Леонард Млодинов - Прямоходящие мыслители. Путь человека от обитания на деревьях до постижения миро устройства

Пропасть между физикой и химией также отражают происхождение и культуры обеих дисциплин. Физика началась с умозрительного теоретизирования

Фалеса, Пифагора и Аристотеля, а химия родилась в кладовках торговцев и темных подвалах алхимиков. Хотя практики в обеих областях были движимы горним желанием познавать, химия еще и коренится в дольнем – иногда в стремлении облегчить жизнь человеческую, иногда в жажде наживы. Есть в химии благородство – благородство стремления постигать и приручать материю, но всегда есть и потенциал больших барышей.

Три закона движения, открытые Ньютоном, были в некотором смысле просты, хоть и прячутся от обычного взгляда во мгле трения, сопротивления воздуха и незримости силы тяготения. Химия, однако, не управляется набором постановлений, подобных Ньютоновой тройке универсальных законов движения. В химии все гораздо запутаннее: наш мир богат на ошарашивающее разнообразие веществ, и химии пришлось постепенно с ними всеми разбираться.

Первое открытие в химии было таким: некоторые вещества – «элементы» – базовые, а другие состоят из различных комбинаций элементов. Интуитивно это осознали еще греки. По Аристотелю, например, элемент есть «одно из тех тел, до которого можно разложить другие тела, а сам он разложен быть на составляющие не может» [229] J. R. Partington, A Short History ofChemistry, 3 rd ed. (London: Macmillan, 1957), стр. 14. . Называл он четыре элемента: земля, воздух, вода и огонь.

Очевидно, многие вещества состоят из других веществ. Соль плюс пресная вода равно соленая вода; железо плюс вода равно ржавчина; водка плюс вермут равно мартини. И наоборот: можно разложить многие вещества на составляющие путем нагревания. К примеру, если нагреть известняк, он разложится на негашеную известь и газ – диоксид углерода [230] Все названия веществ отсюда и далее приводятся по современным правилам номенклатуры ИЮПАК (International Union for Pure and Applied Chemistry, Международный союз по чистой и прикладной химии). – Примеч. перев. . Сахар разлагается на углерод и воду. Подобные простенькие наблюдения, впрочем, ведут недалеко, поскольку не существует единого описания того, что именно происходит. Допустим, если нагревать воду, она превращается в газ, но этот газ химически не отличается от жидкости, это просто другое ее физическое состояние. Ртуть при нагревании тоже не распадается на составляющие – напротив, соединяется с незримым кислородом воздуха и образуется вещество, именуемое ртутной окалиной.

А есть еще горение. Представьте горящую древесину. При сжигании дерева получаются огонь и зола, но было бы ошибкой предполагать, что дерево состоит из огня и золы. Более того, в пику Аристотелеву описанию, огонь – вообще не вещество, а, скорее, свет и тепло, выделяющиеся, когда вещества претерпевают химические превращения. На самом же деле при горении дерева выделяются невидимые газы [231] Rick Curkeet, «Wood Combustion Basics», EPA Workshop, 2 марта 2011, по состоянию на 28.10.2014, www.epa.gov/burnwise/workshop2011/ WoodCombustion-Curkeet.pdf. – в основном, диоксид углерода и водяной пар, но вообще там более сотни разных газов, и у древних не было никаких приборов, которые позволили бы им эти газы собрать и уж тем более разделить или идентифицировать.

Такого рода трудности делали непосильным понимание, что именно сделано из двух или более веществ, а что – вещество простое. В результате этой путаницы многие ученые, подобно Аристотелю, ошибочно считали воду, огонь и другие фундаментальными элементами, но при этом не смогли опознать семь металлических простых веществ – ртуть, медь, железо, свинец, олово, золото и серебро, хотя те были ученым знакомы.

Так же, как рождение физики зависело от математических нововведений, рождение настоящей химии дожидалось определенных технических изобретений – оборудования для точного взвешивания веществ, для измерения тепла, поглощаемого или выделяемого в ходе реакций, для определения, кислота вещество или щелочь, для уловления, отделения и манипулирования газами, а также для определения температуры и давления. Лишь с разработкой этих приспособлений в XVII–XVIII веках химики смогли начать разбираться в запутанных прядях своего знания и развивать плодотворные методы представления химических реакций. Следует отдать должное человеческому упорству: даже и до всех этих технических усовершенствований люди, практиковавшие ремесла, зародившиеся в древних городах, собрали громадный массив знаний во множестве различных направлений этой области постижения – в окрашивании, парфюмерии, стекольном деле, металлургии и бальзамировании.