III. 2. Пример из истории науки

Прежде чем обратиться к описанию нового представления о фактах, рассмотрим всего лишь один реальный пример установления научного фак­та, а именно факта наличия кислорода в атмосферном воздухе.

В начале 70-х годов XVIII столетия несколько исследователей в разных странах осуществили один и тот же опыт: они нагревали окислы металлов в закрытом сосуде и обнаружили выделение какого-то газа с неизвестными ра­нее свойствами. По-видимому, первым это сделал Карл-Вильгельм Шееле в 1772 г. Он нагрел красную окись ртути в небольшой реторте с длинным гор­лом, на конец которого был надет животный пузырь. Из пузыря воздух был удален. Как только дно реторты накалилось, из нее стал выходить какой-то газ, постепенно заполняя пузырь. Наполнив затем этим газом стакан, Шееле поднес к нему горящую свечку. Свеча вспыхнула ярким пламенем. Шееле назвал этот газ "огненным воздухом"²¹¹¹.

В августе 1774 г. аналогичный опыт повторил английский ученый Джозеф Пристли. Только в отличие от Шееле Пристли пользовался пневматической ванной, изобретенной Стефаном Гальсом. "Я поместил под бан­кой, погруженной в ртуть, немного порошка Mercurius calcinatus per se. За­тем я взял небольшое зажигательное стекло и направил лучи солнца прямо внутрь банки на порошок. Из порошка стал выделяться воздух, который вытеснил ртуть из банки.

Я принялся изучать этот воздух. И меня удивило, даже взволновало до самой глубины моей души, что в этом воздухе свеча горит лучше и светлее, чем в обычной атмосфере"³¹¹², — так описывает свое открытие Пристли. По­лученный им газ Пристли назвал "дефлогистированным воздухом".

152

В октябре того же года лорд Шельберн вместе со своим секретарем Пристли посетил Париж, и Пристли рассказал французским химикам о сво­их опытах и об удивительных свойствах открытого им газа. Среди этих хи­миков был и Антуан-Лоран Лавуазье, который сразу же занялся повторени­ем опытов английского гостя и уже через месяц сделал в Академии наук доклад на тему "Об обжиге некоторых металлов в закрытых сосудах и о причине увеличения веса, происходящего во время этой операции". В де­кабре этот доклад был опубликован в виде статьи, которую Лавуазье закон­чил утверждением о том, что "воздух наиболее чистый, какой можно себе представить, лишенный всякой влаги и всякой субстанции, чуждой его сущ­ности и его составу, отнюдь не является простым существом, элементом, как обычно полагают. Но он должен быть напротив, причислен к классу смесей или, быть может, даже соединений"⁴¹¹³. Первоначально Лавуазье называл полу­ченный Пристли газ "чистым" или "удобовдыхаемым воздухом", и лишь впоследствии, в 1777 г., рассмотрев роль этого газа в образовании кислот, Лавуазье назвал его "оксигеном" ("кислотвором" или "кислородом").

Такова в кратком изложении история открытия кислорода. Что мы мо­жем извлечь из нее относительно интересующего нас факта? Проанализи­ровав историю открытия кислорода, Кун пришел к выводу о том, что на во­прос: "Кто и когда открыл кислород?", — нельзя дать однозначного ответа. Данное открытие, впрочем, как и всякое другое, представляет собой дли­тельный процесс, и мы можем лишь приблизительно указать период его осуществления и назвать ученых, принимавших в нем участие. Рассуждение Куна приводит нас к мысли о том, что данный факт не есть нечто простое, что можно "открыть" сразу, подобно открытию знакомой вещи, которую вы долго ищите и вдруг в некоторый момент внезапно обнаруживаете. Факт наличия кислорода в атмосфере формировался постепенно, и в этом про­цессе приняли участие несколько ученых, каждый из которых внес в него свою лепту. Итак, первая мысль, к которой нас приводит история, такова: поскольку открытие факта не происходит внезапно, сразу, а представляет собой длительный процесс, постольку моно считать, что факт представляет собой сложное целое, отдельные стороны которого лишь постепенно от­крываются исследователем. Что это за стороны?

154

Шееле, Пристли и Лавуазье наблюдали в общем одну и ту же картину: нагревался красный порошок — раздувался пузырь, или опускался уровень ртути в банке — ярко вспыхивала свеча. Разницы в их чувственных впечат­лениях, по-видимому, не было⁵¹¹⁴. Однако можем ли мы считать, что факт налиния кислорода в атмосфере был установлен, когда кто-то первым нагрел окись металла и получил воздух, обогащенный кислородом? Конечно, нет. Опыты такого рода в середине XVIII в. были довольно обычным делом, по­этому, например, в своих первых сообщениях об исследовании свойств "чистого воздуха" Лавуазье даже не упоминает имени Пристли. Тот, кто первым наблюдал описанную картину, еще не открыл кислорода. Но вместе с тем эта последовательность действий и чувственных образов явилась од­ним из необходимых элементов установленного позднее факта.

Отметив, что чувственное восприятие было одинаковым у трех ученых, мы можем теперь обратить внимание на то, как постепенно изменялось концептуальное осмысление этого восприятия. Шееле отметил, что выде­ляющийся газ способствует горению, поэтому и назвал его "огненным воз­духом". После удаления из обычного воздуха "огненного воздуха" остается "испорченный воздух". Следовательно, обычный воздух представляет собой смесь "огненного" и "испорченного" воздуха. Таким образом, называя обна­руженный им газ "огненным воздухом", Шееле при этом имел в виду, что имеется два вида воздуха, из которых один поддерживает горение, хорошо растворяется в воде и соединяется с флогистоном, порождая теплоту и свет.

Пристли полагал, что сущностью процесса горения является удаление из тела флогистона. Последний не может существовать сам по себе, поэто­му, выделяясь из одного тела, он должен тотчас соединиться с другим те­лом. Чем меньше в некотором газе флогистона, тем лучше этот газ усваива­ет флогистон, тем энергичнее поддерживает горение. Пристли обнаружил, что лучше всего поддерживает горение открытий им газ. Он сделал вывод о том, что в этом газе совсем нет флогистона, и назвал его "дефлогистиро­ванным воздухом". При этом Пристли имел в виду, что воздух содержит флогистон, может быть лишен флогистона и тогда обнаруживает ряд инте­ресных свойств.

Характерно, что все ученые данного периода говорили о "воздухе", рас­сматривая его как некую единую субстанцию, которая изменяет свои свойства лишь под влиянием примесей или загрязнения. Это было обусловлено влия­нием древней традиции, восходящей к Аристотелю и его четырем "началам". Даже Лавуазье, который уже в 1774 г. в общих чертах понял суть дела, не сра­зу отказался от распространенной терминологии. В концептуальное осозна­ние наблюдаемых явлений Лавуазье внес две принципиально важные идеи, которые придали понятию "кислород" его современное значение:

1) воздух имеет сложный состав, и кислород является одним из составляющих его эле­ментов;

2) в процессе горения "дефлогистированный воздух" вовсе не соеди­няется с флогистоном, как считал Пристли, а соединяется с телом, и в этом суть процесса горения.

Поэтому, когда в 1777 г. Лавуазье назвал газ, полученный до него Шееле и Пристли, "кислородом", мы можем считать, что по­следовательность действий и чувственных образов, с которой имели дело предшественники Лавуазье, получила современное концептуальное осмыс­ление. Факт наличия кислорода в атмосферном воздухе был установлен.

154

Следует обратить внимание на то, что в формировании у Лавуазье двух указанных выше идей важнейшую роль сыграло совершенствование экспе­риментальных средств. Развитие и совершенствование изготовления стек­лянных колб, изобретение пневматической ванны, использование зажига­тельных стекол для нагревания вещества и, самое главное, широкое исполь­зование весов в химических экспериментах — вот что послужило той мате­риальной основой, опираясь на которую только и можно было достигнуть адекватного понимания. "Если Шееле не мог понять сущность столь клас­сически исследованных им явлений, то лишь потому, что он... не учитывал в достаточной мере существующих между ними количественных отноше­ний. Но лишь только обратили внимание и на эту сторону дела, как скры­вавшее истину покрывало на той ступени развития, которой достигла химия благодаря работам Шееле и Пристли, должно было сразу упасть. Для этого не нужно было никакого нового открытия, а достаточно было только по­следовательного применения к изучаемым явлениям методов измерения и взвешивания. Неоспоримой великой заслугой француза Лавуазье было то, что он сделал этот важный шаг"⁶¹¹⁵. Так отмечает эту сторону дела историк науки. Совершенствование средств экспериментального исследования и в последующем оказывало влияние на изменение понятия о кислороде и, сле­довательно, на изменение установленного факта.