Революция в воздухе. Лавуазье. Современная химия. - Adela Paez

Однако не все алхимики преследовали столь эгоистичные цели, как материальное богатство и вечная жизнь. Ньютон, например, стремился разгадать загадки природы и тем самым приблизиться к Богу. Вольнодумец Парацельс хотел узнать новые способы лечения других людей, а Роберт Бойль, благородный и богатый сумасброд, возможно, просто искал приятного времяпрепровождения. Последний утверждал, что Парацельс первым рационально подошел к изучению материи, отбросив идеи античных философов о четырех жидкостях (полагалось, что состояние здоровья зависит от соотношения крови, желчи, черной желчи и слизи). Однако именно труд Бойля The Sceptical Chymist {«Химик-скептик»), опубликованный в 1661 году, считается первым трактатом по химии — искусству, возведенному Лавуазье в ранг науки. Помимо того что Бойль являлся одним из основателей Лондонского королевского общества (на данный момент самого старого научного учреждения Европы), созданного в 1660 году, он открыл закон, согласно которому при постоянной температуре объем газа обратно пропорционален давлению. Этим законом химики пользуются до сих пор, правда во времена Бойля понятия газа не существовало.

Несмотря на то что фламандский ученый и алхимик Ян Баптист Ван Гельмонт (1579-1644) попытался навести порядок в мире воздушных флюидов при помощи понятия kaos (греческого слова, от которого, согласно некоторым ученым, произошло слово «газ»), сообщество химиков того времени не было готово к такой лингвистической революции. Бойль и его наследники продолжали использовать понятие «воздух», пренебрегая газом, однако другой придуманный Гельмонтом термин, характеризующий способность воспламеняться, — phlogistos — ученые встретили благосклонно. В измененном виде понятие phlogiston было связано Шталем с процессом горения, который немецкий химик и эрудит Иоганн Иоахим Бехер (1635-1682) называл terra pinguis. Шталь разработал теорию флогистона, хорошо принятую такими выдающимися английскими химиками, как Генри Кавендиш (1731-1810) и Джозеф Пристли (1733-1804).

Лавуазье читает лекцию о составе воды. Рельеф принадлежит скульптурному ансамблю в честь ученого в Париже, произведение Луи-Эрнеста Барриа(1841-1905).

Гравюра Габриэля Переля (1604-1677), изображающая колледж Мазарини (нынешний Институт Франции), где учился Лавуазье.

Шталь полагал, что окисление представляет собой медленный вариант процесса горения (и это соответствует действительности), во время которого горючие вещества теряют часть содержащегося в них флогистона. Другой подобный процесс — прокаливание, во время которого нагреваемые на воздухе металлы выделяют «известь», называемую сегодня оксидами. Эта известь похожа на руду металлов, извлеченную из недр земли. Процесс нагревания извести с углем для получения металла использовали со времен железного века. Предполагалось, что флогистон переходит из угля в руду, которая, получив флогистон, превращается в металл. Согласно этой гипотезе металл утрачивает свои свойства при прокаливании и выделяет известь из-за того, что теряет содержащийся в нем флогистон, который переходит в атмосферу. Флогистон относили к веществам огня и полагали, что он инициирует процесс горения. Считалось, что воспламеняющиеся материалы, такие как дерево, уголь или сера, богаты флогистоном. Сегодня мы знаем: огонь гаснет из-за отсутствия кислорода. Но в то время Шталь полагал, что огонь гаснет из-за потери флогистона, который насыщает окружающий его воздух, после чего растения поглощают его из атмосферы, и дерево снова получает потерянный при горении элемент.

Флогистон — это вещество или начало огня, хотя сам по себе он огнем не является.

Георг Эрнст Шталь, «Основания догматической и экспериментальной химии» (1723)

Флогистона никогда не существовало, однако эта идея давала разумное объяснение обычным реакциям — горению, окислению, росту растений и получению металла из оксида. Теория флогистона настолько утвердилась в научных знаниях первой половины XVIII века, что философ Иммануил Кант (1724-1804) сравнивал ее с опытами Галилея. И с момента принятия этой теории научным сообществом было очень трудно ее опровергнуть. Даже когда стали очевидны противоречащие ей явления, для сохранения теории ее преобразовали. Так, когда стало ясно, что образующаяся при потере металлом флогистона известь весит больше, чем исходный металл, появилось утверждение, что флогистон может иметь отрицательный вес, тогда как в других процессах его вес может быть положительным. Мы вернемся к данному вопросу в следующей главе.

Лавуазье узнал о теории флогистона в особой интерпретации своего учителя по химии Руэля, равно как и о других теориях, которые больше требовали слепой веры, нежели понимания. Химия того времени скорее походила на религию, чем на науку, и это сильно контрастировало с картезианской логикой математики, которую Антуану преподавал Лакайль, а также с систематичностью металлургии, которую вел Геттар. Хотя химия и металлургия были тесно связаны, последняя, в отличие от химии, была понятно описана в учебнике, опубликованном Агриколой в XVI веке, — образце наглядности и лаконичности. В нем были собраны знания, от которых зависели такие важные области промышленности, как добыча руды и работа с металлами, поэтому в данном учебнике не должно было содержаться смутных и витиеватых объяснений, похожих на те, что заполняли работы по алхимии.

Для Лавуазье, очарованного природой материи и ее свойствами, было невозможно принять утверждения, которые Руэль представлял как догмы, не имея возможности проверить их и дать им логическое объяснение. Но он не бросил попыток понять непостоянность химии, а напротив, принялся за ее изучение с яростным усердием. Такое отношение к науке он сохранил на всю жизнь. С отвагой и бесстрашием, свойственным молодым людям, Лавуазье решил навести порядок там, где царил хаос. И он добился своего.

Еще одно очень важное для жизни Лавуазье событие произошло в 1766 году — в то время, когда король пожаловал ему медаль. Его бабушка с материнской стороны умерла, и он стал наследником большого состояния. Получив наследство, Антуан принял решение, которое изменило течение его жизни и определило последующую смерть.

Поскольку для всех было очевидно, что он не желает связывать себя профессией юриста, его семья (в частности, отец) искала другой источник дохода, который позволил бы молодому человеку и дальше заниматься наукой. По совету отца и других членов семьи Лавуазье принял участие в Генеральном откупе. Члены этого учреждения предоставляли государству необходимые для его функционирования средства и собирали от его имени налоги, чтобы возместить свои инвестиции; оно являлось одновременно банковским отделением и министерством финансов. Членство в Генеральном откупе было выгодным, но вступление в него требовало наличия капитала.

Лавуазье наверняка изучил соотношение цены и выгоды, как делал всегда во всех реализованных им проектах, и пришел к выводу, что членство является хорошей сделкой. Но если ученый рассчитывал получать доход, не тратя своего времени, то он сильно ошибался: с момента вступления в Генеральный откуп на Лавуазье свалилось множество обязанностей, связанных с улучшением работы данного учреждения. Антуан постарался внести свой вклад в это дело двумя способами: с одной стороны, он преследовал обман, с другой — наблюдал за работой сборщиков налогов, стремясь наказать злоупотребления и взяточничество. Конечно, это было нелегко, и он не приобрел себе друзей, однако за короткое время достиг поразительных результатов. Его слава росла, и с этого момента всякий раз, когда Лавуазье входил в состав какого-либо учреждения, он прилагал все силы, чтобы улучшить его работу.

В 1767 году ученый во второй раз представил свою кандидатуру в Академию наук, вместе с проектом снабжения водой крупного города. Его желание осуществилось в 1768 году — сначала временно, а потом и окончательно: он занял место адъюнкта, самую низшую ступень в иерархии Академии.

Бюрократические и административные перипетии в Генеральном откупе и Академии наук так никогда и не заставили Лавуазье отказаться от главной цели: создания устойчивых основ, которые помогли бы химии стать наукой. Для этого молодой человек каждый свой день подчинял железной дисциплине. Он тщательно следил за соблюдением условностей и демонстрировал сердечность в отношениях с научными коллегами, однако никогда не тратил времени на светскую жизнь. В возрасте 28 лет у него еще не было невесты, несмотря на приятную внешность, более чем благополучное финансовое положение и легкий характер.

Поэтому когда один из его начальников в Генеральном откупе, Жак Польз, стремясь избавить свою дочь от перспективы несчастливого брака, предложил Лавуазье стать ее женихом, последний не имел ничего против. Все было улажено за несколько недель, церемония состоялась в декабре 1771 года. Брак оказался очень удачным, так как Лавуазье в лице супруги обрел еще и прекрасного помощника в своих научных занятиях, и это несмотря на то, что на момент свадьбы ей даже не исполнилось 14 лет.