Насправді, у розумінні наукової істини закладені величезна праця, талант, інтуїція, творчий розум багатьох і багатьох учених. При цьому вони одержували результати величезної ваги, які спричиняли корінний злам звичних і загальноприйнятих понять і уявлень.

 У науці завжди настають нові часи. Її риси постійно і невпинно змінювалися і змінюються. Хоча передусім великі відкриття «записували» за окремими геніями, та розв’язувати складні проблеми вдавалося лише зусиллями багатьох. Причому вимагалося не просте додавання сил – потрібна була широка участь талановитих людей з різними типами творчого мислення. Про деяких із них розповідається в цій статті.

І. Вступ

До початку XVII сторіччя механіка та астрономія досягли значних успіхів, чого не можна було сказати про дослідження будови речовини. Безрезультатні зусилля алхіміків перетворити звичайні метали на золото і срібло та знайти філософський камінь мимоволі змусили вчених шукати нові методи досліджень. Однак зробити це було не так уже і просто.

Пізніше Людвіг Больцман з цього приводу зауважив: «При дослідженні атомів ми часто знаходимося в багатьох відношеннях у ще більш несприятливих умовах, ніж в астрономії». Ці слова підтверджують такі обставини.

По-перше, в реальності існування планет, зірок не було ніяких сумнівів – ці об’єкти добре спостерігають неозброєним оком. Атоми ж, за Демокрітом, – це найдрібніші невидимі часточки, здогадки про їхнє існування були лише гіпотезою. Тобто, в їхній реальності можна було сумніватися аж до самого одержання прямих експериментальних доказів.

Паралельно з гіпотезою про атоми існували інші погляди. Наприклад, Аристотель увів певний єдиний первісний елемент – субстрат, який завжди та скрізь поєднується з двома якостями і утворює чотири елементи-стихії Емпедокла:

Субстрат + тепло і сухість = вогонь;
Субстрат + тепло і вологість = повітря;
Субстрат + холод і вологість = вода;
Субстрат + холод і сухість = земля;

Необхідно було зробити кардинальний вибір поміж такими суттєво відмінними підходами.

По-друге, рух планет легко спостерігати, методи ж дослідження поведінки атомів ще тільки чекали на своє втілення.

По-третє, доля атомістичної гіпотези з самого початку її зародження виявилася тісно пов’язаною з боротьбою світоглядів. Пропаганда (лат. propaganda <propagane> – розповсюджувати) ідей атомізму була поєднана з чималим ризиком: традиції середньовіччя переслідували не тільки гіпотези, але й незаперечні докази науки.

У Парижі, наприклад, у 1626 році вчення про атоми церква заборонила під страхом смертної кари. Слово атом щезає з наукового вжитку та замінюється на <корпускула> згідно з прийнятою церковною термінологією. Ситуація на той час була близька до тієї, яка описана в романі Ільфа і Петрова «Золоте теля», коли на 1-ій Чорноморській кінофабриці Остап Бендер почув, що німого кіно вже немає, а звукового – ще немає.

Після 20-и віків забуття ідею про атоми і, отже, про становлення хімії в 1647 році відродив до життя французький філософ і просвітитель Пьєр Гассенді (1592-1655).

Своїм корінням хімія поринає в давнину. Слово Chemia почали вживати в ІХ ст. н.е., а арабську приставку ал- додали до нього пізніше. Таким чином, спочатку і хімія, і алхімія вивчали те, що нині вивчає власне хімія, а саме – зміни і перетворення речовини.

Потім алхімію почали ототожнювати з пошуками філософського каменю – магічного талісману, здатного перетворювати різні метали на золото і срібло, а також чарівного еліксиру від усіх хвороб, який необмежено подовжує людське життя.

Вважається, що алхімія зародилася в Єгипті, оскільки, по-перше, там алхімія вважалася священною наукою, трималася в повному секреті і була доступна лише жерцям.Тільки фараони знайомилися з її таємницями, і секрети в усній формі передавалися від покоління до покоління.

По-друге, після жорсткого придушення повстання в ІІІ ст. до н.е. римський імператор Діоклетіан наказав спалити всі єгипетські манускрипти про дорогоцінні метали, щоб у подальшому уникнути можливості виступів проти окупації Єгипту римлянами. При цьому він керувався панівною на той час думкою про те, що Єгипет своїми багатствами зобов’язаний алхімії. Насправді ж ця країна добувала своє золото у нубійських золотих копальнях.

Chemea – таку назву мала одна стародавня місцевість в Єгипті. Це слово означало «чорний» (звідси, можливо, і пішов вираз «чорна магія», потім «чорна археологія» і т.д.)

Фармацевти ж, що цілком природно, вважають за правильніше виводити етимологію слова «хімія» від латинського слова chimia – зі значенням «цілюща волога», «вливання» або від грецького слова chymos – «сік».

Згідно з єгипетською традицією, основоположником хімії вважається Гермес Трисмегіст, або «тричі найвидатніший» (так неоплатоніки називали єгипетського бога мудрості Тота, якого зображали як змію – «герметичне мистецтво», яке збереглося до наших часів в понятті «герметизація» стосовно замазаного, запаяного, завареного стику, шву). Гермес Трисмегіст найближче асоціюється зі старогрецьким Гермесом – богом торгівлі, покровителем доріг, наук і влади.

Занепад алхімії розпочався з того часу, коли всю свою увагу алхіміки перенесли на пошуки філософського каменю вже не для перетворення металу в золото, а для продовження життя людини. Після проміжного періоду, відомого як «ятрохімія», алхімія вийшла за рамки суто технічного і медичного застосування.

Період ятрохімії відомий як materia medica. Він був розпочатий Теофрастом Парацельсом (1493-1541), справжнє ім’я Філіп Бомбаст фон Гогенгейм), німецьким лікарем і засновником нового напрямку в хімічній науці – ятрохімії. «Справжня мета хімії не у виготовленні золота, а в приготуванні ліків», – стверджував учений.

За Парацельсом, причиною хвороб є надлишок або нестача одного із трьох елементів (ртуть, сірка, сіль), які, на думку алхіміків, складають не тільки макрокосм (всесвіт), але й мікрокосм (людину).

Парацельс – основоположник фармацевтичної хімії: він перший став застосовувати препарати опію та ртуті, вніс значний вклад у вивчення миш’яку і сурми, мінеральних кислот і винного спирту. Він розробив спосіб одержання оцтової кислоти шляхом перегонки.

Одним із палких прихильників ятрохімії був Іоганн Рудольф Глаубер (1604-1670), великий німецький хімік і лікар. Наведемо деякі з його основних досягнень.

Шляхом перегонки селітри із сірчаною кислотою одержав чисту азотну кислоту, а нагрівши кухонну сіль із сірчаною кислотою, одержав чисту соляну кислоту і сірчанокислий натрій (глауберову сіль). Ця сіль раніше називалась «дивовижною» за її послаблюючу дію. Він вдосконалив печі, перший почав застосовувати в лабораторній практиці скло та, використавши його для виготовлення хімічного посуду, заснував промислове виготовлення скла в Тюрінгії, одержав рідке скло (метасилікат калію і натрію). Постачав посуд і хімічні препарати в лабораторії інших учених, зокрема Роберту Бойлю.

Слід зазначити, що алхімія та цивілізація розвивалися паралельно. У стародавні часи алхіміки добре вивчили властивості металів та їхніх сплавів. Уже 5000 років тому залізо, золото та срібло широко використовувалися в Єгипті.

Делійську колону з чистого заліза (висотою 7.23 метра, діаметром 40 сантиметрів), виготовлення якої датується 400 роком до н.е., по справедливості назвали восьмим дивом світу, бо викувати такий стовп надзвичайно важко і в наші дні, навіть тим, хто створює надсучасну техніку.

У давнину були добре відомі технології виготовлення фарб, мила, цукру, крохмалю, скипидару; використання процесу бродіння для виготовлення пива, вина, оцту, хліба; гашення і випалювання вапна в будівництві та багато інших процесів.

У ІІІ ст. н.е. вміли одержувати ртуть відгонкою її із суміші кіноварі і заліза при нагріванні. Її застосовували не тільки в амальгамі із золотом при позолоченні, але також у зворотному процесі, тобто при відновлюванні цих металів із позолоти.

Перегінний куб для дистиляції був вдосконалений ще олександрійськими алхіміками, але використовувати його для виготовлення спиртних напоїв почали тільки на початку н.е. Пізніше арабські алхіміки застосували цей куб для одержання спирту при виготовленні фармацевтичних препаратів.

Арабські алхіміки відкрили раніше невідомі мінеральні кислоти, які тепер мають назви соляна, азотна та сірчана. Вони також значно розвинули вчення про солі, стверджуючи, що всі вони мають властивість розчинятися у воді. Однак загальний підхід до цього питання являв собою химерну суміш хімії, чаклунства та забобонів.

Хімія тих років являла собою зібрання рецептів виготовлення різноманітних сумішей, і справедливо називалася мистецтвом, а не наукою. Для пояснення тих чи інших фізичних фактів застосовувалися туманні міркування про якісь непізнані «ефіри» та «флюїди». Науці явно не вистачало даних для узагальнення й аналізу одержаних результатів, не освітлювався шлях, яким можна було впевнено рухатись у подальшому успішному розвитку.

Хімія як самостійна наука почалася в XVІІ ст. з так званої пневматики, тобто з визначення того, що гази – це не різні види повітря, а самостійно існуючі речовини.

Вперше кількісні дослідження взаємоперетворення хімічних речовин провів голландський алхімік Ян Батіст ван Гельмонт (1579-1644). Він увів у науковий і побутовий вжиток слово «газ».

Ван Гельмoнт уперше показав, що гази мають масу, дослідивши втрату маси при спалюванні вугілля. Так, зменшення маси дубового вугілля при його згорянні він пояснював перетворенням його на якийсь «… лісовий дух. Цей дух до цих пір не відомий, я назвав його новим ім’ям газ».

 Ван Гельмонт показав, що при цій реакції утворюється двоокис вуглецю – той же газ, який одержують у результаті розкладу крейди під дією кислот і який заповнює печери і шахти. В його уявленнях про елементи з’явилися перші зародки сучасної точки зору про те, що хімічні елементи продовжують існувати у сполуках, подібно до того, як сіль існує у солоній воді.

У 1600 році він вирішив з'ясувати, із чого рослини будують своє тіло. До нього люди не замислювалися над тим, як рослини харчуються, як саме живуть, які хімічні реакції протікають у їхніх клітинах. Люди лише знали, що рослинам необхідні ґрунт і вода, і цього, здавалося, достатньо.

Ван Гельмонт провів досить простий дослід. Він взяв молоде деревце верби і зважив його. Терези показали 5 фунтів (2.27 кг). Потім він взяв суху землю, в яку збирався посадити вербичку. Її вчений взяв побільше – 250 фунтів (90.72 кг). Дослід продовжувався 5 років. Весь час дослідник ретельно поливав деревце чистою водою, не додаючи ніяких добрив. Вербичка росла, і через 5 років вона стала важчою більше, ніж у 30 разів, а маса землі зменшилась лише на 2 унції – 56.6 грама. Вчений зробив такий висновок: рослини будують своє тіло із води, а земля їм потрібна лише для опори.

Лише через 170 років Джозеф Прістлі (1733-1804) показав, яку роль у житті рослин грає вуглекислий газ і світло. Тобто тільки після відкриття процесу фотосинтезу вчені відповіли на питання, яке поставив ван Гельмонт.

У XVІІ ст. вважалося, що один із «елементів» матерії – теплотвір, або теплорід, або флогістон – є носієм горіння; однак ван Гельмонт відкидав цю тезу, вважаючи, що вогонь не може бути матеріальною субстанцією. Він стверджував, що горіння – це не процес виділення особливої вогняної матерії, а розжарений стан легких тіл (1640).

Ніяке явище не викликало так багато різних суджень, як горіння. Вчений Мейов (1640-1679) провів серію прекрасних дослідів, вивчаючи процес горіння, і довів, що у селітрі міститься газ, який підтримує процес горіння, і що цей газ зв’язується із сурмою, яка при цьому збільшується в масі.

Хоча ван Гельмонт відкинув версію про флогістон як носій горіння, Бехер у 1669р. відродив це припущення, надавши йому більш конкретної форми. Він вважав, що «вогняний елемент» (terra pinguis) під час горіння випаровується.

На основі спостережень Бехера на диво талановитий Георг Ернст Шталь (1659–1734) – професор медицини в Ієні, з 1693 р. – професор медицини в Галлі, а з 1716 р. – лейб-медик королівського двору у Берліні розробив теорію флогістону.

Думки і спостереження Шталя про явища горіння та обпалювання металів і про природу тіл викладені в працях «Основи зимотехніки, або загальна теорія бродіння», «Бехерів приклад», «Основи догматичної та експериментальної хімії». Ця теорія була не такою вже наївною та безпідставною. Якщо тіло нагріти, то флогістон (теплорід) виділяється, і внаслідок цього змінюються його властивості. Тобто, наприклад, дерево – це флогістон плюс попіл і сажа, метал – флогістон плюс окис.

Теорія флогістону вказувала, що в багатьох випадках речовини, які згоріли, перетворюються на «незгорілі» при нагріванні їх із відновлювачами. Наприклад, окис металу при нагріванні з вуглецевими сполуками «відроджується» як метал, і сірка регенерується із сірчаної кислоти і сульфатів.

Отже, вперше після багатовікового хаосу алхімії з'явилася якась подоба давно бажаної теорії, яка на довгі роки завоювала визнання та повагу хіміків Європи. Ні в одному сторіччі не знайдеться більш блискучої плеяди хіміків, ніж ті, які у XVІІ ст. без застережень визнавали цю теорію горіння.

Джозеф Прістлі (1733-1804), Генрі Кавендіш (1731-1810), Карл Вільгельм Шеєле (1742-1786), Андреас Сигізмунд Маргграф (1709-1738), Торберн Улаф Бергман (1735-1784), Джеймс Уатт (1736-1819) вірили в цю теорію до кінця своїх днів. Ця віра особливо зміцнилася в них після того, як експериментальні відкриття та результати підтвердили теорію окиснення Лавуазьє. Цікаво, що вони ж самі забезпечили ці свідчення. Саме їхнім працям наука зобов’язана тим, що після того, як Стефаном Гейлсом (1667-1791) був відкритий метод збирання газів, невідомий ван Гельмонту, такі гази, як вуглекислий, кисень, хлор, двоокис сірки, болотній газ (метан), аміак та інші, були визнані самостійно існуючими речовинами.

Тепер для того, щоб їх розрізняти, використовували не тільки їхні специфічні хімічні властивості, а й густину. У цій області значних досягнень добився Генрі Кавендіш (1731-1810). До нього ставлення до газів було, значною мірою, догматичним, тобто враховувалися лише якісні фактори, а кількісні, як правило, ігнорувалися.

По суті теорія флогістону Шталя на той час була єдиною теорією, яка охоплювала всі явища, які стосуються перетворення енергії (на той час такого поняття не існувало), і тому вона мала два аспекти.

По-перше, для Шталя та його попередників флогістон був елементом в аристотелевському розумінні, а не в трактовці Бойля. Лише послідовники Шталя, під зростаючим впливом поглядів Бойля, активним захисником яких був сам Шталь, почали вважати флогістон компонентою, а не елементом матерії, який забезпечує горючість.

Добре відомо, що до останньої перемоги теорії окислення привела помилка Кирвана, який прийняв водень, відкритий Кавендішем, за флогістон. Якраз Кавендіш, Уатт і Прістлі, а не Лавуазьє, першими довели, що вода – це не елемент, а сполука водню з киснем, який був тільки що відкритий незалежно Прістлі та Шеєле. Уатт і Кавендіш сперечалися щодо пріоритету в цьому відкритті. Але для науки зажди більш важливий сам факт відкриття: віднині вода вважалася складною сполукою, а не простим елементом.

По-друге, помилково вважається, що вже тоді був встановлений закон збереження матерії, в той час як до встановлення цього закону якраз привели протиріччя між прихильниками і противниками флогістону. Оскільки окиснення – це результат з’єднання речовини з киснем, виникла необхідність дізнатися – як виникають світло і тепло в процесі горіння. Адже для цього, а не для пояснення зміни маси, і був придуманий флогістон.

На жаль, у школах не вивчають шляхів пошуку істини. Її подають рафінованою, очищеною в суперечках і пошуках, тобто відшліфованою в дослідах та введених у науковий ужиток нових поняттях.

Гірше того: в учнів складається хибне уявлення, що встановлення певного наукового закону тісно пов’язане з тією чи іншою людиною. Мовляв, це – справа випадку: комусь впало на голову яблуко, комусь наснилося, хтось помітив рух кришки на киплячому чайнику…

Насправді, в розуміння істини закладені величезна праця, талант, інтуїція, творчий розум багатьох і багатьох. При цьому вони одержували результати величезної ваги, які спричиняли корінну ломку звичних, загальноприйнятих понять і уявлень.

Великі відкриття «записували» за окремими геніями. Але розв’язувати складні проблеми вдавалося лише завдяки зусиллям багатьох. Причому вимагалося не просте додавання сил – вимагалася широка участь талановитих людей, які володіли різними типами творчого мислення. Деяким з цього ряду відводиться стійке місце в даній статті.

(Далі буде)

Литература
1. Ф. Содди. История атомной энергии М. Атомиздат, 1979.
2 . Джуа М. История химии, М. Мир, 1966.

А. Левківський, П. Левківський, Л. Невмержицька