Дмитрий Калюжный - Другая история науки. От Аристотеля до Ньютона
Начало химии как науки
Практическая деятельность врача и повара, садовника и металлурга, горшечника и кузнеца – эти основные виды «химических» ремесел древности попадают в поле размышляющего древнего теоретика и в какой-то степени описываются.
В Китае – правда, мы не знаем когда – выработалась концепция пяти элементов: вода, огонь, дерево, земля, металл, круговорот которых выражает космическую динамику инь и янь. Интересно отметить, что порядок взаимного порождения элементов отвечает эмпирической очевидности: дерево – огонь – земля – металл – вода и опять: дерево – огонь – земля – металл – вода и т. д.; в основе этой последовательности чувствуется влияние наблюдения за процессами горения, плавки металлов и органического роста, что характерно для земледельческой и ремесленной практики Китая.
С пятью элементами было связано пять цветов, пять тонов музыкальной гаммы, пять вкусовых ощущений, времена года (земле соответствовал год в целом), страны света, планеты, органы тела и моральные качества человека. Идеи о взаимодействии и борьбе инь и янь, как и концепция пяти элементов, надолго остались связанными со всей сферой прикладного знания, включая медицину и алхимию.
В византийской химии учение указывало только четыре стихии: вода, огонь, земля и воздух. Теорию эту приписывают древнему греку Эмпедоклу из Агригента (якобы ок. 490–430 гг. до н. э.), но мы не раз уже показывали, что если есть что-либо реальное в жизни и учении древних греков, то эта реальность относится ко временам Византийской империи. Посмотрим же, какова история химии в Византии.
Византия
Византийцы всегда были склонны видеть в Египте, культурнейшей территории империи, страну древней и тайной мудрости. А египетская цивилизация основывалась на водах Нила, поэтому нет ничего удивительного, что одной из первооснов сущего считали воду. Второй сущностью считался огонь, он – энергетически деятельное начало всего. Огонь представлялся людьми стихией всеобщих связей, взаимопереходов и взаимопревращений. Еще две сущности – воздух и земля.
В своем основании теория стихий исходит из практики, но обратного движения пока нет: практическое искусство ремесленников не зависит от умозрительных теорий.
Считается, что создатель системы стихий Эмпедокл был философом, государственным деятелем, поэтом, врачом, ритором, инженером-физиком, жрецом и чудотворцем. Космос Эмпедокла образован, помимо четырех элементарных стихий (огонь, воздух, вода, земля), двумя «силами» – это Любовь и Вражда.
Учение о количественной пропорции элементов, входящих в состав всех вещей, имело множество взаимосвязанных аспектов: научный, философский, медицинский, эстетический. Так, например, в медицинском аспекте, весьма близком к собственно химической стороне этого учения, дается представление о четырех элементарных качествах-силах: горячее и холодное, влажное и сухое. В дальнейшем оно трансформировалось в концепцию видов темперамента, а также и в «психологию», теорию ощущений и восприятия.
В учении Эмпедокла нет места качественному изменению в сущности вещей, нет абсолютного возникновения и уничтожения, а есть только смешение и разделение частей исходных элементарных стихий. Считается, что термин «качество» (латинское qualitas) впервые ввел Платон. Затем на идее первоэлементов Эмпедокла и «качествах» Платона была построена и теория химии – ее приписывают Аристотелю, и теория алхимии.
Качественное изменение веществ – на этой проблеме базируется все учение Аристотеля. Он по-новому группирует элементы: «Огонь и земля являются крайними элементами и самыми чистыми, в то время как вода и воздух являются промежуточными и самыми смешанными». Он полагает, что каждому элементу присуще одно качество как его «собственное», то есть доминирующее: «для земли – это сухость скорее, чем холод, для воды – холод скорее, чем влажность, а для воздуха – влажность скорее, чем тепло, и для огня – тепло скорее, чем сухость».
Согласно учению, элементы обязательно должны возникать и исчезать, переходя друг в друга. Аристотель различает три способа превращения элементов. Первый способ – последовательное превращение одного элемента в другой в естественном (космографическом) порядке элементов: огонь – воздух – вода – земля – огонь и так далее. Механизмом этого способа является переход одного из элементарных качеств в другое, противоположное ему. Огонь (теплое – сухое) переходит в воздух (теплое – влажное), который переходит в воду (влажное – холодное), а это переходит в землю (холодное – сухое), а она переходит в огонь (сухое – теплое), и т. д.
Подобные превращения, отмечал Аристотель, происходят легко и быстро, так как для их осуществления необходим переход лишь одного из качеств, составляющих элемент. Достаточно смены доминирующего качества в одной из двух пар элементарных качеств, чтобы было осуществлено превращение элемента в другой.
Второй способ превращения элементов состоит в одновременной конверсии сразу двух качеств в противоположные качества. Третий способ превращения – в переходе сразу двух взаимодействующих элементов, не являющихся последовательными в смысле естественного порядка их местоположения в космосе, в один или другой оставшийся элемент посредством элиминации (исключения) двух качеств, взятых по одному в каждом из взаимодействующих элементов. В этом случае любые возможные сочетания исходных качеств дают или те же самые исходные элементы, или просто пары качеств, не существующие как элементы. В общем, довольно стройная теория, достаточная для обоснования идеи трансмутации.
Вот как произошли металлы по Аристотелю. Земля, нагреваясь теплом Солнца, производит два вида испарений: холодное и влажное (пар) и теплое и сухое (дым). Смешение пара с землей дает металлы. Плавкие или ковкие металлы, как железо, золото, медь, образуются при поглощении пара камнями, сухость которых сжимает его и приводит к затвердеванию. Потенциально металлы принадлежат к водному типу веществ, хотя и не являются водой. Можно сказать, что, согласно Аристотелю, металлы возникают из земли при действии влажных и холодных атмосферных паров. Металлы как бы растут из земли под действием влажных паров:
«… На Кипре медь нарезают на мелкие куски и засевают в почву. Когда проходит дождь, она вырастает, пускает побеги, и ее собирают». Самый лучший сорт железа (халибианское и амизенианское железо) «растет из песка, приносимого реками».
Как и растения, металлы прежде всего известны Аристотелю своими лечебными функциями: «Медь имеет большую врачевательную силу. Ветер, создаваемый медным (или бронзовым) оружием, лечит лучше, чем ветер от железного оружия». Лечебные функции металлов и их соединений разнообразны; медь лечит ушибы, белый свинец хорош как противозачаточное средство, фригийская зола (по-видимому окись цинка) полезна для лечения глаз.
Медь и серебро не свариваются животным теплом и нелегко растворяются в желудке. Железо усваивается гораздо лучше, по крайней мере желудками мышей: «На Кипре мыши едят железо». Металлы приводятся в тесное соприкосновение с растительными и животными соками и вне организма: «Медь для имитации золота окрашивают желчью». Все эти цитаты собрал Партингтон в своей «Истории химии».
Но это была умозрительная теория, а требовалось объяснить факты, с которыми приходится сталкиваться каждый день. Например, почему превращение веществ происходит далеко не всегда. Или почему, например, соль в воде растворяется, а серебро нет. Или почему уголь горит, а золото нет. Тогда была выдвинута теория пятого элемента, пятой сущности – квинтэссенции. Если в составе вещества ее нет, то превращения не происходит.
Таким образом, в византийской химии как науке развитие шло будто бы параллельно. Практика имела большие достижения. Мастера научились получать металлы из руд, приготовлять и обрабатывать металлические сплавы, знали перегонку, способы очистки и сплавления металлов, амальгамирование, начала стеклоделия, крашение, изготовление и применение лекарств. Теоретики-мудрецы, досконально знавшие процессы ремесленного производства, создавали теорию. Но вследствие обилия метафор и странной лексики, их труды были мало понятны мастерам-ремесленникам. Это ограничивало круг «посвященных», и теория стала вариться в собственном соку. Она была внешне красива, но очень далека от реальности: из-за недостатка знаний возникала мистика.
Кто же они были, эти мудрецы? Мы знаем их под прозвищами Демокрита, Платона, Пифагора, Аристотеля и других.
Александрия
Особое место в Египте занимал город в дельте Нила – Александрия. Город этот благодаря выгодному географическому положению был крупнейшим торговым и ремесленным центром античного мира и стал, естественно, научным центром.
