Элементы Эмпедокла

Эмпедокл был не только чрезвычайно тонким наблюдателем явлений органической и неорганической природы, но и хорошим знатоком ремесленной и фармацевтической практики. (Не исключено, что Эмпедокл сам изготовлял лекарства.) Это подтверждают выдвинутые им представления о давлении воздуха (!), об "элементах" и их соединениях, о мельчайших частицах ("осколках") элементов, о соединении веществ ("теория пор", представление об "избирательном сродстве"), об "огненном веществе" воздуха [15, с. 1827]. Эмпедоклу были известны не только многочисленные вещества, но и способы их приготовления. Приводимые в его работах данные говорят о том, что он превосходно владел способами "экспериментального искусства" [15].

Представления Эмпедокла, переосмысленные и развитые Аристотелем, оказали значительное влияние на развитие естествознания вплоть до XVIII в.

Рассмотрение взглядов Эмпедокла мы начнем с наиболее разработанных им представлений об элементах. В основе теорий Эмпедокла и его последователей лежит представление о четырех вечно существующих первичных субстанциях (первостихиях, первоэлементах): огне, воде, воздухе, земле. В дальнейшем были развиты более детальные представления о составе и свойствах этих элементов, а также об их движении и смешении.

Выделение четырех элементов как основы материального мира стало первой в науке попыткой классификации веществ, исходя из общего принципа (выражаясь современным языком) агрегатных состояний. Подобный подход впоследствии был использован учеными для нахождения общности состава и свойств веществ; в 1750 г. этот принцип развил немецкий химик Иоганн Юнкер [17].

Важную роль играло описание специфики первоэлемента с помощью сочетаний неизменных качеств - сухости, влажности, тепла и холода. На основе дошедших до нас отрывочных знаний о взглядах Эмпедокла трудно судить, насколько всеобъемлющей была его характеристика веществ по сравнению с теорией Аристотеля [16]. Во всяком случае, именно Эмпедокл первым попытался определить неизменные качества первичных элементов. Например, согласно его характеристике, огонь - теплый и сухой, вода - влажная и холодная, воздух - влажный и теплый, земля - сухая и холодная.

Очень важным было также представление Эмпедокла, что из четырех элементов образуются мельчайшие "осколки". Это представление явилось не только вехой на пути развития атомистики (как и "частицы огня", введенные Ксенофаном). Эмпедокл первым предположил, что из этих "осколков" образуются соединения качественно различных веществ [15, с. 1827]. Если при этом допустить существование различных элементов и их "смесей", то таким способом можно объяснить многообразие веществ.

Если бы основная субстанция была едина, то все вещества по своей сути были бы однообразны; тогда для объяснения различных свойств веществ вполне достаточно оперировать понятиями "уплотнение" и "разбавление". Но если считать, что основных элементов несколько, то необходимо было предложить новые теории, объясняющие многообразие веществ. Это и сделал Эмпедокл, впервые применив понятия "объединение" и "разъединение". Эмпедокл считал, что многообразные вещества образуются в результате качественно различных объединений частиц первоэлементов [15]. Таким образом, становилось понятным существование разнообразных форм материи и возможности ее превращений. Как мы уже знаем, всю совокупность органических и неорганических веществ, согласно взглядам Эмпедокла, образуют четыре основных элемента. Элементы состоят из мельчайших, недоступных чувственному восприятию частиц. За счет их многократного соединения и разъединения образуется громадное количество разнообразных веществ и тел.

По сравнению с существовавшими ранее натурфилософскими системами эти представления позволяют намного легче объяснить природу веществ и их превращений. Воззрения Эмпедокла оригинальны и постановкой вопроса об особенностях протекания "соединения" и "разъединения" частиц элементов. Тем самым Эмпедокл значительно развил представления о соединении веществ. Характер представлений Эмпедокла о превращениях веществ позволяет предположить, что он неоднократно сам проводил разнообразные реакции [15, с. 1837].

Представления Эмпедокла о "порах", "симметрии", "избирательном родстве" - теоретические модели предполагаемого элементарного строения различных веществ, отражающие их способность к соединению [15, с. 1828]. Предположения, что частицы элементов различаются по структуре и имеют поры, через которые могут проникать друг в друга, было, по сути, механистическим. В то же время биоморфные гипотезы Эмпедокла о симметрии и избирательном сродстве, об объединении и разъединении, о "живущих" и "страдающих" частицах элементов способствовали развитию динамического направления в натурфилософии [15].

Среди элементов Эмпедокла особую роль играл огонь - "огненное вещество", "растворенное" в воздухе. Понятие об "огненном веществе" впоследствии было использовано для изучения такого важного химического процесса, как горение. Введенное Эмпедоклом "огненное вещество" в трудах арабских и европейских алхимиков трансформировалось в "серу", позже Г. Бехер назвал его "горючей землей", Г. Шталь - "флогистоном", а К. Шееле и Дж. Пристли в конце XVIII в.- "огненным воздухом". И наконец, вскоре "огненное вещество" получило от А. Лавуазье современное название "кислород"^*. Однако еще несколько десятилетий после Лавуазье (пока ученые окончательно не установили, что причина тепла - движение^**) существовало близкое к воззрениям Эмпедокла понятие о "веществе тепла" - "теплороде".

^* (На самом деле кислород был получен в 1772-1775 гг. независимо тремя учеными - представителями различных стран: шведом К. Шееле, англичанином Дж. Пристли, французом А. Лавуазье. Подробнее о истории открытия кислорода рассказано в кн.: Трифонов Д. Н., Трифонов В. Д. Как были открыты химические элементы.- М.: Просвещение, 1980, с. 42-48.- Прим. перев.)

^** (Качественное рассмотрение движения молекул как причины теплоты провели в 1740-х гг. М. В. Ломоносов, а также швейцарские физики Даниил и Иоганн Бернулли. Однако существовавшая тогда сильная традиция рассмотрения теплоты как специфической "материи" и невозможность в XVIII - начале XIX вв. углубленного количественного изучения механической природы теплоты не позволили в то время утвердиться представлению, что "причина тепла - движение". Только разработка в 1847-1862 гг. немецкими физиками Г. Гельмгольцем, А. Крёнигом и Р. Клаузиусом кинетической теории газов привела к окончательному признанию в науке механической теории теплоты. См. об этом подробнее в кн.: Павлова Г. Е., Федоров А. С. Михаил Васильевич Ломоносов.- М.: Наука, 1980, с. 158-160; Льоцци М. История физики.- М: Мир, 1970, с. 236-237.- Прим. перев.)

Эмпедокл рассматривал также особенности взаимодействия частиц в процессе их движения, в результате которого происходит не образование, а распад веществ. Последний процесс, который Платон считал происходящим "случайно, поневоле", по мнению Эмпедокла, протекает "согласно природе вещей" [15]. Таким образом, Эмпедокл попытался диалектически рассмотреть протекание природных процессов. Оригинально и иное умозаключение Эмпедокла: все сущее может быть одновременно единым и многообразным. При этом Эмпедокл использовал элементы философии Парменида и Зенона, например: объединение есть одновременно и разрушение, а разрушение - объединение; целое возникает из единичного, а единичное - из целого; движение вечно, как первоматерия, а отдельные вещи имеют конец [15, с. 1826].

Представление Эмпедокла о "ненависти" и "любви" между частицами "элементов", из-за которых "элементы, длительно перегруппировываясь, приходят в движение", противоречило мнению Платона, что соединение веществ происходит "случайно, поневоле" [15]. "Любовь" и "ненависть" между частицами, по Эмпедоклу, существуют как принципы, исключительно вне вещей. Эти принципы в некоторой степени аналогичны противоположностям - частному и целому, постоянно присутствующим в "вещах". С другой стороны, "любовь" и "ненависть" между частицами тесно связаны с разработанными Эмпедоклом понятиями "симметрия" и "избирательное сродство". В дискуссиях ученых XVIII в. эти понятия играли важную роль. Они подготовили почву для формирования представлений о сродстве как причине химического взаимодействия [17].

Большое значение для развития естественнонаучных знаний имело также выяснение Эмпедоклом природы органов чувств и их способности к ощущению, наблюдению и восприятию конкретных "вещей". Он внимательно изучал границы познания и критиковал философов, пытавшихся "познать всю действительность". Эмпедокл считал, что "каждый, обладая весьма ограниченными возможностями, должен стараться охватить лишь узкий круг явлений" [15, с. 1829].

Анаксагор развил представления Эмпедокла, сформулировав принцип: все различные частицы обладают неодинаковым весом (массой). Так был введен новый классификационный принцип в развитие естественнонаучных знаний: различные вещества образуются соответственно из качественно неодинаковых частиц первоматерии. Это обусловило появление новой натурфилософской проблемы - проблемы индивидуальности и чистоты (однокачественности) веществ. Согласно взглядам Анаксагора, в каждом веществе содержатся частицы разных "элементов", но лишь частицы какого-либо одного "элемента" присутствуют в наибольшем количестве. Они-то и определяют основные качества вещества. Анаксагор писал: "Во всех телах следует определить основную часть" и "то, что присутствует преимущественно в каком-то количестве каждого тела, и определяет свойства конкретного тела" [15, с. 1837]. Позже эту мысль развил Аристотель. Он рассматривал способность веществ к "смешиванию" (соединению) как особое качество.

Причиной движения материи, ее изменения и относительного расположения Анаксагор считал "дух" как объективную реальность. Аристотель заметил про Анаксагора, что тот использовал понятие "дух" во всех случаях, когда не мог указать иную причину явления [15, с. 1829]. Анаксагор приписывал духу, идее лишь роль основополагающего "принципа". В то же время многообразие веществ Анаксагор объяснял как возникающее "само по себе". Платон заметил, что Анаксагор, по существу, не нашел какого-либо реального применения понятию "дух" [15]. По сути своих взглядов Анаксагор был материалистом. "Видимые вещи,- по его мнению,- являются основой для познания невидимых" [15].

Анаксагор считал, что в своей бесконечной делимости частицы веществ достигают размеров, которые выходят за пределы чувственного человеческого восприятия. Для развития естественнонаучных знаний была особенно важной конкретизация представления о существовании необычайно малых частиц первоматерии. Это сделали Левкипп и Демокрит, сформулировав понятие об атомах. Так представления о строении материи поднялись на новую ступень развития. Это означало наступление следующего этапа высшего развития знаний.

Атомистические представления античных натурфилософов развивались в сочинениях некоторых арабских мыслителей в средние века. Однако лишь в XVI-XVII вв. был достигнут существенный прогресс атомистических воззрений в результате работ Зеннерта, Юнгиуса и Бойля. И наконец, в начале XIX в. атомистика стала теорией, важнейшей для познания химических явлений, благодаря основополагающим исследованиям Дальтона и Берцелиуса.