Teadlaskarjäär, mille verstapostideks on 45 raamatut, üle poole tuhande teadusartikli ja 5000 ülevaate, teeb au kellele tahes. Lisage juurde kuue teadusajakirja ja pikima ajalooga keemiaalaste tööde sarja toimetamine. Poolsajandijuubeliks oli mehel olnud 147 juhendatavat, kellest 34 sai professoriks. Ta oli vähemalt viie tosina ülikooli ja teadusühingu auliige või -doktor. Ja kogu selle saavutusterea kroonijuveel on muidugi Nobeli keemiaauhind aastast 1909.

Keemikutöö kõrval jõudis meie kangelane olla filosoof, tegelda sotsiaal- ja poliitiliste küsimustega, astuda välja rahu kaitseks maailmas. Kogu elu huvitus ta kunstist, noorena mängis keelpillikvartetis vioolat ja pärast teadustööst loobumist sai temast innukas maastikumaalija. Viiskümmend kaks aastat väldanud abielust Helene von Reyheriga sündis kaks tütart ja kolm poega. Polegi ehk üllatav, et sellise elulooga mehe – Wilhelm Friedrich Ostwaldi – peamine uurimisvaldkond oli ENERGIA!

Tartu kaudu Riiast Riiga

Tee mis sa tahad: Lätile ei jää mitte ainult au olla Eesti esimese rahvuspoeedi ja -filosoofi Kristjan Jaak Petersoni sünnimaa; ka seni ainus Tartu ülikooli kasvandikest Nobeli preemiani jõudnud mees on sündinud Riias. Haridusegi on need kaks meile olulist tegelast saanud ühes ja samas koolis – Riia gümnaasiumis, mis pidi toona olema tõeliselt küps geeniusi ellu saatma. Lohutagu meid siis vähemalt teadmine, et erinevalt Petersonist polnud Ostwaldi soontes ilmselt kübetki läti verd: nii tündermeistrist isa kui ka pagaritütrest ema olid sakslased.

Wilhelm tuli perekonna teise lapsena ilmale 2. septembril 1853. Isa lootused pojast insener kasvatada jooksid liiva: juba koolipoisieas tärganud loodusteadushuvi kandis noormehe Riia polütehnikumi asemel hoopis Tartusse, kust tast sai aastal 1872 keemiatudeng. Kel soovi tulevase geeniuse tudengivallatustest teada saada, see võib leida üsna kõnekaid seiku osaliselt eesti keeleski ilmunud mälestusteraamatust “Elujooned” (“Lebenslinien”).

Kulus omajagu aega, enne kui kitsas koduses ringis üles kasvanud noormees murdis end välja imponeerivast korporatsioonielust, millele “tuleb end pühendada jäägitult ning loengute külastamist kui kahjulikku kõrvalekaldumist sellest pigem vältida”. Murdepunkti tõi päev, kui Ostwald sai õiguse töötada ülikooli keemialaboris, tema enda sõnul “teaduse paradiisis”. Siin mängisid tema teadustuleviku kujundamisel pearolli assistent Johann Lemberg ja professor Carl Ernst Schmidt. 1875 sai mees juba kandidaadikraadi, tõdedes ise, et oli kuuest semestrist ülikoolis kolm esimest maha logelenud ja ainult kolm õppinud. Sama aastaga on dateeritud esimene Wilhelm Ostwaldi arvukaist trükis ilmunud teadustöödest.

Poolenisti juhuse läbi sai Ostwald juba 21-aastaselt õppejõuks, algul professor Arthur von Oettingeni juhitud füüsikakateedris, seejärel aga esimese tõeliselt maailmakuulsa Tartu ülikooli keemiaprofessori Carl Ernst Schmidti käe all. Ühtaegu oli Ostwald Tartus ka kooliõpetaja ning andis matemaatika-, füüsika- ja keemiatunde. Kahekümnekolmeselt kaitses ta keemilise afiinsuse vallas tehtud uudsete uurimuste põhjal magistritöö; magistrikraadiga koos sai ta eradotsendi õigused. Esimene lektoritöö aasta tõi kaasa ka mõtte koostada üldkeemia õpik ning Ostwald hakkas selleks kohe innukalt materjali koguma. Kaheköiteline “Lehrbuch der allgemeinen Chemie” ilmus Leipzigis aastail 1885–87 ja seda kasutati paljudes ülikoolides. 1878. aasta lõpul leidis aset juba Ostwaldi keemiadoktori kraadi pidulik promotsioon.

Küllap võinuks Ostwald Tartu suurkooliski edukat karjääri teha, aga 1881. aasta lõpul sai ta ettepaneku asuda ametisse Riia polütehnikumi keemiaprofessorina, mida võimekas noormees kasutamata ei jätnud. Oma soovituskirjas ennustas professor Schmidt talle hiilgavat tulevikku füüsika ja keemia piirteaduse viljelemisel. See ennustus osutus tõeliselt ettenägelikuks.

Kus on keemilise suguluse vägi

Riiga jäi Ostwald kuni kutseni Leipzigisse. 1887–1906 kirjutati ta biograafiasse Leipzigi ülikooli professori, mõneks aastaks ka mehe enda organiseeritud uurimisinstituudi direktori tiitel, hiljem pidas ta aga tänapäevalgi vist üsna haruldast vabakutselise teadlase põlve. Juba 1887. aastal asutas Ostwald tänaseni ilmuva ajakirja Zeitschrift für physikalische Chemie, millega trügis ilmselgelt teadusmaailma mõjuvõimsamate isikute esiritta.

Selleks ajaks oli päris kopsakas ka Ostwaldi otsene isiklik panus teadusesse. Koduseis tingimustes meisterdatud aparatuuril leitu polnud sugugi tagasihoidlikum kui Euroopa rikkaimates teaduskeskustes sedastatu. Ostwald ise pidas just oma isoleeritust akadeemilistest põhivooludest olulisimaks teguriks, mis kandis ta moekauge füüsikalise keemia põllule. Ajal, mil enamik ta kaasaegseist keemikuist innustus uute ainete ja reaktsioonide avastamisest, püüdis Ostwald mõista, miks keemilised reaktsioonid üldse sujuvad ja mis jõud seob molekule ühte. Üks tema varasemaid projekte püüdis selgitada eri olluste afiinsust – sugulust.

Võtame näitena happed A ja A* ning paneme nad reageerima alusega B. Kui AB lahust segada A* lahusega, asendub mingi osa A-sid AB-s A*-ga, nii et tekib AB ja A*B segu ning lahusesse jääb ka proportsionaalne hulk mõlemat vaba hapet. Ostwald kasutas seda tüüpi protsesside uurimiseks ruumalade muutumisega seotud täppismeetodeid ning oskas mahtude muutustest kindlaks teha A ja B “tõmbejõu” erinevuse A* ja B vastastikusest “veetlusest”. Ruumalamuutuste kõrval suutis Ostwald keemilise suguluse teavet leida ka näiteks lahuste murdumisnäitajate mõõtmisest.

Tema tööde tulemused olid kenas kooskõlas nn massitoimeseadusega, mis toob esile keemilise reaktsiooni saaduste ja lähteainete kontsentratsiooni suhte ning mille avastasid 1864. aastal kaks norralast, Peter Guldberg ja Cato Waage. Ostwaldi täienduste ja avalikustamiseta oleks põhjamaalaste töö suure tõenäosusega jäänud 1880. aastail tundmatuks.

Mängu tulevad ioonid

Aga teadusareenile oli astunud veel üks tulevane nobelist, hollandlane Jacobus Hendricus van’t Hoff, kelle kaugas korjas selle kõrgeima teadusautasu kaheksa aastat enne Ostwaldi. Tema tõi massitoimeseadusse termodünaamilise aspekti ja näitas, et molekulide käitumine vedelfaasis ei erinegi kuigivõrd gaasifaasis toimuvast. Teadustekstidesse kirjutati, et ideaalgaasi võrrand PV=RT (kus P tähistab osmootset rõhku, V ruumala, mis sisaldab ühe mooli lahustunud ainet, ja R on universaalne gaasikonstant) töötab ka lahustes. Ostwald oli üks esimesi, kes seda läbimurret tunnustas. Aga peagi selgus ka tüsistus: universaalkonstanti R tuli mõnigi kord korrutada meelevaldse kordaja – nn van’t Hoffi koefitsiendiga –, et teooria praktikaga kokku kõlksuma seada. Alles Rootsi füsikokeemiku Svante Arrheniuse leitud elektrolüütilise dissotsiatsiooni teooria tegi asja selgeks.

Taas oli just Ostwald see, kes avastuse olulisuse 1884. aastal Arrheniuse doktoritöö kaitsmisel välja tõi. Ostwaldist ja Arrheniusest said sõbrad ja kaastöölised; muidugi ilmus ka Arrheniuse elektrolüütide teooria ikka Ostwaldi ajakirjas Zeitschrift für physikalische Chemie. Ühiselt näidati, et van’t Hoffi koefitsient pole sugugi meelevaldne, vaid näitab, milline osa lahustunud ainest on dissotsieerunud, jagunenud vastasnimelisteks ioonideks.

1887. aastal lisas Ostwald van’t Hoffi ja Arrheniuse ideede selgitamisele ning laiendamisele midagi päris omapoolset, nn Ostwaldi lahjendusseaduse.

Nende avastustega oli pandud alus uuele ajastule keemias. Skeptikud küll rõhutasid, et Ostwaldi, van’t Hoffi ja Arrheniuse avastatud reeglid kirjeldavad vaid nõrkade elektrolüütide käitumist. Tõepoolest, rahuldavat tugevate elektrolüütide teooriat pidi teadusmaailm ootama 1920. aastateni, mil sellega tulid välja Peter Debye, Erich Hückel ja Lars Onsager.

Katalüüsi selgitus tagas Nobeli auhinna

Juba tasakaaluseisundisse jõudnud reaktsioonide uurimise kõrval mõõtis Ostwald koos tudengitega ka kiirusi, millega reaktsioon tasakaalu saavutab. Just nende kineetiliste uuringute käigus ütles Ostwald esimesena selgelt välja katalüüsi olemust iseloomustava tunnuse: katalüsaator mõjutab küll reaktsiooni kiirust, ei muuda aga keemilist tasakaalu või, teisiti öeldes – lõppsaaduste proportsioone. Selle avastuse tähtsust nii keemiateadusele kui ka tööstusele pole võimalik üle hinnata. Ja just see avastus öeldi 1909. aasta Nobeli keemiaauhinna üleandmisel olevat olnud kaalukeeleks: “Katalüüs, mis seni oli olnud varjatud saladus, sai nüüd kättesaadavaks teaduslikule täppisuuringule.”

Veel üks ainevald, kus Ostwald kaasa lõi, oli reaktsioonide soojusefektide uurimine: kui palju keemilise protsessi aegu soojust eraldub või neeldub. Keemik taipas, et väga olulist lisa nende nähtuste selgitamisel annavad Ameerika füüsiku Willard Gibbsi termodünaamikauuringud. Gibbsi teadustööd olid keeruka matemaatilisuse tõttu raskesti mõistetavad, sestap võttis Ostwald vaevaks need keemikupärasemateks “tõlkida”.

Energetismi kütkeis

Viiendasse elukümnesse jõudnud teadlase võtsid täielikult enda kütkeisse energia kontseptsiooniga seotud teoreetilised ja filosoofilised probleemid. Just siin peitub põhjus, miks keemik Wilhelm Ostwald oli küllap ainus oma ajajärgu mittevene loodusteadlane, keda pidi Nõukogude-aegses Tartu ülikoolis tundma mis tahes eriala üliõpilane. Mitte küll seepärast, et tegemist on ainsa Tartu alma materi lõpetanud Nobeli preemia laureaadiga, vaid seetõttu, et teadlase kaasaegne, Vene riigikukutaja Vladimir Lenin teda ühes oma teoses idealistliku maailmavaate pärast kõvasti sarjas, iseloomustades sakslast kui “väga suurt keemikut, aga väga segase peaga filosoofi” (очень путаного философа).

Ostwald jõudis nimelt arvamusele, et mateeria on vaid fiktsioon, mõistuse loodud miraaþ, mis on vajalik vaid mõistmaks energia talitlusi. Tunnistades küll, et aatomid ja molekulid on igati käepärased sümbolid meie vaatlusi selgitama, tuleks teaduse põhitõed välja tuua energeetilistes terminites, neid “hüpoteetilisi osakesi” kasutamata. Tulnud 1891 energetismi kontseptsiooniga lagedale, oli Ostwald alles 1909. aastal uute avastuste ajel sunnitud tunnistama aatomite reaalsust, aga jäi edaspidigi kangekaelselt skeptiliseks.

Pärast lahkumist akadeemilisest elust 1906. aastal pühendus Ostwald mitmelaadsetele filantroopsetele tegevustele, millest mõned kandsid väärtuslikke vilju, teised kukkusid aga täielikult läbi ja tõid kaasa asjatuid väljaminekuid. Suurt edu ei toonud esperanto parandatud versiooni ido populariseerimine, viljatuks osutus algatus “Sild” (“Der Brücke”), mis pidanuks edendama piiriülest intellektuaalset kultuuritegevust. Lõpliku hoobi Ostwaldi rahvusvahelise koostöö lootustele andis mõistagi Esimese maailmasõja puhkemine 1914. aastal.

Pöördumine ilu maailma

Ostwald oli küll patrioot, aga mitte militarist. Sestap lootis ta võimalikult peatseid edukaid rahukõnelusi. Seepärast kritiseerisid kaasmaalased-sakslased teda vähese innukuse pärast, välismaised kolleegid leidsid seevastu, et Ostwald pole valmis sõda hukka mõistma.

Sellises depressiivses õhkkonnas astus teadlane avalikust elust tagasi ning asus tegelema ühega oma viimastest uurimistöödest. Teda olid ikka köitnud teaduse ja kunsti piirialad, sestap võttis ta nüüd nõuks süsteemselt analüüsida värvuse fenomeni ja inimese värvitajusid. Täppisteadlasena seadis ta sihiks asendada senine subjektiivne kvalitatiivne klassifikatsioon kvantitatiivse, objektiivse süsteemiga. Neid kavatsusi kroonis teatav edu ja Ostwaldi värvuste klassifikatsioon leidis küllalt laia tunnustuse.

Viimastel eluaastatel huvitus kuulus keemik ilufilosoofiast ja teaduse harmooniast. Ta suri 4. aprillil 1932. Üks Ostwaldi õpilasi Wilder Bancroft võttis hiljem ta elutee kokku ühte tabavasse lausesse: “Teda armastas ja talle järgnes enam inimesi kui kellele tahes teisele meie ajastu keemikule.”

Loe Wilhelm Ostwaldit eesti keeles:

Wilhelm Ostwald. Katalüüsist. (esinemine Nobeli auhinna üleandmisel, tõlkinud Krista Räni). Akadeemia 12/2002, lk 2590.

Wilhelm Ostwald. Elujooned. (katkendeid autobiograafiast, tõlkinud Sirje Laud). Mälestusi Tartu Ülikoolist (17.–19. sajand). Eesti Raamat, Tallinn, 1986, lk 282–317.

Kirjandust:

Michael Sutton. The father of physical chemistry. – Chemistry in Britain. May 2003, lk 32–34.