4.2. Пример из истории науки

Прежде чем обратиться к описанию нового представления о факте, 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 свечу. Свеча вспыхнула красным пламенем. Шееле назвал этот газ «огненным воздухом».

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», - так описывает свое открытие Пристли (цит. по кн.: Дорфман Я.Г. Лавуазье. М.; Л., 1948, с.166).

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, может быть, даже соединений» (там же, с.167). 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 же мы можем извлечь из нее относительно интересующего нас понятия 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 многие другие, представляет собой длительный процесс, и мы можем лишь приблизительно указать период его осуществления и назвать ученых, принимавших в нем участие. Рассуждение Куна приводит 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 приняло участие несколько ученых, каждый из которых внес в него свою лепту. Итак, первая мысль, к которой приводит нас история, такова: поскольку открытие факта не происходит внезапно, сразу, а представляет собой длительный процесс, постольку можно считать, что факт представляет собой сложное целое, отдельные стороны которого лишь постепенно открываются исследователем. Что это за стороны?

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 было. Однако можем ли мы считать, что факт наличия 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 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 открытый 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 вовсе не является простой субстанцией, а имеет сложный состав, одним из элементов которого является кислород; 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.

Следует обратить внимание на то, что в формировании у Лавуазье двух указанных выше идей важнейшую роль сыграло совершенствование экспериментальных средств. Развитие и улучшение 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» (Даннеман Ф. История естествознания. М.-Л., 1938, т.3, с.143). 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.

Лавуазье еще успел в 1789 г. издать «Начальный курс химии», в котором уже не упоминалась теория флогистона и была предложена новая терминология для химии. Но уже грянула Великая французская революция, и в 1794 г., когда вышло второе издание «Курса», Лавуазье, который был не только великим ученым, но и генеральным откупщиком, взошел на эшафот, где его ждала гильотина.