Давайте проделаем мысленный эксперимент. Представьте себе: мы с вами — алхимики. Нет, пусть лучше — химики, вооруженные самыми передовыми взглядами XVIII века. Только не позже восемнадцатого. И нам с вами нужно объяснить: почему одни тела воспламеняются легко и горят светло и жарко, а другие — не разжечь? Почему, если прокаливать металл, он чернеет, превращается в окалину и вес его увеличивается? А стоит эту же окалину насыпать на горящие в горне уголь или серу, как через некоторое время из черной и рыхлой окалины снова возродится капелька светлого и чистого металла. Почему?.. Впрочем, пока хватит вопросов. Давайте отвечать.
Печать Петербургской академии наук
Прежде всего, что такое горение? С древнейших времен люди знают, что горение — это процесс разрушения. Помните, у Аристотеля: «Огонь — всеобщий анализатор». То есть он все может разложить на составляющие части. Значит, из сгоревшего тела уходит что-то важное в виде пламени. Но что, пока мы не знаем. Назовем его «горючим началом». Много «горючего начала» в теле — оно и горит легко и жарко. Мало — не разожжешь. Отнимешь это «начало» у металла, получишь окалину — «землю». Вернешь его окалине — снова металл. Не означает ли это, что именно окалина и «горючее начало» — первейшие элементы, из которых состоят металлы? Напоминаю, что мы с вами вооружены лишь знаниями, достигнутыми к XVIII веку.
Неудивительно, что примерно таким был путь рассуждений химика Иоганна Бехера (1635—1682) и врача Георга Шталя (1659—1734), которые явились творцами новой теории «горючего начала» в веществе, или теории «флогистона». В чем заключался ее смысл? Главное утверждение Шталя гласило, что чем больше в теле флогистона, тем больше у него способность к горению. Именно потому уголь считался состоящим почти из чистого флогистона, а металлы — из флогистона и «извести». Теряя флогистон, окисляясь, металлы превращались в «известь» — окалину, а приобретая флогистон в результате прокаливания с углем, «известь» — окалина превращалась, восстанавливалась в металл. Это логическое объяснение чисто внешней стороны наблюдаемых явлений было одновременно и силой и слабостью новой теории.
Силой — потому что оно упрощало теорию химических явлений.
Слабость новой теории заключалась в том, что, описывая внешнюю сторону явлений, она не стимулировала интереса к проникновению вглубь, то есть не давала возможностей дальнейшего развития.
Теория флогистона, как мы знаем о том сегодня, была неверной в корне. И тем не менее она была в свое время очень нужной и важной!
Читатель вправе задать вопрос: «Разве может быть так, чтобы в принципе неправильное знание было нужным науке?»
Ответить на это можно так: истинное знание о предмете не может быть постоянно одним и тем же, установленным заранее. Оно изменяется с изменением исторических условий по мере накопления человечеством знаний об отдельных сторонах изучаемого объекта. Сначала, когда мы знаем мало, наше представление о предмете или явлении поверхностно. Но при этом нам часто кажется, что мы знаем о нем все. Потом наши знания о различных его сторонах расширяются, и мы начинаем понимать суть изучаемого объекта глубже. Так с изменением условий меняются и пределы истинности знания.
В XVIII веке люди накопили множество сведений об обжиге и горении различных тел. Но все эти знания были разрознены. Их следовало, как кирпичи, сложить в определенном порядке, чтобы получилось здание теории. Теории, которая объясняла бы все разнообразие наблюдаемых явлений с единых позиций. Тогда, обобщив накопленные сведения, химики могли бы попытаться двинуться дальше.
Единая основа, стройность, а главное — простота и наглядность теории флогистона способствовали ее быстрому и широкому распространению. Скоро о ней заговорили в университетах и новая теория стала общепризнанной. Творцов ее не смущали никакие несообразности. Не смущало и то, что порой теория флогистона попросту противоречила опыту.
Помните, я рассказывал о том, как Бойль обратил внимание на увеличение веса окалины? Но ведь при нагревании тела должны были терять флогистон. Как же так: что-то терялось, а вес увеличивался? Однако основатель новой теории не придал этому противоречию никакого значения. Он предложил считать, что у флогистона вес отрицательный! Только и всего! Вы скажете, что это в чистом виде спекулятивная уловка. Правильно. Потому я и говорил, что химическим исследованиям даже в XVIII веке было еще очень далеко до методов галилеевской физики.
Для Шталя и его последователей флогистон был настолько очевидным веществом, что они даже не задумывались над выделением его в свободном состоянии. Кроме того, среди химиков все еще было немало сторонников аристотелевских взглядов на флогистон. Они считали его скорее некоей «сущностью», не имеющей материальной природы, чем веществом.
Однако XVIII век все же предъявлял свои требования и к химикам тоже. И потому все больше и больше усилий в разных странах тратилось на попытки выделить флогистон в чистом виде, изолировать и изучить его свойства.
Понятно, что, поскольку его в принципе не существовало, все эти попытки были обречены на провал. А вместе с флогистоном рушилась и единая теория. В химии наступала новая эпоха, связанная с именем Антуана-Лорана Лавуазье (1743—1794).