РОБЕРТ БОЙЛЬ (1627-1691)
РОБЕРТ БОЙЛЬ
(1627-1691)
Вот уже более года в Англии шла кровопролитная гражданская война. Республиканцы во главе с Кромвелем вели ожесточенную борьбу с приверженцами короля. Королевская армия терпела поражение за поражением. В одном из сражений был убит богатый землевладелец Ричард Бойль, герцог Коркский» Холодная серая мгла опустилась на Лондон. В тот хмурый вечер семья Бойлей торжественно отмечала годовщину со дня смерти герцога.
В большой зале леди Ренилаф распорядилась зажечь все канделябры. Приглашенные по этому печальному случаю гости — среди них был и известный поэт Джон Мильтон — негромко переговаривались за длинным дубовым столом, во главе которого сидела хозяйка, леди Ренилаф, — одна из четырнадцати детей герцога Коркского. По обе стороны от нее находились братья: старший — лорд Брохил и восемнадцатилетний Роберт Бойль[37].
Роберт осушил бокал и прикрыл ладонью глаза. Его мысленному взору предстала милая сердцу Ирландия… замок Лисмор — там он родился, там провел свое детство, колледж в Итоне, верный наставник и учитель Марком, увлекательные путешествия по Италии и Франции, годы упорной учебы в Женеве… И вот теперь он в Лондоне…
Слова брата вернули его к действительности:
— Мы всегда будем помнить отца. Он был строг, порой даже суров с нами, детьми, однако каждому из нас помог найти свое призвание в жизни. Я занялся литературой, отец ничуть не противился этому, хотя в душе прочил мне карьеру военного.
Роберт с детства грезил наукой. «Хочешь стать ученым — учись», — говаривал он. Отец нанял брату лучших учителей, послал учиться в Италию, а затем в Швейцарию.
Леди Катарина Ренилаф украдкой смахнула навернувшуюся на глаза слезу и тихо произнесла:
— Господа, прошу всех в зеленую залу. Там мы сможем несколько отвлечься от горестных воспоминаний.
В этой зале дочь герцога обычно принимала известных по тем временам ученых, литераторов и политиков. Здесь не раз велись жаркие споры, и Роберт Бойль по возвращении в Лондон стал одним из завсегдатаев подобных собраний. Однако будущий ученый мечтал от абстрактных споров перейти к настоящему делу.
Вот уже несколько дней в доме сестры велись необычные диспуты. На этот раз гостем леди Ренилаф был француз Рене Декарт Картезий[38]. И Роберт Бойль стал одним из самых серьезных его оппонентов. В тот печальный вечер они продолжили прерванную накануне беседу:
— И все же не могу согласиться с вами, — обратился Бойль к Декарту. — Не следует ставить разум превыше всего. Фрэнсис Бэкон[39] сказал: «Знание — сила, сила — знание». Но откуда происходит знание?
— Предвижу ваш ответ, — воскликнул Декарт. — «Из опыта».
— Разумеется. Опыт — лучший учитель.
— Но что представлял бы ваш опыт без разума? Все, что дает нам наука, есть плод разума.
— Я отнюдь не отрицаю роли разума, — заметил Бойль. Возможно, я покажусь банальным, но хочу еще раз процитировать Бэкона: «Философ… не должен поступать, как паук: растрачивать разум на хитросплетения; он должен поступать, как пчела: собирать факты и с помощью разума превращать их в мед». Ваше учение о материальном мире построено на идеях Демокрита[40], утверждавшего, что тела состоят из мелких неделимых частиц — атомов. Сегодня многие философы и естествоиспытатели придерживаются этой точки зрения, однако согласитесь, что господствующим пока остается учение Аристотеля[41]. Четыре его элемента (огонь, воздух, вода, земля) и три начала алхимиков (ртуть, сера, соль) признаны всеми.
Надолго затянулся спор ученых, однако одна мысль не давала покоя молодому Бойлю: неужели Аристотель прав? Возможно ли, чтобы все тела состояли лишь из четырех элементов? И если это так, почему же алхимики не сумели найти философский камень и с его помощью превратить все вещества в золото? Этот вопрос следует решить с помощью эксперимента. «Ничего от слова, все от опыта»[42] — вот истинный девиз науки.
Многие естествоиспытатели поддерживали в этом Бойля. Они нередко собирались в доме одного из ученых, чтобы вместе обсудить результаты своих опытов и сделать необходимые теоретические выводы. Некоторые из них имели большие лаборатории. Мечтал о собственной лаборатории и молодой Бойль, однако просить сестру о материальной поддержке не осмеливался. Пожалуй, лучшее, на что следует рассчитывать — это Стэльбридж[43]. Многочисленные постройки имения можно переоборудовать под лаборатории; к тому же оттуда рукой подать до Оксфорда, да и Лондон недалеко: можно будет по-прежнему встречаться с друзьями…
Они называли свою группу «Невидимый колледж»[44]. Никто ее знал о встречах энтузиастов-экспериментаторов, целью которых были проблемы новой, зарождающейся науки.
В верхнем этаже замка в Стэльбридже размещались спальня, кабинет, просторная зала и богатая библиотека. Каждую неделю извозчик доставлял из Лондона ящики с новыми книгами. Бойль читал с невероятной быстротой. Порой он просиживал за книгой с утра до позднего вечера. Тем временем близились к завершению работы по оборудованию лаборатории. Кроме большой кирпичной, Бойль приобрел еще и железные печи, установленные на трех толстых железных подпорах. Эти печи были неимоверно тяжелые, однако их передвигали, если на то была необходимость. К концу 1645 года в лаборатории начались исследования по физике, химии и агрохимии. Бойль любил работать одновременно по нескольким проблемам. Обычно он подробно разъяснял помощникам, что предстоит им сделать за день, а затем удалялся в кабинет, где его ждал секретарь. Там он диктовал свои философские трактаты[45].
Ученый-энциклопедист, Бойль, занимаясь проблемами биологии, медицины, физики и химии, проявлял не меньший интерес к философии, теологии и языкознанию. Последователь Фрэнсиса Бэкона, по мнению которого основным источником знания был опыт, Бойль придавал первостепенное значение лабораторным исследованиям. Наиболее интересными и разнообразными были его опыты по химии. Бойль считал, что химия призвана стать одной из основополагающих наук в философии. Если для современников ученого химия была лишь искусством, помогавшим аптекарям делать лекарства, а алхимикам — искать философский камень, то для Бойля она была наукой, которая, отпочковавшись от алхимии и медицины, вполне может стать самостоятельной[46].
…В лаборатории, как обычно, кипела напряженная работа. Горели печи, нагревались в ретортах разнообразные вещества. В кабинет к Бойлю, намеревавшемуся сделать утренний обход помещений, вошел садовник и поставил в углу корзину с великолепными темно-фиолетовыми фиалками. Восхищенный их красотой и ароматом, ученый, захватив с собой букетик, направился в лабораторию: предстояло перегонять «витриол» (сульфат тяжелого металла) для получения «олеума витриоли» — концентрированной серной кислоты. Бойль открыл дверь — густые клубы дыма выходили из стеклянного приемника.
— Как идет работа, Уильям? — спросил он у молодого человека, наблюдавшего за печью.
— Все в порядке, сэр.
— Есть что-нибудь новое?
— Пока ничего. Вчера вечером нам доставили две бутыли с соляной кислотой.
— Откуда?
— Опять из Амстердама. Закупили у Рудольфа Глаубера.
— Хотелось бы взглянуть на эту кислоту. Отлей-ка немного в колбу.
Бойль положил на стол фиалки, чтобы помочь Уильяму налить кислоту. Едкие пары повалили из горла бутыли и медленно расползались по столу. Светло-желтая жидкость в колбе тоже дымилась.
— Великолепно! Когда закончите перегонку, зайдите ко мне наверх, обсудим план работы на завтра. — Бойль взял со стола букетик и отправился с ним в кабинет. И только тут он заметил, что фиалки слегка дымились. Жаль! Попали брызги кислоты. Надо бы их промыть. Он опустил цветы в стакан с водой, а сам, сев у окна, взялся за книгу. Через некоторое время, оторвавшись от чтения, он бросил взгляд на стакан с фиалками. Что за чудо! Они стали красными. Бойль отбросил в сторону книгу, схватил корзину с благоухающими цветами и быстро спустился в лабораторию.
— Уильям, принесите несколько стаканов и понемногу каждой из кислот. Воды тоже не забудьте.
Молодой помощник расторопно выполнил указания мэтра. Он знал: сейчас не время для расспросов. Позднее Бойль все объяснит. Они разлили по стаканам кислоты и разбавили водой, потом опустили туда маленькие букетики. Бойль сел на стул и стал ждать. Постепенно сине-фиолетовая окраска цветов начала приобретать красноватый оттенок. Вскоре они стали красными.
— Оказывается, не только «спиритус салис», но и остальные кислоты могут превращать синюю окраску фиалок в красную, — подытожил Бойль. — Это очень важно! Теперь мы легко можем определить, кислый ли данный раствор, — стоит лишь погрузить в него лепесток фиалки.
Бойль на секунду задумался.
— Пожалуй, лучше сделать так: соберем лепестки фиалок & приготовим из них настой…
— Готовить их будем в воде или в спирте? — спросил Уильям.
— И в том, и в другом. Посмотрим, что эффективнее. Одна капля такого настоя, прибавленная к исследуемому раствору, окрасит его, и по цвету можно будет узнать, кислый он или нет.
— А может, и щелочи будут изменять цвет краски? — робко заметил Уильям.
— Конечно. Испробуем и это. А теперь за работу! Приготовьте прибор для экстрагирования. Я пошлю садовника за цветами.
Было решено экстрагировать не только фиалки, но и приготовить настой из душистых лепестков роз.
Неутомимый исследователь, Бойль не ограничился получением настоев из цветов. С этой целью им были собраны целебные травы, лишайники, чернильный орешек, древесная кора и корни растений… Много разных по цвету настоев приготовил ученый со своими помощниками. Одни изменяли свой цвет только под действием кислот, другие — под действием щелочей. Однако самым интересным оказался фиолетовый настой, полученный из лакмусового лишайника. Кислоты изменяли его цвет на красный, а щелочи — на синий. Бойль распорядился пропитать этим настоем бумагу и затем высушить ее. Клочок такой бумаги, погруженный в испытуемый раствор, изменял свой цвет и показывал, кислый ли раствор или щелочной. Это было одно из первых веществ, которые уже тогда Бойль назвал индикаторами. И как часто случается в науке, одно открытие повлекло за собой другое. При исследовании настоя чернильного орешка в воде Бойль обнаружил, что с солями железа он образует раствор, окрашенный в черный цвет. Этот черный раствор можно было использовать в качестве чернил. Бойль подробно изучил условия получения чернил и составил необходимые рецепты, которые почти на протяжении века использовались для производства высококачественных черных чернил.
Наблюдательный ученый не мог пройти мимо еще одного свойства растворов: когда к раствору серебра в азотной кислоте добавляли немного соляной кислоты, образовывался белый осадок, который Бойль назвал «луна корнеа» (хлорид серебра). Если этот осадок оставляли в открытом сосуде, он чернел. Это была аналитическая реакция, достоверно показывающая, что в исследуемом веществе содержится «луна» (серебро). Бойль ошибочно считал причиной почернения осадка воздействие воздуха. В то время он не мог еще предположить, что разложение вызывается светом. Ученому были известны и многие другие реакции, в результате которых образовывались осадки.
Бойль продолжал сомневаться в универсальной аналитической способности огня и искал иные средства для анализа. Его многолетние исследования показали, что, когда на вещества действуют теми или иными реактивами, они могут разлагаться на более простые соединения. Используя специфические реакции, можно было определять эти соединения. Одни вещества образовывали окрашенные осадки, другие выделяли газ с характерным запахом, третьи давали окрашенные растворы и т. д. Процессы разложения веществ и идентификацию полученных продуктов с помощью характерных реакций Бойль назвал анализом. Это был новый метод работы, давший толчок развитию аналитической химии.
В то время ученые полагали, что только огонь может разлагать все вещества. Бойль отнюдь не был уверен в их правоте. Например, он знал из опыта, что при прокаливании песка, соды и известняка смесь не только не разлагалась, но из нее получалось стекло. Огонь и воздух все больше привлекали его внимание. Поэтому его помощники все чаще стали получать от него задания по исследованию влияния огня и воздуха на химические процессы. В центре внимания был процесс горения — одна из сокровенных тайн природы, которую Бойль пытался разгадать. Ученый сделал несколько важных открытий, но не смог дать правильного объяснения горению, так как, подобно многим ученым его эпохи, считал, что в огне содержится особый элемент «теплород»[47]. Бойль искренне верил, что при горении вещества связываются с теплородом. Главное доказательство этому он видел в обжигании металлов; полученная в результате зола (окись) всегда была тяжелее взятого металла[48].
«Теплород может пройти даже через стекло, ибо металл, нагреваемый в запаянном стеклянном сосуде, тоже сгорает и образует золу, которая весит больше, чем он сам…», — рассуждал Бойль, но другие его опыты бесспорно доказывали, что воздух в процессе горения играет немаловажную роль. Что-то из воздуха связывалось с горящими веществами. Многие из них, например спирт, воск и смолы, при сжигании образовывали воду. Однако ученый не мог объединить и теоретически обосновать эти факты, так как не в состоянии был избавиться от сильного влияния догматов алхимиков.
Если бы Бойлю удалось открыть кислород, не понадобилось бы создавать теорию флогистона[49].
И тем не менее заслуги Роберта Бойля перед наукой огромны. Он пытался проникнуть в тайны природы. Результаты исследований, философские выводы и обобщения отражены на страницах его многочисленных трактатов[50]. Большую часть из них он опубликовал, а о некоторых, тех, что хранились в рукописях, рассказывал на встречах «Невидимого колледжа». Имя Роберта Бойля произносили с почтением. Его незаурядный ум, Добрый характер, необыкновенная мягкость и доброжелательность к людям вызывали восхищение окружающих.
Однако научную работу в Стэльбридже пришлось приостановить: из Ирландии пришла недобрая весть: восставшие крестьяне разорили замок в Корке, доходы имения резко сократились. В начале 1652 года Бойль вынужден был выехать в родовое поместье. Много времени ушло на улаживание финансовых проблем, был назначен более опытный управляющий, порой Бойль сам контролировал его работу. Но дела в поместье не могли отвлечь Бойля от научной деятельности. Он не ограничивался одним только чтением книг. Поскольку для химических и физических экспериментов не было необходимых условий, он стал заниматься медициной. В этом ему в известной степени помог Уильям Петти[51]. Почти каждый день они собирались в кабинете Петти. Занятия анатомией и физиологией страстно увлекали Роберта Бойля. Кроме того, темой их постоянных бесед были философия и экономика.
В эти месяцы ученый вел обширную переписку. Не прошло и года после переезда Бойля в Ирландию, как его мысли вновь устремились в Лондон. Поводом послужило письмо его друга, математика Джона Уилкинса[52]. «Дорогой Бойль, — писал Уилкинс, — наш «Невидимый колледж» перебрался в Грешем-колледж. В Оксфорде собралось много английских ученых. Здесь работают математики Джон Уоллис[53] и Сет Уорд, врачи Годдард и Уиллис[54] и многие другие. Здесь же и Уорден, но он работает в Уайдхэм-колледже. Очень заметно здесь твое отсутствие. По-моему, нет никакого смысла отсиживаться в Ирландии. Все считают, что ты должен быть с нами в Оксфорде».
Возвращение в Англию? Неплохая идея! Дела в поместье давно налажены. А в Оксфорде и впрямь широкие возможности для научной работы.
Потом пришло письмо от Уордена — он тоже уговаривал перебираться в Оксфорд. Бойль отдал последние распоряжения управляющему и быстро собрался в дорогу.
Шел 1654 год. Снег постепенно таял, суровая зима уступала свои права весне. По-весеннему радостно было и на душе у Роберта Бойля. Наконец-то он снова будет иметь просторные лаборатории. Кроме лабораторий в колледже, он непременно построит и собственные.
Он был тепло встречен друзьями; предстояла большая серьезная работа. Не теряя ни дня, Бойль приступил к исследованиям. Ему помогал молодой ассистент, недавно приехавший из Франции, Гийом Гомберг[55]. Воздух, строение веществ, горение — сколько еще непознанных явлении в природе!
— Одного анализа недостаточно, — как-то сказал Бойль, — нужна и теория, но не выдуманная, а проверенная практикой.
— Но у вас ведь уже сложились свои собственные взгляды, — ответил ему Гомберг.
— Да, безусловно. И подтверждаются они нашими многолетними исследованиями. Можно ли все тела путем анализа превратить в одну и ту же соль, селитру и ртуть? Конечно же,нет!
— Это обычные выдумки алхимиков. Они не доказаны опытом, — согласился с ним Гомберг.
— Да, опыт показывает обратное… То же самое надо сказать и об учении Аристотеля. Нет способа, при помощи которого можно превратить огромное разнообразие тел только в четыре элемента — воду, воздух, землю и огонь. В природе существует большое число элементов, которые образуют более сложные вещества. Последние, разлагаясь, приводят к элементам, которые являются неизменными, так как их нельзя разложить на составляющие. Они состоят из корпускул[56], — заключил Бойль.
— Однако, насколько известно, вы признаете существование и более сложных корпускул?
— Да, когда корпускулы элементов соединяются, они образуют сложные корпускулы.
— Но корпускулы вечны?
— Да. И вот пример. Возьмите немного золота, поместите его в царскую водку, нагрейте, и вы увидите, что через короткое время оно растворится. Если раствор выпарить, мы получим новое вещество, а если прибавить в раствор немного цинка, на дно осядет золотой порошок. Это то золото, которое вы первоначально растворили. Следовательно, корпускулы изменяют свое состояние, но остаются вечными. Царская водка как бы разрушает природу золота, но его сущность — корпускулы — остается без изменения.
Бойль признавал существование некоего начала материи. Это было не ново. Древние философы тоже принимали существование первоматерии. Для одних это была вода, для других — земля… Для Бойля она имела определенное состояние, но он верил, что три основных свойства первоматерии — форма, величина и движение — составляют и три основных свойства корпускул. Для него свойство «вес» не существовало. Отсутствие веса было ахиллесовой пятой его взглядов, ибо из-за отсутствия именно веса корпускулы Бойля оставались в мире нематериального, были скорее «идеями», плодом ума, чем реально существующими частицами.
Аппарат Бойля для дистилляции
Идеи Бойля, с одной стороны, несли нечто новое, почерпнутое из опыта, вобравшее в себя все последние достижения научной мысли, с другой — порожденные бесплодными софизмами схоластических учений, они не могли вырваться в просторы истинного познания. Однако первый кирпич был заложен. Понятие «элемент»[57] использовалось для того, чтобы объяснить химические реакции. Наравне с ним существовало и понятие «корпускула», но с преобладанием оттенка философского толка. Эти понятия постепенно развивались, пока не появилась теория атомизма Дальтона, а позднее и атомно-молекулярная теория.
Совместные исследования Бойля и Гомберга сводились к одной цели: систематизировать вещества и разделить их на группы в соответствии с их свойствами.
— Элементы, как самые простые, надо поставить на первое место. Разумеется, соединений намного больше, но и при их рассмотрении надо начать с более простых, — размышлял Бойль.
— Тогда надо начинать с металлов, — подсказал Гомберг.
— Будем надеяться, что мы на правильном пути. В самом деле, металлы — простые соединения, потому что при погружении в кислоту они разлагаются под ее действием и выделяют содержащийся в них «воздух». Потом идет класс витриолов — синего, зеленого, белого. Металлы с «ацидум олеум витриолд» образуют твердые вещества — «витриоли». Продолжим изучение соединений металлов с другими кислотами.
Бойль и Гомберг получили и исследовали много солей. Их классификация с каждым экспериментом становилась все обширнее и полнее. Не все в толковании ученых было достоверно, не все соответствовало существовавшим в те времена представлениям, и, однако, это был смелый шаг к последовательной теории, шаг, который превращал химию из ремесла в науку. Это была попытка ввести теоретические основы в химию, без которых немыслима наука, без которых она не может двигаться вперед.
Гийом Гомберг, переселившись со временем во Францию, применял новый подход к изучению веществ в Парижской Академии наук.
А Бойль продолжал свои исследования в Оксфорде. После Гомберга его ассистентом стал молодой физик Роберт Гук[58]. В основном они посвятили свои исследования газам и развитию корпускулярной теории.
— Декарт утверждает, что тела состоят из корпускул и эфира[59], — говорил Бойль. — Тогда в газах, где корпускулы перемещаются свободно, должно быть чрезвычайно много эфира.
— Сторонники Декарта, картезианцы, убеждены в этом, — сказал Гук.
— Да, но что показывает опыт Торричелли[60]? В трубке над ртутью существует пустое пространство.
— А может быть, корпускулы газов перемещаются в пустом пространстве?
— Это необходимо проверить, — ответил Бойль. — Изготовим аппаратуру, из которой с помощью насоса удалим воздух, и исследуем, что осталось в сосуде: пустое пространство или эфир.
— Но у нас плохие насосы.
— Попытаемся сделать сами более совершенные, если возникнет в этом нужда.
Началась работа. Бессонные ночи, нервное напряжение, волнующие ожидания… Насосы и в самом деле никуда не годились. Они не могли удалить полностью воздух из сосуда. И тогда Гук принялся за конструирование нового насоса. С его помощью исследователям удалось почти полностью удалить воздух. Однако все попытки доказать присутствие эфира в пустом сосуде оставались тщетными. Бойль провел еще одно дополнительное усовершенствование насоса. Он» повторили опыт, но» результат оставался прежним.
— Никакого эфира не существует, — подвел итоги работы БоЁль.
— Это пустое пространство, какое существует и в торричеллевой пустоте.
— Да, и это пустое пространство мы; назовем вакуумом, что по-латыни означает «пустой». Итак, в сосуде с газом должны быть только корпускулы и вакуум.
— Но это же удар по картезианцам. Они не замедлят обрушиться на нас в своих трактатах.
Первый пневматический прибор Бойля — воздушный насос (1660 г.) (J. R. Partington, A History of Chemistry, V. 2,1964)
Гук был прав. Сторонники Декарта и в самом деле подняли шумиху по этому поводу, но доказывали они свою правоту на словах, а Бойль располагал результатами опытов. Он не любил вступать в споры. Его мягкому характеру были не свойственны ожесточенные схватки, на которые вызывали его картезианцы. Он упорно продолжал исследования — надо было собрать новые данные, написать новые книги. Именно так он ответит своим противникам и представит новые доказательства неоспоримости сделанных им выводов[61].
Кризис, охвативший в конце пятидесятых годов всю Англию, прервал его научную работу. Возмущенные жестокой диктатурой Кромвеля сторонники монархии вновь поднялись на борьбу. Аресты и убийства, кровавая междоусобица стали обычным явлением в стране.
Бойль удалился в поместье: там можно было спокойно трудиться. Он решил изложить результаты своих исследований за последние десять лет. В кабинете Бойля работали почти круглосуточно два секретаря. Один под его диктовку записывал мысли ученого, другой переписывал начисто уже имевшиеся наброски. За несколько месяцев они закончили первую большую научную работу Бойля «Новые физико-механические эксперименты относительно веса воздуха и его проявления»[62]. Книга вышла в свет в 1660 году. В ней Бойль описал все опыты, проведенные за последние два года, и впервые выступил с критикой учения Аристотеля о четырех элементах, декартова «эфира» и трех алхимических начал. Естественно, этот труд вызвал резкие нападки со стороны последователей Аристотеля и картезианцев. Однако Бойль опирался в нем на опыт, и потому доказательства его были неоспоримы. Большая часть ученых — последователи корпускулярной теории — с восторгом восприняли идеи Бойля. Многие из его идейных противников тоже вынуждены были признать открытия ученого, в их числе и физик Христиан Гюйгенс[63], сторонник идеи существования эфира.
Не теряя ни дня, Бойль приступает к работе над следующим своим произведением: «Химик — скептик»[64]. В нем ученый развивает свои идеи о химических элементах. Последовательно описав опыты и сделав соответствующие выводы, он полностью опроверг учение алхимиков о трех началах — сере, ртути и соли. Камня на камне не оставил Бойль и от учения о четырех элементах, существовавшего без малого две тысячи лет. Но основное внимание в этой работе он уделил вопросам, связанным с огнем. Он показал, что нагревание не только вызывает разложение вещества, но оно может вызвать и его связывание или вовсе не оказывать воздействия. Одновременно с работой над трактатом «Химик — скептик» Бойль продолжает опыты в лаборатории. После восшествия на престол Карла II политическая жизнь страны несколько нормализовалась и ученый мог уже проводить исследования в Оксфорде. Иногда он наведывался в Лондон, к сестре Катарине. Его ассистентом в лаборатории Оксфорда теперь был молодой физик Ричард Таунли[65]. Бойль не оставлял намерения ответить на критику его «Новых экспериментов» и продолжить исследование воздуха. Используя специальные стеклянные сосуды с нанесенными на стенки делениями[66], посредством которых можно было учесть объем содержащегося в них газа, исследователь пытался разобраться в сложных вопросах: какие силы заставляют корпускулы связываться и существуют ли они вообще?
— Попробуем применить различные величины давления, — сказал Бойль помощнику. — Поднимите уравнительную склянку так, чтобы давление стало в два раза больше. Так. Еще выше. Теперь измерьте объем.
— Объем стал в два раза меньше, — сказал Таунли.
— Интересно. А теперь уменьшите давление в два раза.
— Теперь он стал в два раза больше.
— Давайте увеличим в три раза…
Печи для анализа
Титульный лист книги Бойля «Химик-скептик» (Роттердам, 1668)
Подобные опыты они повторяли многократно, но результат был один: объем газа находился в обратной зависимости от его давления. Величайшее открытие XVII века. Бойль впервые описал его в 1662 году («В защиту учения относительно эластичности и веса воздуха»)[67] и скромно назвал гипотезой. Пятнaдцaтью годами позже во Франции Мариотт[68] подтвердил открытие Бойля, установив ту же закономерность. По сути дела это был первый «закон рождающейся физико-химической науки.
Деятельность оксфордских ученых была удивительно плодотворной; же случайно Оксфорд считался в те времена центром научной мысли в Англии. «Невидимый колледж» заложил основы для создания в 1663 году Английской Академии наук, или, как ее называли, Лондонского королевского общества[69]. Роберт Бойль был единогласна избран в число членов: Совета Общества. Его первыми помощниками стали Роберт Гук и Генри Ольденбург[70]. Бойль находился в расцвете творческих сил: одна за другой появлялись из-под его пера научные работы по философии, физике, химии. В 1664 году он публикует «Опыты и размышления о цветах». В то время в его лаборатории работал молодой немецкий химик Иоганн Бехер[71]. Снова вместе изучали огонь[72]. Бойль заметил, что внесенное в пламя вещество окрашивает его в различные цвета. Например, соединения меди придают пламени зеленый цвет. Открытие позволяло распознавать вещества. Бехеру надо было провести ряд опытов,, чтобы установить цвет, характерный для каждого элемента. Трудолюбивый химик с незаурядным складом ума, Бехер по возвращении в Германию развил учение Бойля в работе «Подземная физика». Позднее соотечественник Бехера Георг Шталь[73] на основе его наблюдений и открытий разработал теорию флогистона.
И. Б. Ван Гельмонт
Георг Эрнест Шталь
Бойль к тому времени был в зените своей славы. Нередко его приглашали теперь во дворец, потому что и сильные мира сего считали честью для себя побеседовать хоть несколько минут со «светилом английской науки». Ему повсеместно оказывали почести и даже предложили стать членом компании «Королевские шахты». В следующем году его назначают директором Ост-Индской компании. Однако все это не могло отвлечь ученого от основной работы. Подтверждение тому — его книги: «Гидростатические парадоксы», «Возникновение форм и качеств согласно корпускулярной теории», «О минеральных водах». В последней он давал прекрасное описание методов анализа минеральных вод.
В 1669 году на торжестве по случаю назначения Исаака Ньютона профессором физики Бойль познакомился с другом Иоганна Кункеля[74] — Крафтом[75]. Последний работал некоторое время в Гамбурге у алхимика Бранда[76].
— Я бы хотел встретиться с вами, господин Крафт, и поговорить в более благоприятной обстановке. Не смогли бы вы зайти ко мне завтра?
— С величайшим удовольствием, господин Бойль. На следующий день они сидели друг против друга.
— Господин Крафт, открытие алхимика Бранда очень заинтересовало меня, — начал Бойль. — Расскажите о нем поподробнее.
— Бранд нагревает сухой остаток мочи, предварительна смешивая его с песком. При этом он получает легко воспламеняющееся вещество, которое, будучи собрано и охлаждено под водой, светится ночью. Вещество испускает холодное свечение.
— Мне бы хотелось попробовать получить такое вещество. Буду вам признателен, если вы посетите мою лабораторию и не откажете в любезности дать нам некоторые советы.
— Быть может, начнем работу сегодня же?
— Прекрасно! Я к вашим услугам, — обрадовался Бойль, Ученые направились в лабораторию.
В течение нескольких лет Бойль изучал вещество, названное светящимся камнем, или фосфором. Он открыл, что после сжигания фосфора образуется белая зола, которая быстро взаимодействует с водой. Полученный раствор давал кислую реакцию, поэтому Бойль назвал его фосфорной кислотой. Ученый заметил, что при нагревании фосфора со щелочью получается какой-то газ (фосфин). Вступая в контакт с воздухом, газ воспламенялся и образовывался густой белый дым. Бойль попытался разработать другой, лучший метод получения фосфора, и в конце концов это ему удалось. В 1680 году он получил белый фосфор, который впоследствии еще долго называли фосфором Бойля[77].
Шло время. Здоровье Бойля сильно ухудшилось. Он не мог уже следить за работой в лабораториях, не мог принимать деятельного участия в исследованиях. Однако ему необходимо было изложить те знания, которые он приобрел в процессе своих исследований на протяжении почти тридцати пяти лет. С этой целью Бойль отправляется в родовое поместье, отказавшись от предложения стать президентом Королевского общества. Иногда он наезжал в Кембридж — побеседовать с Ньютоном, в Оксфорд — повидаться со старыми друзьями или в Лондон — встретиться с софистами. Но лучше всего он чувствовал себя дома, в своем кабинете среди книг. Теперь его занимали в основном философские проблемы. Бойлем было написано множество книг, некоторые вышли в свет уже после смерти ученого: часть его рукописей была найдена в архивах Королевского общества.
Он умер в 1691 году[78], оставив будущим поколениям богатое научное наследие. Теория о корпускулярном строении веществ была шагом вперед на пути развития атомно-молекулярной теории. Правда, в конце жизни, попав под влияние мистических философских учений, Бойль все больше сомневался в правильности корпускулярных представлений. Для него корпускулы были лишь формой мышления, благодаря которой можно было объяснить некоторые явления, а не реально существующими. И тем не менее исследования великого ученого положили начало рождению новой химической науки. Он выделил химию в самостоятельную науку и показал, что у нее свои проблемы, свои задачи, которые надо решать своими методами, отличными от медицины. По мнению Бойля, химия должна была дать объяснение химическим процессам и строению веществ, а также создать новые методы работы. Систематизируя многочисленные цветные реакции и реакции осаждения, Бойль положил начало аналитической химии. Его исследования горения веществ привели к созданию первой общей теории в химии — флогистонной теории Георга Шталя.