Химические знания и идеи в минералогии

Напомним один из вариантов современного определения понятия “минерал”: “Минералом называют любой гомогенный материал, встречающийся в природе как продукт неорганических процессов; т.е. минерал не является продуктом деятельности живых организмов” [Полинг, 1978, c. 15].

Взаимодействия научных знаний, которые по современной классификации можно отнести к химическим и геологическим, начали происходить намного раньше выделения этих разделов знания в качестве самостоятельных дисциплин.

В прикладной технологической области взаимосвязь химии и минералогии начала проявляться в деятельности древних металлургов (см.: [Сборник, 1980]). В сфере синкретической науки минеральный мир, окружая человека в зримых формах, послужил основанием для натурфилософских концепций о строении Земли и всего окружающего мира. Хорошо известно, что, например, Аристотель, опираясь на представления о четырех стихиях (земля, воздух, огонь и вода), составляющих окружающий мир и дающих основание огненным и водным образованиям, объяснял происхождение из водных стихий металлов, а из огненных — камней. Он же разделил ископаемые на земли, камни и руды. Можно отметить, что в подходе Аристотеля заложены методологические основания как описательной минералогии, так и историко-химической ее составляющей (в попытках объяснения состава и происхождения минеральных тел). В средневековье в государствах Средней Азии поддерживалось и развивалось учение Аристотеля. В трактатах Бируни, Ибн Сины (Авиценны) минералы классифицировались на камни, горючие ископаемые, соли и металлы.

Развитие горного дела в связи с потребностями металлургии и других практических отраслей, использующих минеральное сырье Земли, вело к обогащению эмпирических знаний о различных минеральных образованиях. Как видно, на начальном этапе эти знания накапливались вне института науки. На этом основании делается вывод, что “минералогия возникла как естественноисторическое знание в XVI столетии из практических проблем горного дела и металлургии” [Фабиан, 1967, c. 140].

В этом случае можно отметить существенное отличие начальных этапов становления геологического (минералогического) знания от этапов становления физико-математического, химического и биологического знаний, которые, помимо практических ценностных ориентаций, развивались также и под влиянием факторов духовно-познавательного свойства. Оформление геологии как обособленной области научно-технического знания связывается с XVIII в., “...когда под влиянием крупной капиталистической промышленности стали быстро расти потребности общества в ископаемом минеральном сырье и в связи с этим возрос интерес к изучению недр” [Косыгин, 1971].

Высказывается и прямо противоположная точка зрения. Генезис геологии и минералогии происходил внутри института науки, и это подтверждается тем обстоятельством, что в трудах естествоиспытателей XVIII в., наиболее близких по роду научной деятельности к проблемам геологии и минералогии (М.В.Ломоносов, И.И.Лепехин, П.С.Паллас — Россия; Ж.Л.Бюффон, Р.Делиль, Р.Ж.Гаюи — Франция; Г.Б. де Соссюр — Швейцария; А.Г.Вернер — Германия; У.Смит, Дж.Геттон — Англия), почти нет сведений о полезных ископаемых, за исключением некоторых работ М.В.Ломоносова и А.Г.Вернера (см.: [Яншин, 1979]). В связи с этим делается вывод: “... геология и минералогия рождались под влиянием философских идей французских энциклопедистов, первых успехов физики, химии и астрономии, достигнутых в первой половине XVIII в., широко распространившегося в образованных кругах Европы стремления понять истинный смысл природных явлений и процессов, хотя вначале вне связи с развитием горного дела” [там же, с. 104—105].

В результате синтеза этих крайних точек зрения можно отметить интересный феномен генезиса естественнонаучной области знания (геологии и минералогии), когда ее возникновение происходило, с одной стороны, в “приземленной” сфере деятельности (металлургии и горном деле), с другой — в “возвышенной” сфере культурной жизни, научно-познавательной и духовной атмосфере XVII—XVIII вв.

Как уже специально подчеркивалось, эмпирический базис для взаимодействия химии и геологии складывался естественным путем, в рамках различных практических технологий переработки минеральных продуктов и всей неорганической химии, материальную препаративную базу которой составляли минеральные источники. Поэтому до рубежа XVIII—XIX вв., когда вскрылись пограничные объект-предметные области химии и минералогии на молекулярно-минеральном уровнях, выделяется период “прото-взаимодействия” химии и геологии, который в этой работе назван также “химическим истоком кристаллографии и минералогии”.

Заметным обогащением химического инструментария для исследования минералов было открытие в XIV—XV вв. минеральных кислот — соляной, азотной, серной, которые являлись важными реактивами при аналитических химических исследованиях минералов.

В целом два фактора — кризис описательного морфологического подхода в минералогии и база знаний о химическом составе минералов — обусловили формирование в XVIII в. специальных программ целенаправленных исследований химического состава минералов, что привело к явной (дисциплинарной) форме взаимодействия химии и минералогии. Минерал как продукт физико-химических процессов, происходящих при эволюции планетарной системы, был включен со второй половины XVIII в. в программу междисциплинарных исследований в пограничных областях химии. В результате такого целенаправленного исследования минералов методами химии за достаточно короткий исторический срок (вторую половину XVIII в.) было получено много дополнительных знаний о химической природе минералов.

На рубеже XVIII—XIX вв. выходит в свет многотомный труд М.Г.Клапрота “К химическому познанию минералов” (1795—1810), представляющий в целом итог химического аналитического подхода в минералогии и одновременно рубеж, после которого стал реализовываться на новом уровне процесс взаимодействия химии с минералогией уже в тесной взаимосвязи с кристаллографией.

Отмечу, что химические исследования минералов имели и для химии первостепенное значение — для расширения сырьевой базы препаративной химии (в ее научной части) и химической технологии (в ее промышленно-прикладной области), и, особенно, для развития фундаментальных знаний об элементарных составляющих материальных тел — химических элементах, открытие которых во многих случаях происходило в результате химических исследований минералов.

Углубление и расширение знаний об элементарных составляющих материальных тел, разнообразии природных форм, в которых они встречаются, обогащали научную картину мира, входили в базу фундаментальных научных знаний, составляющих основу для развития и конкретизации учения о материальном единстве мира.

Описанный выше процесс взаимообогащения научных знаний в области химии и минералогии в результате химического анализа минералов еще не есть результат взаимодействия наук, а результат одностороннего действия химии на минералогию. И в описанной ситуации до конца XVIII в. и позднее мы еще не обнаруживаем явного пересечения предметных областей химии и минералогии. В этот период не минералогия как наука, а материальные объекты (минералы), исследуемые химическими методами, являлись объективными вещественными факторами взаимосвязи данных наук.

Аналогичен и процесс взаимодействия химии с биологией, в котором на начальных этапах (и приблизительно в этот же исторический период XVIII—XIX вв.) не биология как наука, а химические исследования биологических (живых) объектов давали материал для развития органической химии, и лишь позднее произошло формирование таких пограничных областей, как биохимия, биоорганическая химия, молекулярная биология.