Логика и этапы развития методологии химии

Размещено на http://www.allbest.ru/

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

Глава I. Зарождение науки. Античность и Средневековье

§ 1. Формирования химии как науки. Исторический анализ

§ 2. Алхимический период развития химии

Глава II. Классический период развития XVI - XVIII веков

§ 1.Исходные методологические позиции раннего периода химических исследований

§ 2.Собственно классические методы исследований в химии

Глава III. Методологические парадоксы XIX века

§ 1.Отход от традиционных методов в XIX век

§ 2.Стадия методологического сдвига в химии XX века

Заключение

Введение

Актуальность темы исследования. Современная химия представляет собой сложную разветвленную систему знаний и деятельности, несомненно, вносящую вклад в человеческие знания универсального мировоззренческого характера. В настоящее время « в химии наиболее ярко проявляется процесс взаимодействия и взаимопроникновения фундаментального и прикладного знания, что позволяет анализировать новые аспекты гносеологических моделей». Каржина Г.А. Методологические аспекты развития химических наук // Вестник Нижегородского Университета им. Н.И. Лобачевского. - 2007. №4.- С.210-215

Развитие науки невозможно без серьезного приращения методологических основ. Философская и медологическая культура в последние годы окончательно утвердилась как обязательный атрибут образованности современного человека. Последние десятилетия наука вообще, и химическая в частности, формируется под влиянием необходимости решать проблемы глобального, планетарного характера, такие как энергетический кризис, глобализация, изменение климата планеты, истощение природных ресурсов. Химия является неотъемлемой частью наук о природе и всегда ориентировалась на нужды общества. В тоже время химическая наука имеет некоторые фундаментальные ориентиры, проявляющиеся во взаимодействии их с прикладными аспектами.

Внушительными являются достижения в биохимии. Все глубже внедряются представления о химическом веществе как об особой микрогетерогенной среде, и это играет огромную роль в современной химии материалов. Также большое значение имеют успехи квантовой химии, но при этом классическая механика все также используется при описании химических процессов. И, как отмечает в своих работах П.М.Зоркий «по-прежнему незыблемой основой очень многих разделов химии остаются структурные формулы и стереохимические представления, сложившиеся в конце 19-го века». Зоркий П.М. Структурные аспекты современной химии // Координационная химия. - 1995.Т.21, №4. - С.281-289

Считается, что основным изменением химии в 20-м столетии является то, что из «экспериментальной науки о веществах и их превращениях» она превратилась в систему представлений, методов, знаний и теоретических концепций, которые направленны на изучение атомно-молекулярных систем (АМС). Зоркий П.М. Структурные аспекты современной химии // Координационная химия. - 1995.Т.21, №4. - С.281-289 При этом такие ученые, как В. Пармон, П.М.Зоркий много пишут о перспективах развития химических наук и называют всю современную химию «структурной». В результате химия встала перед капитальной проблемой: возникла необходимость на новом уровне согласовать классическую физикохимию (термодинамику и кинетику) с быстро прогрессирующими структурными представлениями, со стремительно увеличивающейся в объеме структурной информацией.

Задачи такого рода ставит и решает методология химии, являющаяся неотъемлемой частью системы химических наук, которые в свою очередь являются частью общей методологии естествознания.

Методология (дословно - учение о методе) в настоящее время, в традиционном понимании, -- это учение о методах и процедурах научной деятельности, а также раздел общей теории познания, в особенности теории научного познания (эпистемологии) и философии науки.

Метод - (от греческого - последовать, идти следом) - вначале «образ охоты за зверем или преследования преступника, затем, начиная с Платона, термин, обозначающий путь исследования, ведущий к истине, совокупность логических приемов достижения задания». Макареня А.А.,Обухов В.Л. Методология химии. - М.: Просвещение,1985. С.26 Увеличение нового знания возможно как логическим путем, с помощью метода, так и эмпирически, через эксперимент. Но и эксперимент и опыт приводят к новому знанию только тогда, когда разработана методика их подготовки проведения. В литературе отмечается деление методов на группы: конкретно-научные, общенаучные и философские (диалектические).

Конкретно-научная методология изучает методы конкретных наук; методология философии является общенаучной и изучает диалектические методы, а также их взаимосвязь с методами конкретных наук. Общенаучные методы изучаются и философской и частными науками.

Методология, в прикладном смысле, -- это система (комплекс, взаимосвязанная совокупность) принципов и подходов исследовательской деятельности, на которые опирается исследователь (ученый) в ходе получения и разработки знаний в рамках конкретной дисциплины: физике, химии, биологии, информатики и других разделах науки.

Понятно, что невозможно изучить конкретную науку не зная одной из ее частей - методологии науки.

Неоднократно было показано, что формирование философии в целом, а также методологии научного познания осуществлялось в результате обобщения истории научных и технических открытий.

Степень научной разработанности проблемы.

Анализ развития методологии химии проводился в историко-философском, научном, этическом, культурном аспектах.

Объект исследования: развитие химии как науки.

Предмет исследования: исследование методологии химии.

Цель исследования: выявить логику и этапы развития методологии химии.

Цель исследования решается через постановку и выполнения конкретных задач:

1. Исследовать исторически первые формы зарождения химии.

2. Рассмотреть методологические основы алхимии как одного из этапов развития химии.

3. Определить ранние классические приемы исследования химии.

4. Выявить методологические константы химии XVII и XVIII веков.

5. Показать изменение методологии XIX века.

6. Наметить некоторые методологические перспективы в развитии химии XX века.

В своем развитии методология химии прошла длительный процесс вызревания и преобразования. Движение химической науки было связано с поисками новых методов исследования и преодоления препятствий на пути применения современных способов познания. В современной химии можно встретить еще некоторые отголоски алхимических опытов и приемов. Это говорит о том, что химия, как и прежде наука новая, способная к неожиданным поворотам и резким скачкам.

Глава I. Античность и Средневековье

§ 1. Формирования химии как науки. Исторический анализ

химия наука методология

Химия вместе с другими науками и в тесном союзе с философией, дает обширный, фундаментальный материал для выработки научно-философских взглядов на природу и окружающий мир.

В литературе выделяют три основные группы философских вопросов химии.

Первая из них связана с обобщением того нового, что достигла химия в познании вещества, с выявлением того, как она обогащает общую научную картину вещества, природы, каково мировоззренческое значение сделанных открытий. Это онтологический аспект достижений химии. Разработка этих вопросов позволяет выяснить, глубже понять сущность тех или иных открытых химией явлений, увидеть их связи с другими - физическими, биологическими и прочими - явлениями, осмыслить их место в общей системе природы. Разработка этих вопросов необходима не только для выработки общего научного мировоззрения, соответствующего достигнутому уровню знаний о природе, но и для корректировки дальнейших направлений химического исследования.

Вторую и самую обширную группу вопросов составляют вопросы гносеологические и методологические. В них затрагивается сама познавательная деятельность химика, ее логический инструментарий, анализ развивающегося химического знания применяемых в химии понятий, абстракций, методов исследования и т.д. Результаты познания, оформляясь в виде новых понятий, принципов, теорий, всегда становятся и инструментами дальнейшего познания. Раскрыть не только общую естественнонаучную, мировоззренческую значимость новых знаний, но их значение в развитии познавательного аппарата науки, их функционирования в роли орудий и средств познания - вот задача исследований методологической и гносеологической стороны химии. Это вопросы в условиях бурного развития современной химии, растущей математизации, абстрактности знаний приобрели особую остроту и значимость.

Третья группа философских вопросов химии - это вопросы, относящиеся к раскрытию социального аспекта развития химии и химической практики. Это вопросы, связанные с превращением химии в производительную силу, связанные с тем, что вырабатываемые наукой понятия становятся орудиями практической деятельности людей по преобразованию объективной действительности. Эти вопросы связанны с тем, что изучаемые химией вещества - не только загадочный предмет упорных научных исследований, но и то, жизненно нужно человечеству. Наличие или отсутствие тех или иных видов вещества, доставляемое химией умением переделывать вещество, управлять его свойствами и превращениями, все это является существенным фактором общественного развития и заметно отражается на различных сторонах жизни общества.

Как отмечается, деление философских проблем химии на указанные три группы довольно условно. Законы бытия, объективного мира и законы познания, мышления не есть нечто абсолютно независимое друг от друга, они едины, совпадают и в определенном смысле тождественны. Субъективная диалектика, диалектика понятий есть отражение диалектического движения действительного, объективного мира. Поэтому первую группу вопросов (онтологический аспект) нельзя полностью оторвать от гносеологических проблем. Общая научная картина природы, вещества представляет собой результат познания, она выражается в понятиях, в абстракциях и несет на себе печать гносеологической, методологической позиции исследователей и сама выступает, в свою очередь, орудием познания, базой для совершенствования познавательного аппарата науки, возникновения и решения, гносеологических и методологических вопросов (например, для анализа сдвигов в структуре научной теории). Группа вопросов, касающихся социального аспекта химии, тоже не может быть полностью оторвана от гносеологических и онтологических.

Разработка гносеологических, мировоззренческих проблем в науке всегда несет на себе печать идеологической борьбы, социальных процессов своего времени. Мировоззренческое значение тех или иных достижений химии не ограничиваются только тем, что они дают данные для уточнения общих представлений о природе. Место и роль химии и химической деятельности человечества в общей картине бытия полнее могут быть раскрыты лишь с учетом их социального аспекта, влияния на жизнь людей, на состояние отношений общества с природой.

Одной из задач исследования методологии химии является показать ее специфику как науки. Еще Д.И. Менделеев обратил внимание на то, что химия, в отличие от многих других наук (например, биологии), сама создает свой предмет исследования, и, что химия является одновременно и наукой, и производством.

Основу химии можно определить как проблему получения веществ с заданными свойствами (на достижение чего направлена производственная деятельность человека) и выявления способов управления свойствами вещества (на реализацию чего направлена научно-исследовательская деятельность).

Она же является основной проблемой химии и системным началом данной науки. Эта проблема возникла еще в древности и не теряет своего значения в наши дни. Естественно, что в разные исторические эпохи она решалась по-разному, так как способы ее решения зависят от уровня материальной и духовной культуры общества, а также от внутренних закономерностей, присущих ходу научного познания. Известно, что изготовление таких материалов, как, например, стекло и керамика, краски и душистых веществ, в древности осуществлялось совершенно иначе, чем в XVIII веке и позже.

Вся история химии, все ее развитие является закономерным процессом смены способов решения ее основной проблемы.

Первоначальные химические сведения стали формироваться более 2,5 тыс. лет назад. В это время сформировалась стадия эмпирического познания. Накапливалась химическая информация в результате человеческой деятельности. Теоретические знания того времени были представлены в рамках натурфилософии и натурфилософской картины мира, а для нее было характерно «дедуктивное построение системы знаний, относящихся к природе вещей и явлений (атомы Демокрита, принципы Эмпедокла, элементы - стихии Аристотеля и т. п.)». Макареня А.А.,Обухов В.Л. Методология химии. - М.: Просвещение,1985. С.7

В результате развития химии как науки в течение нескольких столетий был получен значительный фактический материал практической направленности - это развитие металлургии, солеварения, фармация, кожевенное, пищевое производство, строительство, «военная химия» и др.

Химия зародилась в Александрийской академии. Столица Египта - Александрия становится крупнейшим торговым и культурным центром античного Средиземноморья. Птолемей Сотер, ставший царём Египта, основал Александрийскую академию, которая вместе с созданным при ней крупнейшим хранилищем античных рукописей - Александрийской библиотекой (около 700 000 рукописей) - просуществовала около тысячи лет (до VII в. н.э.). С академией связаны имена таких выдающихся мыслителей античности, как Евклид, Архимед, Птолемей.

У греков существовала своя натурфилософия, которую они внедрили в Египет, прежде всего учение Платона и Аристотеля. В самом Египте имелась высокоразвитая ремесленная химия, причём её существенное отличие от греческой заключалось в сосредоточении ремёсел вокруг храмов, прежде всего храмов египетского бога Тота (Дхути). Египетские рецепты, датируемые II-м тысячелетием до н.э., свидетельствуют также и о весьма высоком уровне развития парфюмерии , косметики, технологий крашения тканей и дубления кож, фармации и т.п.

В то время в храмах используемые рецептуры и технологические процессы тщательно записывались, сохранялись и оберегались от непосвящённых; также они тесно связывались с астрологией и магическими обрядами. Практическими знаниями в Египте (в отличие от Греции), таким образом, обладали не только простые ремесленники - рабы и представители низших классов свободных людей, но и жрецы - достаточно образованные люди, занимающие высокое социальное положение.

Именно в Александрийской академии произошло соединение теории (античной натурфилософии) и практических знаний о веществах, их свойствах и превращениях; из этого соединения и зародилась новая наука - khemeia. Само название химии обычно считается происходящим от древнего названия Египта - Кем или Хем - и, по-видимому, оно должно было означать нечто вроде "египетского искусства". Впервые слово «химия» встречается в книге сицилийского астронома и математика Юлиуса Матерна Фирмика (336 г. н. э.).

В результате объединения практических знаний египетских жрецов и натурфилософии произошли два взаимообусловленных процесса:

1. Эллинизация «священного тайного искусства» египетских жрецов. Практические знания приобрели «теоретическую базу» в виде платоновско-аристотелевского учения о четырёх элементах-стихиях.

2. Мистификация натурфилософии. В рациональную систему Аристотеля были привнесены посылки Пифагора о важнейшей роли числа и прочие мистические элементы, изначально совершенно нехарактерные для аристотелевской метафизики.

Родившаяся в Александрии алхимия сразу же обзавелась небесным покровителем египетским богом Тотом (Дхути). Тот-Гермес часто отождествляется с легендарным основателем алхимии Гермесом Трисмегистом (Трижды Величайшим), которому, по мнению алхимиков, люди обязаны существованием письменности, календаря, астрономии и пр. В Александрийской академии, лаборатории «священного искусства» размещались в главном здании академии - храме Сераписа (храм жизни, смерти и исцеления). На протяжении всего своего существования алхимия оставалась наукой герметической, т.е. закрытой для непосвящённых.

Основными объектами изучения александрийской алхимии являлись металлы; именно в александрийской алхимии сформировалась традиционная металлопланетная символика алхимии, в которой каждому из семи известных тогда металлов сопоставлялась соответствующая планета и день недели. Впрочем, в европейской алхимической традиции ртуть зачастую металлом не считалась, поскольку в Библии она не упомянута.

Из Египта распространялись знания по другим странам Древнего Востока. Египет был центром, в котором собиралась и откуда распространялась культура древнего мира. Среди них народ Вавилона был наиболее выдающимся среди народов Востока. Вавилоняне не хуже египтян знали металлы, способы их получения и обработки. Знали они способы производства строительных материалов, особенно кирпича, а как же стекло и умели производить изделия с инкрустацией по серебру и бронзе.

Евреи заимствовали химические знания из Египта и Вавилона. Они знали золото, серебро, олово, медь, свинец и железо. Финикияне - эти древние мореплаватели - заимствовали химические познания от тех народов, с которыми вели торговлю. Персы, как повествует греческий историк Геродот, умели добывать золото, серебро, железо, выделывать шкуры зверей. Искусство окрашивать ткани они переняли у индусов.

Индусы владели значительными химическими знаниями. Знаменитая краска индиговая синь служила им и для живописи, и для окрашивания тканей. Медь, бронза и серебро были известны индусам в начале III тысячелетия до н.э. В это же время было известно применение гончарного круга, развилось ювелирное искусство, строились здания из обожженного кирпича. Позднее, во II - I тысячелетии до н.э. индусы узнали олово, свинец, серебро, золото, ртуть, сурьму, квасцы, нашатырь. В священных книгах«Веды», относящихся к этому периоду, упоминается об удобрениях, многих лекарствах. Интересно упоминание о ракетах, которыми стреляли из бамбуковых стволов. Во II в. до н.э. индусы пользовались для приготовления лекарств азотной, соляной и серной кислотами. Особенно высоко стояла металлургическая промышленность. Подтверждением этого является «чудо» металлургического искусства древних - знаменитая Кутбская колонна близ города Дели. Эта колонна высотой в 7 метров весит свыше 6 тонн. Точные анализы показали, что она сделана из химически чистого железа. А такое железо, как известно, совершенно не ржавеет. Исследователи не обнаружили на ней и следа влияния атмосферы. На колонне имеется надпись, по которой можно установить, что она поставлена в IVвеке до н.э.. С тех пор прошло свыше 1500 лет. И, как отмечают ученые, на ней не образовалось ни малейшего пятнышка ржавчины, а теплый и сырой климат Индии благоприятен для процесса ржавления. В современной технике получаются только небольшие количества химически чистого железа. Возникает вопрос: как изготовили индусы столько чистейшего железа для колонны? Удивительным является еще и то, что на колонне нет ни одного шва. Как же они ковали такую объемную колонну? Все это пока остается загадкой для современных ученых.

Народам, населявшим пространства современной Сибири и Урала, также хорошо были известны металлы - медь, олово, железо, бронза и др.

Народы Ближнего Востока, в частности Китая, внесли существенный вклад в развитие химии.Самым значительным ранним изобретением Китая считают изобретение фарфора. Народы Ближнего Востока совершенно не были знакомы со способами его изготовления, а Европе фарфор был изобретен только в ХVII веке. Еще до нашей эры китайцы умели взрывать скалы порохом. Краски они употребляли в большом количестве. Особой славой у них пользовалась киноварь, не только как краска, но и как лекарственное средство. За нею они проникли даже в Среднюю Азию, теперь там найдено множество древних рудников, поражающих своими размерами.

Позднее, в начале II века в Китае была изобретена бумага, которая изготовлялась сначала из коры деревьев. Пеньки, шелковой ваты и шелковых очесов, оставшихся после производства. Позднее на юге Китая для изготовления лучших сортов бумаги стали употреблять молодые побеги бамбука и тростника. Также, еще до нашей эры китайцами были разработаны способы получения сахара из растений. Широкое распространение получили у них и растительные красители. В Китае очень успешно развивалась лекарственная химия, была изобретена тушь и разнообразные лаки. Китайские земледельцы еще до нашей эры начали применять органические удобрения. Ко всему сказанному надо добавить, что в Китае зародилось учение об элементах и представление о частичках материи.

Римляне немного создали в области химии. Но зато они замечательно умели использовать все химические открытия, сделанные народами обширной Римской империи.

Накопление запаса практических сведений и навыков, получение большого числа новых веществ с разнообразными свойствами уже в античные времена не только позволяло, но и требовало сделать некоторые обобщения, создать новые методы. Именно в античной философии впервые была поставлена проблема происхождения свойств вещества.

На основании вышесказанного можно сделать вывод, что первые философские представления о природе вещества и происхождении его свойств зародились практически одновременно в разных цивилизациях около VII века до н.э. В Китае это были Конфуций и Лао Цзы, в Индии - Будда, в Персии - Зороастр (Заратустра), в Греции - философы Милетской школы.

Как отмечает в своих работах С.И. Левченков, все эти натурфилософские учения имеют общие черты:

1. Космологический подход. Учение о природе вещества и его свойств является частью учения о мироздании в целом, причем свойства вещества с необходимостью следуют из свойств Вселенной.

2. Дуализм. Важнейшим элементом любого натурфилософского учения является существование пар противоположных мировых начал (Ян - Инь, светлое - тёмное, активное - пассивное, любовь - ненависть и т.п.).

Особенностью греческой натурфилософии является ее нерелигиозный характер. В греческой натурфилософии можно выделить два течения, выделившиеся по способу ответа на вопрос о делимости материи: континуализм и атомизм.

Континуализм исходит из предположения, что материя непрерывна и делима до бесконечности; любая сколь угодно малая часть материи тождественна тому телу, делением которого она получена.

Атомизм утверждает, что материя дискретна и состоит из множества неделимых частичек - атомов, - движущихся в пустоте.

§ 2. Алхимический период развития химии

Возможно ли превращение основных металлов в золото? Или же подобная идея может быть лишь предметом насмешек современного ученого мира? Алхимия всегда была нечто большим, нежели спекулятивным искусством: она была также и оперативным искусством. Со времени бессмертного Гермеса алхимики утверждают, что они могут получить золото из олова, серебра, свинца и ртути, и утверждения эти не были лишены оснований. Трудно допустить, что созвездие блистательных умов, на протяжении двух с лишним тысяч лет демонстрировавших здравый смысл и рациональный подход к множеству проблем философии и науки, полностью заблуждалось в опросе о превращении металлов.

Если предположить, что алхимики были не в своем уме, тогда тоже придется сказать и о почти всех философах и ученых античности, а так же придется сказать и о почти всех ученых средневековья. Императоры, знать, священники и простолюдины были свидетелями реальных чудес превращения металлов. Принимая во внимание существование свидетельств, любой человек, которые эти свидетельства не убеждают, должен пренебречь весьма важными доказательствами.

Многие великие алхимики и герметические философы занимают почетное место в Зале Славы, в то время как их многочисленные критики всеми забыты. Среди наиболее знаменитых мы встречаем имена Томаса Нортона, Исаака Холланда, Базиля Валенитина (предполагаемого открывателя сурьмы), Роджера Бэккона, Альберта Мануса, Кертана Гербера (араба, который своими сочинениями в значительной степени способствовал знакомству Европы с алхимией), Парацельса, Николая Фламмеля, Джона Фредерика Гельвеция, Микаэля Майера, Томаса Вогэна, и многие другие, в том числе и граф Калиостро и граф Сен-Жермен. Существуют легенды, что и царь Соломон и Пифагор были алхимики и что первый из них получал алхимическими средствами золото для украшения собственного храма.

Алхимия, секретное искусство земли Кем, является одной из двух древнейших известных миру наук. Другой такой наукой является астрология. Истоки обеих наук восходят к незапамятным историческим временам. Согласно древнейшим летописям, алхимия и астрология считались такими науками, которые были открыты человеку с той целью, чтобы он смог вернуть свое утерянное состояние.

Халдеи, финикийцы и вавилоняне, как и многие древние восточные расы, были знакомы с принципами алхимии, которая практиковалась в Греции и Риме и была высшей из наук в Египте. «Кем» было древним именем земли Египта, а оба слова «алхимия» и «химия» постоянно напоминают о приоритете египтян в научном познании.

Было предложено множество интересных гипотез относительно происхождения алхимии. Одна из них полагает, что алхимия была открыта людям таинственным египетским полубогом Гермесом Трисмегистом. Те, кто не согласен с легендой о Гермесе и его Изумрудной Табличке, Мэнли П. Холл Энциклопедическое изложение масонской, герметической, каббалистической и розенкрейцеровской символической философии. - М. 1997. - С .567.говорят о двух сотнях ангелов спустившихся, согласно описанию Пророка Еноха, как о первых учителях в алхимических искусствах. Так или иначе, но египетским жрецам выпало сохранить алхимию для современного мира. Египет из-за цвета земли в той стране назывался черной империей и упоминался в Ветхом Завете как «страна тьмы». Наверное, из-за своего возникновения в Египте алхимия стала называться черным искусством, но не в смысле дьявольского занятия, а в смысле мрака, которым были покрыты секретные процессы ее.

В средние века алхимия была не только философией и наукой, но также и религией. Те, кто восставал против религиозных ограничений своего времени, скрывали свои философские учения под аллегорией получения золота.

То, что истинно в высшем, истинно в низшем. Если алхимия была великим духовным фактором, тогда она является и великим материальным фактором.

Если кто-либо хотел выращивать металлы, он должен был изучить секреты металлов. Одна из великих аксиом гласит « Во всем есть семена всего». Алхимики считали, что семя, которое находится внутри души камня, может расти столь быстро, что в несколько мгновений из семени может вырасти большой алмаз.

Алхимия, таким образом, может считаться искусством увеличения и приведения в совершенное состояние уже имеющихся процессов. Природа может осуществлять желаемые ею цели, она всегда достигает своих целей.

В книге «История химии» Джеймс Браун так формулирует цели, которых хотели достичь алхимики:

«1.Приготовление сложного вещества, называемого Эликсиром, универсальным лекарством или Философским Камнем, который обладал свойствами превращения основных металлов в золото и серебро и выполнял много других великолепных операций…

2.Создание гомункулуса, или живого существа, о котором рассказывалось много восхитительных, но неправдоподобных историй.

3.Приготовление универсального растворителя, который бы растворял любую сущность.

4. Палангенез, или восстановление растений из пепла. Если бы они преуспели бы в этом, у них была бы надежда оживлять мертвых.

5.Приготовление spiritus mundi, мистической субстанции, обладающей многими свойствами, главным из которых была способность к растворению золота.

6.Извлечение квинтэссенции, или активного первоисточника всех субстанций.

7. Приготовление aurum potabile, жидкого золота, совершеннейшего средства для излечения, потому что золото, совершенное само по себе, может производить совершеннейшее воздействие на человеческую природу».

К числу несомненных практических достижений греко-египетских алхимиков следует отнести открытие явления амальгамирования металлов (описано Диоскоридом, I век н.э.). Александрийскими алхимиками был усовершенствован способ извлечения золота и серебра из руд, для чего широко применялась ртуть, получаемая из киновари или каломели. Амальгаму золота начали применять для позолоты. Алхимиками был разработан также способ очистки золота купелированием - нагреванием руды со свинцом и селитрой.

Утверждение христианства в качестве государственной религии Римской империи при императоре Константине (285-337) привело к гонениям на алхимию, пропитанную языческой мистикой и поэтому являющуюся поэтому ересью. Александрийская академия неоднократно подвергались разгромам фанатиками-христианами, так как была центром античной философии. Однако научные и культурные традиции греческой школы на Востоке сохранялись какое-то время в Византийской империи, а затем они были восприняты арабским миром.

Теоретической основой арабской алхимии стало учение Аристотеля и его идея о взаимопревращаемости элементов. Однако для объяснения опытных данных, касающихся свойств металлов, теория Аристотеля оказалась неудобной, так как описывала в основном физические свойства вещества. Арабский алхимик Айюб ал Рухави (769-835) давал следующее весьма громоздкое и туманное объяснение свойств металлов, основанное на аристотелевом учении: "Золото содержит больше влажности, чем серебро, поэтому оно более ковко. Золото жёлтое, а серебро белое, т.к. первое содержит больше тепла, а второе - больше холода. Медь суше, чем серебро или золото, и её цвет более красен, т.к. она теплее. Олово более влажно, чем серебро или золото, так же обстоит дело и со свинцом. Это объясняет, почему они так легко плавятся на огне. Больше всего влажности в ртути, поэтому она, подобно воде, испаряется на огне. Что касается железа, то оно землистее и суше, чем все остальные, … и оно с трудом поддаётся действию огня и не плавится, подобно другим, если только плавящая сила не приведена в тесное соприкосновение с ним". Развитие алхимической практики потребовало создания новой теории, основанной на химических свойствах веществ.

Абу Муса Джабир ибн Хайан (721-815), в европейской литературе известный под именем Гебер, разработал ртутно-серную теорию происхождения металлов, которая составила теоретическую основу алхимии на несколько последующих столетий. Джабир ибн Хайан создал теорию, призванную более конкретно объяснять свойства металлов (в частности, такие, как блеск, ковкость, горючесть) и обосновывать возможность трансмутации. Следует особо отметить, что ртутно-серная теория представляла собой попытку теоретического обобщения опытных данных в достаточно частном вопросе, не претендуя на всеобщность объяснения. Это в корне отличает её от классических натурфилософских учений. Суть ртутно-серной теории состоит в следующем.

В основе всех металлов лежат два принципа - Ртуть (философская Ртуть) и Сера (философская Сера). Ртуть является принципом металличности, Сера - принципом горючести. Принципы новой теории, таким образом, выступают как носители определённых свойств металлов, установленных в результате экспериментального изучения действия высоких температур на металлы. Важно отметить, что на протяжении многих веков принималось, будто действие высоких температур (метод огня) есть наилучший метод для упрощения состава тела. Следует подчеркнуть, что философская Ртуть и философская Сера не тождественны ртути и сере как конкретным веществам. Обычные ртуть и сера представляют собой своего рода свидетельства существования философских Ртути и Серы как принципов, причём, принципов скорее духовных, нежели материальных. Металл ртуть, по мнению Джабира ибн Хайана, представляет собой почти чистый принцип металличности (философская Ртуть), содержащий, тем не менее, некоторое количество принципа горючести (философской Серы).

Согласно учению Джабира, сухие испарения, конденсируясь в недрах Земли, дают Серу, мокрые - Ртуть. Затем под действием теплоты два принципа соединяются, образуя семь известных металлов - золото, серебро, ртуть, свинец, медь, олово и железо. Золото - совершенный металл - образуется, только если вполне чистые Сера и Ртуть взяты в наиболее благоприятных соотношениях. В земле, согласно Джабиру, образование золота и других металлов происходит постепенно и медленно; «созревание» золота можно ускорить с помощью некоего «медикамента» или «эликсира» (al-iksir, от греческого оесйпн, т.е. «сухой»), который приводит к изменению соотношения Ртути и Серы в металлах и к превращению последних в золото и серебро. Поскольку плотность золота больше плотности ртути, считалось, что эликсир должен быть очень плотной субстанцией. Позднее в Европе эликсир получил название "философский камень" (Lapis Philosophorum).

Проблема трансмутации, таким образом, в рамках ртутно-серной теории сводилась к задаче выделения эликсира, обозначаемого алхимиками астрологическим символом Земли.

По мнению алхимиков, процесс превращения «несовершенных металлов» в «совершенный металл» - золото - может быть отождествлён с «излечением» металлов. Поэтому эликсир, согласно представлениям последователей Гебера, должен был обладать ещё многими магическими свойствами - исцелять все болезни, и, возможно, давать бессмертие. Именно эти "побочные функции" эликсира и закрепились в современном значении этого слова в русском языке. Вообще следует отметить, что арабская алхимия всегда самым тесным образом была связана с медициной, которая в арабском мире была развита весьма высоко (в частности, в Багдаде ещё в VIII веке появилась первая государственная аптека), и практически все арабские алхимики были известны ещё и как врачи.

Среди арабских учёных выделяется знаменитый бухарский врач Абу Али аль Хусейн ибн Абдаллах ибн Сина, или Авиценна (980-1037), явившийся первым критиком идеи трансмутации металлов, каковую он считал невозможной, и считавший основной задачей алхимии приготовление лекарственных средств.

Абу Бакр Мухаммед ибн Закарийа Ар-Рази (864-925), в европейской литературе известный как Разес, внёс в ртутно-серную теорию некоторые изменения. Поскольку свойства таких веществ, как соли металлов, довольно сложно объяснить с использованием двух принципов, Ар-Рази добавил к ним третий принцип, принцип растворимости (хрупкости) - философскую Соль. Ртуть и Сера, по его мнению, образуют твёрдые вещества лишь в присутствии этого третьего принципа. В таком виде теория трёх принципов приобрела логическую завершённость и просуществовала в неизменном виде несколько веков.

Ар-Рази предпринял также попытку объединить учение Аристотеля - главную теоретическую основу алхимии - с атомистической идеей. Четыре стихии Аристотеля, по мнению Ар-Рази, это четыре вида атомов, движущихся в пустоте и различающихся формой и размером. Среди многочисленных заслуг Ар-Рази следует также отметить предложенную им классификацию веществ на три царства - минеральные, растительные и животные. Ар-Рази в своих сочинениях подробнейшим образом описывал химическую посуду, оборудование, весы и лабораторные приёмы. Вообще для арабских алхимиков было характерно тщательное отношение к описанию эксперимента; весы и лабораторная техника уже к XI веку достигли высокой степени совершенства. В частности, Абу-ар-Райхан Мухаммед ибн Ахмед Аль-Бируни и Абд ар-Рахман Ал Хазини приводили в своих трудах величины плотностей металлов, отличающиеся от современных значений менее чем на один процент.

Можно сделать вывод, что именно во время арабского этапа были созданы основные теории алхимии, разработан понятийный аппарат, лабораторная техника и методика эксперимента. Арабские алхимики добились несомненных практических успехов - ими выделены сурьма, мышьяк и, по-видимому, фосфор, получены уксусная кислота и растворы сильных минеральных кислот. Арабская алхимия, в отличие от александрийской, была вполне рациональна; мистические элементы в ней представляли собой скорее дань традиции. Важнейшей заслугой арабских алхимиков стало создание рациональной фармации, развившей традиции античной медицины.

После XII века по ряду причин, внутренних и внешних, арабская алхимия начала приходить в упадок. Последним крупным арабским алхимиком стал Ал Джилдаки (первая половина XIV в.), написавший ряд сочинений, очень полно суммирующих труды его предшественников. Центр научной мысли переместился в Европу.

Европейские государства, прежде всего страны южной Европы, достаточно тесно контактировали с Византией и арабским миром, особенно после начала крестовых походов (1-й начался в 1096 году). Европейцы получили возможность ознакомиться и с блестящими достижениями арабской цивилизации, и с наследием античности, сохранившимся благодаря арабам. В XII веке начались попытки перевода на латинский язык арабских трактатов и сочинений античных авторов. Тогда же в Европе были созданы первые светские учебные заведения - университеты: в Болонье (1119), Монпелье (1189), Париже (1200). Начиная с XIII века, можно говорить о европейской алхимии как об особом этапе алхимического периода.

Как отмечает Левченков С.И., «между арабской и европейской алхимией имели место весьма существенные отличия. Европейская алхимия развивалась в обществе, где христианская (католическая) церковь активно вмешивалась во все светские дела; изложение идей, противоречащих христианским догматам, было делом весьма небезопасным. Алхимия в Европе с момента своего зарождения находилась на полуподпольном положении; в 1317 году папа Иоанн XXII предал алхимию анафеме, после чего всякий алхимик в любой момент мог быть объявлен еретиком со всеми вытекающими последствиями». Левченков С.И. Краткий очерк истории химии. - РГУ., 2006. - С.25.

Поэтому европейская алхимия, как и александрийская, являлась герметическиой наукой, доступной только посвящённым. Этим объясняется характерное для европейской алхимии чрезвычайно туманное изложение достигнутых результатов. Впрочем, в течение довольно долгого времени европейские сочинения по алхимии представляли собой лишь переводы либо компиляцию арабских трактатов.

Самым известным европейским алхимиком стал монах-доминиканец Альберт фон Больштедт (1193-1280), более известный как Альберт Великий (Albertus Magnus). Труды Альберта Великого («Книга об Алхимии» и пр.) сыграли важную роль в том, что натурфилософия Аристотеля стала наиболее значимой для европейских учёных позднего средневековья и начала Нового Времени. Альберт Великий первым из европейских алхимиков детально описал свойства мышьяка, почему ему иногда приписывают открытие этого вещества. Альберт Великий высказывал даже мнение о том, что металлы состоят из ртути, серы, мышьяка и нашатыря.

Не менее известен в Европе был английский монах-францисканец Роджер Бэкон (1214-1292), написавший трактат «Зеркало Алхимии». В трактате даётся подробное описание природы металлов с точки зрения ртутно-серной теории. Роджер Бэкон определял алхимию следующим образом: «Алхимия есть наука, указывающая, как приготовлять и получать некоторое средство, эликсир, которое, брошенное на металл или несовершенное вещество, делает их совершенными в момент прикосновения». По мнению Бэкона и последователей, приготовление эликсира из «первичной субстанции» должно было осуществиться в три стадии - нигредо (чёрная стадия), альбедо (белая, в результате которой получается малый эликсир, способный превращать металлы в серебро) и рубедо (красная, продуктом которой и является великий эликсир - магистерий).

Роджер Бэкон подразделял алхимию на умозрительную (теоретическую), которая исследует состав и происхождение металлов и минералов, и практическую, занимающуюся вопросами добывания и очистки металлов, приготовления красок и т. п. Бэкон был одним из первых, кто привёл описание чёрного пороха, и иногда считается его изобретателем. Необходимо отметить, что появление огнестрельного оружия стало сильнейшим стимулом для развития алхимии и её тесного переплетения с ремесленной химией.

В работах Альберта Великого и Роджера Бэкона, как и в сочинениях арабских алхимиков, доля мистицизма была сравнительно невелика. В то же время для европейской алхимии в целом мистические элементы значительно более характерны, нежели для арабской. К основоположникам мистических течений часто относят испанского врача Арнальдо де Виллановы (1240-1313) и Раймунда Луллия (1235-1313). Их труды также были посвящены трансмутации (Луллий даже утверждал, будто ему удавалось получать философский камень и золото), причём особый упор делался на магических операциях, необходимых для получения желаемых результатов.

Однако, в XIV-XV веках европейская алхимия добилась значительных успехов, сумев превзойти арабов в постижении свойств вещества. В 1270 году итальянский алхимик кардинал Джованни Фиданца (1121-1274), известный как Бонавентура, в одной из попыток получения универсального растворителя получил раствор нашатыря в азотной кислоте (aqua fortis), который оказался способным растворять золото, царя металлов (отсюда и название - aqua Regis, т.е. царская водка). Имя самого значительного из средневековых европейских алхимиков, работавшего в Испании в XIV веке, осталось неизвестным - он подписывал свои сочинения именем Гебера. Псевдо-Гебер первым подробно описал сильные минеральные кислоты - серную и азотную. Использование в концентрированных минеральных кислот в алхимической практике привело существенному росту знаний алхимиков о веществе.

Многие сведения о различных веществах приводятся в сочинениях знаменитого алхимика XV века Василия Валентина: подробно описывается сурьма, соединения цинка, висмута, олова, свинца, кобальта, способы получения и свойства соляной кислоты и винного спирта и т.д.

К середине XVI века в европейской алхимии возникло прогрессирующее разделение. С одной стороны - вырождающееся мистическое направление, представители которого по-прежнему пытались осуществить трансмутацию металлов с помощью магии, с другой - набирающие силу рациональные течения. Наиболее значительными из последних являлись иатрохимия и техническая химия, ставшие своего рода переходным этапом от классической алхимии к новой научной химии.

Однако, некоторые отрицательные черты, которые изначально были присущи алхимии, с точки зрения современной науки никоим образом не означает, что труд многих поколений алхимиков был бессмысленным и бесполезным.

В литературе отмечается, что главным результатом алхимического периода, помимо накопления значительного запаса знаний о веществе, стало становление эмпирического (опытного) подхода к изучению свойств вещества. Алхимиками была разработана ртутно-серная теория (теория трёх принципов), призванная обобщить опытные данные. В целом алхимический период явился совершенно необходимым переходным этапом между натурфилософией и экспериментальным естествознанием.

История любой науки представляет собой диалектический процесс, в котором разрешаются противоречия и в котором количественные изменения переходят в качественные. В истории химии последовательно возникают и развиваются четыре концептуальные системы:

1) учение о составе вещества;

2) учение о химическом строении вещества (структурная химия);

3) кинетические теории;

4) теории химической эволюции.

Каждая концептуальная система включает в себя несколько теорий, объединённых общими фундаментальными принципами, законами, методами и направленностью на решение определённых проблем.

Важнейшей особенностью основной проблемы химии является то, что она имеет ограниченное и строго определенное число способов решения. Речь идет при этом не о частных методах изучения свойств вещества (их огромное количество), а о самих общих способах решения проблемы качественного разнообразия и качественных превращений вещества, и в результате - о генезисе свойств вещества.

Свойства вещества всего лишь от четырех факторов:

1) от его элементного и молекулярного состава;

2) от структуры;

3) от кинетических факторов, в том числе - природы сореагентов;

4) от высоты его химической организации.

Как заметно из анализа исторических фактов развития химии, первый способ решения проблемы генезиса свойств вещества появился в древней натурфилософии.

Отличительными чертами этого способа являются:

1) умозрительность, приобретающая большую силу абстракции, но лишенная каких бы то ни было эмпирических основ;

2) логическая дедукция, претендующая на всеобщность объяснения, но вовсе не опирающаяся на критерий практики;

3)выбор совершенно отвлеченного объекта - «первоматерии», или «субстанции», наделенной всеобщностью, вместо вещества с его спецификой качественных изменений, - словом, все то, что характеризует натурфилософию, в недрах которой этот способ возник и развивался.

Таким образом, понятно, что это была лишь первая попытка объяснения природы тел, и что она, по существу, ничего не смогла дать производственной практике. Следовательно, эмпирический и теоретических уровень знания отличаются по предмету, средствам и методам исследования. Но в выделение и самостоятельное рассмотрение каждого из них представляет собой абстракцию. В реальной действительности эти два слоя всегда взаимодействуют. Выделение же категорий эмпирическое и теоретическое в качестве средств методологического анализа позволяет выяснить, как устроено и как развивается научное знание.

Глава II. Классический период развития XVI - XVIII веков

§ 1. Исходные методологические позиции раннего периода химических исследований

Конец Средних веков отмечен постепенным отходом от оккультизма, спадом интереса к алхимии и распространением механистического взгляда на устройство природы.

В конце XIII века в Европе началась так называемая эпоха Возрождения, которая вызвала глубокие перемены во всех областях общественной жизни.

Как отмечается историками, распространению новых идей Возрождения в высшей степени содействовали изобретение книгопечатания(1440), быстрое развитие торговли, ремесел, географические открытия.

В это время в области естественных наук появляются ученых - новаторов, которые пошатнули своими открытиями основы религиозно- схоластической и аристотелевской науки.

В 1542 г. Н.Коперник опроверг геоцентрическую систему мироздания. Дальнейшее развитие гелиоцентрическая система Коперника получила в открытиях И. Коперника и Г.Галилея, которые заложили основы теоретической астрономии. Больших успехов в эту эпоху достигли механика, математика, физика и другие науки. Главным фактором прогресса науки были потребности производства, связанные с преобразованиями в способах и масштабах производства. На смену старинному ремесленному мастерству пришла новая форма производства - мануфактура.

Эти социально-экономические преобразования и научные открытия явились началом изменения в мышлении образованной части общества, что привело в дальнейшем к формированию нового буржуазного мировоззрения, отвергающего религиозную схоластику.

Развитие философии и естествознания в эпоху Возрождения привело к глубокому кризису аристотелевской картины мира и поставило задачу выработки отражающей реальные свойства действительности физической концепции, а потребности технического прогресса привели к созданию основ научного эксперимента. Быстрому развитию в Европе новых философских систем способствовала также и Реформация, начавшаяся в XVI веке.

Одним из выдающихся ученых - энциклопедистов эпохи Возрождения был итальянец Леонардо да Винчи (1452 -1519). Он как был художником и инженером, так же интересовался и химией. Им были даны описания различной химической аппаратуры, в особенности приборов для дистилляции, часть которых была сконструирована им самим.

Эпоха Возрождения ознаменовалась значительными усовершенствованиями в различных отраслях производства, и особенно металлургии. Появлялись своего рода энциклопедии металлургической технологии, которые обобщали веками накопленные сведения о технике добычи руд, выплавки и обработки металлов и сплавов. Среди этих энциклопедий необходимо отметить книгу «О пиротехнике», написанную итальянским металлургом и литейщиком Ваноччо Бирингуччо (1480 -1539). Раньше «пиротехния» означала операции, осуществляемые с помощью огня. В книге приведены и некоторые данные по алхимии. Однако автор прочно стоит на почве практики и далек от увлечения алхимическими задачами. Сочинения по металлургии написано и саксонским врачом и металлургом Георгием Агриколой (1494 - 1555), посвятившем всю жизнь изучению металлургии. В книге подробно описаны приемы разведки руд, их добыче и переработке. Специальные главы содержат сведения о добыче и переработке различных солей и минералов.

Как практик Г.Агрикола полностью отрицает химические фантазии о возможности трансмутации металлов и решительно высказывается против алхимии.

Еще ранее, среди арабских учёных выделяется знаменитый бухарский врач Абу Али аль Хусейн ибн Абдаллах ибн Сина, или Авиценна (980-1037), явившийся первым критиком идеи трансмутации металлов, каковую он считал невозможной, и считавший основной задачей алхимии приготовление лекарственных средств.

Немецкий врач и алхимик Филипп Ауреол Теофраст Бомбаст фон Гогенгейм, вошедший в историю под псевдонимом Парацельс (1493-1541) является основоположником другого рационального направления в алхимии - иатрохимии (от греческого йбфспу - врач).

В теоретическом отношении Парацельс являлся классическим алхимиком - он разделял древнегреческое учение о четырёх элементах-стихиях и арабскую теорию трёх принципов. Парацельс не был чужд мистике - он занимался поисками эликсира жизни и даже утверждал, будто нашёл его; в его сочинениях можно найти подробный рецепт приготовления гомункулуса. Однако, подобно Авиценне, Парацельс отрицательно относился к идее трансмутации металлов (хотя не отрицл принципиальной возможности трансмутации). Парацельс утверждал, что задача алхимии - изготовление лекарств: «Химия - один из столпов, на которые должна опираться врачебная наука. Задача химии вовсе не в том, чтобы делать золото и серебро, а в том, чтобы готовить лекарства». В медицине Парацельс основывалсь на ртутно-серной теории. Он считал, что в здоровом организме три принципа - Ртуть, Сера и Соль - находятся в равновесии; болезнь представляет нарушение равновесия между принципами. В своей теории химических функций организма Парацельс отводил видное место фантастическому духу Архею, живщему будто бы в желудке человека и регулирующему пищеварение. Если сам Архей заболевал, то в организме начинался процесс отложения вредных осадков (тартара), подобных винному камню, осаждающемуся на стенках боческ с вином.

Несмотря на подобные фантазии, Парацельс был одним из образованных врачей и химиков своего времени.

Современники различно относились к Парацельсу. Одни считали его великим ученым и врачом, а большинство других - шарлатаном.