Дмитрий Калюжный - Другая история науки. От Аристотеля до Ньютона

Фосфор = P

В 1669 году гамбургский алхимик Геннинг Бранд, пытаясь получить Философский камень, случайно открыл фосфор. А в Парижской библиотеке есть сборник алхимических манускриптов, из которого следует, что в XII веке арабский алхимик Алхид Бехиль, перегоняя мочу с глиной и известью, получил некое вещество, которое назвал карбункулом. Карбункулус по-латыни означает «уголек». Вполне вероятно, что «уголек» Алхида Бехиля тоже был фосфором.

Первая стадия процесса изготовления золота из других металлов алхимикам была (в принципе) известна: надо было найти Философский камень. Бранд разумно рассудил, что раз Философский камень и эликсир долголетия – одно и то же, то он должен постепенно покидать человеческий организм. Собрав бочку собственной мочи и дав ей постоять месяца два, Бранд принялся упаривать ее до густоты сиропа. Остаток смешал с песком и, поместив смесь в реторту, начал нагревать сосуд, постепенно усиливая огонь. Сперва отгонялась вода, но когда реторта раскалилась добела, Бранд заметил голубоватый свет, испускаемый веществом, собравшимся в приемнике.

Философский камень, Господи, помилуй!

Пока Бранд обогащался, торгуя Философским камнем, лучшие химики Европы пытались разгадать его секрет. Первыми добились успеха саксонский алхимик Иоганн Кункель и великий английский естествоиспытатель Роберт Бойль. Кункелю удалось, приехав в Гамбург, выведать, что фосфор получается из мочи, но он сохранил секрет. Что же касается Бойля, то Бранд, демонстрируя ему «холодный огонь», не удержался и тонко намекнул, что, мол, такое блестящее вещество получается из весьма низкого и пренебрегаемого. Искуснейшему Бойлю потребовалось совсем немного времени, и образец «холодного огня» вместе с секретным пакетом, содержавшим описание процесса получения фосфора из урины, был направлен в Королевское общество.

Ни Бойль, ни Кункель торговать холодным огнем не стали. Больше всего денег заработал на нем один из ассистентов Бойля, Амбруаз Ханкевиц. После смерти патрона он построил фабрику и на протяжении пятидесяти лет сбывал свой фосфор по цене 3 фунта стерлингов за унцию (31,1 грамма). Вот кто спокойно обошелся без Философского камня.

Кобальт = Co

В 1738 году был открыт кобальт. Если не считать фосфора, который вполне мог оставаться неоткрытым до середины XVIII века, кабы не погоня Бранда за Философским камнем, то предыдущий элемент висмут был открыт за триста лет до кобальта. А дальше начинается лавина, шквал открытий: никель, водород, азот, кислород, марганец, хлор, барий (последние четыре элемента были открыты в течение одного года!), молибден, теллур, вольфрам, уран, титан, хром, иттрий – и это все до наступления XIX столетия.

Лавина хлынула благодаря радикальному изменению, происшедшему в науке о веществе: из алхимии «ушла» химия. Филипп Ауреол Теофраст Бомбаст фон Гогенгейм объявил: «Настоящая цель химии заключается не в изготовлении золота, а в приготовлении лекарств». Его последователь Иоганн Баптист Ван Гельмонт, тоже называвший себя ятрохимиком (медико-химиком), продолжил освобождать химию от алхимии. Завершил этот процесс Роберт Бойль. Так алхимия пошла по двум дорогам. По одной – химия, освободившаяся от мистики и магии. По другой – алхимия со всей мистикой, но без рациональных методов, ушедших с химией.

Алюминий = Al

До последнего времени началом эпохи электричества было принято считать 1786 год, когда Луиджи Гальвани произвел свои знаменитые опыты. Некоторые археологические открытия заставляют, однако, усомниться в этом. Во время раскопок у берегов Тигра, в развалинах античного города Селевкия, археологи обнаружили небольшие глазурованные глиняные сосуды высотой около 10 см. В них находились железные стержни и запаянные медные цилиндры, судя по внешнему виду, разъеденные кислотой. И это не первая подобная находка! Было высказано предположение, что эти сосуды – своего рода гальванические элементы. Когда после тщательного исследования их восстановили в первоначальном виде, они дали электрический ток.

А в Китае есть гробница известного полководца Чжоу-Чжу (265–316). Когда был проведен спектральный анализ некоторых элементов орнамента этой гробницы, то выяснилось, что он состоит из сплава, 10 % которого составляет медь, 5 % – магний и 85 % – алюминий. Однако первый алюминий, как известно, был получен только в 1808 году, когда для этого был применен электролиз, который и до сих пор остается основным способом получения алюминия. Значит, – даже отвлекаясь от достоверности или недостоверности китайской хронологии, – мы должны предположить одно из двух. Или задолго до XIX века был известен другой способ получения алюминия, о котором ныне никто ничего не знает и над которым безуспешно бьется современная наука, или в то время какая-то ограниченная группа ученых знала о явлении электролиза.

Общий обзор древней химии

Знакомясь с углем, серой, медью, золотом, серебром, железом, свинцом, оловом, ртутью, цинком, сурьмой, мышьяком, висмутом, платиной, люди не имели ни малейшего представления о том, что они открывают химические элементы. Понятие «химический элемент» возникло лишь в XVII веке, сформировалось окончательно в XVIII, а реальные объекты, отвечающие этому понятию, удалось познать только в XX столетии.

Научившись обжигать глину в огне костров, первобытные исследователи не остановились на этом. Дальше одновременно с химическими экспериментами по выплавке металла шли керамические, а затем и ранние опыты стекольного производства. Этот естественно и последовательно протекавший процесс можно представить как историю борьбы за получение все более и более высоких температур. В ходе этой истории были получены существенные успехи и в подборе топлива, и в конструировании печей – в частности печей для выплавки металлов с искусственным дутьем.

Однако остается открытым вопрос: каковыми в ходе научно-технической эволюции были познания об элементах как о веществе? Существующие источники ничего прямо не говорят об этом.

От опыта к теории

В древних языках отсутствует термин «металл» в современном смысле слова. Слова, которые переводятся ныне как металл, означали, например, в древнеегипетском языке руда, камень. Для удобства все металлы различали по цветам, что отражено в языках, и это даже сейчас можно проследить.

Т. В. Гамкрелидзе и Вяч. Вс. Иванов пишут в своем капитальном труде «Индоевропейский язык и индоевропейцы»:

«Анализ названий металлов в индоевропейском позволяет сделать вывод о тесной связи их с названиями цветовых признаков. Каждый металл называется по его характерному цвету… Анализ названий металлов в индоевропейском дает возможность установить некоторую систему цветовых противопоставлений, соотнесенных с металлами: *rеud[h] – ‘красный’, ‘темно-красный’ ~ ‘медь’; *Наrk’ – ‘блестящий’, ‘белый’ ~ ‘серебро’; *g[h]el – ‘желтый’, ‘желто-зеленый’ ~ ‘золото’».

В самом деле, сравните ряд слов: готское gulp, английское gold, немецкое Gold, латышское zelts, восточнолитовское ћeltas, старославянское zlato, все это на русском языке – золото. И тот же первичный слог в корне слова желтый.

То же самое можно сказать и о других металлах, известных древним. Например, олово и свинец во многих языках созвучны со словами темный, синеватый, синевато-серый.«Связь названия металла и соответствующего цветового признака особенно ясно видна в индоевропейской форме *r(е)ud [h] в значениях ‘красный металл’, ‘медь’ и ‘красный (цвет)’», – пишут Гамкрелидзе и Иванов.

И как вещество металл выделялся из других классов веществ не по своим физическим свойствам, а по способу получения. Таким образом, понятие возникало не из теоретического осмысления вещества, а из его внешнего вида и практических действий над ним.

Овладение процессом выплавки металлов из руд и выработка методов получения из металлов различных сплавов привели в конце концов к постановке научных вопросов о природе горения, о сущности процессов восстановления и окисления. Значит, ремесло давало не только средства и методы удовлетворения жизненных потребностей человека. Оно порождало совершенно новый образ мысли. Первое завоевание на этом пути – желание понять скрытую природу вещей, обусловливающую их цвет, запах, горючесть, ядовитость и другие качества.

Проблема была в том, что соединение двух элементов давало новое вещество, которое не обладало рядом свойств исходных, но приобретало такие, которых не было у исходных. Это были качественные переходы, ведь при образовании химического соединения его свойства не есть сумма свойств составляющих его компонентов.