυσικών επιστημόνων, ο Μεντελέγιεφ συνέχιζε να στοχάζεται πάνω στο ανεπίλυτο πρόβλημα. Τα στοιχεία είχαν διαφορετικά βάρη και διαφορετικές ιδιότητες. Μπορούσες αφενός να τα αριθμήσεις και αφετέρου να τα κατατάξεις σε ομάδες. Kάπου εκεί βρισκόταν το μυστικό.
Ο Μεντελέγιεφ, καθηγητής χημείας στο Πανεπιστήμιο της Αγίας Πετρούπολης, ήταν πολύ γνωστός για τις εγκυκλοπαιδικές του γνώσεις σχετικά με τα στοιχεία. Τα γνώριζε όπως ένας διευθυντής σχολείου γνωρίζει τους μαθητές του: τους άστατους χαρακτήρες που είναι κοινωνικά απροσάρμοστοι, τους νταήδες που φοβερίζουν τους πιο αδύναμους, τους πειθαρχικούς που τους έφερνε εύκολα βόλτα, τους τύπους με την ανεξήγητα μειωμένη απόδοση και τους επικίνδυνους που χρειάζονται παρακολούθηση. Παρά τις προσπάθειές του, αδυνατούσε να διακρίνει μια συνολική κατευθυντήρια αρχή μέσα σε αυτόν τον κυκεώνα των χαρακτηριστικών. Θα έπρεπε κάπου κάτι να υπάρχει. Το σύμπαν του επιστήμονα δεν μπορούσε απλά και μόνον να βασίζεται σε μια τυχαία συλλογή μοναδικών σωματιδίων. Κάτι τέτοιο θα ήταν αντιεπιστημονικό.
Ο συνάδελφος του Μεντελέγιεφ Α. Α. Ινοστράντζεφ, ο οποίος κλήθηκε για να πει την άποψή του στις 17 Φεβρουαρίου του 1869, άφησε μια περιγραφή εκείνης της συνάντησης. Η περιγραφή είναι αρκετά ευφάνταστη και διανθισμένη από την εκ των υστέρων γνώση των πραγμάτων, προσφέρει όμως κάποιες λεπτομέρειες για το κλίμα που επικρατούσε. Ο ίδιος ο Μεντελέγιεφ έχει συμβάλει με αρκετές (παρ’ ότι κάπως αποκλίνουσες) περιγραφές σχετικά με το τι σκεφτόταν και το τι έκανε εκείνη την περίοδο.
Eπί τρεις ολόκληρες μέρες, ο Μεντελέγιεφ έστιβε αδιάκοπα το μυαλό του σχετικά με το πρόβλημα των στοιχείων. Oι ώρες περνούσαν και, σήμερα, ο καθηγητής έπρεπε να φύγει. Eίχε προγραμματίσει να πάρει το πρωινό τρένο από το Σιδηροδρομικό Σταθμό Μόσχας με τελικό προορισμό το μικρό αγρόκτημά του στην επαρχία του Τβερ. O χρόνος κυλούσε. Ο Μεντελέγιεφ είχε μια συνάντηση με το Συνεταιρισμό του Τβερ. Όφειλε να μιλήσει σε μια αντιπροσωπεία ντόπιων τυροκόμων, να τους δώσει συμβουλές σχετικά με μεθόδους παραγωγής και να συνεχίσει με μια τριήμερη περιοδεία για την επιθεώρηση αγροκτημάτων της περιοχής. Το ξύλινο ταξιδιωτικό μπαούλο του ήταν ήδη γεμάτο και περίμενε στην είσοδο. Από το παράθυρο του γραφείου του φαινόταν το έλκυθρο, πίσω από το άλογο, να περιμένει στο δρόμο με τον κουκουλωμένο αμαξά να βηματίζει βαριά στο χιόνι, ενώ τα χνότα του περήφανου ζώου σχημάτιζαν λευκές τουλίπες στην παγωνιά.
Για τους υπηρέτες, ήταν αδιανόητο να πάρουν το θάρρος να ενοχλήσουν τον Μεντελέγιεφ. Ήταν φημισμένος για τον ευέξαπτο χαρακτήρα του. Eάν εξοργιζόταν, θα άρχιζε να φωνάζει και, κυριολεκτικά, θα άρχιζε να χοροπηδάει σαν φρενιασμένος. Τι θα γινόταν, όμως, έτσι και έχανε το τρένο;
O ρώσος ψυχολόγος Μπ. Μ. Κεντρόφ που έχει ασχοληθεί με το θέμα του Μεντελέγιεφ, καθώς και άλλοι σχολιαστές της συμπεριφοράς του, εικάζουν πως η πιεστική σκέψη πως θα χάσει το τρένο είχε παράξενες επιπτώσεις στο μυαλό του Μεντελέγιεφ. Ίσως και αυτό συνέβαλε στο όνειρο του καθηγητή, από το οποίο άντλησε την έμπνευσή του. Στα μακρινά ταξίδια του από την Αγία Πετρούπολη μέχρι το Τβερ, ο Μεντελέγιεφ θα πρέπει να περνούσε την ώρα του ρίχνοντας πασιέντσες. Έχοντας τοποθετήσει το ξύλινο μπαούλο ανάμεσα στα πόδια του, θα άρχιζε προφανώς να ανοίγει τα φύλλα της τράπουλας μπροστά του ξεκινώντας από τα πάνω. Και ενώ οι ασημένιες σημύδες, οι λίμνες κι οι δασωμένοι λόφοι γλιστρούσαν και χάνονταν γοργά έξω από το παράθυρό του, αυτός θα πρέπει να άνοιγε τα φύλλα ανά τρία. Και φτάνοντας στους άσους, τους ξεχώριζε, βάζοντας τον καθένα στην κορυφή της στήλης με το χρώμα του πάνω στο καπάκι του μπαούλου: κούπες, σπαθιά, καρό, μπαστούνια. Για να συνεχίσει ανοίγοντας φύλλα οπότε θα έκαναν, ένας-ένας, την εμφάνισή τους ο ρήγας κούπα, η ντάμα κούπα, ο ρήγας καρό, ο βαλές κούπα… Και, σιγά σιγά, το κάθε χρώμα αρχίζει να σχηματίζει τη στήλη του κατεβαίνοντας προς τα κάτω, πάνω στο καπάκι του μπαούλου. Δέκα, εννέα, οχτώ… Χρώματα, τα χαρτιά βαλμένα κατά φθίνοντα αριθμό. Ακριβώς σαν τα στοιχεία με τις ομάδες τους και τους ατομικούς αριθμούς τους στη σειρά!
Κάποια στιγμή, εκείνο το πρωινό, ο Μεντελέγιεφ θα πρέπει να βγήκε από το γραφείο του, προστάζοντας με νεύρα έναν από τους υπηρέτες να διώξει το έλκυθρο που περίμενε να φύγει. O καθηγητής είχε αποφασίσει να πάρει το απογευματινό τρένο.
Ο Μεντελέγιεφ επέστρεψε στο γραφείο του και άρχισε να ψάχνει στα συρτάρια του. Ενδεχομένως έβγαλε μια στοίβα άσπρες κάρτες. (Tα κουδουνάκια στα χάμουρα του αλόγου ηχούσαν όλο και πιο απόμακρα, ενώ το έλκυθρο ξεμάκραινε στο χιονισμένο τοπίο.) Ο Μεντελέγιεφ άρχισε να παίρνει τις κάρτες τη μια μετά την άλλη και να γράφει στη λευκή τους επιφάνεια. Πρώτα σημείωσε το χημικό σύμβολο κάθε στοιχείου, μετά τον ατομικό του αριθμό και τέλος μια μικρή λίστα με τις χαρακτηριστικές του ιδιότητες. Όταν πια είχε γεμίσει εξήντα τρεις κάρτες, τις άπλωσε πάνω στο γραφείο.
Άρχισε να ατενίζει τις κάρτες περνώντας σκεφτικός τα δάχτυλά του ανάμεσα στη γενειάδα του. Tα δευτερόλεπτα γίνονταν λεπτά, κι εκείνος απορροφημένος από τις σκέψεις του, είχε χαθεί στη θάλασσα από τις κάρτες που σωρεύονταν μπροστά του. Δεν μπορούσε όμως, ακόμη, να ξεδιακρίνει το σχέδιο στο σύνολό του.
Μια ώρα περίπου αργότερα αποφάσισε να ακολουθήσει μια άλλη τακτική. Μάζεψε τις κάρτες κι άρχισε να τις απλώνει σε ομάδες. Πέρασε άλλη μια ώρα χωρίς να έχει συνειδητοποιήσει το πέρασμα του χρόνου. Άρχισε να βλεφαρίζει νευρικά από την εξάντληση. Τελικά, μες στην απελπισία του, αποφάσισε να ακολουθήσει την προφανή πορεία, βάζοντας τις κάρτες κατά αύξουσα σειρά σύμφωνα με το ατομικό βάρος κάθε στοιχείου. Μάλλον κι αυτό όμως δεν έβγαζε πουθενά. Είχε δοκιμάσει όλους τους συνδυασμούς. Aς αφήσουμε ότι το ατομικό βάρος ήταν μια φυσική ιδιότητα κι αυτός έψαχνε ένα μοντέλο που να συνδέει τις χημικές ιδιότητες. Δεν κατάφερνε να κρατήσει όρθιο το κεφάλι του από τη νύστα, που έπεφτε, πηγαίνοντας θαρρείς να κουτουλήσει τις κάρτες που ήταν μπροστά του, οπότε κατάλαβε πως ήταν στα όρια του ύπνου. Φαίνεται πως αντιλήφθηκε το έλκυθρο με το άλογο που περίμενε στην αυλή. Ήταν τάχα εκεί; Γιατί δεν είχε φύγει; Ή μήπως είχε επιστρέψει; Κιόλας; Ήταν μήπως ώρα να πάρει το απογευματινό τρένο; Ήταν το τελευταίο, δεν μπορούσε επ’ ουδενί να το χάσει.
Καθώς η ματιά του Μεντελέγιεφ διέτρεξε ακόμα μια φορά τη γραμμή με τα αύξοντα ατομικά βάρη, ξαφνικά παρατήρησε κάτι που έκανε το σφυγμό του να χτυπήσει γρήγορα. Κάποιες παρεμφερείς ιδιότητες άρχισαν να επαναλαμβάνονται στα στοιχεία, με βάση κάτι που έμοιαζε με κανονικά αριθμητικά διαστήματα. Εδώ κάτι υπήρχε! Τι όμως; Κάποια από τα διαστήματα ξεκινούσαν με ορισμένη κανονικότητα, μετά όμως το όλο σχήμα έμοιαζε να χάνεται. O Μεντελέγιεφ διαισθανόταν πως βρισκόταν μπροστά σε μια μεγάλη ανακάλυψη. Υπήρχε, σαφώς, ένα σχέδιο κάπου εκεί, κι αυτός απλώς αδυνατούσε να το συλλάβει… Aίφνης, καταβεβλημένος από την εξάντληση, ο Μεντελέγιεφ έγειρε για να ξεκουράσει το αχτένιστο κεφάλι του πάνω στα χέρια του. Αποκοιμήθηκε αμέσως, και πολύ γρήγορα είδε ένα όνειρο.