Опыт и знание

Труд, который, по К. Марксу^*, является целесообразной и целенаправленной деятельностью, требует от человека не только затраты физических сил, но и напряженной умственной работы. В истории человечества нередко недооценивались профессиональные знания работников на первый взгляд преимущественно физического труда. Именно поэтому у историков науки сложилось одностороннее представление, принижающее достижения древних ремесленников в накоплении знаний о составе веществ и особенностях их превращений. Между тем достижения в познании природы и химических свойств веществ в средние века и даже возникновение науки нового времени были бы невозможны без знаний, накопленных ремесленниками в древности. Среди историков химии все еще распространено мнение, что химические знания в античную эпоху основывались на случайном наблюдении. Только для очень близких по характеру явлений использовались объяснения по аналогии с уже изученными превращениями [9, с. 10]. Немецкий ученый Эрнст Мейер упрекал натурфилософов и химиков-практиков античности в "недостаточном количестве результатов наблюдений". "Нежелание получить результаты наблюдений,- отмечал ученый,- основано на известной нечувствительности природных процессов" к воздействию на них способами, имевшимися в то время. Все это Мейер назвал "характерными признаками рассмотрения природы в древности" [10, с. 19].

^* (Маркс К., Энгельс Ф. Соч., 2-е изд., т. 23, с. 195.)

Герман Копп примерно 150 лет назад гораздо осторожнее оценивал состояние химических знаний в античном мире. По его мнению, историк химии не должен пренебрегать "рассмотрением химических знаний" в "истории химии старого времени", поскольку "сама научная химия" не только "находится в тесной связи с эмпирическим химическим знанием", но и опирается на него [11, с. 19].

Накопление знаний о протекании химических процессов, проводившихся "химиками-практиками" античности,- намного более высокая ступень познания, чем первые наблюдения отдельных химических свойств веществ, случайно попавших в руки первобытного человека. Термин "случай" часто ныне воспринимают и применяют весьма неточно. Его либо понимают как одну из возможностей (вариант), либо рассматривают как противоположность "необходимости". Конечно, "случай" означает несколько неожиданное и непредвиденное явление, но только тот, кто подготовлен к восприятию такого явления, может сделать открытие. Это подтверждает вся современная практика развития науки и производства. В более поздние исторические эпохи в результате естественного исторического процесса разделения труда в обществе произошло и разделение химических знаний на ремесленные и научные. Но на этом основании нельзя сделать вывод, что в отличие от талантливых ученых, работавших в лабораториях, среди ремесленников древности практически не было поистине замечательных химиков. В химической практике древности были слиты воедино ремесло, эксперимент и теоретические представления. Пауль Вальден так охарактеризовал деятельность "античных химиков": "Эти эмпирики древности в высокой степени овладели искусством превращения веществ только путем систематических опытов и наблюдений, осмысленного "опробирования" и "обдумывания" результатов" [4, с. 11].

Пожалуй, все использовавшиеся в химических ремеслах способы обработки веществ вошли в практику химических лабораторий. К ним относятся обжиг, плавление, кипячение, фильтрование, осветление, сушка, кристаллизация, перегонка, закалка, купелирование и цементация. Такие вещества, как металлы и их соединения, соли, щелочи, сера и ее соединения, вещества растительного и животного происхождения, которые ранее использовались ремесленниками, нашли широкое применение и в химических лабораториях нового времени.

Одним из первых опытов перегонки жидкостей было получение терпинеола - очень важного растворителя, выделявшегося из кипящей древесной смолы; терпинеол осаждался на пучке шерсти, помещаемом в верхней части перегонного устройства. Уже в древности люди знали, что влагу, образовавшуюся после конденсации паров нагреваемой морской воды, можно пить [12, с. 16 и сл.]. Для выделения чистого золота или серебра из их сплавов друг с другом или с иными металлами были изобретены специальные способы обработки сплавов: методы чистой пробы, монетной пробы или огненной пробы, что было связано с развитием ремесла чеканки монет. До XIII в., когда стали широко применяться минеральные кислоты, не было надежных методов разделения и определения золота и серебра. Ремесленники решали эту задачу способами цементирования и пробирного анализа. При цементировании нагревали сплав двух благородных металлов с сульфатом железа, кирпичной пылью и поваренной солью. При этом серебро переходило в хлорид. Пробирным камнем служил черный кремнистый сланец, на поверхность которого наносили царапину сплавом благородных металлов. Цвет следа сравнивали с цветом линии, оставленной пробирной иглой, содержание золота в которой было строго определенным [12, с. 18].

Венгерский химик Ф. Сабадвари в своей книге сообщает также об известных в древности способах определения чистоты олова. О них еще в XIX в. упоминал М. Бертло. Согласно одному из этих способов, лили расплавленное олово на кусок папируса. Если олово чистое, то папирус прогорал. Когда в олове содержались примеси, папирус не горел: температура плавления "нечистого" металла была ниже температуры воспламенения папируса [12, с. 19].

Для того чтобы проверить, не смешана ли медная зелень (ярь-медянка) с сульфатом железа, ее помещали на раскаленный клинок. Если при этом появлялось красное пятно, то, значит, в меди были примеси железа. Бумага, смоченная настоем чернильного орешка, также помогала обнаруживать примеси сульфата железа в медной зелени [13, с. 24].

Издавна люди прекрасно понимали разницу в свойствах воды минеральных источников, речной и морской воды. Выводы о целебном действии минеральных вод на человеческий организм были сделаны не из умозрительных представлений, а на основе многочисленных наблюдений. Также было известно о выделении примесей из воды при ее нагревании в котлах, а также об очистке воды фильтрованием и ее осветлении с помощью яичного белка.

В Лейденском и Стокгольмском папирусах, относящихся примерно к 300 г. н. э. (см. разд. "Об источниках"), описаны многочисленные химические методы обработки веществ, приведенные в 250 рецептах. Принимая во внимание довольно медленное развитие химических ремесел в то время, а также опираясь на иные доказательства, можно предположить, что описанные в этих папирусах способы были известны к тому времени уже сотни, если не тысячи лет [13, с. 15]. К сожалению, не осталось никаких сведений о сокровищах искусства, хранившихся в почитавшихся в древнем мире храмах Египта. По повелению древнеримского императора Диоклетиана в 296 г. н. э. все рукописные сочинения, в которых содержались рецепты приготовления поддельных золота, серебра и драгоценных камней, надлежало сжечь. Можно лишь предположить, что, кроме обнаруженных в 1828 г. Лейденского и Стокгольмского папирусов, существовало еще очень много других рецептурных сборников, в которых были описаны и иные способы обработки веществ. Все эти способы использовались в древности для изготовления поддельных драгоценных камней и красок. (Зачастую слово "подделка" интерпретируется лишь как обман. Однако этим термином можно обозначить и способ воспроизведения свойств природных веществ, а также возможность получения искусственных продуктов.)

Подделка золота проводилась различными способами. Один из них, например, таков: "медь слабо нагреть с вязким раствором золота в ртути до того, чтобы ртуть испарилась и образовался тонкий слой золота на меди" [14, с. 35]. Повторив эту операцию четыре-пять раз, ремесленники получали достаточно толстый слой золота, чтобы подделка могла быть принята за золото при ее проверке на пробирном камне. Более дешевые способы изготовления модных поделок "под золото" состояли в многократном нанесении краски, "приготовленной из красной киновари, красного сульфида мышьяка, золотисто-блестяще го серного колчедана, а также из уксуса, квасцов и мочи ребенка". Ремесленники древности изобрели также методы, которые позволяли как бы "увеличить" массу золота или серебра в изделии. Эти способы именовались "диплозисом" (удвоение массы) и "триплозисом" (утроение массы), и, кроме золота и серебра, при этом использовали обычные металлы. Точные соотношения различных компонентов, указанные в дошедших до нашего времени рецептурах изготовления благородных металлов и их сплавов, свидетельствуют о том, что ремесленники нередко действительно стремились получить благородные металлы из обычных. Но они старались сохранить в тайне такие рецепты, чтобы можно было изготовить дешевые сплавы неблагородных металлов, почти неотличимые по внешнему виду от золота и серебра [14, с. 35]. При проверке золота или серебра на чистоту в древности в основном полагались на органы чувств. Вот выдержки из описания принятых в то время способов определения подлинности благородных металлов. "Чистое серебро должно быть белым в расплаве, а также довольно мягким; добавку к серебру свинца можно определить по потемнению окраски расплава, а добавку меди - по пожелтению расплава и увеличению твердости сплава по сравнению с чистым серебром". Золото, "если оно чистое, должно иметь определенную твердость и желтый цвет расплава; добавка серебра придает ему беловатый оттенок, прибавление свинца делает сплав более темным и более мягким, чем чистое золото, а введение в сплав меди или цинка увеличивает прочность сплава и делает его красноватым" [14, с. 36]. Из этих и других дошедших до наших дней документов отчетливо видно, что уже на заре цивилизации ремесленники очень хорошо представляли себе различное влияние добавок отдельных металлов на свойства сплавов. Такие знания могли быть получены только в результате осмысления многочисленных опытов по сплавлению разнообразных металлов. Этот вывод подтверждается анализом и других описаний проверки подлинности благородных металлов.

На основании археологических раскопок ученые пришли к выводу, что не только знатные женщины, но и богатые вельможи в рабовладельческих государствах древности широко использовали в повседневной жизни разнообразные косметические вещества. Среди них были кремы, благовония, средства ухода за волосами, составы для гримировки - от палочек для подкрашивания губ до теней для век. В моде были разнообразные украшения из драгоценных металлов: кольца, браслеты, цепочки и амулеты. Так же высоко, как золото и серебро, ценился жемчуг. В Стокгольмском папирусе приведен рецепт изготовления поддельного жемчуга [14, с. 36]: мелко раздробленный мариенглас (вид прозрачного гипса) и рыбью чешую "нагреть с воском и смешать с горячим коровьим молоком". К этой смеси добавить яичный белок и камедь. Из образовавшейся массы вылепить "жемчужины" и сушить их, подвешивая на специальных волокнах. Высохшие "жемчужины", отполированные мягкой тряпкой, "выглядят лучше, чем настоящий жемчуг".

Для изготовления поддельных драгоценных камней применяли минералы пористой или слоистой структуры, которая способствовала хорошему поглощению растворов красителей. Оксиды одно- или двухвалентной меди применялись в качестве основы для красно-коричневого и черного тонов. Оксид кобальта давал голубую окраску, а оксиды двух- и трехвалентного железа - цвета от красного до пурпурно-фиолетового. Окрашенные таким образом кусочки минералов в смеси с ярью-медянкой, гематитом, суриком, черепаховым панцирем пропитывались такими жидкостями, как, например, сок чистотела или тутовника, желчь теленка, и продавались под видом изумрудов, рубинов, гранатов, аметистов, бериллов и хризолитов [14, с. 36].

Из маленькой железы, находящейся в голове пурпурной улитки (средиземноморский моллюск), добывали один из самых ценных красителей античного мира - пурпур. Для получения одного грамма пурпура требовалось десять тысяч моллюсков. В то время не могли синтезировать вещества, не существующие в природе, однако умели искусственно получать из природных соединений вещества с большим набором необходимых свойств. Так уже на пороге нашей эры люди словно предугадали некоторые черты современной химии. Применялось, например, несколько способов достижения пурпурного окрашивания без использования пурпура. Согласно одному из этих "рецептов", нужно хорошо высушенную, размолотую и просеянную древесную муку из корня краппа^* выварить в дождевой воде, а затем смешать образовавшийся продукт с плодами бобов и белой глиной. С полученным красящим веществом следует нагреть, перемешивая, шерсть, "предварительно хорошо очищенную растворенной в воде золой и глиной" и "окрашенную в голубой цвет синильником"^**. Выкрашенную шерсть хорошо прополоскать в растворе квасцов и высушить в тени на воздухе.

^* (Крапп - многолетнее растение из семейства мареновых (марена красильная). Крапп - это и красящее вещество, находящееся в корнях марены красильной.- Прим. перев.)

^** (Вайда (синильник) - род травянистых растений, широко распространенных в Европе и Азии. Из них получают синюю краску.- Прим. перев.)

"Таким же великолепным получается окрашивание, как и при использовании пурпура, если ткань обработать соком тутовника в смеси с мелкой железной стружкой и красным железняком. Затем ткань надо обработать соком чернильных орешков или известковой водой для придания ей блеска, после чего немного осветлить содой..." [14, с. 38].

Такие рецепты, разумеется, было бы невозможно составить, если бы ремесла древности опирались лишь на отдельные случайные или даже на множество несистематизированных наблюдений. Более того, весьма спорно утверждение некоторых исследователей, что такие рецепты появились лишь в результате ремесленной практики человека. Скорее появление подобных рецептов было результатом пробирного анализа, связанного с развитием ремесленного производства и выделившегося как самостоятельное ремесло.

Очень большое влияние на становление химических ремесел оказал пробирный анализ ("пробирное искусство") - одна из древнейших форм проведения эксперимента. В те времена экспериментатор еще не задавал "вопрос природе", чтобы понять специфику протекания процессов, а стремился лишь найти новые способы получения важных для практики веществ, опираясь на значительное количество эмпирических наблюдений.

Почти все народы, прошедшие такой же путь развития, как Китай, Египет, Вавилон, Греция и Рим, пережили эпоху расцвета пробирного искусства. Но далеко не все возможности пробирного анализа были исчерпаны. И хотя век эмпирической химии ознаменовался такими важными событиями, как изобретения фарфора и пороха, открытие минеральных кислот и разработка метода перегонки спирта, подлинное развитие химии началось лишь после того, как были связаны воедино три области химических знаний, долгое время развивавшиеся, по существу, независимо друг от друга,- ремесленное производство, экспериментальное "искусство" и теория.

Химия древности не сводилась только к ремесленной практике. В результате наблюдений химических свойств веществ из поколения в поколение люди накапливали знания о различных реакциях и о природе образующихся при этом продуктов, а также о влиянии условий на протекание реакций. Были изучены также свойства ядов, лекарств, красителей, в общем "тел растительного, животного и минерального царств". Результаты проводившихся в течение многих веков наблюдений над превращением веществ помогли химикам-практикам осознать важность познания закономерностей природных явлений для совершенствования химических ремесел. В древних государствах - Египте, Вавилоне, Индии, Китае - наиболее надежным и перспективным способом приобретения знаний о природе и химических свойствах веществ считалось систематическое проведение пробирного анализа благородных металлов и их сплавов. Пробирное искусство древности не надо смешивать с возникшей во времена становления научного естествознания теорией эксперимента. Напротив, его следует рассматривать лишь в свете ремесленной деятельности человека, без аналогии с теоретическим анализом. "Теоретической" основой химических знаний древности были вначале мифологические, а затем философские взгляды. Для древнего пробирного анализа характерно то, что он был построен на чисто эмпирической основе и сам послужил основой для создания натурфилософских теорий.