Другая история науки. От Аристотеля до Ньютона

Он полагает, что каждому элементу присуще одно качество как его «собственное», то есть доминирующее:

«Для земли — это сухость скорее, чем холод, для воды — холод скорее, чем влажность, а для воздуха — влажность скорее, чем тепло, и для огня — тепло скорее, чем сухость».

Согласно учению, элементы обязательно должны возникать и исчезать, переходя друг в друга. Аристотель различает три способа превращения элементов. Первый способ — последовательное превращение одного элемента в другой в естественном (космографическом) порядке элементов: огонь — воздух — вода — земля — огонь и так далее. Механизмом этого способа является переход одного из элементарных качеств в другое, противоположное ему. Огонь (теплое — сухое) переходит в воздух (теплое — влажное), который переходит в воду (влажное — холодное), а это переходит в землю (холодное — сухое), а она переходит в огонь (сухое — теплое), и т. д.

Подобные превращения, отмечал Аристотель, происходят легко и быстро, так как для их осуществления необходим переход лишь одного из качеств, составляющих элемент. Достаточно смены доминирующего качества в одной из двух пар элементарных качеств, чтобы было осуществлено превращение элемента в другой.

Второй способ превращения элементов состоит в одновременной конверсии сразу двух качеств в противоположные качества. Третий способ превращения — в переходе сразу двух взаимодействующих элементов, не являющихся последовательными в смысле естественного порядка их местоположения в космосе, в один или другой оставшийся элемент посредством элиминации (исключения) двух качеств, взятых по одному в каждом из взаимодействующих элементов. В этом случае любые возможные сочетания исходных качеств дают или те же самые исходные элементы, или просто пары качеств, не существующие как элементы. В общем, довольно стройная теория, достаточная для обоснования идеи трансмутации.

Вот как произошли металлы, по Аристотелю. Земля, нагреваясь теплом Солнца, производит два вида испарений: холодное и влажное (пар) и теплое и сухое (дым). Смешение пара с землей дает металлы. Плавкие или ковкие металлы, как железо, золото, медь, образуются при поглощении пара камнями, сухость которых сжимает его и приводит к затвердеванию. Потенциально металлы принадлежат к водному типу веществ, хотя и не являются водой. Можно сказать, что, согласно Аристотелю, металлы возникают из земли при действии влажных и холодных атмосферных паров. Металлы как бы растут из земли под действием влажных паров:

«… На Кипре медь нарезают на мелкие куски и засевают в почву. Когда проходит дождь, она вырастает, пускает побеги, и ее собирают».

Самый лучший сорт железа (халибианское и амизенианское железо) «растет из песка, приносимого реками».

Как и растения, металлы прежде всего известны Аристотелю своими лечебными функциями:

«Медь имеет большую врачевательную силу. Ветер, создаваемый медным (или бронзовым) оружием, лечит лучше, чем ветер от железного оружия».

Лечебные функции металлов и их соединений разнообразны; медь лечит ушибы, белый свинец хорош как противозачаточное средство, фригийская зола (по-видимому, окись цинка) полезна для лечения глаз.

Но это была умозрительная теория, а требовалось объяснить факты, с которыми приходится сталкиваться каждый день. Например, почему превращение веществ происходит далеко не всегда. Или почему, например, соль в воде растворяется, а серебро нет. Или: почему уголь горит, а золото нет. Тогда была выдвинута теория пятого элемента, пятой сущности — квинтэссенции. Если в составе вещества ее нет, то превращения не происходит.

Таким образом, в византийской химии как науке развитие шло будто бы параллельно. Практика имела большие достижения. Мастера научились получать металлы из руд, приготовлять и обрабатывать металлические сплавы, знали перегонку, способы очистки и сплавления металлов, амальгамирование, начала стеклоделия, крашение, изготовление и применение лекарств. Теоретики-мудрецы, досконально знавшие процессы ремесленного производства, создавали теорию. Но вследствие обилия метафор и странной лексики, их труды были мало понятны мастерам-ремесленникам. Это ограничивало круг «посвященных», и теория стала вариться в собственном соку. Она была внешне красива, но очень далека от реальности: из-за недостатка знаний возникала мистика.

Кто же они были, эти мудрецы? Мы знаем их под прозвищами Демокрита, Платона, Пифагора, Аристотеля и других.

Александрия

В Египте как византийской провинции продолжалась научная традиция того периода, который называют «древностью». Даже так: можно ли назвать Египет «провинцией»? Только в административном смысле слова. Местные ученые перешли на греческий язык; приехавшие ученые и ремесленники из числа греков осваивали накопленные в течение долгого времени секреты египетской ремесленной техники и рецептурную литературу. Но и сами греки пришли в Египет не с пустыми руками.

И вот они все вместе развивали науки.

Концентрация византийских ученых именно в Александрии не должна нас удивлять. Тут был роскошный двор, искусные врачи, астрологи. В качестве придворного учреждения была создана Александрийская Академия, называемая Мусейон (Дом муз), в котором были собраны различные редкости, а также богатейшая библиотека. Здесь потому и было сделано столь много открытий, особенно в области механики, военной техники и физики, а также медицины, что имелась преемственность развития науки с тех давних пор, которые ныне относят к мифическому «Древнему Египту».

До нас дошли некоторые литературные памятники Египта этого времени, в том число и рецептурно-химические сборники. Следует, однако, подчеркнуть их специфический характер. Они не представляли собой записок обычных мастеров-ремесленников, а были сборниками так называемого «священного тайного искусства» (то, что потом стало называться алхимией), получившего в Александрии весьма широкое развитие. Скажем прямо, если что и процветало в Александрийской Академии, так это искусство подделки металлов. Ведь все тайны «священного тайного искусства» сводились к трем способам превращения неблагородных металлов в золото:

— изменением поверхностной окраски подходящего сплава либо воздействием подходящих химикатов, либо нанесением на поверхность тонкой пленки золота;

— окраской металлов лаками подходящего цвета;

— изготовлением сплавов, внешне похожих на подлинное золото или серебро.

Так называемый «Лейденский папирус X» описывает на греческом языке около 100 рецептов подделки благородных металлов. «Стокгольмский папирус» содержит 152 рецепта, из которых 9 относятся к металлам, 73 к изготовлению поддельных драгоценных камней и 70 — к крашению тканей, в особенности к окраске в пурпурный цвет. Сейчас установлено, что оба папируса, Лейденский Х и Стокгольмский, представляют собой единое целое и искусственно были разделены на две части при продаже. Эти папирусы датируются эпохой Диоклетиана, IV век н. э.[12]

Около четвертой части рецептов «Лейденского папируса X» посвящены изготовлению дорого ценившегося в Древнем мире золото-серебряного сплава, известного в Египте под именем азем, а греческом языке — электрон. Однако в «Лейденском папирусе» под названием азем фигурирует несколько сплавов совершенно различного состава. В основе искусственного азема лежала медь. Прибавки других металлов, сплавов и окислов металлов придавали ей серебристо-белый цвет и окраску, близкую к подлинному азему. В числе добавок рецепты упоминают олово, ртуть, свинец (с целью увеличения удельного веса), кадмию, орихалькум (вероятно, сплав меди с цинком), отбеливающий сандарак (белый мышьяк). Путем смешения всех этих компонентов в определенном порядке получался белый медный сплав, а чтобы придать окончательному продукту особенно «благородный» внешний вид, к нему подмешивали и некоторое количество серебра, что, по утверждению рецептов, дает азем по качеству «лучше природного».

Полученный сплав путем добавок к нему дешевых примесей иногда удваивали или утраивали. Добавками в этом случае служили медь с примесями уксуса, квасцов, соли, олова, ртути, магнезии (это слово, употреблявшееся в различных значениях, в данном случае означает сплав светло- белой окраски), свинцовые белила, «золотистый свинцовый блеск» (ацетат свинца). При соблюдении предписания рецептов относительно порядка и количеств добавок, как утверждает рецепт, получался настоящий «истинно-египетский азем», или же «прима-азем».

Несколько рецептов посвящены способам окраски различных изделий яркими красками. В эллинистическом Египте особенно ценилась пурпуровая окраска, главным образом с применением растительных красителей с различными добавками. Но к настоящему пурпуру эти рецепты не имеют отношения; здесь рекомендуется в качестве добавок к растительным сокам применять чернильные орешки, кору и семена растений, содержащие дубильные вещества, мыльный корень, мочу, известь, винный камень, квасцы, мелантерию (купорос), различные сорта поваренной соли, нитрон (нечистую природную соду) и другие вещества и материалы.

Другой папирус, «Стокгольмский», дает рецепты приготовления «настоящего серебра» из меди. Тут же приводится описание операции удвоения и вообще умножения серебра добавками меди с различными примесями. Главная же часть этого папируса посвящена изготовлению жемчуга и других поддельных драгоценных камней. Жемчуг приготовляли из смеси растертой слюды, воска и ртути. Из этой смеси на коровьем молоке с примесью траганта и яичного белка замешивали тесто, а из него формовали шарики подходящей величины. Шарики в сыром виде просверливали, затем нагревали и полировали. При этом, по утверждению предписания, получался жемчуг, «еще более красивый, чем настоящий».

В «Стокгольмском папирусе» также есть рецепты крашения шерсти. Особое внимание уделялось знаменитой в древности краске — пурпуру. Один из рецептов описывает способ имитации настоящего пурпура: краситель изготовляли из смеси красителей вайды и алканны, с добавлением в смесь некоторого количества шерлаха. Рецепт сопровождается предостережением: «держи в тайне».

Тогда еще не понимали химической природы изготовляемых на основе опыта разных видов стекла, красок, протрав, лаков, связующих растворов, консервирующих средств, глазурей, эмалей и сплавов. Примитивные, часто совершенно фантастические представления о химических процессах были обычным делом. Впрочем, мастера и не ставили перед собой вопросов о сущности явлений. Они успешно развивали ряд отраслей ремесла, которые в дальнейшем превратились в то, что мы теперь именуем химической технологией.