Dlaczego warto o nim pamiętać.
John Dalton przypomina, że rewolucje naukowe nie zawsze zaczynają się od spektakularnego eksperymentu. Czasem zaczynają się od człowieka, który dzień po dniu zapisuje temperaturę, patrzy na kwiat i zastanawia się, dlaczego widzi go inaczej niż inni, albo zauważa prostą prawidłowość w masach reagujących substancji.
Kiedy zmarł w Manchesterze 27 lipca 1844 roku, dziesiątki tysięcy ludzi przyszły oddać mu hołd. Jego nazwisko pozostało nie tylko w historii chemii i słowie „daltonizm”. W biochemii i biologii molekularnej używa się dziś jednostki masy dalton, oznaczanej symbolem Da, równej zunifikowanej jednostce masy atomowej. To wyjątkowo trafne upamiętnienie człowieka, który przez większość życia próbował nadać niewidzialnym cząstkom konkretne liczby.
John Dalton urodził się 6 września 1766 roku w Eaglesfield, w skromnej rodzinie kwakrów i nie startował z pozycji człowieka, któremu ktoś przygotował laboratorium i akademicką karierę. Jako dwunastolatek zaczął pracować jako nauczyciel, później uczył w Kendal, a w 1793 roku przeniósł się do Manchesteru. I właśnie tam wydarzyło się coś, co w historii nauki zdarza się zaskakująco często: człowiek zajmujący się pozornie jednym problemem nagle otwiera drzwi do zupełnie innej dziedziny. Dalton obserwował pogodę, badał gazy, mierzył ciśnienie i temperaturę, a z tej cierpliwej buchalterii natury wyprowadził idee, które pomogły zbudować nowoczesną chemię. Nie zobaczył atomu – zobaczył porządek, który potrafił wyjaśnić istnienie atomów.
Najpierw była pogoda, dopiero potem atomy
Od 1787 roku Dalton prowadził dziennik meteorologiczny i robił to niemal do ostatniego dnia życia. Przez 57 lat zebrał ponad 200 tysięcy obserwacji. Brzmi jak zajęcie dla człowieka o wyjątkowo wysokiej tolerancji na tabelki, lecz właśnie ta cierpliwość jest kluczem do jego sposobu myślenia. Atmosfera nie była dla niego po prostu „powietrzem”. Była mieszaniną gazów, które można mierzyć, porównywać i opisywać matematycznie. Z tych badań wyrosło między innymi prawo ciśnień cząstkowych Daltona, zgodnie z którym ciśnienie mieszaniny gazów jest sumą ciśnień wywieranych przez jej poszczególne składniki.
Dalton nie wymyślił samej idei atomu. O atomach dyskutowano przecież od starożytności, a nauka końca XVIII wieku miała już za sobą prace Lavoisiera i innych chemików. Jego osiągnięcie było subtelniejsze i znacznie ważniejsze: nadał atomizmowi charakter ilościowej teorii chemicznej. Około 1803 roku zaczął przedstawiać swoją teorię, a od 1808 roku publikował ją szerzej w A New System of Chemical Philosophy. Przyjął, że pierwiastki składają się z atomów o charakterystycznych masach, natomiast związki chemiczne powstają, gdy atomy różnych pierwiastków łączą się w prostych stosunkach liczbowych. Chemia zaczynała przechodzić od opowiadania, co z czym reaguje, do pytania: ile i w jakiej proporcji?
Miał rację w sprawie atomów, ale nie we wszystkim
I tu robi się ciekawie, bo wielkość Daltona nie polega na tym, że wszystko przewidział poprawnie. Uważał atomy za niepodzielne, nie znał elektronów, protonów ani neutronów, a przekonanie, że wszystkie atomy danego pierwiastka mają tę samą masę, skorygowało późniejsze odkrycie izotopów. Jego „reguła największej prostoty” prowadziła go również do błędnego założenia, że woda ma układ atomów odpowiadający proporcji 1:1.
Tyle że na tym właśnie polega nauka. Dobra teoria nie musi być ostatnim słowem – wystarczy, że pozwala zadawać lepsze pytania i wykonywać lepsze pomiary. Dalton stworzył system, który można było poprawiać, sprawdzać i rozwijać. Próbował obliczać względne masy atomowe, przyjmując wodór za punkt odniesienia, a poszczególnym atomom przypisywał własne graficzne symbole. Z dzisiejszej perspektywy wyglądają trochę jak zestaw znaków z tajnego alfabetu, ale był to ważny krok w stronę chemii zapisanej liczbowo i symbolicznie.
Człowiek, który badał własny błąd widzenia
Jest jeszcze druga historia, mniej monumentalna, lecz być może nawet bardziej daltonowska. Dalton sam miał zaburzenie rozpoznawania barw i zamiast uznać je za osobliwość, zaczął siebie obserwować. W 1794 roku ogłosił pracę poświęconą własnemu widzeniu kolorów, uznawaną za pierwszy naukowy opis ślepoty barw. Jego brat miał podobny problem, co dodatkowo kierowało uwagę na rodzinny charakter zjawiska. Od nazwiska badacza pochodzi używane do dziś określenie „daltonizm”.
Co najlepsze, Dalton postawił hipotezę i… pomylił się. Sądził, że za jego widzenie odpowiada niebieskawe zabarwienie ciała szklistego oka, dlatego poprosił, aby po śmierci jego oczy zbadano. Okazało się, że były normalnie przejrzyste. Historia nie skończyła się jednak w XIX wieku. W 1995 roku badacze przeanalizowali DNA pobrane z zachowanej tkanki jego oka i ustalili, że Dalton był deuteranopą – nie miał funkcjonalnego fotopigmentu siatkówki czułego na średnie długości fali. Dwa stulecia po jego własnych eksperymentach nauka dokończyła doświadczenie, które sam zaplanował.
Ciekawostki
- Dalton prowadził obserwacje meteorologiczne przez 57 lat, gromadząc ponad 200 tysięcy zapisów, a ostatniego pomiaru dokonał dzień przed śmiercią.
- Zarówno John Dalton, jak i jego brat mieli zaburzenie widzenia barw; Dalton dostrzegał więc przesłanki, że zjawisko może być dziedziczne.
- Poprosił o zbadanie własnych oczu po śmierci, aby sprawdzić swoją teorię dotyczącą daltonizmu. Była błędna, ale zachowana tkanka umożliwiła badanie genetyczne ponad 150 lat później.
- W swoich publikacjach opracował graficzne symbole atomów i związków, zanim współczesny zapis symbolami pierwiastków stał się standardem.
- Jednym z jego prywatnych uczniów był James Prescott Joule, późniejszy wielki fizyk, którego nazwisko nosi jednostka energii – dżul.
- Po śmierci Daltona około 40 tysięcy osób uczestniczyło w uroczystościach żałobnych w Manchesterze. Jak na człowieka prowadzącego raczej ascetyczne życie kwakra, był to finał niemal paradoksalnie monumentalny.
Józef Michałek – Radio Awangarda
