Читать книгу «Философия зоологии» Жана Батиста Ламарка: взгляд из XXI века - А. И. Шаталкин - Страница 5

В 50 лет Ламарку пришлось входить в круг зоологических проблем и начинать с наименее изученных на то время групп животных. Но интересы Ламарка не ограничивались зоологией. Он активно работает в физике и химии. В 1797 г. Ламарк выпустил «Мемуары по физике и естественной истории». По мнению многих комментаторов, в этом сочинении Ламарк придерживался уже устаревших на то время воззрений, в частности, по вопросу о флогистоне, вступив тем самым в научное противостояние со школой Лавуазье (Antuan Laurent Lovoisier, 1743-1794). Уже после казни Лавуазье (1974 г.) Ламарк издал сочинение Réfutation de la théorie pneumatique, ou de la nouvelle doctrine des chimistes modernes, Paris: chez Г Auteur, Agasse, 1796 (Опровержение пневматической теории, или новой доктрины современной химии), в котором критически рассмотрел Philosophic chimique (1792) – книгу графа Фуркруа (Antoine-Frangois, Comte de Fourcroy, 1755-1809), ученика Лавуазье, известного химика и энтомолога, работавшего по второй специальности вместе со знатоком жуков Этьеном Жоффруа (Etienne Louis Geoffroy, 1725-1810). Для получения более полной информации по теории флогистона мы отсылаем читателя к довоенной (1937 г.) книге известного химика и историка химии Бориса Николаевича Меншуткина (1874-1938).

Концептуальный каркас теории флогистона был разработан немецким врачом Бехером (Johann Joachim Becher, 1625-1682) в его Physica subterranean (1669). Всеобщее признание идеям Бехера пришло благодаря усилиям его ученика Георга Шталя (Georg Ernst Stahl, 1660-1734), давшего их систематическое изложение в Истинной теории медицины (Theoria medica vera, 1707) и придумавшего термин «флогидзон», позже замененный на «флогистон» (от греческого jlóz, phlóx – горение), введенный еще раньше, в 1606 г. Николой Гапелиусом (Nicolaus Niger Hapelius, 1559-1622), работы которого были опубликованы в 1613 г. в четвертом томе шеститомной химической антологии Theatrum Chemicum (см. Меншуткин, 1937; Фигуровский, 1969).

Теория флогистона покоилась на схоластическом противопоставлении субстанции и свойств: свойства должны иметь в субстанции свой источник, какой-то материальный или нематериальный (в некоторых версиях доктрины) носитель. Эти носители свойств называли в алхимии principes. Например, принцип (начало, источник, элемент, отвечающий за свойство) кислотности, сладкости, теплоты, металлического блеска и т.д. В алхимии также различали начала, которые отвечали группам свойств, наблюдаемых у конкретных веществ. Обычно принимали три основных начала: таковы сера, Меркурий (ртуть) и введенная позже и не всеми принимаемая соль (мышьяк). На реальном существовании солей особенно настаивал Парацельс (Philippus Aureolus Theophrastus Paracelsus Bombastus, 1493-1541). Считали, что материя состоит из этих трех (или двух) начал, соединенных в разных пропорциях. Сера и ртуть лежат в основе металлов и минералов: сера определяет в металлах твердость, горючесть, цвет и другие качества, тогда как ртуть – блеск, ковкость, летучесть. Соль определяет свойство металлов давать соли при соединении с кислотами. Соотношение серы и ртути в металле можно изменить и превратить один металл в другой, в том числе в серебро или золото, если будут найдены правильные соотношения серы и ртути. В природе эти процессы идут, но очень медленно. Задача алхимика состояла в том, чтобы раскрыть эти природные законы трансмутации и смоделировать их в лаборатории. Этому в период становления алхимии в Западной Европе учил Роджер Бэкон (Roger Bacon, 1214-1294).

Наряду с началами алхимики, следуя древнегреческой традиции, выделяли четыре элемента – землю, воду, воздух и огонь, отражающие четыре состояния материи: твердое (земля), жидкое (вода), пламя (огонь) и разреженное (воздух). Впрочем, два последних состояния часто сводили к двум первым, считая, что огонь скрыт в земле, поскольку твердые тела обладают горючестью, а воздух – в воде, учитывая переход воды в пар при нагревании.

Бехер вместо одного твердого элемента (земли) предположил существование трех земель, входящих в состав тел: стеклующую, определяющую плавкость, горючую, или жирную, определяющую горение, и ртутную в качестве субстанции летучести. Этим землям соответствуют три начала Парацельса, а именно соль, сера и ртуть. К этим трем землям Бехер добавлял четвертый элемент воду. Таким образом, в системе Бехера материя состояла из двух элементов – земли, существующей в трех формах, и воды. Важно подчеркнуть, что эти элементы воспринимались уже не как отвлеченные принципы устройства тел, но наделялись материальным бытием, были элементами в истинном смысле слова. В металлах заключены все три земли, но содержащиеся в разных пропорциях. Например, в железе много соли, мало серы и совсем немного ртути. Земли, соединяясь с водой, образуют соли и «первобытную кислоту», придающую кислотные свойства веществам, в которых она находится (Меншуткин, 1937). Теоретическая материализация сложных веществ вела от алхимии (науки о трансмутации, обыкновенно, одних металлов в другие) к химии (науке о разложении сложных веществ на истинные элементы, далее неделимые).

Флогистон также понимался в качестве материального источника горючести, как элемент («принцип») горючих тел; при горении вещества он должен выделяться в воздух. Заметим, что Шталь в ряде случаях говорил о флогистоне как о нематериальном начале (Меншуткин, 1937). Поэтому шталевское понятие «принципа» ближе по значению к его использованию в наши дни: принцип есть отношение, связывающее элементы вещества. Позже, начиная, по-видимому, с профессора медицины в Галле Иоганна Юнкера (Johann Juncker, 1679— 1759) в флогистоне стали видеть вещество. Но это вещество отличалось странными свойствами. При его соединении с металлами, оно делает более легким результирующее вещество. При обжигании металлов, из которых, как считали, удаляется флогистон, вес металлов увеличивается, тогда как при восстановлении (металлизации), сопровождаемом вхождением флогистона в металл, вес последнего уменьшается. Поэтому Юнкер стал говорить об «абсолютной легкости» флогистона, понимаемой в значении его отрицательного веса. Не все придерживались такого мнения. Так, английский химик и врач Дж. Май-ов (John Mayow, 1641-1679), первым показавший близость процессов горения и дыхания, а до него французский химик Жан Рей (Jean Rey, 1583 [2]-1645), один из тех, кто принимал закон сохранения массы, связывали увеличение веса обжигаемых металлов с поглощением воздуха, что впоследствии подтвердилось. Выдающийся английский ученый и богослов Роберт Бойль (Robert Boyle, 1643-1679) доказал это точными опытами, но при этом говорил о материи пламени. Об особых частицах огня говорили немецкий иатрохимик Отто Тахениус (Otto Tachenius, 16207-1699), французский врач и химик Лемери (Nicolas Lemery, 1645-1715) и профессор медицины и химии Лейденского университета Герман Бургав (Hermann Boerhave, 1663-1738).

Революция в химии, начатая Лавуазье, была связана с реорганизацией этой отрасли знания в эмпирическую науку, переходом от умозрительных построений, унаследованных от алхимии, в область точных и строгих, эмпирически проверяемых исследований. Лавуазье ввел понятие химического элемента через его эмпирическое определение. В предисловии к своему знаменитому учебнику Traite Elementaire de Chimie (1789, p. xxiv) он писал: «…мы применяем термин элементы, или принципы (principes) тел, чтобы выразить (в этом понятии) нашу идею конечного пункта, которого мы способны достичь в нашем анализе; мы должны допустить в качестве элементов, любые субстанции, на которые мы способны разложить тела всеми допустимыми способами». С эмпирической точки зрения такого элемента как флогистон нет, но есть кислород, который обеспечивает горение тел. При горении кислород поглощается. Следует отметить, что принципы в этом определении рассматриваются в качестве элементов, из которых построены тела.

Ламарк, безусловно, не понял революционного значения работ Лавуазье. Но вряд ли стоит ставить это ему в вину. Все не так просто. Вот, что писал Дмитрий Иванович Менделеев (1834-1907) в своих Основах химии (1889, с. 14): «Теплоту, свет, магнетизм и электричество объясняли особыми невесомыми жидкостями. В этом смысле учение Сталя отвечает вполне духу его времени. Если на теплоту ныне смотрят как на движение, энергию, то и флогистон должно рассматривать в этом смысле. Действительно при горении, наир., угля выделяется теплота и энергия, а не присоединяются, хотя кислород присоединяется к углю. Следовательно, учение Сталя заключает в себе, в сущности, правдивое представление о выделении энергии, но, конечно, это выделение есть только следствие происходящего соединения». О том же, по существу, писал Ламарк (Lamarck, 1797, параграф 206): «Когда мы оказываемся на каком-то расстоянии от очага, содержащего вещества; например, перед камином, в котором есть хороший огонь, или по соседству с большим огнем, зажженным на открытом воздухе, мы чувствуем, как нас пронизывает особое вещество, распространяющееся от горящего очага, как оно разливается со всех сторон, и существенно сказывается на всех телах, которые оно пронизывает». Это вещество, как в следующем предложении пояснил Ламарк, есть калорийный огонь (feu calorique), т.е. теплород. В Traite Elementaire de Chimie (1789, p. 192) среди 23 выделенных элементов в группу газов Лавуазье включил свет (lumiure) и теплород (calorique, или старые названия: fluide igne, matiere du feu & de la chaleut, principe de la chaleut). Теплород, вещество теплоты он определял «как реальную и материальную субстанцию или очень тонкий флюид, постепенно распространяющийся между молекулами любых тел, отделяя их (молекулы) друг от друга». Ламарк и Лавуазье, по существу, говорили об одном и том же. В отличие от Лавуазье Ламарк подчеркивал другой аспект проблемы, на которой обратил внимание Д.И. Менделеев – теплота выделяется, но в результате процессов окисления. Ламарк долгое время говорил, что «oxigene пневматических химиков отвлеченное понятие, что химики его никогда не видели».

Но не только один Ламарк так думал. Напомним, что теории флогистона придерживался до самой своей смерти английский теолог, выдающийся ученый и политический деятель Джозеф Пристли (Joseph Priestley, 1733-1804). Причем Пристли исходил в своих выводах из тех же самых экспериментов, на основании которых Лавуазье отверг теорию флогистона. Оба показали, что в атмосфере газа, выделяющегося при нагревании красной окиси ртути, свеча горит лучше, чем в атмосфере обычного воздуха. Пристли сделал заключение, что этот газ (названный впоследствии кислородом) есть тот же воздух, но без флогистона, который интенсивно поглощается дефлогистированным воздухом во время горения. Эту ситуацию неопределенности в умах химиков прояснил Фуркруа: «Соглашаясь с основой его (Лавуазье) опытов, – говорил он – химики еще не отказались от флогистона, и теория, которой они следовали, была более или менее вынужденным согласованием теории Шталя с действием воздуха. Для здравых умов это было нечто вроде нейтралитета, сопротивлявшегося не открытиям, но полному ниспровержению прежних представлений; эта мудрая партия ожидала, чтобы принять полную перемену, еще более решительной победы» (с. 59). Но как раз ее еще пока не было. Лавуазье, используя понятийный язык сторонников флогистона, описал кислород как источник, начало (principe) кислотности, который должен присутствовать во всех кислотах. Это нашло отражение в самом названии кислорода (рождающий кислоту), данное Лавуазье. Вот, что он писал: «Основной части воздуха, годного для дыхания, мы дали имя oxygene, производя его от греческих слов окислый, и ycivopai, рождаю, так как, в самом деле, одно из главных свойств этой основы заключается в образовании кислот при соединении с веществами» (цит. по: Менье, 1926, с. 175). Выдающийся английский химик, изобретатель безопасной рудничной лампы Гемфри Дэви (Humphrey Davy, 1778— 1829) в 1810 г. показал, что соляная кислота (НС1) не содержит кислорода. Не содержат его и плавиковая кислота. Кислоты в понимании Лавуазье соответствуют ангидридам. По поводу своего открытия Дэви, с симпатией относившийся к теории флогистона, сказал: «…будущие открытия… полностью уничтожат заслуги недавних улучшений пневматической химии и вернут нас снова к доктрине флогистона» (цит. по: Labinger, Weininger, 2005, р. 1918).

По этому поводу прекрасно выразился о сторонниках теории флогистона, сам Лавуазье в работе «Размышления о флогистоне», написанной в 1783 г.: «Я не жду, что мои взгляды будут сразу приняты; человеческий ум привыкает видеть вещи определенным образом, и те, кто в течение части своего поприща рассматривали природу с известной точки зрения, обращаются лишь с трудом к новым представлениям; итак, дело времени подтвердить или опровергнуть выставленные мною мнения».

Пневматическая химия Лавуазье лишала витализм материальной основы. Органическое вещество, коль скоро из него изгонялся флогистон, имело химическую основу из четырех главных элементов – углерода, кислорода, водорода и азота. Именно это обстоятельство – сведение жизни к химии, вызвало неприятие многими натуралистами, в том числе Ламарком, идей Лавуазье. Критика Ламарка не была отвлеченной. Она часто инициировалась проблемами биологии, анализом которых занимался Лавуазье как химик. Когда Лавуазье говорил, что дыхание с химической точки зрения является горением, то для большинства это трудно было принять. Среди критиков Лавуазье поначалу был и выдающийся немецкий естествоиспытатель Александр Гумбольдт (Friedrich Wilhelm Heinrich Alexander von Humboldt, 1769-1859), вступивший по этому поводу в полемику с Фуркруа. Но после посещения лаборатории Фуркруа и ознакомления с соответствующими опытами Гумбольдт безоговорочно изменил свое мнение и принял положения пневматической химии.

Важно также подчеркнуть, что взгляды Ламарка на проблемы химии и физики не были абсурдными, как пытались их представить позже, в частности Кювье. В целом они получили одобрение со стороны ряда ученых. В частности, Ламарк был поддержан натуралистом, активно работавшим в минералогии, геологии и палеонтологии Деламетри (Jean-Claude Delametherie, 1743-1817), который считал незаконным применение химического анализа к объяснению явлений жизни. Деламетри с 1789 по 1803 г. выпускал журнал Observations sur la physique (c 1794 г. под названием Journal dephysique), в котором публиковал работы противников пневматической химии. Сторонники Лавуазье печатались в журнале Annales de chimie. В 1799 г. Деламетри опубликовал трактат Ламарка Memoire sur la matiere du feu, considere comme un instrument chimique dans les analyses (Journal de Physique, 5: 345-361).

В своей критике Лавуазье Ламарк исходил из своего собственного видения проблем, которые не повторяли полностью положения теории флогистона. Более того, его размышления следует оценивать как попытку дальнейшего развития теории флогистона. Это хорошо видно, если проанализировать его более поздние работы, опубликованные в 1797 и 1799 гг. Важно еще раз подчеркнуть, что Ламарк выступает в этих сочинениях прежде всего как биолог и его критика была направлена против попыток сведения биологии к химии; в центре его внимания организмы, физическую и химическую природу которых он и обсуждает. Независимо от того, насколько прав Ламарк – это безусловно очень цельный подход: дать не только биологическую характеристику организмов, но и обсудить физико-химические основы жизни.

Теория флогистона по мере роста химических знаний все чаще сталкивалась с противоречиями. Это побуждало ученых как-то менять первоначальный каркас учения. В этом отношении Ламарк выступил с кардинальным решением, полностью отвергнув теории флогистона и предложив взамен новую концепцию вещества, дающую с единых позиций объяснение физическим и химическим явлениям, которые до этого рассматривались в качестве независимых. Понимая, что его, выступающего с жесткой критикой новой химии Лавуазье, могли счесть сторонником устаревшей теории флогистона, Ламарк в работе 1794 г. специально подчеркнул свою позицию по этому вопросу: «Более того, – писал он – я гарантирую, что [моя теория] совсем не является теорией флогистона, которую я не принял в той форме, в которой она существует» (цит. по: Corsi, 1988, р. 49).

В центре этой теории находится понятие огня (feu). Огонь не просто одна из стихий древних, но является ключевой составляющей тел, а в форме эфирного огня (feu éthéré) выступает той силой, которая меняет тела. По Ламарку (Lamarck, 1797, параграф 161 (3)), «Огонь входит как конститутивный принцип (principe constituant) во все органические тела и в большую часть ископаемых». В телах он существует в форме фиксированного огня (feu fixé), но при подходящих условиях может переходить в активные состояния двух взаимоисключающих форм – углеродистого огня (feu carbonique), обеспечивающего горение, и кислотного огня (feu acidifique), затрудняющего горение, но способствующего растворению вещества, feu acidifique лежит в основе химических превращений. Кроме того, существует теплородный огонь (feu calorique), связанный с отдачей теплоты; наконец эфирный огонь (feu éthéré), проявляет себя в явлениях звука, электричества и магнетизма. Таким образом, Ламарк выделяет пять форм огня: feu éthéré и feu fixé, feu carbonique, feu acidifique и feu calorique. Подробнее об этом мы будем говорить в гл. 3 при анализе ламарковского понятия объекта. Здесь же ограничимся несколькими замечаниями.

Как было сказано, при обосновании своей теории вещества, Ламарк выступил против концепции флогистона, о чем он прямо говорит в работе 1797 г. (параграф 168):

«Этот фиксированный огонъ(feu fixé), рассматривавшийся в различные времена (terns) и при различных обстоятельствах, дал повод к установлению

флогистона (phlogistique),

принципа горючести (du principe inflammable),

углерода,

азота,

водорода

химиков. Нет сомнения, что придет время и все эти наименования, вводящие в заблуждение в том, что они, будто бы, обозначают различные вещества, будут стерты и отменены трудами химии; материя дифференцируется, главным образом, сообразно сущности того или иного огня».

Под l’air inflammable (горючим воздухом) во времена Лавуазье понимали водород. Но водород в данном Ламарком списке фиктивных элементов уже присутствует. Поэтому принцип горючести, скорее всего, соответствует калорийному огню Ламарка. У Ламарка теплородный огонь (feu calorique) не является элементом, но представляет собой конститутивный принцип, определяющий специфику существенных молекул (molécules essentielles) (см. главу 3). Напротив, в системе Лавуазье, как было сказано, теплород (calorique) являлся простым элементом. Ламарк в этом плане был ближе к точке зрения современной физики, чем Лавуазье. В то же время позиция Ламарка отличалась от взглядов ученых, видевших в теплоте результат движения материальных частиц. Среди этих первопроходцев следует назвать нашего выдающегося ученого-энциклопедиста Михаила Васильевича Ломоносова (1711-1765). По Ламарку, теплород, как и другие формы огня, был движением особых частиц, отличных от химических простых веществ. Аналогом ламарковского эфирного огня является ньютоновский эфир (Lamarck, 1799). Но у Ньютона (Sir Isaac Newton, 1642-1727) эфир это упругая и разреженная среда наподобие воздуха, но более тонкого, в которой пребывает наш Мир. Эфир у Ньютона не способен к превращениям. У Ламарка эфирный огонь (feu éthéré) это поток тончайших частиц, пронизывающих тела, в том числе и воздух, и способных при прохождении через тела превращаться в другие формы огня. Д.И. Менделеев относил эфирные частицы к химическим элементам и под именем ньютония зарезервировал для них место в своей Периодической системе элементов на пересечении нулевой группы и нулевого ряда. Он предполагал, что ньютоний должен иметь вес, значительно меньший, чем у водорода (Менделеев, 1910; С. Вавилов, 1945). М.В. Ломоносов признавал эфирные частицы в качестве материального источника гравитации в рамках концепции, близкой по содержанию к кинетической теории гравитации женевского физика Жоржа-Луи Лесажа (Georges-Louis Le Sage, 1724-1803). Мы вернемся к этому вопросу в третьей главе.

Помимо флогистона и принципа горючести в списке фиктивных элементов упомянуты реальные химические элементы – углерод, азот, водород, а в другом месте (параграф 140; см. главу 3) кислород. Отрицание Ламарком реального статуса кислорода (дефлогистированного воздуха сторонников теории флогистона), видимо, было воспринято его современниками, как защита реального существования флогистона. На самом деле, как мы видим, это не так.

Безусловно, физическая картина мира, как она дана Ламарком, носила во многом натурфилософский характер, и это входило в прямое противоречие с тем, что химия в его время уже оформилась как точная эмпирическая наука. Некоторые авторы думают, что различные типы огня соответствуют разным формам энергии. Действительно, основания для такого вывода есть, поскольку некоторые положения ламарковской теории огня можно интерпретировать в понятии перехода скрытой (потенциальной) энергии в форме feu fixé в другие ее активные формы. Но эта интерпретация оставляет без обсуждения эфирный огонь, который, по Ламарку, составляет основу всех других форм огня.

Ламарк, безусловно, ошибался, считая газы конститутивными принципами строения вещества. Надо, однако, сказать, что эти ошибочные воззрения на природу газов были им вскоре оставлены и уже в следующем XIX веке он к этим своим заблуждениям не возвращался. Более того, сами газы он рассматривал в качестве элементов. Например, в Философии зоологии Ламарк (1955, с. 503) писал: «Я знаю, что воздух состоит из кислорода и азота и что между их частицами содержится теплород… (с. 504). По-видимому, есть основание думать, что, поглощая кислород из воздуха, кровь находит одно из необходимых условий для своего восстановления». В более позднем Аналитическом обзоре знаний (Арепщ analytique des connaissances humaines avec des divisions et des reflexions tendant a montrer leur degre der certitude, leur source, leurs branches principals[6]) Ламарк обсуждает свойства наиболее известных газов, отмечая, наряду с атмосферным воздухом (смесь кислорода и азота) и углекислым газом (соединение кислорода с углеродом), такие элементы как кислород, водород и азот. Приняв новую химию, Ламарк оставил свои во многом умозрительные построения относительно тех воплощений огня, которые, как казалось Ламарку, объясняют химическую природу веществ.