Возникновение и развитие химии.Начало химии В 60-е годы XX века поразительные археологические находки были сделаны в Анатолии (Турция) – в поселении Чатал-Хююк (VII-VI тыс. до.н.э.). Там обнаружено много металлических изделий из меди и свинца, а также остатки плавильных печей. Само поселение состояло из хорошо спланированных жилых домов и грандиозных культовых сооружений. Сохранились сложные многоцветные настенные рисунки, выполненные минеральными красками. Обнаружение столь древнего поселения с развитой культурой, в котором обитали более 7 тыс. жителей, позволяет считать, что люди обладали определенными химическими знаниями не менее 10 тыс. лет назад. Самый древний металлический предмет, найденный в Южном Междуречье (Ур), относится к IV тысячелетию до н.э. – времени, когда в низовьях реки Ефрат появились шумеры. Это наконечник копья, сделанный из меди с примесью мышьяка и цинка. Там же найдены датированные IV тысячелетием до н.э. стеклянные бусы. Самые древние египетские стеклянные бусы относятся к 2500 г. до.н.э. Одна из древнейших сохранившихся рукописей Древнего Египта – найденный в Фивах в 1872 г. "Папирус Эберса" (XVI в. до н.э.) – содержит рецепты изготовления лекарственных средств. В папирусе описаны операции вываривания, настаивания, выжимания, сбраживания, процеживания растительного сырья. В столице Древнего Египта Мемфисе был найден "Папирус Бругша" (XIV в. до н.э.), который также содержит фармацевтические рецепты. Эти два папируса можно считать наиболее древними химическими текстами. Учения о первоэлементах Для того, чтобы объединить тайную магию жрецов и секреты ремесленников в цельное учение о единстве и взаимосвязи природных явлений, необходимо было создание универсальной теории, связывающей и объясняющей известные факты. Такой теорией стала возникшая в VI-III вв. до н.э. греческая философия – учение о первоосновах, "началах" природы. Философ Анаксимандр из Милета (ок. 611-545 до н.э.) ввел понятие апейрон ("неопределенное") – беспредельное, бесформенное, бескачественное первовещество, безграничное в пространстве и времени. Важно понять, что апейрон не материален – его нельзя сопоставлять ни с "мировым эфиром" физиков конца XIX века, ни с "элементарными" частицами современной физики; однако легко можно найти сходство апейрона и Дао китайских философов. По-видимому, Анаксимандр впервые использовал понятия "движение" и "противоположность" (побуждающая сила развития) как философские принципы, позволяющие построить весь мир из единой первоосновы. Ученик Анаксимандра Анаксимен (585-525 до н.э.) считал первоначалом воздух, при сгущении которого получались материальные объекты, а при разрежении – душа и огонь. Гераклит (ок. 544-483 до н.э.) предположил, что источником гармонии и противоречий в мире может быть единство и борьба противоположностей. Он же определил движущую силу химических превращений: "Вещи соединяюются за счет существующих между ними отношений противоположностей". Идеи милетской школы развил Эмпедокл (487/82-424/23 до н.э.), предложивший движущие силы мирового развития из первоначального состояния абсолютного смешения – силы Любви и Вражды. Именно Эмпедокл, знаток ремесел и врач-практик, создал первую известную классификацию материального мира. Он предложил не одну, а четыре первичных субстанции (первостихии, первоэлементы) – огонь, воздух, вода, земля. Каждый из первоэлементов он описывал сочетанием четырех неизменных качеств – сухости, влажности, тепла и холода. Эмпедокл считал, что многообразные вещества образуются в результате сочетания мельчайших осколков первоэлементов. Он впервые использовал применительно к веществу понятия "объединение" и "разъединение". Движущими силами осколков первоэлементов, приводящих к их новым сочетаниям, были, по Эмпедоклу, "любовь" и "ненависть". Особенно важным первоэлементом философ считал огонь – как принцип, как "растворенное" в физическом воздухе "огненное вещество". Это "огненное вещество" в более поздних трудах арабских алхимиков превратилось в "серу" (как философский принцип, а не вещество), затем оно стало "флогистоном" и до начала XIX века использовалось как "вещество тепла" – "теплород" . Одно из наиболее полных обобщений трудов греческих философов V-IV вв. до н.э. дошло до нас в виде "Диалогов" Платона (ок. 428/427-348/347 до н.э.). В диалоге "Тимей" четыре первоэлемента представлены как сочетания треугольников, т.е. они имеют в принципе общую основу. Свойства "первотреугольников" таковы, что огонь, воздух и вода могут превращаться друг в друга, и только земля – по-настоящему неизменный первоэлемент. Платон разделил понятия "элемент" (идея) и "форма элемента" (вещество). Ученик Платона Аристотель (384-322 гг. до н.э.) обобщил и развил идеи своих предшественников. Например, он ввел "пятый элемент" – эфир, заполняющий все небесные сферы вокруг Земли, следующие за ближайшей к Земле лунной сферой. В средние века "пятый элемент" стали называть "квинтэссенцией" – "пятой сущностью" (лат.). Для дальнейшего развития науки о веществе особенно важно учение Аристотеля об изменении качеств. Он объяснил, что возникновение новых веществ – не просто перемешивание первоэлементов: "Когда что-нибудь соединяется друг с другом, все содержимое смешанного становится единым. Но это происходит не так, как будто вещи собирают в кучу, а так, как образуются слоги. Слог представляет собой иное качество, чем его элементы – буквы...". В отличие от Эмпедокла, Платон и Аристотель были "теоретиками" и оперировали не с веществами, а только с философскими понятиями. Алхимия. В подавляющем большинстве исторических введений в курс химии об алхимии написано как о некой "недохимии", затуманенной мистическим сознанием людей "темного" Средневековья. Это традиционное заблуждение основано на использовании при рассмотрении алхимии парадигм современной химии (см. выше). Впрочем, недоверие к алхимикам в значительной степени объяснимо огромным количеством подражаталей – шарлатанов-златоделателей, которые появились в поздний период ее развития. На самом же деле, алхимия существовала как в европейской научной традиции, так и в китайской. Европейские алхимики, чье мировоззрение определялось тремя авраамическими религиями (иудаизм, христианство, ислам) развивали лишь "внешнюю" алхимию, как набор магических приемов приготовления философского камня (эликсира бессмертия). В Китае, где мирно сосуществовали три религиозных учения – даосизм, конфуцианство и буддизм, – внешняя вещественная алхимия была отвергнута как ложная, и развилась "алхимия дао" – целостное учение о достижении долголетия и бессмертия. Китайские алхимические практики в настоящее время известны и в России – оздоровительная система "ци гун", гимнастика "тай цзи-цюань", боевые искусства. Глубинная философия алхимиков заключается в том, что, прежде чем на основании ограниченных знаний преобразовывать мир, нужно очистить и преобразовать себя, как часть Природы. Одна из важнейших предпосылок "Великого делания" алхимиков (получения "философского камня") – воспитание в себе "чувства вещества", того резонанса исследователя и предмета исследования, при котором человек ощущает вещество "изнутри". Неотделимость исследователя от объекта исследования, очевидная для алхимиков, была переоткрыта в XX веке при разработке квантовой механики. Ученый начала XXI века обязан осознать, что нельзя изменять и "улучшать" Природу, не поняв ее до конца, не ощутив себя ее частью. Для современных химиков алхимический подход должен стать не "темным прошлым", а наиболее перспективным будущим – иначе химия так и останется для человечества ядовитым пугалом Важно помнить, что рассмотрение современной химии и алхимии с позиций одной и той же научной парадигмы глубоко ошибочно. Современная химия – наука о материальном мире, конкретнее – о веществах и их превращениях. Алхимия – это наука о взаимодействии человеческих души и духа с материальным миром. Более подробно алхимия рассмотрена в дополнении 2. В решении современных научных проблем и преподавании химии "алхимический" подход очень эффективен. Например, философ А.К.Сухотин в своей книге "Парадоксы науки" пишет "Иногда увлеченность (объектом исследования) достигает формы эпатии. Этим специальным термином названо явление персональной аналогии. Смысл ее состоит в том, что исследователь уподобляет самого себя той вещи, которую он изучает. Скажем, химик воображает себя движущейся молекулой, "испытывая" толчки, притяжения – все, что с ней происходит. Для достижения полноты картины он должен "позволить" себя толкать, тянуть молекулярным силам, вступать во взаимодействия и т.п." Возникновение современной европейской науки Поворот от алхимии к "настоящей" химии начался в XVI веке, с возникновением капитализма. В 20-е годы XX века немецкий социолог Макс Вебер (1864-1920) в книге "Протестантская этика и дух капитализма" убедительно доказал, что возникновение капитализма связано напрямую с религиозной революцией, осуществленной Мартином Лютером (1483-1546). В XVI в. в результате религиозной Реформации начала формироваться "протестантская этика" (термин ввел в XX в. М.Вебер) и его эквиваленты ("кальвинистская мораль", "пуританская трудовая этика"). Согласно нормам такой этики, основными признаками избранности к спасению являются сила веры, продуктивность труда и деловой успех. Деловая сметка и богатство стали богоугодны. Согласно Лютеру, получить меньшую прибыль при возможности большей – значит согрешить перед Богом. Протестантская этика освятила труд и осудила праздность, практическим следствием чего в ряде стран стало суровое законодательство против бродяг, оказавшееся эффективным средством создания рынка дешевой рабочей силы. Призрение нищих, рассматривавшееся в католицизме как одно из добрых дел, протестантизмом осуждалось – милосердие понималось прежде всего как предоставление возможности обучиться ремеслу и работать. Протестантская этика осуждала пьянство и разврат, требовала крепить семью, приобщать детей к труду, обучать их читать и понимать Библию. Основными общественными ценностями становились уважение к любому виду полезной людям деятельности, необходимость профессионального совершенствования, честность и обязательность в человеческих отношениях. Протестантская идеология подарила науке свободу исследований, окончательно разделив Творца и творение. И наука быстро стала самым лучшим обоснованием этой идеологии, потеснив религию в сфере ее общественного приложения. В 1802 г. великий английский химик и физик Хэмфpи Дэви (1778-1829) оправдал эксплуатацию в теpминах физических понятий: "неpавное pаспpеделение собственности и тpуда, pазличия в pанге и положении внутpи человечества пpедставляют собой источник энеpгии в цивилизованной жизни, ее движущую силу и даже ее истинную душу". Возникновение науки химии Наука химия родилась одновременно с первой научной химической теорией – в 1697 году немецкий химик Георг Эрнст Шталь (1659-1734) опубликовал работу "Основания зимотехники или общая теория брожения", где впервые было изложено учение о флогистоне. Флогистон – от греческого "флогистос" – воспламеняющийся) по мнению Шталя – составная часть всех горючих тел, выделяющаяся при горении или обжиге. Роль воздуха заключалась во "вбирании" флогистона; листья растений "всасывали" флогистон из воздуха, а при горении древесины он снова выделялся. Разумеется, химики давно объясняют причины горения на основании более научной "кислородной" теории, но именно благодаря теории флогистона химия начала бурно развиваться в XVIII веке. Развитие товарно-денежных отношений в Европе привело к тому, что к XVIII веку алхимия истинных адептов (посвященных) выродилась в погоню за трансмутационным золотом. Появились тысячи "тайных" книг с фантастическими рецептами и десятки тысяч шарлатанов, выдающих известные к тому времени немногим химические реакции (например, вытеснение серебра и меди из растворов их солей железом) за начало Великого Делания. Основным источником доходов таких псевдоалхимиков были деньги, выданные богатыми и жадными покровителями для производства "философского камня". Содержавший в Берлине алхимическую лабораторию монарх Фридрих II Прусский писал в 1751 году: "Алхимия – это разновидность болезни, которая надолго вызывает помутнение разума, она приходит неожиданно и распространяется как эпидемия.". Создатель флогистонной теории Г.Э.Шталь не отрицал принципиальную возможность трансмутации, но отделил алхимию как "златоделие" шарлатанов от серьезных химических исследований, приносящих реальную практическую пользу для медицины и ремесел. Быстрый прогресс реальной "технологической" химии в сочетании с бесчисленными разоблачениями шарлатанов-златоделателей привел к тому, что к середине XIX века алхимия перестала быть массовой "эпидемией". Наступила эпоха химии-науки. И наука химия делала такие успехи, что в 1887 г. Бертло написал: "Во Вселенной больше не осталось тайн". Оставалось всего несколько лет до открытия радиоактивности, элементарных частиц и... трансмутации химических элементов в ходе радиоактивных превращений. Давно уже замечено – химики-профессионалы отличаются широтой своих взглядов и открытым отношением ко всему происходящему вокруг. Это легко объяснить тем, что все наше современное материальное окружение – продукция промышленного химического синтеза. Но главная причина, по-моему, не только в "химии вокруг нас". Химию можно "ненаучно" определить как то, чем занимаются люди, называющие себя химиками. Мне очень понравилась характеристика химиков, данная лауреатом Нобелевской премии 1996 г. американцем Гарольдом Крото (Университет Сассекса). Свою премию он получил совместно с Ричардом Смолли и Робертом Керлом за открытие фуллеренов в 1985 г. Фуллерены – это новая форма элементарного углерода; среди них есть, например, футболен С60 с шарообразными молекулами, "сшитыми" из пяти- и шестиугольников, как футбольный мяч. Г.Крото писал: "Химики, по-моему, страдают особой формой "шизофрении". В самом деле, их мышление – это причудливая смесь самых абстрактных и совсем наглядных представлений. Они знают о тонких квантово-механических закономерностях, определяющих свойства молекул, которые, в свою очередь, ответственны за все многообразие окружающего нас мира. Эта взаимосвязь микро- и макромира остается скрытой от ученых других специальностей. Кроме того, никто не сделал так много для улучшения условий жизни людей, как химики, но их заслуги в должной мере не оценены". Настоящий химик, даже если он не занимается непосредственно синтезом, всегда "чувствует вещество". Это чувство вещества проявляется и в умении отмыть "насмерть" пригоревшую кастрюлю, и в способности найти на свалке всевозможные редкие металлы в невзрачных предметах, и в точном определении способа ремонта пластмассового изделия (сварить или склеить, а если склеить, то чем и как). До сих пор среди профессионалов-химиков наиболее ценятся не те коллеги, которые умеют вычислить "с определенным приближением" свойства новой молекулы, а синтетики, способные "чувствовать вещество" и эту самую молекулу "сварить" изящным путем из неожиданных на первый взгляд веществ-предшественников.