В учебном пособии в углубленном изложении представлены основные темы учебного лекционного курса «История и методология химии». Авторы рассматривают эволюцию химических знаний с древнейших времен до наших дней.
Особое внимание в книге уделено анализу развития и становления фундаментальных концепций химической теории; детально прослеживается сложный и длительный переход от античного атомизма к современным учениям о строении вещества.
Первый том пособия посвящен важнейшим событиям в истории химии классического периода. В нем рассмотрен вклад крупнейших ученых и философов в процесс формирования основных научных понятий и теоретических представлений с древности до 60-х гг. XIX столетия.
Издание содержит большое количество иллюстраций, способствующих более наглядной реконструкции описываемых событий, а также краткие биографии наиболее видных ученых-химиков и мыслителей древности.
Для преподавателей, студентов и аспирантов химических факультетов классических университетов, а также широкого круга читателей, интересующихся проблемами истории химии.
ОТ АВТОРОВ
Эта книга адресована главным образом читателям, чьи профессиональные интересы так или иначе связаны с химией.
Современная химическая наука поистине необъятна: неорганическая химия, органическая, элементоорганическая, физическая, коллоидная, электро- и биохимия, химия координационных соединений, химия полимеров и высокомолекулярных соединений — список областей химической науки неуклонно увеличивается, а следовательно, будет расти и в будущем. Однако есть нечто общее, связывающее воедино разросшиеся ветви химической науки, — ствол громадного дерева —
теоретическая химия
как совокупность наиболее всеобъемлющих фундаментальных представлений.
Созданию любой теоретической концепции практически всегда предшествует накопление и систематизация огромного количества экспериментальных данных. По своей сути химия была, есть и будет
экспериментально-теоретической наукой.
А потому, описывая зарождение и эволюцию основных фундаментальных концепций химической науки, следует помнить, что первые зачатки теоретических представлений возникали лишь при осмыслении результатов длительной практической деятельности человека, который накапливал знания и умения, руководствуясь исключительно здравым смыслом. Даже не одухотворенная никакими теориями, химия изначально стремилась к тому, чтобы улучшать условия существования людей. Поэтому вполне уместно представить историю химии как гармоничное единство эволюции теоретических концепций и прикладных знаний, полученных в процессе создания и усовершенствования технологий тех материалов, которые оказали решающее влияние на развитие всей цивилизации.
В начале разговора хотелось бы обозначить несколько общих моментов.
Прежде всего, весьма поверхностным было бы представление истории химии в виде монотонного процесса накопления экспериментальных фактов, приводящего на определенных стадиях ее развития к переосмыслению одних теоретических концепций и замене их другими под влиянием неотвратимой логики обстоятельств. История химии, как, впрочем, и любой другой науки, хранит в себе немало поистине драматических страниц. «История науки — не драма людей, а драма идей», — писал Альберт Эйнштейн. К сожалению, данный принцип реализуется в публикациях сравнительно редко — чаще во главу угла ставят соблюдение хронологии событий и перечисление открытий того или иного ученого. А ведь история любой науки — это прежде всего история теоретических воззрений, которые претерпевали существенные изменения под воздействием неожиданных, порой фантастических, гипотез. В этой книге мы стремились показать, что смена гипотез и теорий практически всегда происходила в результате острых научных дискуссий, столкновения не только точек зрения, но и личностей. Причем научные конфронтации приобретали порой форму ожесточенной и бескомпромиссной борьбы, а потому и создавая краткий исторический очерк становления и развития химической науки, трудно сохранить абсолютную беспристрастность.
ГЛАВА 1.
ИСТОРИЯ ХИМИИ КАК ЧАСТЬ ОБЩЕЙ ИСТОРИИ ЧЕЛОВЕЧЕСТВА
1.1. Роль химии в развитии человеческой цивилизации
Никто не станет оспаривать мудрость древнеримских мыслителей: «Historia est magistra vitae» — «История — учитель жизни». Однако чаще всего при слове «история» в сознании обычного человека возникают картины кровавых сражений и грандиозных социальных потрясений, даты великих побед и поражений, имена бесстрашных полководцев, смелых реформаторов и деспотичных правителей. Это совершенно естественно прежде всего потому, что большая часть истории человечества была написана не чернилами, а кровью мужественных воинов и слезами вдов и сирот. Между тем среди читателей, проявивших интерес к истории химической науки, вряд ли найдется человек, который бы усомнился в том, что важнейшей составляющей
материальной
и
духовной культуры
является
наука
, которая на протяжении многих веков создавала не только интеллектуальное, но и материальное богатство общества. Наметившиеся в последнее время тенденции позволяют надеяться, что в ближайшем будущем при изучении всемирной истории произойдет смещение акцентов в сторону более глубокого осознания роли науки и техники в процессе эволюции человеческой цивилизации. Однако еще рано утверждать, что в обозримом будущем определяющая роль науки в прогрессе человечества будет осознана большинством людей. Авторы этой книги искренне надеются, что изучение истории науки займет подобающее ей место, по крайней мере, в исследованиях ученых.
По поводу того, в каких отношениях в настоящий момент находятся общая история и история науки, существует, по меньшей мере, три точки зрения
{2}
. Первая из них принадлежит американскому физику Роберту Оппенгеймеру, который сформулировал ее так: «Исследования по истории науки смогут внести самосогласованность в общую интеллектуальную и культурную жизнь нашего времени». Эту точку зрения можно назвать
принципом дополнительности
истории науки к общей истории.
Основная идея второго подхода к этой проблеме была сформулирована Джеральдом Холтоном на XIII Международном конгрессе по истории науки в 1971 г.: «Наблюдатель, находящийся в системе, называемой «историей науки», получает такое понимание событий, которое по своему качеству и значимости равноценно пониманию, полученному наблюдателями, находящимися в системах «политическая теория», «социально-экономическая теория». Сам Холтон назвал этот принцип
Третья точка зрения принадлежит известному математику и историку науки Бартелу Лендерту Ван-дер-Вардену, который представил ее в виде вопроса: «Кто отдает себе отчет в том, что с исторической точки зрения Ньютон является самой значительной фигурой XVII века?» Этот принцип можно назвать
Какую из упомянутых выше точек зрения мы должны принять? Вне всякого сомнения, человечество бы только выиграло, если бы общество приняло точку зрения Ван-дер-Вардена, и мы уверены, что наступит время, когда хотя бы концепция эквивалентности роли науки в истории человечества станет преобладающей, но пока история науки в трудах большинства ученых служит лишь дополнением к традиционной истории. Необходимо поддерживать любые усилия, которые способствуют изменению данной ситуации.
1.2. История химии как часть истории культуры
История химии является неотъемлемой частью истории культуры человечества. При этом
культуру
следует понимать как специфический способ организации и развития жизнедеятельности человека, представленный в продуктах материального и духовного труда, в системе социальных норм и духовных ценностей
{6}
.
Можно привести и другие определения культуры. В частности, немецкий просветитель Иоганн Годфрид Гердер определял культуру как историческую ступень совершенствования человечества и связывал ее с уровнем развития наук и просвещения
{7}
. Но несмотря на множество определений, все они рассматривают две составляющие жизни человечества
— материальную
и
духовную.
Большинство отраслей науки относятся именно к материальной составляющей культуры. Не будет большим преувеличением, если сказать, что в настоящее время вся материальная культура человечества опирается на достижения науки и что материально-техническая составляющая культуры сильно влияет на духовный, интеллектуальный и социальный уровень развития общества в целом
{8}
.
Духовная деятельность человека связана с осознанием ценности процесса познания окружающего мира, человека и его разносторонней деятельности, а также человечества в целом. Духовную компоненту культуры помимо различных видов искусства составляют так называемые гуманитарные науки: философия, психология, филология, социология и многие другие.
В историографии химии долгое время обсуждался принципиальный вопрос о непрерывности химических знаний. Многие исследователи склоняются к мнению, что «истинно»
научная химия
возникла лишь в конце XVIII в. Однако авторы данной книги считают такой подход излишне категоричным. Постановка вопроса о делении химии на
научную
и
«ненаучную»
разрушает культурные, исторически сложившиеся связи и прежде всего игнорирует тот факт, что человек стал использовать химические превращения веществ с той поры, как он стал
homo sapiens —
человеком разумным. Во все исторические эпохи человек стремился осуществить
химические превращения веществ.
Все дело лишь в том, что отдельные периоды эволюции химии различались
Еще на заре цивилизации использование химических процессов в ремесленном производстве способствовало расширению ассортимента производимых изделий. Поэтому благодаря первому естественному разделению труда произошло возникновение торгового обмена. В дальнейшем, принимая все более регулярные формы, торговля расширялась, сначала при участии соседних племен, а затем и народов различных частей света. Всемерное расширение торговли стимулировало потребность людей в новых, более качественных, товарах и в конечном итоге привело к возникновению всеобщего эквивалента — денег. Можно предположить, что совершенствование химических ремесел внесло свой весомый вклад в расширение сферы общения различных племен и народностей, а посредством производства и торговли папирусом, пергаментом и бумагой способствовало культурному обмену, развитию языка и письменности, расцвету поэзии и искусства.
1.3. Зарождение и становление истории химии
Становление химии как самостоятельной отрасли естествознания вызвало интерес к пониманию путей ее исторического развития. Появление самых первых признаков целостности системы химических знаний породили
химическую историографию.
В дальнейшем анализ эволюции химической науки стал предметом специальной дисциплины —
истории химии.
Первая попытка исторического обзора процесса поступательного развития химических знаний была предпринята Р. Валленсиусом еще в XVI в. В следующем столетии появляется уже несколько книг, посвященных истории химии, самой известной из которых стала монография немецкого алхимика Иоганна Кункеля. Автор первой химической теории
флогистона
Георг Э. Шталь (см. гл. 6, п. 6.3) также интересовался вопросами истории химии, критически относясь к воззрениям своих предшественников. В XVIII в. наиболее глубоким анализом отличались труды шведского ученого Торберна Улафа Бергмана «О происхождении химии» и «История химии в средние, или темные, века от середины VII в. до середины XVII в.». По всей видимости, эти книги были первыми печатными источниками, автор которых уделял большое внимание предмету истории химии и подчеркивал пользу его изучения. В конце того же столетия вышла книга немецкого ученого Иоганна Виглеба «Историко-критическое исследование алхимии…» (1777), которая завершила начальный период создания историографии химии. В 1790–1791 гг. И. Виглеб первым опубликовал данные об «открытиях нового периода» в хронологическом порядке с 1651 по 1790 гг. Эта работа послужила началом создания подлинно научной историографии химии. На рубеже XVIII–XIX вв. немецкий ученый Иоганн Фридрих Гмелин опубликовал трехтомный труд «История химии со времен становления науки до конца восемнадцатого столетия». Несмотря на то что это издание представляло собой преимущественно аннотированную хронологию событий, в нем обсуждались некоторые методологические проблемы истории химии, в частности влияние других отраслей науки, таких как философия и медицина, на процессы накопления и систематизации химических знаний. Трехтомник И.Ф. Гмелина послужил важным источником фактических сведений для будущих исследователей истории химии.
В XIX в. многие выдающиеся ученые, имена которых вписаны в анналы мировой науки, на определенном этапе своей творческой деятельности проявляли интерес к истории химии. Прежде всего необходимо выделить написанные с заметным эмоциональным звучанием работы немецкого ученого Юстуса Либиха (см. гл. 9, п. 9.3), а также исследования по истории химии на ее самом первоначальном этапе, выполненные на основе расшифровки материальных памятников Древнего Египта одним из классиков органического синтеза Пьером Эженом Марселеном Бертло (см. гл. 9, п. 9.2). Несмотря на достаточное количество книг, написанных различными авторами в XIX в., центральной фигурой среди специалистов того времени по праву следует считать Германа Франца Морица Коппа, посвятившего изучению историко-химических проблем около полувека своей жизни. Едва ли будет преувеличением сказать, что Г. Konn является классиком современной научной истории химии. И до настоящего времени все работы немецкого ученого не утратили своей актуальности.
В России первым изданием по истории химии стала книга Николая Александровича Меншуткина «Очерк развития химических воззрений» (1883), посвященная, в основном, проблемам становления теоретической химии.
В XX в. объем химических знаний неизмеримо возрос, поэтому объектом исследования все чаще становились либо отдельные периоды эволюции химических знаний, либо развитие определенных отраслей с момента их возникновения. Одному автору становилось уже не под силу провести детальное исследование возникновения и прогресса химической науки за весь период ее существования. Единственной попыткой подобного всеобъемлющего анализа можно считать монументальный 4-томный труд английского ученого Джеймса Риддика Партингтона «История химии»
Единственное, что осталось вне поля зрения британского ученого, — влияние социально-экономических факторов на процесс становления и развития химических знаний.
1.4. Периодизация истории химии
Единый, целостный подход к истории химии с самых отдаленных времен до современной эпохи окажется более плодотворным, если прибегнуть к подразделению ее на периоды. Такая периодизация имеет как мнемонический, так и дидактический смысл, и поэтому ее целесообразность принята всеми историками науки.
В первых работах по историографии химии весь процесс эволюции химических знаний и теорий делили на два основных периода:
эмпирический
и
теоретический.
Такой подход кажется вполне оправданным, поскольку на рубеже XVIII–XIX вв. химия пережила процесс глубоких и, можно сказать, революционных преобразований. До этого решающую роль в процессе познания играл эксперимент, в подавляющем большинстве случаев не одухотворенный никакой научной теорией
[1]
. В XVIII в. все большее внимание ученые стали уделять осмыслению полученных опытных данных, попыткам объяснить их при помощи единой умозрительной концепции.
По мнению многих историографов, только с развитием теоретических представлений химия стала наукой. Происходило это в течение двухсотлетнего периода — с середины XVI в. и до середины XVIII в. Зарождение научной химии некоторые специалисты связывают с работами Парацельса и Агриколы (см. гл. 5, пп. 5.1, 5.2). Созданная в начале XVIII в. теория флогистона являлась вершиной развития теоретических знаний в химии до тех пор, пока А.Л. Лавуазье не разработал свою кислородную теорию процессов горения и окисления (см. гл. 6, пп. 6.5.1, 6.5.2). Если Г.Э. Шталю для объяснения горения нужен был мифический флогистон, то французский химик смог объяснить процессы окисления и восстановления как результат взаимного превращения элементов, реально участвующих в этих реакциях. C этого момента многие ученые критерием правильности химических теорий стали признавать не только
качественное,
но прежде всего
количественное
экспериментальное доказательство. Лишь убедившись в необходимости предоставления точных доказательств в подтверждение теоретических воззрений, химия превратилась в современную науку.
Однако об ограниченности такого упрощенного подхода к периодизации истории химии свидетельствует тот факт, что даже в эпоху преимущественного развития теории эксперимент по-прежнему сохранил свое особое значение. Только в сочетании с экспериментальными методами исследования теория приобрела решающее значение для развития всех областей химической науки.
