Но сейчас же стало очевидным, что самостоятельное, решающее значение приобрело именно это открытие, а вовсе не то объяснение, ради которого велись поиски. Мысль Дж. Дальтона продолжала работать уже в новом направлении, в сторону создания химической атомистики.
Его внимание привлек тот факт, что существуют соединения двух элементов в различных пропорциях, например, углерод и кислород соединяются, образуя угарный газ или углекислый газ, азот и кислород дают по меньшей мере пять различных соединений. Как атомист, Дж. Дальтон считал атомы неделимыми, поэтому соединяться они должны только целыми порциями: как один с одним или один с двумя и т. д., но не как один атом с половиной другого атома или какой-то другой его частью. Если это наблюдается у атомов, то и в крупных масштабах такие же соотношения должны наблюдаться и в макроскопических дозах веществ, с которыми имеет дело химик в лаборатории. Так из области физики Дж. Дальтон переходил в область химии.
Мы уже говорили выше, что процентное выражение химического состава соединений препятствовало выявлению здесь кратных отношений. Приведем пример: в угарном газе 57,1 процента кислорода и 42,9 процента углерода. А для углекислого газа имеем 27,3 процента углерода и 72,7 процента кислорода. Из сопоставления этих четырех чисел никакой закономерности вывести нельзя. Необходимо отказаться от безликого процентного выражения химического состава веществ и перейти к другим, чисто химическим, паевым (эквивалентным). Они состоят в том, что ставится вопрос: если в угарном газе на 42,9 весовой части (но не процентов!) углерода приходится 57,1 весовой части кислорода, то на то же количество углерода — 42,9 весовой части — в углекислом газе сколько придется весовых частей кислорода? Легко вычислить, что его придется 114,2 весовой части, то есть ровно вдвое больше, чем в угарном газе.
Точно такие же целочисленные (кратные) отношения между составными частями Дж. Дальтон обнаружил и в других случаях парных соединений. В итоге он открыл важнейший закон химии — закон простых кратных отношений, составивший эмпирическую основу всей химической атомистики. При этом он опирался на опытные аналитические данные, полученные не им самим, а другими химиками. Результаты сделанного открытия он записал в своем рабочем дневнике в сентябре 1803 года.
Важно отметить, что Дж. Дальтон, будучи атомистом, наперед руководствовался атомистическим учением с его представлением о неделимом атоме, который вступает в соединение как цельная нерасчленяемая частица. Именно отсюда и проистекало как следствие первоначальное предположение о простоте и кратности количественных отношений у макроскопических доз соединенных веществ, которое затем подтвердилось данными количественного анализа.
Не удовлетворяясь данными других химиков, он взялся сам проверить экспериментально найденный им закон. В августе 1804 года он взял два углеводородных газа — болотный (метан) и маслородный (этилен), проанализировал их состав и обнаружил, что в первом на одно и то же количество углерода приходится вдвое больше водорода, чем во втором. С этого момента Дж. Дальтон окончательно превратился из физика в химика.
Первая информация Дж. Дальтона о сделанном открытии. В том же августе 1804 года навестить Дж. Дальтона в Манчестер приехал автор известного тогда учебника химии Т. Томсон. Встреча их была весьма кратковременной, и за считанные часы Дж. Дальтону пришлось информировать Т. Томсона о создании химической атомистики.
Здесь мы видим ту же картину, какую уже отмечали в случае, когда Д. Менделеев сообщал о своем открытии. А именно: информация начиналась с того, чем завершилось открытие, а о самом процессе открытия и обо всем, что ему предшествовало и сопутствовало, не было сказано ни слова. Дж. Дальтон учитывал привычный для химиков ход исследований: сначала проводятся опыты — химические анализы различных веществ, подобные тому, какие в тот момент проводил он сам, анализируя состав двух углеводородных газов. Такие опыты проводятся без предубеждения, то есть без стремления получить заранее ожидаемые результаты.
Затем, получив опытные данные, химик обнаруживает в них указание на какую-то закономерность и эмпирически выявляет ее. Так, видимо, Дж. Дальтон и информировал Т. Томсона, продемонстрировав ему, что анализ углеводородов показывает кратность отношений элементов в их составе. Наконец, подводя Т. Томсона к результатам своего открытия, он, по-видимому, показал, как можно объяснить эмпирически открытый закон кратных отношений с помощью атомных представлений и как отсюда можно вывести понятие атомного веса.