Концепцию «четырех начал», представленную в качестве простой гипотезы в то время, когда не существовало никаких знаний об экспериментальной науке, нужно было устранить в первую очередь. Отдавая себе отчет в ограниченности собственных знаний, Лавуазье уточнил новое определение слова «элемент»:
«Я просто скажу, что если под названием элемента мы понимаем обозначение простых и неделимых молекул, которые составляют тела, есть вероятность, что мы их не знаем; и наоборот, если мы привяжем к названию элемента или вещества тела идею последней стадии, до которой доходит анализ, все вещества, которые мы пока не смогли разложить никаким способом, будут для нас элементами. Это не значит, что мы можем быть уверены в том, что тела, которые мы рассматриваем как простые, не составлены в свою очередь из двух или даже большего количества веществ. Однако, поскольку данные вещества не отделяются друг от друга или, скорее, поскольку мы не можем их никак отделить, на наш взгляд, речь идет о простых телах, и мы не должны предполагать, что они не являются простыми, пока опыт или наблюдения не предоставят нам доказательства обратного».
Я взял себе за правило следовать только от известного к неизвестному и не делать никаких выводов, которые не исходят из опытов.
Антуан де Лавуазье, вступление к «Элементарному курсу химии»
Читая эти строки, трудно удержаться от искушения заглянуть вперед и оказаться в Париже конца XIX века, когда Мария Кюри предоставила доказательства того, что «элементы» Лавуазье состоят из многих составляющих, или же в Манчестере начала XX века, когда Эрнест Резерфорд доказал существование атомного ядра, подтвердив, таким образом, догадку Лавуазье. Но в конце XVIII века ничто не предвещало этих открытий, перевернувших науку, а Лавуазье взял за правило не делать никаких не вытекающих из опытов выводов. Однако он не скрывал, что его разум открыт для еще более рискованных гипотез. Лавуазье достаточно близко был знаком с ловушками досужих вымыслов, основанных на несостоятельности алхимии, чтобы не угодить в них.
«Элементарный курс химии» состоял из трех частей. Первая была посвящена новой химической системе, разработанной Лавуазье. В ней ученый представлял свою теорию тепла и природы газообразных или эластичных флюидов. Он назвал их «газами», вернув термин, который предложил Ван Гельмонт век назад и который пытался ввести в обиход Макёр. Как мы уже видели раньше, Лавуазье связывал этот термин не с греческим корнем, обозначающим «хаос», но с саксонским ghost, обозначавшим «привидение», или «призрак». Ученый считал, что любой газ состоит из «теплорода» — основы тепла — и базового вещества газа. Свет и тепло (выделение или поглощение которого сопровождает любую химическую реакцию) выделялись во время горения тела в виде потери этого материального вещества, называемого «теплородом». Любопытно, что после столь долгой борьбы против флогистона Лавуазье угодил в ловушку «теплорода», который имел с флогистоном много общего.
Первым рассматриваемым им упругим флюидом была атмосфера, известная тогда как «обычный воздух». Как мы уже видели в предыдущей главе, Лавуазье объяснил, что она состоит из двух газов: один пригодный для дыхания, другой — нет. Он представил Академии наук 3 мая 1777 года скрупулезное описание опыта, впоследствии ставшего самым известным в истории химии,— нагревания ртути в течение 12 дней. В «Элементарном курсе химии» данный опыт был впервые проиллюстрирован одним из рисунков Марии, который содержал все детали, позволяющие всем заинтересованным ученым воспроизвести этот эксперимент. Исходя из него, Лавуазье объяснял, что состав воздуха доказан как анализом, так и синтезом. Он снова говорил о том, что газ, пригодный для дыхания, — это «кислород», а непригодный — «азот».
АССИГНАЦИИ И РЕВОЛЮЦИЯ
Экономика сыграла ключевую роль во Французской революции.
Бумажные деньги, напечатанные за счет конфискованного имущества Церкви, чтобы остановить инфляцию (так называемые ассигнации), — тому доказательство. Лавуазье, который также был экономистом, предвидел опасность, которую влекли за собой ассигнации. Французская революция началась с экономического кризиса, который заставил Людовика XVI созвать Генеральные Штаты с целью собрать больше денег. Однако собрание не согнулось перед волей монарха, правительство утратило контроль, что в итоге привело к взятию Бастилии 14 июля 1789 года.
Ассигнация 1792 года выпуска достоинством в 15 солей.
Все больше бумаги
Поскольку наличных денег не хватало, было принято решение напечатать их. Первый выпуск ассигнаций состоялся в 1790 году, и этот шаг активизировал экономику, но затем деньги обесценились, инфляция вернулась, а ассигнации стали печататься все большим тиражом. Пятый тираж в апреле 1792 года обесценился практически моментально. Король был лишен трона и заключен в тюрьму. В январе 1793 года, когда Людовика XVI казнили на гильотине, был выпущен новый тираж ассигнаций. Одновременно был создан Комитет общественной безопасности, а вместе с ним наступил и Террор. Поскольку инфляция продолжалась, в мае был введен контроль над ценами, а в августе запрещен обмен, который использовали отчаявшиеся торговцы, и принят закон, ограничивающий максимальные цены. Осенью, когда появился очередной тираж ассигнаций, была казнена Мария-Антуанетта. С 1794 года нарушение закона максимальных цен каралось смертной казнью. В это время Лавуазье арестовали под надуманным предлогом контрреволюционной деятельности. В 1795 году установилась власть Директории, а через четыре года после государственного переворота к власти пришел Наполеон, который сделал все необходимое для стабилизации страны, в том числе отменил свободы. Он положил конец кризису и выпустил золотую монету, названную «наполеондором», которая использовалась в течение века и не обесценивалась.
Первая часть «Элементарного курса химии» содержит также количественные результаты горения фосфора; сера представлена лишь образованными из нее продуктами, а не соотношением составляющих их частей. Полученные Лавуазье результаты его самого не удовлетворяли, хотя на самом деле они были точными. Собранные в его лабораторной тетради данные опытов, осуществленных в мае 1785 года, показывают, что 38, 98 грана жизненного воздуха смешиваются с 61 граном серы. В трехокиси серы это соотношение составляет 40 к 60.
Вторая часть «Элементарного курса химии» посвящена кислотам, основам солей, образованных от них. В этой части Лавуазье снова объясняет систему номенклатуры кислот и их происхождение из оксидов. Он описывает в ней опыты разложения и синтеза воды, не останавливаясь на спорах об авторстве. В то время Лавуазье не признал, что Кавендиш был первым ученым, определившим, что вода не является простым телом, но состоит из двух веществ — двух газов, которые Лавуазье назвал «кислородом» и «водородом»:
«Вместе с этим опытом анализа и синтеза мы можем утверждать, что убедились с той долей уверенности, которую позволяют иметь физика и химия, что вода не является простым веществом: она состоит в равной пропорции из горючего воздуха и жизненного воздуха [кислорода]».
Лавуазье утверждал, что растительные кислоты образовываются из оксидов, так же как и минеральные, но в случае растительных кислот существуют характерные «группы», состоящие из водорода и углерода (впоследствии названные «радикалами кислот»), к которым добавлен кислород. Это изначальное определение органических кислот как содержащих радикалы, образованные из углерода и водорода, стало решающим для развития органической химии в XIX веке.
НИЧЕГО НЕ СОЗДАЕТСЯ, НИЧЕГО НЕ ТЕРЯЕТСЯ
В одном из самых интересных и наименее известных разделов «Элементарного курса химии* Лавуазье собрал результаты изучения брожения вина. Брожение фруктовых соков и других веществ, содержавших сахар, сопровождалось выработкой углекислого газа (СO2) и «духа вина», для обозначения которого Лавуазье использовал слово арабского происхождения «алкоголь». Целью его опытов было установить количество водорода, кислорода и углерода, содержавшихся в сахаре. Для этого он взвесил определенное количество алкогольного напитка и оставил его бродить. Далее Лавуазье взвесил массу углекислого газа и воды, выделившихся во время брожения, а также количество оставшегося напитка. Он определил его элементарные составляющие благодаря методу анализа органических соединений, который работает и в наше время, — методу горения. Ученый доказал, что масса напитка, образовавшаяся после брожения и добавленная к массе углекислого газа и воды, выделившихся во время этого процесса, равна общей массе изначального материала. Кроме того, он показал, что изначальная масса каждого составляющего элемента была постоянной до и после химического изменения. Все эти данные были собраны в таблицах, которые стали первыми «сводками веществ». Такие сводки нужны были для того, чтобы впервые проиллюстрировать, что во время химической реакции не происходит ни уменьшения, ни прибавления веществ — только изменения в форме их соединения:
