Хімія почала займати своє законне місце поряд з уже зміцнілими фізикою та математикою і вже в 17 столітті заявила про себе як справжня наука, яка має власну нішу в пізнанні природи.

Першим, хто це ясно усвідомив, був Роберт Бойль (1626–1694), дотепно названий якимсь із сучасників батьком хімії. І це, як стверджує Ф. Содді, насправді так.

Існує й інша думка. Жорж Кювє з цього приводу сказав так: «Прістлі – батько сучасної хімії. Однак він так і не признав свою власну дочку», оскільки сліпо вірив в флогістонну теорію. Інша справа Бойль.

 Вчений-енциклопедист, Бойль, займаючись проблемами біології, медицини, фізики та хімії, проявляв не менший інтерес і до філософії, теології, мовознавства. Послідовник Френсіса Бекона, на думку якого основним джерелом знань був досвід, Бойль надавав першочергове значення лабораторним дослідженням. Найбільш цікавими та різноманітними були його досліди в галузі хімії.

Він вважав, що хімія повинна стати однією з основоположних наук у філософії. Якщо для сучасників ученого хімія була лише мистецтвом, яке допомагало аптекарям робити ліки, а алхімікам – шукати філософський камінь, то для Бойля вона була наукою, яка, відокремившись від алхімії та медицини, сповна повинна стати самостійною.

З цього приводу він писав: «Хіміки до цих пір керувалися надто вузькими принципами, які не вимагали особливо широкого розумового кругозору; вони вбачали свою задачу в приготуванні ліків, в добуванні і перетворенні металів.

Я ж дивлюся на хімію зовсім з іншого боку: не як лікар, не як хімік, а як філософ».

Бойль був чотирнадцятою дитиною та восьмим хлопчиком в сім’ї герцога Корського Річарда Бойля. Ранні роки його життя були не надто щасливими. У трьохлітньому віці він втратив мати. Був кволим і хворобливим – з дитячих років йому надокучали камені в нирках. Це, безумовно, наклало певний відбиток на стиль його життя. Він був нежонатим, відрізнявся побожністю.

Майже третину його наукових праць було присвячено теології. Він особисто фінансував переклади Біблії на турецьку, арабську, малайську та деякі мови американських індіанців. Але ця діяльність не принесла того визнання, яке він здобув на теренах природничих наук.

Стилем своєї роботи він більш нагадував сучасного вченого, ніж  вченого свого часу. Бойль, на сучасний погляд, швидше, був керівником науково-дослідницької лабораторії, ніж одиночкою-експерементатором.

Він не писав наукових праць, а надиктовував їх секретарям; він не робив сам дослідів, а доручав їх проводити своїм асистентам, на яких йому надто щастило! – всі вони були дуже талановитими людьми, фанатично відданими науці та невтомними у праці. Вони не тільки робили спостереження, а й детально розглядали як самі наукові проблеми, так і методи їх дослідження, які потім разом з Бойлем обмірковували. Будучи вченим-багачем, він на свої кошти утримував лаборантів і лабораторію.

Це була висока, худа людина, наприкінці життя бліда та знесилена. Не зважаючи на свою популярність, вів простий і скромний уклад життя. Був акуратний, дисциплінований, благородний, поважний і дуже чемний. Ніколи ні з ким не сварився і навіть ухилявся від наукової полеміки. Ніколи не рвався до влади, одержання нагород, титулів – був до них байдужим, тобто був абсолютною протилежністю батька.

Народився Роберт Бойль у замку Лісмор (графство Уотерфорд, Ірландія). Батько Роберта – Річард – удачливий здирник, який примножив свої володіння шляхом (за сьогоднішніми поняттями) рейдерства. Він приділяв велику увагу вихованню та освіченості дітей. З дітьми він був надто строгий, часом навіть суворий, але  кожному з них допоміг знайти своє покликання в житті.

Дитинство Роберт провів у сімейному замку. Згідно тогочасній традиції з восьми років почав навчатися в Ітонському коледжі, одному із престижних закритих навчальних закладів Англії. Через три роки батько відправив його до  Швейцарії. Там, в женевському університеті, протягом двох років вивчав математику, філософію і юриспунденцію. Для знайомства з творами мистецтва епохи Відродження мандрував по Італії.

Уже більше року в Англії йшла кривава громадянська війна. Республіканці на чолі з  Кромвелем вели відчайдушну боротьбу з прихильниками короля. Королівська армія зазнавала поразки за поразкою. В одному із боїв був убитий  батько Роберта, і він став круглим сиротою. Сімнадцятирічний Бойль був вимушений залишити материк і повернутися на Батьківщину та поселитися в маєтку Сельбрідж поблизу Лондона, який дістався йому у спадок. Тут він обладнав сучасну на той час лабораторію, де, починаючи з 1645 року, проводив досліди з фізики, хімії і агробіології.

Своїм девізом він обрав перефразовані слова із чотирнадцятого вірша «Послань Горація»: «нічого від слова, все від досвіду». Пізніше цей його девіз трансформувався і був викарбуваний на гербі Лондонського Королівського Товариства: «Нічиїх слів не приймати на віру».

Бойль часто навідувався до Лондона. У будинку сестри Катрін, леді Рениклар, збиралася тогочасна знать – відомі вчені, літератори, політики. Буваючи в Лондоні, цей будинок відвідував також Рене Декарт. Тут велися бесіди та навіть відбувалися гострі суперечки. Роберт був завсідником цих зібрань. Однак його не захоплював їх абстрактний характер. Здебільшого він слухав.

Бойль був енциклопедично обізнаною людиною. Він мав власну велику бібліотеку, яка містила книжки з різноманітних галузей знань і яка щотижня солідно поповнювалася. Читав він багато і напрочуд швидко, часто засиджуючись над книжками з ранку до ночі.

В ХVІІ столітті, коли капіталізм розвивався, а наука тільки народжувалася, час вимагав нового стилю мислення. Тогочасні запити промисловості повно відбилися в книзі «Новий Органон» Френсіса Бекона – лорда Веруламського, канцлера Англії. Йому вдалося систематизувати вимоги до нового, робочого стилю мислення. Спрямований на практичне опанування світу, "Органон" став теоретичним посібником  до упорядкування господарської діяльності. Задоволенням цих вимог зайнялося в Оксфорді перше товариство експериментаторів-натуралістів, яке було створене за зразком беконовського «Будинку Соломона»  (організація мудреців – дослідників природи).

А відбулося це так. У 1645 році в Грешем, коледжі Лондонського університету, почала збиратися група вчених, яка цікавилася новими досягненнями науки, особливо відкриттями Галілея та Торрічеллі. Після закінчення громадянської війни (1645 р.) частина викладачів з коледжу перебралася в Оксфорд і там створила гурток експериментаторів на чолі з Джоном Уілкінсом – автором праць, у яких доводилася користь від застосування математики та природознавства в техніці.

У праці «Про відкриття світу на Місяці» Уілкінс висловлює думку про можливість польоту людини на Місяць і обговорює величезні можливості науки. Уілкінсон був першим президентом англійської «Колегії для розвитку фізико-математичного експериментального знання», яка була заснована 25 листопада 1660 року. Ця колегія була передпровісником створеного в 1662 р. Карлом ІІ Лондонського Королівського Товариства (Англійської Академії наук). Оскільки вона збиралася то в Лондоні, то в Оксфорді, то мала назву «невидимого коледжу», бо мало хто знав про зустрічі ентузіастів-експериментаторів, метою яких було вирішення проблем нової науки, яка почала в ХVІІ ст. бурхливо розвиватися.

Тут наука свідомо перейшла до нового способу аргументації – до доказу через експеримент. Бойль змінив еталони не стільки на доведення, скільки наочності. Доказ теорії – віднині і надалі – відбувається з ілюстрацією того, що вона «згідна з природою». Наука стала математичною. Виявилося, що деякі важливі питання теорії можна розв’язати тільки на практиці. Лейбніцем, наприклад, це було сприйняте як прозріння: не потрібно остаточно вирішувати складні філософські питання, щоб одержати достовірний результат лише за допомогою операції обчислення.

Окрім Бойля та Уілкінсона до цієї групи входили вчені, ровесники епохи і друзі Роберта, які потім склали кістяк Королівського товариства:

- Вільям Петті (1623-1687) – англійський економіст і статистик, основоположник класичної економічної школи; автор «Політичної арифметики» (1690) – першої праці з економічної статистики.

- Джон Уолліс (1616-1703) – перший англійський математик, який займався задачами математичного аналізу. Обчислював визначені інтеграли від степенів з будь-якими раціональними показниками та інших алгебраїчних функцій. Першим арифметизував поняття інтеграла. Багато уваги приділяв теорії паралельних прямих.

- Ісаак Барроу (1630-1677) – видатний англійський математик і фізик. Працював над обробкою творів античних авторів. Удосконалив метод Ферма проведення дотичних до кривих. У математичній формі довів оберненість операцій диференціювання та інтегрування, зробивши завершальний крок у передісторії математичного аналізу. Автор знаменитої формули тонкої лінзи.

- Роберт Гук (1635-1703) – один із самих різнобічно обдарованих людей свого часу. Англійський натураліст, науковець-енциклопедист і винахідник

- Томас Уілліс (1620-1715) – англійський лікар і анатом. З 1660 року професор Оксфордського університету. Досліджував анатомію мозку.

Спершу Бойль займався релігійними та філософськими питаннями. Однак з 1654 року, оселившись в Оксфорді, почав брати активну участь у роботі товариства «невидимий коледж» і плідно працювати в наукових дослідженнях.

             Бойль почав досліджувати настої трав, лишайників, кори і коріння дерев. У своїх експериментальних дослідженнях він широко застосовував як якісні, так і кількісні методи.  Виявилося, що одні із настоїв змінювали свій колір тільки під дією кислот, інші – тільки під дією лугів. Однак найцікавішим виявився настій фіолетового кольору, одержаний з лакмусового лишайника. Кислоти змінювали його колір на червоний, а луги – на синій. Бойль запропонував просякнути цим розчином стрічку паперу та потім її висушити. Смужка такого паперу, будучи зануреною в досліджуваний розчин, змінювала свій колір і показувала характер розчину: кислий він чи лужний.

Це була перша речовина, якій Бойль дав назву – індикатор, 1663 рік. І до сьогоднішнього дня цією методикою користуються люди для вивчення характеру ґрунту – кислий він, чи лужний.

А при дослідженні водяного настою чорнильних горішків Бойль виявив, що із солями заліза він утворює розчин, забарвлений у густий чорний колір. Цей розчин він запропонував використовувати для виготовлення високоякісних і стійких чорнил, якими людство успішно користувалося більше століття.

У 1656 році Бойлю була присуджена ступінь почесного доктора Оксфордського університету.

Він прийшов до висновку, що у світі немає нічого, окрім рухомих речей. Але їх надто багато, і всі вони надто різні. А тому при їх вивченні часто зручніше мати справу не з самими речами, а з їх властивостями. Кожну річ можна уявити як набір властивостей, а далі –  класифікувати та дивитися, що відбувається з ними в рухомому світі.   

До попередників Бойля в хімії існувало правило: «Без вогню не проводимо ніяких операцій». Вогонь вважався основною причиною розкладу речовини, а всі продукти, одержані за допомогою нагрівання (возгонка, сублімація, та ін.) вважалися елементами.

Бойль сумнівався в аналітичній здатності самого вогню та вів пошуки засобів для аналізу. Із досвіду він знав, що при прожарюванні піску, соди та вапняку одержують скло. Вогонь і повітря чимдуж привертали його увагу. Тому помічники частіше і частіше одержували від нього завдання: вести дослідження впливу повітря та вогню на хімічні процеси. Бойль силкувався розгадати споконвічну і потаємну таємницю природи – процес горіння.

У той час у наукових колах панувала думка, що у вогні міститься «теплотвір» – особлива невагома матерія, яка входить до складу кожного тіла та обумовлює його тепло. Вивчаючи слідом за алхіміками горіння та випалювання металів, Бойль встановив, що у цих процесах бере активну участь якийсь компонент повітря. Але він все ж вважав, що при горінні речовини зв’язуються з теплотвором.

Головним доказом цьому Бойль вважав  у процесі під час випалювання металів в запаяних скляних посудинах (результати досліджень опубліковані в 1673).  Бойль зважував запаяні реторти з металом до випалу, а після випалювання він знову проводив зважування, попередньо відламавши запаяну шийку. При цьому завжди спостерігався доважок, який він пояснював тією обставиною, що «корпускули» вогню, проникають через скло та поглинаються металом. Він писав: «Теплотвір може пройти навіть через скло, адже метал, який нагрівається в запаяній посудині, утворює попіл, який важчий ніж сам метал».

Бойль увів у наукову практику терези, хоча із невисокою точністю (тогочасні прилади доводили її від 1 до 0,5 грана, тобто від 60 до 30 міліграмів), а також розробив способи зважування.

У 1774 році А. Л. Лавуазьє показував, що вага посудини, у якій знаходиться запаяний метал, залишається незмінною і довів, що при випалюванні метали з’єднуються з киснем, і тому виникає збільшення їхньої ваги.

Інші досліди Бойля беззаперечно доводили, що повітря в процесі горіння грає неабияку роль. Щось із повітря реагувало із палаючою речовиною. Багато із них (спирт, віск, смоли) при спалюванні утворювали воду. Він довів, що при горінні та диханні використовується тільки частина повітря і був за крок до відкриття кисню.

Якби Бойлю це вдалося, то не було б потім  потреби  створювати теорію флогістону (теплотвору). Однак сам Бойль, зважаючи на тогочасну науку та будучи під впливом догматів алхіміків, так і не зміг об’єднати та теоретично інтерпретувати ці факти.

І все-таки заслуги Роберта Бойля перед наукою величезні: він зробив спробу проникнути в таємниці природи та використати їх в практичному плані. Для розвитку гірничої справи і металургії неабиякі значення мали розроблені Бойлем методи аналізу руди мокрим способом. Він обґрунтував заміну дерев’яного вугілля на кам’яне. Результати своїх досліджень, філософські висновки та узагальнення він систематично публіковував у багаточисельних трактатах.

Всі вони написані англійською мовою. Цим він зруйнував традицію в Англії друкувати наукові праці на латині.

Г. Ольденбург – незмінний секретар Лондонського Королівського товариства, переклав кілька робіт Роберта на латинську мову, завдяки чому вони стали відомі вченим всієї Європи, оскільки латинь у ті часи була міжнародною мовою вчених.

Наукову роботу в Стельбріджі довелось залишити на цілих два роки (1652-1654). Повсталі селяни зруйнували родовий замок у Корку, і доходи від маєтку різко скоротилися. Це змусило Бойля їхати у своє родинне гніздо, та багато часу пішло на відновлення його нормального функціонування. І все ж він не відволікається від дослідницької діяльності. Він захопився медициною, у чому йому допомагав Вільям Петті.

 А поміж тим лондонські друзі настійливо запрошували Бойля повернутися  до Англії, оскільки там дуже гостро відчувалася його відсутність. У 1654 році він повертається. В Оксфорді його радісно зустріли, і Бойль разом із Гійомом Гомбергом, котрий нещодавно повернувся із Франції,  почали досліджувати повітря, горіння та будову речовини.

Процеси розкладу речовин та індефікацію одержаних продуктів за допомогою характерних реакцій Бойль назвав аналізом. Тобто в хімію він ввів поняття складу речовини і, по суті, став основоположником аналітичної хімії.

Речовини, розпадаючись, приводять до елементів, які є незмінними, оскільки їх неможливо розкласти на складові, і вони складаються із корпускул. Це було не нове. Древні філософи також визнавали існування праматерії – атома. Бойль повернувся на «круги своя». У 1661 році він дав перше наукове поняття хімічного елемента.

Бойль і Гомберг досліджували і розпочали класифікувати солі. Ця систематизація була спільним і плідним кроком на шляху послідовної теорії; кроком, який перетворював хімію із ремесла в науку. Це була свідома спроба ввести в хімію теоретичні основи.

Гійом (Вільгельм) Гомберг (1652-1715) займався ботанікою, медициною, астрономією, алхімією і хімією. Після роботи в лабораторії Бойля переїхав до Парижа і почав застосовувати там нові методи та нові підходи в дослідженні речовини.

У 1691 році його обрали членом Парижської академії наук. Він вперше одержав у чистому виді борну кислоту під дією сірчаної кислоти на буру; робив спроби встановити кількісні співвідношення в реакції нейтралізації, відкрив трифенілметил, вивчав сплави металів.

Після Гомберга асистентом Бойля став молодий геніальний Роберт Гук. Історія науки зробила те, що їй було потрібно. Для дослідження властивостей повітря виникла потреба в наявності повітряного насоса. Геніальний винахідник Гук сконструював такий насос і з його допомогою майже повністю відкачав із посудини повітря.

Цим було доведено, що ніякого ефіру не існує. Безповітряний стан Бойль назвав вакуумом (від лат. Vacuum – пустота) і довів, що життя в «пустоті» неможливе.

Працюючи зі своїм насосом, Гук вперше в 1659 році відкрив новий газовий закон – найвеличніше відкриття ХVІІ ст. Цей закон стверджує: об’єм газу при певній температурі знаходиться в оберненій залежності від тиску. Закон носить назву Бойля і Маріотта. Бойль вперше описав його в 1661 році у книзі «На захист вчення відносно еластичності і ваги повітря», де наголосив, що цей закон відкрив саме Гук, а він лише описав його і навіть не претендує на співавторство. Самому Бойлю належить лише першість публікації.

Через п'ятнадцять років цей закон відкрив у Франції Еді Маріотт (1620-1684) — французький фізик, один із засновників і перший член Парижської Академії наук.

Маріотту належать дослідження в різних галузях науки: він виявив сліпу пляму на сітківці ока, сконструював посудину, яка носить його ім’я, вивчав кільця навкруг Сатурна, досліджував капілярні явища, експериментально підтвердив формулу Торічеллі при витіканні рідини, досліджував замерзання води, причини утворення вітру, вперше запровадив і розпочав регулярні вимірювання дощових опадів.

Отже, замість того, щоб носити назву закон Гука, закон носить назву закон Бойля - Маріотта. Однак ми тут не судді. На жаль, в науці цей випадок не поодинокий. У житті Гука є й інший приклад.

Він першим відкрив закон всесвітнього тяжіння та сповістив про це Ньютона, який сам говорив, що займатися цим питанням його спонукав саме Гук (аж ніяк не міфічне яблуко). Але ж згодом доля змилувалася. Гук зацікавився питанням: чи тверді тіла поводять себе при стисненні так само, як газ? У результаті досліджень він встановив чудовий закон, який на цей раз увічнив його ім’я та має назву закон  Гука.

 У 1664 році Бойль опубліковує «Досліди і роздуми про колір». На той час в його лабораторії (Оксфорд тоді був Меккою наукової думки) працював німецький хімік Іоганн Бехер. Разом із Бойлем він вивчав вогонь. Вони помітили, що внесені в полум’я різні речовини додають забарвлення різних кольорів. Наприклад, сполуки натрію надають полум’ю жовтого кольору, сполуки міді – зеленого. Це відкриття дозволило розпізнавати колір, характерний для деяких елементів.

Пізніше, в ХІХ ст., Бунзен і  Кірхгоф відкрили спектральний аналіз, який дозволив ідентифікувати  всі хімічні елементи. Це був новий метод. Народження його пов’язане з історичним анекдотом. Один  філософ, бажаючи проілюструвати обмеженість людських можливостей, сказав, що, можливо, люди колись вивчать всі рухи зірок, навіть їх розміри, але їх хімічний склад вони не будуть знати ніколи. І всього через 12 років після цього антипередбачення з'явився спектральний аналіз, який дозволив встановлювати хімічний склад будь-якої зірки, за умови, якщо лише світло від неї доходить до спектрометра.

У науці часто таке буває: шукаєш одне – знаходиш інше. Шукається розв'язок якоїсь задачі, а старі способи не підходять. Знаходиться новий спосіб, і раптом він виявляється важливішим ніж саме вирішення тому, що це новий шлях, новий метод відкриттів, новий важіль для перевертання наукових світів. Це нове уміння. А уміння важливіше за саме розв’язання.

Література
1. К. Манилов. Великие Химики, т.1, Мир, М., 1976.
2. Л. И.  Пономарев. Под флагом кванта, Наука, М., 1989.

А. Левківський, П. Левківський, Л. Невмержицька

 

За темою:

Роберт Бойль – батько хімії