В XVI–XVII вв. многие ученые стремились связать воедино теорию, «экспериментальное искусство», а также потребности ремесленной химии; стремились объяснить природные явления не умозрительно, а на основании данных экспериментальных исследований. Важнейшей задачей всех естественных наук стала борьба против абсолютного засилья схоластического догматизма, который всячески поддерживала и насаждала католическая церковь. Противостоять церкви, обладавшей в то время громадной духовной и светской властью, было по силам далеко не каждому ученому, даже весьма известному и авторитетному.
Претензии схоластов на всеобщий характер их объяснения различных явлений привели к неразрешенным противоречиям, истоки которых следует искать в канонизации философской системы Аристотеля. Поэтому в XVI–XVII вв. создатели новых теоретических представлений в химии должны были постоянно, явно или скрыто, вести борьбу против схоластических учений, по-новому трактовать знания о природных явлениях, столь необходимых для развития химических и других ремесел, медицины, а также для прогресса общественных отношений.
Значительное влияние на развитие естествознания оказали произведения английского философа Френсиса Бэкона, который предложил вместо старого дедуктивного подхода применять индуктивный метод изучения природы и перейти к активному экспериментальному исследованию окружающего мира. Все это создало предпосылки для последующих революционных прорывов в области естествознания. В конечном итоге невиданный ранее подъем естественнонаучных и философских знаний привел к тому, что схоластические представления об окружающем мире уступили место научной методологии Галилео Галилея, Рене Декарта и Исаака Ньютона.
Френсис Бэкон (1561–1626)
Переход к более активным экспериментальным исследованиям сыграл важную роль в химии XVII в. В первую очередь это способствовало трансформации (в различных направлениях) традиционных представлений о причинах разнообразия веществ. Насколько трудно было преодолеть устоявшиеся в веках и необычайно живучие представления о природе веществ, можно наблюдать на примере научной деятельности Парацельса. Несмотря на страстное стремление к научной самостоятельности, он смог предложить для объяснения состава и свойств веществ лишь несколько измененные представления Аристотеля об элементах и модифицированные теории алхимиков о превращениях веществ.
Традиционную натурфилософскую или алхимическую концепцию, согласно которой индивидуальность каждого вещества определялась комбинацией элементов-качеств (или элементов-принципов), соединяющихся с бескачественной материальной сущностью (эссенцией) тела, по-прежнему исповедовали многие ученые. Однако некоторые из них стали задумываться о бесплодности подобного абстрактного, «оторванного от сущности объекта» понимания элемента в условиях развития экспериментальных исследований. Эти сомнения приводили ученых к постепенному осознанию того факта, что между сущностью предмета и его чувственно воспринимаемыми свойствами должно быть некое соответствие. Сближение качеств объекта с самим объектом давало возможность более достоверно интерпретировать полученные экспериментальные результаты и делать обоснованные предсказания{145}.
В трудах ятрохимиков можно отметить важные в методологическом плане позитивные изменения в химическом мышлении. Они проявились в том, что понятие «элемент» получило больший вещественный статус, несмотря на достаточно ощутимую долю абстрактности{146}. Зарождающиеся аналитические методы определения составных частей тел принципиально отличались от традиционного подхода, выводящего наличие элемента в составе данного тела лишь на том основании, что оно обладает присущим этому элементу качеством. Химический анализ мог не подтвердить, что жидкое тело обязательно содержит воду, а горючее — серу{147}.
Ученые того времени заинтересовались проведением циклических последовательностей превращений веществ с обратным выделением исходных реагентов. Например, интенсивно изучали процессы растворения оксидов металлов в кислотах с образованием солей и разложение последних до первоначального оксида. Итальянский ятрохимик А. Сала, проведя опыт по выделению меди на железном стержне из раствора медного купороса, пришел к выводу, что медь уже содержится в растворе последнего. Подобные эксперименты позволяли сделать вывод о том, что исходные вещества входят в продукты химической реакции в качестве составных частей и могут выделяться при разложении этого продукта. В сознании определенной группы естествоиспытателей стали возникать идеи о том, что компоненты, выделенные из веществ при их разложении, определенным образом предсуществуют в них и являются их составными частями. Например, И.Б. Ван Гельмонт допускал присутствие воды в некоторых органических телах, при горении которых она образовывалась{148}.
Эпоха Ренессанса в Западной Европе характеризуется повышенным интересом к античной атомистике. Путь для непредвзятого описания явлений природы открылся только тогда, когда было показано, что основополагающие закономерности природы можно понять лишь на основе атомистических представлений{149}.
Несмотря на то, что основной вклад ученые эпохи Возрождения сделали главным образом в развитие прикладных направлений, нельзя забывать о теоретических изысканиях ренессансных философов и естествоиспытателей в области химии. Еще в 1348 г. по приговору суда в Париже от определенных атомистических концепций заставляют отречься средневекового французского философа Никола д’Отрекура. Католическая церковь сочла явной ересью его высказывание о том, что «в явлениях природы нет ничего иного, кроме движения атомов, которые соединяются и разъединяются»{150}.
Представитель средневекового неоплатонизма Николай Кузанский в своих трактатах затрагивал проблемы познания. Николай Кузанский возродил античный взгляд на человека как на микрокосм, подобный макрокосму. По его мнению, человек — существо, соединяющее в себе божественное и земное. Центральный герой ряда его диалогов — «простец», противостоящий схоластической «учености», выступал у Николая Кузанского как персонификация разума. Николай Кузанский внес значительный вклад в развитие математики, в частности в решение вопроса о квадратуре круга, в исчисление бесконечно малых величин. Он подчеркивал методологическое значение математики для познания природы и исходил из необходимости активного использования количественных характеристик (счета, измерения и взвешивания) в науке, выступая тем самым предтечей экспериментального естествознания Нового времени.
Идеи Николая Кузанского способствовали становлению атомистических воззрений Джордано Бруно, согласно теории которого, все тела состоят из неизменяемых и непроницаемых атомов — монад. Весь вещественный мир — есть результат соединения этих первичных элементов. Относительно делимости вещества Дж. Бруно в противоположность аристотелевой теории утверждал, что оно не может продолжаться до бесконечности. Между атомами должен существовать эфир (вакуум) или мировой дух, проникающий в каждое тело. Эфир, согласно Дж. Бруно, есть небо, бесконечное пространство, неизменное и неразрушимое, как и монады. Таким образом, в своих представлениях о строении материи Дж. Бруно не смог полностью избавиться от спиритуалистического начала.
На формирование прогрессивных представлений о природе окружающего мира в XVII в. существенным образом повлияли труды французского математика и философа Рене Декарта, которого по праву считают одним из основоположников новой науки. В отличие от Ф. Бэкона, апеллировавшего к опыту и наблюдениям, Декарт обращался к разуму и самосознанию. По мнению французского ученого, научное знание должно быть построено как единая система, незыблемым основанием которой должны являться очевидные и наиболее достоверные утверждения.
Декарт рассматривал мир как совокупность однородных движущихся частиц разной формы и величины. Принципиально новым положением у
Декарта явилось отождествление материи с пространством: материя делима до бесконечности. Неделимых атомов и пустоты он не признавал, а движение объяснял с помощью понятия вихрей. Очевидно, что воззрения французского ученого отличались от атомистических в традиционном (демокритовском) понимании этого слова{151}. Тем не менее, научный авторитет Р. Декарта и его убежденность в материальности окружающего мира способствовали укреплению атомистических воззрений среди ученых Западной Европы XVII в. Приверженность этим убеждениям прослеживается у сравнительно большой группы естествоиспытателей и философов. Среди сторонников атомистической концепции можно выделить уже три основных течения.
Рене Декарт (1596-1650)
Даниель Зеннерт (1572–1637)
Наиболее яркими представителями естественноисторического атомизма следует считать Себастьяно Бассо и Даниеля Зеннерта. Под влиянием идей ятрохимии (скорее всего, работ Анджело Сала) С. Бассо расширил границы атомистической концепции и пришел к заключению, что образование веществ происходит путем соединения элементов, а разложение соединений на исходные составные части должно быть вызвано определенной физической причиной. В неявной форме в работах С. Бассо прослеживается мысль о том, что элементы, входящие в состав соединений, не меняют своей сути и могут быть выделены снова в процессе разложения.
Даниель Зеннерт пытался объяснить известные в его время химические процессы в свете атомистических представлений Демокрита. Он считал, что существует множество атомов, которые способны образовывать различные соединения, однако ему не удалось полностью освободиться от влияния господствовавших тогда представлений. Зеннерт пошел на своеобразный компромисс с учением Аристотеля, считая, что форма атомов в значительной мере определяет их природу. По сути концепция Д. Зеннерта представляет лишь усовершенствованное аристотелевское представление о форме, связанное с атомистическим строением материи. Ученый отвергал возможность замены одних форм другими. Вещества различной формы, по мнению Зеннерта, образуются в зависимости от природы атомов и характера их соединения. При этом, по его мнению, проявляется тенденция к образованию веществ наиболее совершенной формы.
Метафизический атомизм в XVII в. представлен главным образом работами французского философа и естествоиспытателя Пьера Гассенди. В 1647 г. появилась его книга «О жизни, нравах и учении Эпикура». В этом сочинении автор проводил мысль о том, что вещества состоят из атомов, отличающихся по величине, форме и массе. По мнению французского философа, атомы представляют собой непроницаемые и неделимые частицы, между которыми находится пустота. При движении атомы сталкиваются, поэтому их скорость может возрастать или уменьшаться. По мнению П. Гассенди, теплота и свет — «невесомые флюиды» — также образованы атомами. Кроме того в работах французского ученого прослеживается еще одна очень важная для химии мысль — тела состоят не из первичных атомов, а из их ассоциатов — молекул (от лат. moles — «масса» с уменьшительным суффиксом — cula). Таким образом, в третьей декаде XVII в. в естествознание вошло одно из важнейших его понятий. Однако для того чтобы наполнить этот термин подлинно научным содержанием, потребовалось еще практически два столетия.
В развитие концепции физического атомизма наибольший вклад внесли работы Давида ван Горля, Доменико Гульельмини и Иоахима Юнгиуса. Основной идеей, которой Ван Горль дополнил атомистическое учение, следует считать его мысль о том, что однородные по составу тела состоят из сходных атомов, а неоднородные — из различных частиц. Доменико Гульельмини рационально применил атомистические воззрения для объяснения внешней формы кристаллов. Он выступил против взглядов древних натурфилософов, которые видели в кристаллах лишь причудливую игру природы. Итальянский ученый был уверен, что кристаллы образуются под действием сил корпускулярной природы, которые подчиняются неизменным законам. К идеям Д. Гульельмини с определенным интересом отнеслись основоположники научной кристаллографии.
Иоахим Юнгиус пытался применить атомистическое учение Демокрита для объяснений механизма химических превращений. Будучи приверженцем философии номинализма[15], И. Юнгиус полностью отрицал аристотелевское представление о форме и в связи с этим даже критиковал Зеннерта, взгляды которого по другим вопросам высоко ценил. Оспаривая представления Зеннерта, Юнгиус считал, что все многообразие веществ образуется из качественно одинаковых атомов. Атомы различной формы (с одинаковыми другими качествами) должны, по мнению Юнгиуса, образовывать различные тела, благодаря их разнообразному расположению в пространстве друг относительно друга. Эти тела, образованные, как разные слова из букв одного и того же алфавита, обладают различными оптическими, механическими и химическими свойствами. Поскольку Юнгиус отвергал любые виды сверхъестественных сил, ему приходилось искать новые объяснения способности элементов образовывать соединения друг с другом. Для этого Юнгиус выдвинул представление о том, что движение присуще атомам как их имманентное внутреннее качество. Он объяснял достоверную на первый взгляд трансмутацию погруженной в медный купорос железной пластины как обмен между атомами железа и находящимися в растворе атомами меди. При этом железо и медь считались сложными телами. C помощью таких механических динамических представлений о движении и взаимовлиянии тел Юнгиус пытался решить проблему «сродства» соединений. Прогрессивным моментом в его взглядах была попытка по-новому рассмотреть элемент — как тело, состоящее из однородных частиц.
Д. Зеннерт, И. Юнгиус, П. Гассенди, Д. Гульельмини и другие естествоиспытатели XVII в. стремились разрабатывать теоретические положения, опираясь на результаты опытов. Воззрения ученых, принадлежавших к различным течениям элементаризма и атомизма, отличались лишь неодинаковой степенью использования схоластических идей, тем не менее представители «физической» атомистики еще не могли со всей определенностью высказаться о роли эксперимента в развитии научных знаний. Правда, И. Юнгиус понимал недостаточность одних лишь достоверных наблюдений за протеканием превращений веществ, этим и объясняется осторожность, с которой немецкий ученый формулировал свои взгляды. Он указывал, что устранить некоторые логические неувязки можно будет на основе дальнейших экспериментов и таким образом призывал к проведению новых наблюдений и опытов, особенно тех, в которых учитывалось бы количественное соотношение веществ, вступающих в химические реакции. Для этого немецкий ученый рекомендовал шире использовать весы в химических лабораториях.
Пьер Гассенди (1592-1655)
Иоахим Юнгиус (1587–1657)
И. Юнгиус служил директором академической гимназии в Гамбурге и преподавал там логику и физику Аристотеля. В его интерпретации учение этого мыслителя древности было не лишено определенных недостатков. Для Юнгиуса критическая оценка натурфилософии Аристотеля была составной частью его борьбы за освобождение науки в целом, и атомистики в частности, от пережитков схоластики. Несмотря на то что в XVII в. число сторонников атомизма существенно возросло, схоластическая философия, основанная на взглядах Аристотеля, оставалась, как и ранее, господствовавшей научной и учебной дисциплиной. Д. Зеннерту приходилось защищаться от упреков в ереси, а И. Юнгиус за свою критику представлений Аристотеля даже попал в «черный список»{152}. В 1625 г. в Париже был издан закон, согласно которому распространители и приверженцы атомистического учения должны были подвергаться телесным наказаниям, а в некоторых случаях даже казни. Однако вопреки всем нападкам и преследованиям, атомистические взгляды античных ученых получили развитие в философии эпохи Возрождения, а также в химии Нового времени для объяснения протекания превращений веществ. В результате были созданы условия для проведения систематических химических экспериментов. Признание необходимости систематических количественных исследований предопределило в дальнейшем коренные изменения в методологии научного познания не только в химии, но и в других естественных дисциплинах.
Одним из главных факторов, стимулирующих создание новых теорий, в то время являлись нерешенные проблемы, возникающие в химической практике. Разработка новых теоретических концепций, в основе которых лежали атомистические представления, была крайне необходима для выхода из лабиринтов традиционных схоластических концепций. Однако на основе одной лишь совокупности новых экспериментальных фактов, без их обобщающего анализа, не удавалось решительно опровергнуть устаревшие учения. В химии эту задачу выполняли сторонники атомизма, когда они «перековывали» практический ремесленный опыт и результаты экспериментов в идейное оружие, направленное против устаревших представлений{153}. Этим оружием они прокладывали дорогу для новой химии, устанавливая диалектическое единство между теоретической и практической компонентами химической науки.
Тем не менее атомистические представления мыслителей эпохи Ренессанса не смогли вылиться в настоящую научную доктрину. Их значение прежде всего состоит в том, что они привлекли внимание других ученых к проблеме дискретности материи. Их атомистические труды не были напрасными, они указали путь, ведущий от античности к научному возрождению в XVII–XVIII вв.