И вот тут-то и выходит на арену форма мышления. Греки специализировались на геометрии. Для них почти вся математика (хотя и не совсем вся) была геометрией, которая по возможности проникала и в другие области знания. Раз уж встал вопрос об отличительных чертах атомов, то ответ, конечно, зиждется на геометрии.

Атомы (решили греческие атомисты) отличаются друг от друга по форме. Атомы огня, очевидно, сильно иззубрены, и поэтому огонь причиняет боль. Атомы воды, наверно, гладкие и круглые, и поэтому вода так легко течет. Атомы земли, по-видимому, имеют форму кубиков, и поэтому земля такая крепкая и устойчивая. И так далее.

Все это звучало весьма правдоподобно и разумно, но так как никто никогда атомов не видел, то теория эта оставалась всего лишь схоластическим упражнением; она казалась не более правомерной, чем умствования греческих философов, не принадлежавших к школе атомистов. Но их рассуждения были более убедительны, и атомисты остались в меньшинстве (в значительном меньшинстве) на добрых две тысячи лет.

* * *

Атомистическое учение было пересмотрено в первом десятилетии XIX века английским химиком Джоном Дальтоном. Он также считал, что все состоит из атомов, которые комбинируются и переходят из одного сочетания в другое в различных пропорциях, образуя все известные нам вещества.

В эпоху Дальтона понимание природы элементов приблизилось к современному, и он уже мог говорить об атомах углерода, водорода или кислорода, а не об атомах огня и воды. Далее, в течение XVII и XVIII столетий в области химии было сделано множество открытий, для объяснения которых атомистическая теория оказалась крайне плодотворной. В результате предположение о существовании атомов (по-прежнему невидимых) оказалось гипотезой гораздо более полезной, чем во времена древних греков.

Но теперь Дальтон столкнулся с той же проблемой, что и греки. Как можно различать невидимые атомы?

Что ж, наука в канун XIX века уже перестала быть геометрической и стала просто метрической. Теперь она основывалась на измерении трех основных свойств: массы (обычно неправильно называемой весом), расстояния и времени. Этих трех измерений было достаточно, чтобы управляться с механистической Вселенной Ньютона.

Поэтому Дальтон, сообразуясь с формой мышления своих современников, игнорировал структуру и форму атомов. Все атомы для него были сходными маленькими шариками, не имеющими внутренней структуры. Он механически перенес понятие о массе, расстоянии и времени в свою теорию об атомах. Но из всех понятий он оперировал только понятием о массе. По Дальтону, все атомы одного элемента имеют одинаковую массу, которая, однако, отличается от массы атомов любого другого элемента.

Дальтон пошел в своих исследованиях дальше и (по-видимому, это самая большая его заслуга) попытался определить, каковы же эти различные массы.

Тогда речь вовсе не шла об определении массы атома в граммах. Сделать это оказалось возможным лишь много лет спустя. Совсем иное дело — определять массы относительно друг друга.

Например, атомы водорода и кислорода соединяются и образуют молекулу воды. («Молекула» — название, применимое к любому достаточно стойкому сочетанию атомов.) Можно установить путем химического анализа, что при образовании воды каждый грамм водорода соединяется с 8 граммами кислорода. Аналогично можно доказать, что при образовании метана 1 грамм водорода всегда соединяется точно с 3 граммами углерода. И, конечно, когда 3 грамма углерода соединяются точно с 8 граммами кислорода, то образуется окись углерода.

Таким образом мы определяем эквивалентные веса, то есть относительный вес различных элементов, остающийся неизменным при образовании соединений. (Соединение — это вещество, молекулы которого состоят из нескольких видов атомов.) Если произвольно установить, что эквивалентный вес водорода равен 1, то эквивалентный вес углерода будет равен 3, а кислорода — 8.