Остров знаний. Пределы досягаемости большой науки - Марсело Глейзер

Описывая природные трансформации, Аристотель наделял каждую из четырех основных стихий определенными качествами, которыми они могли обмениваться. Земля была сухой и холодной, вода – влажной и холодной, воздух – влажным и теплым, а огонь – сухим и теплым. Изменения материи происходили за счет смешения стихий и их качеств. По словам историка науки Уильяма Р. Ньюмена, Джабир перенес Аристотелевы понятия влажности и сухости на два базовых элемента – серу (сухую) и ртуть (влажную). Соответственно алхимические практики были направлены на изменение соотношений этих качеств, которые проявлялись в различных металлах в разных пропорциях. Когда Псевдо-Гебер написал в XIII веке свой влиятельный труд Summa Perfectionis («Сумма совершенств»), он приписал выделенные Джабиром качества корпускулам серы и ртути, которые могут иметь различные размеры, чистоту и соотношение. В соответствии с греческой атомистической традицией корпускулы считались неизменными и сохраняющими свои свойства в различных химических процессах, а также состоящими из еще более мелких частиц четырех основных стихий. «Соответственно, ртуть и сера сами по себе формируют вторичные частицы большего размера, чем их элементарные составляющие, и эти вторичные частицы благодаря своему прочному строению имеют полупостоянное существование», – отмечал Ньютон в своих заметках к трудам Псевдо-Гебера.[99] Эта картина поразительным образом схожа с современными представлениями о фундаментальных частицах (электронах, протонах и нейтронах), из которых состоят атомы разных элементов (или об атомах, составляющих молекулы).

Подобные идеи, представленные в трудах Псевдо-Гебера, указывают на то, что корпускулярная теория была популярна среди алхимиков. Она повлияла не на кого иного, как на Роберта Бойля, натурфилософа XVII века, который считается родоначальником современной химии и у которого Исаак Ньютон учился алхимии. В то время наука еще не отделилась окончательно от своих прародителей. Механическая философия Бойля, изображавшая материю состоящей из частиц с определенным размером, формой, движением и текстурой, зародилась из средневековой алхимии.

Ньютон надеялся узнать у Бойля секреты алхимии, но тот, судя по всему, рассказал своему ученику не слишком много. Бойлю удалось синтезировать одно из веществ, о котором мечтали алхимики, – так называемую красную землю; она считалась последним этапом работы перед получением философского камня и якобы тоже могла превращать свинец в золото, пускай и не так эффективно. Ньютону удалось получить образец «красной земли» только после смерти Бойля в 1691 году благодаря его душеприказчику, философу-эмпирику (и алхимику) Джону Локку.

Еще одним желанным результатом алхимических опытов была философская ртуть – жидкая форма ртути, способная медленно растворять золото, а значит, являющаяся очередным шагом на пути к заветной цели. Лоуренс Принсип, химик и историк науки из Университета Джонса Хопкинса, после множества неудачных попыток сумел получить философскую ртуть по рецепту Бойля. В лучших алхимических традициях Принсип смешал ее с золотом и поместил в плотно закрытое стеклянное яйцо. Впоследствии он рассказывал научной журналистке Джейн Босвельд, что смесь начала подниматься, «как заквашенное тесто». После этого она стала вязкой, затем жидкой, а после нескольких дней нагревания превратилась в «древовидный фрактал»: «Металлическое дерево, вроде тех, которые шахтеры находят под землей, только состоящее из золота и ртути».[100]

Представление о том, что металлы растут под землей, как ветви деревьев, добавляет к алхимии Ньютона и Бойля органическую составляющую. Лаборатория была координатором, местом, где алхимик мог воспроизвести действия Природы, а если повезет – то и ускорить их с помощью тщательно подобранных методов. Ньютон написал огромный труд по алхимии (больше миллиона слов), но, желая оставить свои открытия в секрете, зашифровал его так, что мы не можем прочесть его до сих пор. Тем не менее некоторые из его алхимических точек зрения (включая органические и атомистические взгляды) проявляются и в его чисто научных работах, например в «Началах» или «Оптике». В частности, в конце третьей книги «Начал» он пишет:

Этот пассаж ярко иллюстрирует веру алхимиков в то, что Природа путем медленного нагревания превращает первичную космическую субстанцию в различные вещества. Тем не менее в предисловии к «Началам» Ньютон пишет о своей вере в атомистический состав материи: «Ибо многое заставляет меня предполагать, что все эти явления обусловливаются некоторыми силами, с которыми частицы тел вследствие причин, покуда неизвестных, или стремятся друг к другу и сцепляются в правильные фигуры, или же взаимно отталкиваются и удаляются друг от друга».[102]

«Многое», заставляющее Ньютона «предполагать», очевидно, было результатом его алхимических экспериментов, а выражение «все эти явления обусловливаются некоторыми силами» указывало на его веру в единство Природы, в которой несколько сил могли объяснить огромный спектр явлений. Наконец, описание притяжения и отталкивания «частиц тел», которые «сцепляются в правильные фигуры» кажется смелой попыткой проникнуть в тайны образования атомов и формирования из них молекул с определенной симметрией.

В «Оптике» Ньютон, что называется, дал себе волю более свободно рассуждать о природе материи и света. При этом интуиция часто приводила его к невероятно точным выводам: «Разве все неподвижные Тела, нагретые выше определенного градуса, не излучают Свет и сияние и разве не является это Излучением, производимым вибрирующими движениями их частиц?»[103] Это абсолютно точное описание того, что происходит, когда нагретое тело испускает электромагнитное излучение (иногда в форме видимого света) в результате внутренней вибрации своей твердой структуры и скачков электронов между атомными орбитами (о чем мы подробно поговорим чуть позже).

Согласно Ньютону, свет тоже состоит из корпускул: «Все Тела состоят из твердых частиц, иначе Жидкости не застывали бы… Даже Лучи Света кажутся твердыми телами… Соответственно, Твердость можно считать Свойством всей чистой Материи».[104] Довольно интересное замечание, особенно если учесть все то, что мы сегодня знаем о свойствах света. Ньютон даже рассуждает о возможном переходе света в материю и наоборот: «И почему среди всех ее разнообразных и странных трансмутаций Природа не превращает Тела в Свет и Свет в Тела?»[105] Именно эта трансформация лежит в основе теории относительности Эйнштейна и воплощена в формуле Е = mc2. Разве это не удивительно?