31 декабря 1898 года, девятнадцатого дня одиннадцатого месяца двадцать четвёртого года правления Гуансюя по лунному календарю, начал занятия Цзиньши дасюэтан. Первая серия приёма студентов должна была составить пятьсот человек, но после провала реформ 1898 года обучение проходило в атмосфере осторожности: люди боялись выделяться, и работа по набору шла крайне вяло. Согласно документам одного-двух последующих лет, в Академии управления обучалось двадцать семь человек, в средней школе — сто пятьдесят один, в начальной — семнадцать, а ещё сорок три числились на дополнительных курсах, всего — чуть более двухсот тридцати учеников. Это было немногим больше, чем в средней школе Чунши, однако именно этот вуз стал первым государственным университетом Китая, предшественником нынешних Пекинского университета и Пекинского педагогического университета.
В день открытия Сунь Юаньци, назначенный одним из первых преподавателей, имел честь присутствовать на церемонии вместе с главным преподавателем китайского языка Сюй Цзинчэном и главным преподавателем западных наук Дин Вэйляном. После этого занятия начались не сразу — ведь студенты, которых отбирали из разных провинций, ещё не прибыли, а подготовка продвигалась медленно. Но всё это мало волновало Сунь Юаньци. Он передал Лао Туну несколько десятков лянов серебром, приказав подготовить подарки для Резерфорда и Томаса, а на оставшиеся деньги ежедневно покупать еду и приносить ему. Сам же Сунь Юаньци заперся в комнате и стал писать.
Совет, который дал ему Резерфорд, глубоко его тронул. После долгих раздумий он решил написать небольшую брошюру и передать её Резерфорду, чтобы тот увёз рукопись в Канаду — вдруг получится добиться результата. Резерфорд собирался отправиться в университет Макгилла 6 января, чтобы успеть к началу второго семестра, и потому у Сунь Юаньци оставалось мало времени. Ему приходилось почти не выходить из комнаты, чтобы успеть закончить рукопись.
Название брошюры было уже придумано: «От атома и его строения до элементов, периодической системы, молекул и сущности химических реакций». Несмотря на химическую тематику, в её основе лежала атомная физика. Конец XIX и начало XX века — эпоха, когда грань между физикой и химией была ещё не вполне определена. Так, Резерфорд — выдающийся физик — получил в 1908 году Нобелевскую премию по химии за исследования радиоактивных процессов. А шведский гений Аррениус, создатель теории электролитической диссоциации, долго вызывал споры — относить ли его труды к физике или к химии. В 1901 году его предлагали на Нобелевскую премию по физике, но не выбрали, а в 1902 — уже по химии, и снова безуспешно. Комитет даже обсуждал идею «половинного» присуждения или переноса вопроса на следующий год. В итоге в 1903 году он получил премию по химии.
Ещё в 1869 году русский учёный Дмитрий Менделеев открыл периодический закон, расположив шестьдесят три известных тогда элемента в порядке увеличения атомной массы и объединив элементы со сходными свойствами в одном ряду — так возникла первая таблица элементов. При этом он смело утверждал, что атомные массы некоторых известных веществ определены неверно. Например, считалось, что золото должно стоять перед осмием, иридием и платиной, однако Менделеев настаивал, что наоборот — золото должно следовать за ними, а их массы следовало пересчитать. Повторные измерения подтвердили: осмий имеет атомную массу больше, иридий немного меньше, платина близка, а золото действительно тяжелее — открытие доказало правильность его закона.
В своей таблице Менделеев оставил множество пустых ячеек, считая, что они принадлежат ещё не открытым элементам. Он рассчитал их предполагаемые свойства и предсказал, что они будут промежуточными между уже известными. Так, между цинком и мышьяком он предсказал два элемента — «подобный алюминию» и «подобный кремнию». Спустя четыре года француз Поль Буазбоудран, исследуя сфалерит спектроскопически, обнаружил новый элемент — галлий. Его свойства действительно соответствовали алюминию, как и предвидел Менделеев. Это открытие стало блестящим подтверждением естественности периодического закона и указало направление будущих поисков новых элементов и материалов.
Менделеев выстроил элементы по возрастанию атомной массы и сгруппировал их по химическим свойствам, но не смог объяснить их внутреннюю природу. Именно с этого пытался начать Сунь Юаньци.
Он опирался на свои предыдущие работы, в которых предполагал, что атом состоит из ядра и электронных оболочек. Так как электроны несут отрицательный заряд, ядро должно включать другие частицы, несущие положительный заряд. Эти частицы крошечны, но содержат почти всю массу атома; их количество и заряд постоянны и определяют принадлежность атома к тому или иному элементу. Количество положительных зарядов в ядре определяется как атомный номер, а атомная масса с ним прямо связана.
Не имея лабораторного оборудования, Сунь Юаньци «вообразил» эксперимент, аналогичный тому, который в будущем, в 1913 году, проведёт Генри Мозели: облучение металлов катодными лучами с измерением частоты рентгеновского излучения. По его логике, чем больше атомный номер металла, тем выше частота его рентгеновских лучей. Так можно было бы доказать, что химические свойства элемента определяются зарядом ядра, а не массой, и что атомный номер численно равен заряду ядра. Из этого следовало, что периодический закон основан не на массе, а на электрическом заряде ядра.
Так завершалась первая часть брошюры — посвящённая связи между ядром и элементом.
Вторая часть переходила к рассуждениям о внешней электронной оболочке и её роли в химических соединениях. Здесь Сунь Юаньци опирался — не без заимствования — на идеи Нильса Бора.
Бор (1885–1962), датский физик из обеспеченной семьи, ещё студентом получил золотую медаль Королевской академии наук за исследование поверхностного натяжения воды. В 1909 году он защитил магистерскую, в 1911 — докторскую диссертацию по электронной теории металлов. В том же году прибыл в Кембридж, где под руководством Джозефа Томсона и Резерфорда участвовал в научных экспериментах. В 1913 году вышла его знаменитая серия статей «О строении атомов и молекул», где он предложил теорию стационарных состояний электронов — то есть модель атома Бора. За исследования атомных структур и излучений в 1922 году он получил Нобелевскую премию по физике.
Однако в своей брошюре Сунь Юаньци не стал касаться квантовых «переходов» электронов — ведь Макс Планк ещё не предложил гипотезу квантов энергии. Он лишь изложил самые базовые принципы, доступные для понимания широкой публике. В его замысле это должно было привлечь внимание как учёных, так и любителей науки.
Он писал о «стационарных слоях» атома: число электронов на внешних орбитах должно соответствовать числу положительных зарядов в ядре. Исходя из закономерностей таблицы Менделеева, он предположил, что первый слой содержит два электрона, второй — восемь, третий тоже восемь, четвёртый и пятый — по восемнадцать. Атом стремится к устойчивости, теряя или присоединяя электроны. Эта способность обуславливает его химические свойства. Молекулы — это устойчивые комбинации различных атомов, достигших устойчивого состояния. На этом принципе он объяснял и суть химических реакций — перераспределение электронов ради устойчивости соединений. Далее он рассуждал о химических уравнениях и валентности элементов.
Теория электролитической диссоциации Аррениуса, предложенная им в 1883 году, объясняла поведение растворённых веществ под воздействием электрического тока, однако не раскрывала самой причины явления. В своих рассуждениях Сунь Юаньци дал этому наиболее фундаментальное объяснение.
Современный читатель посчитал бы содержание его работы наивным — всё это ныне изложено в школьных учебниках. Но в научном контексте XIX века такие идеи имели эффект грома среди ясного неба.
Главной задачей Сунь Юаньци теперь было донести идеи максимально ясно и убедительно — к тому же перевести их на английский. Когда он закончил, то понял, что его труд не похож ни на научную статью, ни на фантастическое произведение, скорее уж на детективный протокол. Тем не менее он был доволен результатом.
К тому времени Резерфорд уже упаковал чемоданы и собирался сесть на корабль, чтобы через Тихий океан доплыть до Сан-Франциско, а затем пересечь Америку поездом и попасть в Канаду. Сунь Юаньци взял у Лао Туна приготовленные подарки — фарфор, вышивки, чёрный чай — и сомневался, подойдут ли такие вещи. А Лао Тун гордо расхваливал себя:
— Хотя я впервые покупаю подарки для заморских господ, специально советовался с самим господином Дин Вэйляном! Он сказал — всё верно. Посмотрите на фарфор: это настоящие изделия императорских мастерских Цзиндэчжэня, безукоризненного качества! У иностранцев глаз выпадет от восторга — ещё семейной реликвией сделают! А этот чай, высший сорт цихун!
Сунь Юаньци только похвалил старика за осведомлённость о «национальных сокровищах».
Наутро, 5 января, он умылся, взял подарки и рукопись и отправился в американское посольство на улице Дунцзяоминсян. Пакеты были тяжёлые, пришлось нанять повозку. Куча охраны у ворот уже знала его в лицо — через день-два он появлялся здесь постоянно, и потому пропустили без лишних вопросов. В посольстве его встретили Конгер, Резерфорд и Томас. Завтра Томас должен был отправиться вместе с Резерфордом в Америку, а затем обратно в Кембридж; семья Конгеров выглядела немного грустной.
Фарфор требовал особой осторожности, и Сунь Юаньци просил возницу быть бережным. Европейцы любили рассматривать подарки сразу — Конгер и Резерфорд не составляли исключения. Они вертели вещи в руках, восторженно повторяя «Вандерфул!» и «Грейт!». Сколько там было искренности — кто знает.
После церемонии дарения все прошли в гостиную пить кофе. Тогда Сунь Юаньци достал новенькую брошюру и протянул Резерфорду:
— Ваш совет вдохновил меня на её написание. Буду благодарен за замечания и критику.
Резерфорд взял книгу, посмотрел на титул — заголовок казался длинным. Томас тоже наклонился и прочитал вслух:
— «От атома и его строения до элементов, периодической системы, молекул и сущности химических реакций»...
Резерфорд улыбнулся:
— Судя по названию, это либо очень глубокая, либо очень увлекательная книга, не так ли?
Сунь Юаньци пожал плечами:
— Смахивает, скорее, на «Тысячу и одну ночь».
Он и сам толком не знал, какое название выбрать — просто решил, что оно отражает содержание. Тем более на Западе научные статьи чаще имеют узкие темы: ведь даже знаменитая работа Эйнштейна 1905 года называлась всего лишь «К эвристическому взгляду на возникновение и преобразование света».
Книга насчитывала около ста сорока страниц с множеством рассуждений и схем. Там, где самому Сунь Юаньци всё было кристально ясно, Резерфорд задерживался над страницами, обдумывая. Томас задавал вопросы, они обсуждали. Прошёл час, а они всё ещё не дошли до конца первой части. Видя их сосредоточенность, Сунь Юаньци вежливо откланялся:
— Завтра утром я провожу вас. Если появятся вопросы, обсудим тогда.
На следующий день он прибыл в посольство — Конгер, Резерфорд и Томас уже уложили вещи на экипажи. Увидев Сунь Юаньци, Резерфорд широко раскинул руки и громко произнёс:
— Йорк, поздравляю!
Сунь Юаньци растерялся: с чего бы поздравление с утра пораньше? Тут только догадался — речь, наверное, о его брошюре. Чтобы не ударить в грязь лицом, он ответил:
— Спасибо!
Они обнялись, и Резерфорд сказал:
— Мы с Томасом вчера читали твою работу. Особенно первая часть — рассуждения о периодическом законе — просто завораживают. Если опыты подтвердят это, то вся физика и химия изменятся. Ты не просто даёшь новое объяснение закону Менделеева — ты раскрываешь его суть, закладываешь под него строгий научный фундамент. Это поистине эпохально.
Был разгар зимы, мороз сковал улицы. Сунь Юаньци стоял в ватном халате и в хлопковых туфлях, на голове — круглая шапка с косичкой, и на ветру он спорил о физике с двумя замёрзшими европейцами. Только в такие мгновения он вспоминал, что когда-то был аспирантом-физиком. Оглядываясь на пыльные переулки Пекина и разговоры о новейших открытиях науки, он чувствовал себя героем из произведений Кафки — словно жук, очутившийся в чужом мире.
Сибирский ветер пронизывал до костей, Резерфорд с Томасом притоптывали от холода. Наконец, решив, что пора ехать, Резерфорд потянул Сунь Юаньци в экипаж, захлопнул штору и направился к вокзалу.
В конце XIX века пекинский вокзал находился у ворот Цяньмэнь — недалеко от нынешнего. Доехать от посольского квартала можно было за полчаса. Всю дорогу они продолжали обсуждать строение атома и природу элементов — тему, ныне очевидную каждому школьнику, но тогда требовавшую долгих объяснений.
Сунь Юаньци собирался лишь проводить их до вагона — по понятиям XXI века, вполне достаточно. На вокзале носильщики уже грузили багаж. Он увидел, как Конгер, Резерфорд и Томас поднимаются на поезд и усаживаются, и последовал за ними, но его остановил китайский служащий:
— Это вагоны для иностранцев. Простым людям вход воспрещён.
Сунь Юаньци подумал: «Значит, у нас тоже продают платформенные билеты». И спросил спокойно:
— А кто это постановил?
— Не твоё дело! — буркнул тот холодно, заложив руки за спину.
Тем временем Резерфорд заметил задержку, обернулся и увидел, как Сунь Юаньци спорит с кондуктором. Не зная китайского, он всё понял по выражению лиц. Подошёл, взял Сунь Юаньци за руку и повёл внутрь. Тот растерянно потянулся удержать его, открыл рот, будто хотел что-то сказать, но рука бессильно опустилась.
«Так кто же нас презирает — иностранцы или мы сами?» — подумал Сунь Юаньци, но не стал выносить сор из избы. Улыбнувшись, сказал:
— Я ведь ещё билет не купил...
— Билет? — удивился Резерфорд. — Конгер знал, что ты нас проводишь, и уже взял всё.
— Уже?.. — переспросил Сунь Юаньци, ощупал в кармане горсть медных монет и мысленно вздохнул: «Ладно, потом попрошу господина Конгера».
Резерфорд, не замечая неловкости, заговорил снова:
— Так на чём мы остановились? Ах да, на идее, что ядро состоит из нескольких частиц — одни несут положительный заряд, а другие нейтральны, но их масса велика и почти полностью определяет вес атома. Ты не упомянул этого в своей работе. Почему? Только что придумал? Это у тебя догадка, гипотеза или предположение?..
Обновлено: 22.01.2026