Дыхание жизни: пневматическая химия и новые эфиры

Своей популярностью химия эпохи романтизма частично обязана увлекательным и зачастую дерзким исследованиям в области так называемых эфиров, или газов. Они оказали огромное влияние на научное воображение Мэри Шелли и послужили основой для сюжета «Франкенштейна». Область знаний, иногда называемая современниками Шелли «пневматической химией» (от греческого слова pneuma, то есть «дыхание»), выделилась в прежде неведомую науку и начала исследовать не что иное, как дыхание жизни. Ученые экспериментировали с недавно открытыми газами, которые могли умертвить, оживить и даже продлить жизнь, что расширяло горизонты сознания и сулило раскрытие сокровенных тайн феномена жизни.

ШАР ФОН ГЕРИКЕ

Впечатляющей иллюстрацией того, что обычный воздух может служить источником огромной силы, стал известный эксперимент с Магдебургскими полушариями. В 1650 году Отто фон Герике (1602–1686), немецкий военный инженер и бургомистр Магдебурга, построил один из первых воздушных насосов. В 1654 году в присутствии императора Фердинанда III он провел демонстрацию опыта, во время которого соединил две огромные медные полусферы и выкачал из пространства между ними весь воздух. Несмотря на то, что полушария не были соединены между собой болтами или скобами, их не смогли разъединить даже с помощью 16 лошадей. Полушария распались, только когда фон Герике открыл клапан, чтобы впустить воздух. Так, наука выступила в роли театра, приобретая в эпоху романтизма все большее значение и поражая воображение авторов и зрителей.

Сила воздуха

Идея о том, что «эфиры» – расплывчатая формулировка, применяемая алхимиками в отношении различного дыма, пара и самой атмосферы, – могут сыграть важную роль в химии, и в частности в химии жизни, была предложена еще в XV веке в работе Николая Кузанского (1401–1464). Николай был немецким теологом и натурфилософом; он тщательно взвешивал растения в горшках через определенные промежутки времени, доказывая, что они набирают вес, не получая ничего извне, кроме воздуха. Это считается первым официальным современным экспериментом в области биологии; тогда было впервые доказано, что воздух тоже имеет вес.

Симпатический порошок

По стопам Николая Кузанского следовал алхимик, труды которого наверняка входили в список обязательной литературы Франкенштейна (см. страницу 12), – Ян Баптиста ван Гельмонт (1579–1644). Ван Гельмонта сегодня знают как основоположника пневматической химии, но в свое время он был больше известен своими дискуссиями вокруг странного волшебного лекарства – симпатического порошка.

Фламандский физик и алхимик из знатной семьи, ван Гельмонт учился в Лёвене и много путешествовал по Европе. Однако он предпочел вернуться в свое загородное имение, чтобы заниматься исследованиями, которые носили как научный, так и оккультный характер. (На самом деле, в то время между ними вряд ли существовало различие: и то, и другое было просто областью натурфилософии). Несмотря на необщительный характер, ван Гельмонт сумел убедить церковную цензуру в эффективности странной мази, изготовленной из черепа человека, умершего насильственной смертью, кабаньего и медвежьего жира, взятого у животных, убитых в процессе спаривания, пепла от сожженных червей, сушеных кабаньих мозгов, древесины красного сандалового дерева и частички мумифицированного трупа человека. Это снадобье было известно как симпатический порошок, потому что считалось, что он основан на принципе симпатической магии – предположении о том, что предметы или вещества, схожие по внешнему виду или побывавшие в непосредственном контакте, образуют друг с другом сверхъестественную связь.

Как и Парацельс (см. страницу 14), ван Гельмонт верил, что порошок можно использовать для лечения ран – смазав мазью лезвие, которым они были нанесены! Пациент даже не должен был знать об этом, предполагалось, что волшебное средство можно применять с большого расстояния. За продвижение этого сомнительного лекарственного средства ван Гельмонт был приговорен к домашнему аресту.

Фламандский алхимик и физик Ян Баптиста ван Гельмонт, один из родоначальников пневматической химии и основоположник биохимии.

Утроба воды и дух эфира

Ван Гельмонт наиболее знаменит двумя экспериментами, в которых одни из первых определений эфиров соседствовали с начальными исследованиями в области, сегодня называемой биохимией. Первый эксперимент был тщательно контролируемой и точнейшим образом выверенной версией опыта с горшечными растениями Николая Кузанского: ван Гельмонт взвесил горшок в растением сразу после посадки, а затем по прошествии пяти лет. Все это время растение поливали только дистиллированной водой. Обнаружив, что за пять лет деревце набрало 74 кг (164 фунта), ван Гельмонт заключил, что «164 фунта древесины, коры и корней взросли из одной только воды».

Ван Гельмонт считал, что именно вода является основным компонентом материи, и, следовательно, растение набрало вес, преобразуя воду в биомассу. «Весь спектр минералов, – писал он, – растения получают в Матрице, или Утробе воды…» Его слова отражали современные взгляды на минералы, растения и животных как взаимосвязанные формы, которые способны существовать без особых различий. Иными словами, граница между одушевленным и неодушевленным была настолько размыта, что это продолжало волновать умы человечества и при жизни Мэри Шелли.

Это убеждение нашло отражение в терминологии, которую ван Гельмонт применял к пару, или бесплотному духу, выделявшемуся, как доказывал ученый, из каменного угля в процессе сгорания. Использовав слово, происходящее от греческого «хаос», ван Гельмонт писал: «Я называю этот дух, доселе неведомый, новым именем – газ; его нельзя ограничить сосудом или уменьшить до видимого тела». Газу, выделявшемуся при сгорании угля, он дал название spiritus sylvester («древесный дух»); мы же называем его диоксидом углерода.

Иллюстрация на обложке книги о симпатическом порошке – мистической мази, исследуемой ван Гельмонтом и другими ранними предствителями протонауки.

Дыхание, ставшее видимым

Через исследование газов ученые еще ближе подошли к изучению биохимии. Например, следующей вехой в развитии пневматической химии стало эффектное опытное исследование, выполненное шотландским ученым Джозефом Блэком (1728–1799), в процессе которого он доказал, что выделил и идентифицировал газ, содержащийся в выдыхаемом нами воздухе.

В серии экспериментов, проводимых в 1754–1756 годах, нагревая мел (карбонат кальция) для получения негашеной извести (оксид кальция), Блэк получил вещество, которое он назвал «неподвижный воздух» (так как газ находился в твердом веществе до того, как был высвобожден при нагревании). Это был тот же газ, что ван Гельмонт описал столетием ранее, но Блэк смог продемонстрировать, что он являлся продуктом не только горения, но и дыхания – одного из ключевых феноменов жизни. Сначала он подготовил раствор гашеной извести (гидроксид кальция), известный как известковая вода, а затем выдохнул в кувшин с этим раствором. Диоксид углерода в его дыхании прореагировал с растворенным гидроксидом кальция, образовав частицы мела (карбонат кальция), и прозрачный раствор стал молочно-белым.

Джозеф Блэк, автор новаторских работ в области пневматической химии и термодинамики.

Будучи сыном торговца вином, проводившего многочисленные эксперименты в области пивоварения, Блэк исследовал продукты и процессы ферментации и смог доказать, что тот же «воздух» связывал различные процессы – дыхание, ферментацию и горение. Так, пневматическая химия приподнимала завесу тайны над многими жизненными явлениями.

Эксперименты Блэка шли дальше – он изучал воздействие своего нового «неподвижного воздуха» на пограничное состояние между жизнью и смертью, предвосхищая эксперименты Джозефа Пристли с мышами (см. страницу 24). «В том же году, – писал он позже, – в котором был опубликован мой первый отчет об этих экспериментах, а именно в 1757-м, я обнаружил, что этот конкретный воздух… является смертельным для всех животных, вдыхающих его через рот и ноздри одновременно; но я прихожу к мысли, что, если ноздри зажать, его можно вдыхать безопасно. Я обнаружил, например, что воробьи умирали, находясь в нем, через десять-одиннадцать секунд, но они бы прожили