Прогулки по истории химии

Атомистика древних
Леенсон И.А.
(«ХиЖ», 2013, №1)
s20130164 istor.jpg
 

Все в мире состоит из мельчайших, невидимых глазом, частиц, которые могут соединяться и разъединяться, порождая все тела во Вселенной. Как из двенадцати нот хроматической гаммы можно создать бесконечное разнообразие музыкальных произведений, как из трех основных цветов — сотни оттенков, так из первоначал-элементов создается весь видимый мир.

Именно так представлял себе устройство мира Демокрит (около 460— 371 гг. до н. э.). Он происходил из богатой семьи и получил прекрасное образование. Но, отказавшись от наследства в пользу братьев, отправился в длительное путешествие, посетив наиболее цивилизованные страны того времени, в том числе Египет, Вавилон, Индию. Большое влияние на Демокрита оказал также его учитель, философ Левкипп (около 500—440 гг. до н. э.). Именно Левкипп впервые ввел в философию понятие атома («атом») (по-гречески «атомос» — неделимый; это слово составлено из отрицательной приставки «а» и греческого слова «томе» — разрезание, рассечение).

Философы древности разработали две принципиально разные теории устройства мира. Согласно первой, все тела «сплошные»: как бы глубоко мы в них ни проникали, никаких пустот не обнаружим. Вторая теория, которая получила название атомистической, предполагала, что тела скорее «зернистые», чем сплошные. С древних времен до нас дошло рассуждение о разрезании яблока. Можно ли продолжать процесс деления (любого тела, конечно, а не только яблока) бесконечно, получая все более мелкие частицы? Или же на каком-то этапе мы получим такие крошечные тельца, которые дальше уже разделить нельзя? Во втором случае материя будет не сплошной, а зернистой.

По мнению Демокрита, все тела состоят из частичек-атомов, причем разделенных пустым пространством. Эту теорию сейчас называют теорией дискретной материи. Разных атомов, по Демокриту, бесконечное множество. Атом — абсолютно твердое тело (иначе его можно было бы разделить на части!) и имеет неизменную форму. Будучи абсолютно твердым, никакой атом не может измениться. Поэтому атомы существовали всегда, они не могут ни возникнуть, ни исчезнуть. Значит, мир не имеет ни начала, ни конца.

Атомы могут сцепляться друг с другом в разных комбинациях, как детали в конструкторе; из них могут получаться разные вещества, а перестановка атомов приводит к превращению одних веществ в другие. Атомистическая теория претендовала на объяснение некоторых явлений. Например, движущиеся в пространстве атомы, воздействуя на наши органы чувств, вызывают в них ощущения тепла и холода, цвета и запаха.

Никаких доказательств существования атомов у древних, конечно, не было — только рассуждения, но рассуждения замечательные и очень глубокие. Такие, например, как у римского поэта и философа Тита Лукреция Кара (около 99—55 до н. э.):

...Запахи мы обоняем различного рода,

Хоть и не видим совсем, как в ноздри они проникают.

И наконец, на морском берегу, разбивающем волны,

Платье сырее всегда, а на солнце вися, оно сохнет;

Видеть, однако, нельзя, как влага на нем оседает,

Да и не видно того, как она исчезает от зноя.

Значит, дробится вода на такие мельчайшие части,

Что недоступны они совершенно для нашего глаза.

Так и кольцо изнутри, что долгое время на пальце

Носится, из году в год становится тоньше и тоньше;

Нам очевидно, что вещь от стиранья становится меньше,

Но отделение тел, из нее каждый миг уходящих,

Нашим глазам усмотреть запретила природа ревниво...

Вот посмотри: всякий раз, когда солнечный свет проникает

В наши жилища и мрак прорезает своими лучами,

Множество маленьких тел в пустоте, ты увидишь, мелькая,

Мечутся взад и вперед в лучистом сиянии света.

Знай же: идет от начал всеобщее это блужданье.

Первоначала вещей сначала движутся сами,

Следом за ними тела из мельчайшего их сочетанья,

Близкие, как бы сказать, по силам к началам первичным,

Скрыто от них получая толчки, начинают стремиться,

Сами к движенью затем побуждая тела покрупнее.

Так, исходя от начал, движение мало-помалу

Наших касается чувств, и становится видимым также

Нам и в пылинках оно, что движутся в солнечном свете,

Хоть незаметны толчки, от которых оно происходит...

Первоначала вещей уносятся собственным весом

Или толчками других.

Лукреций, по сути дела, рассказал о броуновском движении; однако, не зная о существовании молекул, не смог его объяснить. Это было сделано лишь спустя два тысячелетия: в 1827 году английский ботаник Роберт Броун наблюдал хаотическое движение взвешенных в воде крошечных зерен, выделенных из пыльцы растений. Но далее Лукреций высказывает интересный довод:

Если тела бесконечно дробленью доступны,

То непонятно тогда, почему же они сохранились,

Испокон века всегда подвергаясь несчетным ударам...

Лукреций проводит аналогию между порядком, в котором соединяются атомы, и буквами, которые могут образовать множество разных слов: из небольшого числа букв можно составить бесконечное число литературных произведений. Заметим, что в современном латинском алфавите 26 букв, а во времена Лукреция их было меньше — w, j, u, k, z ввели только в Средние века.

Большинство философов все же склонялись к тому, что атомистическая теория неверна. С «пустотой» между атомами не мог примириться величайший философ древности Аристотель. Он полагал, что это представление несет в себе логическое противоречие: ведь пустота — это «ничто», но как может быть то, чего не существует? А если пустоту между атомами уничтожить, они слипнутся друг с другом, не смогут свободно двигаться и вся теория рухнет. Аристотель считал, что пустоты в нашем мире нет, это абстракция, лишенная смысла: «Natura abhorret vacuum» — природа не терпит пустоты. Этот постулат в течение многих столетий был основой так называемой аристотелевской физики. Авторитет Аристотеля был огромен, и атомистическая гипотеза строения материи долго оставалась на задворках науки. Причем в современной физической картине мира абсолютной пустоты не бывает; даже если в какой-то области пространства нет ни одного атома, эта область заполнена излучениями и полями.

Атомистическая теория Демокрита не стала общепризнанной вплоть до середины XIX века. Это была чисто философская концепция, более чем на 20 веков опередившая свое время. Атомизм древних не имел отношения к практическим знаниям и потому не оказал влияния на развитие ремесел. Только в XIX веке атомно-молекулярная теория стала на службу химии. Оказалось, что в природе существует около 90 различных «первоначал» — химических элементов, из которых построены все окружающие нас тела.

Зарождению химии предшествовал период расцвета, а затем упадка алхимии — удивительной смеси философии, мистики и упорных трудов. Но об этом в следующей статье.



Еще по теме

Алхимиков, работавших в Средние века , нельзя назвать учеными в современном смысле этого слова. Они руководствовались какими-то теориями, однако не делали попыток проверить их экспериментально. Они снова и снова повторяли манипуляции, пытаясь провести их «правильно». По представлениям алхимиков все, что нужно, уже было сказано жившими до них авторитетами. Для успеха необходимо только скрупулезно выполнять их заветы. Поэтому алхимию следует признать не наукой, а ремеслом и отчасти — искусством. >>
Первые химические знания люди получили, когда научились использовать огонь (обработка пищи, выплавка металлов, обжиг керамики), брожение сахаристых веществ и приготовление косметических составов. Косметикой пользовались в доисторические времена, а она невозможна без химии. >>
Когда говорят «иероглиф», обычно вспоминают древнеегипетские стилизованные рисунки и таинственные китайские значки, обозначающие слоги, целые слова и понятия. Можно считать, что знаки любого алфавита — это тоже иероглифы, только они обозначают отдельные звуки. Тогда и уравнение химической реакции записывается иероглифами. >>
Если химиками считать также алхимиков, то и среди них можно встретить немало женщин. Более того, именно они были первыми химиками, что неудивительно: у плиты совершаются самые разные химические превращения. >>
В XVI веке закончился тысячелетний алхимический период и начался «период объединения», когда в химию влились иатрохимия — приготовление лекарств и «пневматическая химия» — свойства газов. В это время в химии работали и женщины. >>
Жизнь немецкого химика и алхимика Иоганна Рудольфа Глаубера (1604—1670) пришлась на период расцвета ятрохимии. Эта наука своей основной задачей ставила приготовление лекарств, отсюда и ее название, от греч. γιατρόζ — врач. Фармакология в значительной степени определила жизнь Глаубера.Он чудом выжил во время эпидемии тифа, вылечился, благодаря воде целебного источника, и впоследствии выделил из этой воды ту самую "чудесную соль", с которой оказалось связано его имя.
>>
Американский химик Айра Ремсен получил всемирную известность уже при жизни. Свидетельство тому — статья о нем в Энциклопедическом словаре Брокгауза и Ефрона (правда, фамилия химика написана там «по-немецки»: Ремзен). >>
Сейчас имя австрийского химика знакомо специалистам в области редкоземельных элементов. А когда-то он был известен по всему миру. Потом его затмила слава Эдисона, и не случайно — оба имени связаны с искусственным освещением. >>
Имя Тимана связано с химией душистых веществ. В 1816 году из стручков ванили было выделено кристаллическое вещество с приятным запахом, которое назвали ванилином. Его строение было установлено в 1862 году, оказалось, что ванилин — производное бензальдегида, в молекуле которого помимо альдегидной содержатся ОН- и ОСН3-группы. Синтезировали его в 1874 году Тиман и его коллега Вильгельм Хаарман — окислением хромовой кислотой кониферина, выделенного из изоэвгенола (он содержится в сосновой коре). Через год Хаарман в маленьком городке Гольцминдене в Брауншвейге основал фабрику, производящую ванилин из кониферина; это было первое в мире масштабное промышленное производство синтетического душистого вещества. >>