Принятие ван Гельмонтом воды как основы всего существующего и признание за археем причины, обусловливающей жизненный процесс, были последними усилиями сохранить учение Древнего мира о единстве материи. Уже сам ван Гельмонт придавал гораздо большее значение для решения вопроса о сущности материи тем ближайшим веществам, которые могут быть непосредственно выделены из того или другого предмета. Живший после него Глаубер (1604–1668) уже совершенно оставил в стороне вопрос об общем начале всех тел и обратился только к их ближайшим составным частям, а вскоре раздался и голос Бойля, совершенно отрицавшего существование какого-либо общего для них элемента. Основанием для такого отрицания Бойлю служили главным образом замечательные исследования немецкого химика. Мы уже видели, что ван Гельмонт высказал мысль, что различные вещества могут входить в соединение друг с другом, не теряя присущих им свойств. Это обобщение ван Гельмонта опиралось почти исключительно на один тот факт, что медь выделяется железом из синего купороса. Глаубер обратил особенное внимание на вопрос о составных частях разных веществ, определил состав многих из них и выработал относительно него определенную теорию, к которой подошел рядом многочисленных и крайне важных исследований. Основная мысль Глаубера была та, что между составными частями двух веществ, действующих друг на друга, существует особое отношение, которое заставляет одну из этих частей выходить из соединения с другой и сочетаться с третьей, находящейся во втором веществе, с которой она имеет большее стремление соединяться. Для объяснения этого явления Глаубер еще не употребляет слов «химическое сродство», а говорит, что между отдельными составными частями всякого сложного вещества существует особая любовь. «Одна любит другую и взаимно любима ею», – говорит он про них. Но понятно, что дело уже было только за названиями – самое же явление было объяснено вполне правильно и строго вытекало из рассмотрения фактов. Столь же научно Глаубер объяснял и явления взаимовлияния друг на друга двух веществ, как происходящие от того, что одна составная часть первого вещества больше любит другую составную часть второго, чем ту, с которой соединена сама, и в силу этого обстоятельства расстается с ней и соединяется с больше любимой, а оставшиеся свободными, покинутые составные части соединяются между собою в силу того же закона.
Учение об индивидуальности составных частей различных веществ, находящихся в природе, основание которому было положено, как мы видели, ван Гельмонтом, нашло себе полное выражение у великого английского ученого Роберта Бойля (1627–1691). Мы не станем входить в разбор всех тех обобщений и открытий, которыми обогатил Бойль науку,[51] а ограничимся только изложением его взглядов на занимающий нас вопрос. Бойль категорически отверг учение об общих началах всех тел, как совершенно не выдерживающее экспериментальной критики. «Я желал бы знать, – говорит он, – каким образом можно было бы разложить металл на серу, соль и ртуть. Я предлагаю всем желающим проделать, на мой счет, этот опыт – мне же он никогда не удавался». По мнению Бойля, все тела, составляющие видимую природу, составлены из других, простейших, которые могут быть выделены из соединений друг с другом. Вот эти-то составные части, которых может быть несколько в каждом теле, и следует называть началами или элементами последних. Бойль сравнивает их с буквами азбуки и говорит, что, подобно тому, как есть слова, состоящие из одной буквы или нескольких – трех, четырех и более, подобно тому и в природе встречаются тела, содержащие одно, два, три и более начал или элементов. И как всякое слово может быть разбито на составляющие его буквы, так и всякое вещество может быть разложено на образующие его элементы, становящиеся после такого разложения свободными, с определенным комплексом свойств и особенностей, им присущих. Задачей химии Бойль и считает определение и изучение элементов.
Сам он не перечисляет их и не дает ближайшей характеристики. Это выпало на долю великого творца современной химии Антуана Лавуазье (1743–1794). Лавуазье резко разделил все вещества на две группы: тела сложные и тела простые, взаимным соединением которых образуются первые. Простые тела или элементы суть такие вещества, которые не могут разлагаться на другие, не состоят из каких-нибудь иных. Они есть конечная форма материи, которая не однородна, а проявляется нам в известном числе резко отличающихся по своей сущности друг от друга субстанций – элементов. Последних Лавуазье насчитывал 55. С дальнейшим развитием науки многие из тех веществ, которые Лавуазье считал элементами, оказались телами сложными, но зато нашлись и новые неразлагаемые тела, а сама идея его о сущности материи как состоящей из известного числа простейших форм все более и более укреплялась и подтверждалась в науке со всех сторон. С установлением Бойлем учения об элементах алхимия и руководивший ею принцип единства материи должны были закончить свое существование. Резкое определение, данное затем Лавуазье элементам как телам, абсолютно неразложимым на другие, как простейшим веществам, из которых состоит вся природа, довершило дело.
Прямые опыты, непосредственное наблюдение над действием различных веществ друг на друга, изучение их превращений и состава – все только подтверждало учение Бойля и Лавуазье. Казалось, оно установлено на незыблемом основании опыта, и проблема – из чего состоит окружающий нас мир – казалась решенной: из сочетания известного числа элементов, абсолютно разнящихся друг от друга по субстанции. Но скоро появились сомнения в верности столь, казалось бы, прочно установленного учения. Сомнения эти возникли с совершенно особенной стороны. Изучая условия образования из элементов химических соединений, убедились, что для этого элементы соединяются в строго определенных по весу количествах. Вода, например, состоит из двух элементов: кислорода и водорода, соединившихся между собой в таком количестве, что на одну часть по весу первого приходится 8 частей по весу второго. Затем оказалось, что некоторые элементы могут соединяться между собою, образуя не одно, а несколько различных веществ. Изучая состав последних, мы видим, что в таком случае весовые количества одного какого-нибудь элемента, находящегося во всех этих соединениях, стоят друг к другу в простом отношении: они кратны между собою. Если, например, два каких-нибудь элемента образуют пять соединений между собою и в одном из них на определенное по весу количество которого-нибудь приходится, положим, две весовые части другого, то в остальных четырех соединениях количество этого последнего будет 4, 6, 8, 10 или тому подобное кратное от двух число.
Для объяснения этих двух законов: постоянства состава и кратных отношений, двух самых основных в химии, знаменитый английский физик и химик Дальтон, живший в начале XIX столетия, предложил атомистическую гипотезу, по которой все предметы видимого мира состоят, в физическом отношении, из мельчайших крупинок – атомов, недоступных дальнейшему делению. Атомы разных элементов различаются между собою по своим свойствам и по своему весу. Последнего нельзя было определить непосредственно, но оказалось относительно легко, взяв условно атом какого-нибудь элемента за единицу и определяя, во сколько раз атом другого тяжелее или легче. За единицу был принят атом, оказавшийся легчайшим, атом элемента водорода, и по сравнению с ним были определены веса атомов всех остальных элементов. Изучение атомных весов элементов, в связи со свойствами последних, стало одной из важнейших задач химии, и это изучение привело к неожиданному воскрешению древней идеи алхимиков о единстве материи.
У последних эта идея выражалась в учении о превращении всех металлов, которые принадлежат к числу элементов, в золото; теперь она выразилась как учение о единстве происхождения всех элементов. Уже вскоре после Дальтона Праут выступил с гипотезой, доказывавшей, что все элементы суть только продукты уплотнения водородных атомов. Гипотеза Праута не выдержала критики фактов, но на смену ей явились другие, как, например, теория Дюма, и, наконец, появилась знаменитая периодическая система элементов Менделеева, не только объясняющая весь комплекс фактов, существующих в учении об элементах, но и предсказывающая существование новых, столь блистательно оправдываемых опытом. Гипотеза эта утверждает, что свойства элементов находятся в зависимости от их атомного веса, а если это так, то простейшим объяснением различия свойств разных элементов является предположение, что все они тождественны между собою по субстанции и различаются только по весу атомов. В одном вещество сконденсировано так, что весит единицу, во втором – так, что весит две единицы, в третьем – две с половиною и т. д. Принцип единства материи снова выступает на сцену, и, может быть, мы еще дождемся прочного установления его на непоколебимом основании опыта и помянем тогда добрым словом сохранивших его нам алхимиков?[52]