Развитие представлений о веществе

Было бы в корне неверно утверждать, даже с большой натяжкой, что учения древних философов о веществе мира исчерпывались или ограничивались представлениями о природных первоэлементах, естественных первосубстанциях, лежащих в основе всех веществ мира. Да, действительно, в древнеиндийской протофилософии существовали представления о том, что все состоит из пяти основных элементов – земли, воды, воздуха, огня и эфира. У древнекитайских мудрецов при том же сочетании первоэлементов на месте эфира в принципе Усин «оказывалось дерево». Иногда в данную комбинацию добавлялось даже железо (железная руда). У древнегреческих философов в качестве естественных природных первоэлементов выступали их разные сочетания от одного до четырех. Например, у Аристотеля в составе вещей рассматривается смесь элементов земли, воды, воздуха и огня.

Однако, при более глубоком анализе все оказывается гораздо сложнее. Во всех трех основных регионах зарождения и развития древних философских идей представления о природных субстанциях почти всегда дополнялись представлениями о субстанциях духовного и даже сверхъестественного характера. Например, в Ведах и Упанишадах можно выделить следующую цепочку понятий: Брахман – Аман – Пуруша – атман и первоэлементы. А в китайском учении о Дао и дэ эманация сущности вещей такова: Да-дэ-ци-Инь/Ян, Усин. Древние греки не исключение. У Гераклита первоэлемент огня соседствует с Логосом. У Демокрита атомы существуют в Пустоте. Пифагорейское число имеет как чувственный, так и духовно-идеальный характер. Физические первоэлементы Аристотеля как исходный материал или первоматерия суть всего лишь чистая возможность, реализующаяся в ряде все более усложняющихся форм, вплоть до формы форм – чистого нематериального («нус») или Бога (самопознающего мышления). Если же подробно и внимательно изучать наследие Анаксимандра (ученика и продолжателя школы Фалеса), как это делал в свое время Псевдо - Плутарх, то его учение об апейроне предстает своеобразной моделью индокитайских идейных цепочек: апейрон (т. е. всеохватывающий и правящий источник вечного движения), гонимон (или всепорождающее начало гармонии тепла (огонь) и холода (воздух), гармонии сухого (земля) и влажного (вода).

Поэтому попытка Никифорова А. Л. противопоставить греческим учениям о первоначалах греческое же учение об атомах Левкиппа/Демокрита (V век до н. э.) и римский вариант атомистики Тита Лукреция Кара (I век до н. э.) в принципе неправомерна [Никифоров А. Л., 2008, с. 149-150].

Другое дело, что к эпохе Средневековья такие нюансы уже, по-видимому, не брались в расчет в связи с варваризацией, христианизацией и примитивизацией культуры и знания.

Так или иначе, но когда в XVII веке французский философ Пьер Гассенди как бы «возродил» античный атомизм, на самом деле он фактически создал одноименное, но иное учение. Именно благодаря его перу стали считать, что все тела состоят из неделимых и непроницаемых атомов, к тому же активных, подвижных и служащих источником и первопричиной всех природных движений. Ради истины напомним, что у Демокрита атомы – лишь пассивный материал, получающий точное движение от космического вихря, необходимости, Ананке. «Атомы трясутся, входят в соединение друг с другом. Образуется вихрь, из которого и возникает тот мир, который первоначально уже содержится в атомах» [Кохановский В. П., Яковлев В. П., 2006, с. 84].

Таким образом, современные научные представления о веществе начинают свою эволюцию от примитивизированных, лишенных качественной глубины и диалектики отголосков античных воззрений, которые сами по себе были далеко не столь просты и наивны, как принято считать.

В середине XVII века, спасаясь от крови и хаоса Английской буржуазной революции некоторые члены Ньюкасльского кружка любителей науки и философии, в который входили, например, Т. Гоббс, У. Кавендиш, У. Пети, эмигрировали во Францию, где познакомились с Декартом, другими французскими философами и естествоиспытателями и, в частности, с Гассенди.

Маргарет Кавендиш (жена покровителя английского кружка), будучи, как и Тит Лукреций Кар поэтессой, в одной из своих поэм писала, что «малые атомы, являясь тонкими и обладая различной формой, двигаясь друг около друга, сами по себе могут создать Мир, они располагаются в пространстве, обнаруживая также Формы, которые наилучшим образом отвечают каждому типу» [см. Становление химии как науки, 1983, с. 36].

Благодаря членам Ньюкасльского кружка с атомизмом познакомился Роберт Бойль – родоначальник научной химии. «В работах Бойля начинает формироваться представление о химических элементах как о мельчайших, химически неделимых материальных образованиях, инвариантных относительно любых химических превращений сложных тел, в которые они входят в качестве элементов. Бойль разработал технику химического анализа для выделения элементов, составляющих сложные вещества» [Никифоров А. Л., 2008, с. 151].

Первой научной теорией в области химии в XVIII веке стала теория флогистона немецкого химика Г. Э. Шталя. Предполагалось, что в любом теле есть некое горючее вещество – флогистон. При нагревании тел флогистон выделяется, соединяется с воздухом и воспламеняется. Теория флогистона в то время объединяла в себе все накопленные знания и объясняла, систематизировала, практически, все известные факты из области химии.

Однако, один факт теорией флогистона так и не был объяснен удовлетворительно. Это был факт увеличения веса куска железа после его прокаливания. Ведь, по теории флогистона, раз процесс горения означал разложение сложного вещества теряющего флогистон, то и вес тела должен был уменьшаться. Объясняя сей факт Шталь был вынужден даже наделить флогистон «отрицательным весом».

Только почти через 100 лет француз А. Лавуазье показал, что в процессе горения происходит не разложение тела на составные части, а, наоборот, соединение тела с кислородом, что и обусловливает увеличение веса железа после его прокаливания.

Лавуазье доказал, что и воздух, и вода выступают не субстанцией, а сложными веществами, имеющими в составе в первом случае кислород и азот, во втором – кислород и водород, причем, в разных соотношениях. Опираясь на эти и другие факты Лавуазье в докладе «О необходимости преобразовать и усовершенствовать химическую науку» предложил ввести новые обозначения для всех известных тогда химических элементов.

Следующий последователь атомистики, английский химик Джон Дальтон постулировал, что: атомы одного и того же вещества тождественны, а свойства химических элементов определяются свойствами составляющих их атомов; атомы различных элементов способны соединяться друг с другом в определенных пропорциях; свойством атомов является их абсолютная механическая и химическая неделимость; атомы имеют вес.

Эталоном, единицей атомного веса стал вес атома водорода. Атомный вес других элементов определяется относительно данной единицы. Например, вода содержит 85 % кислорода, 15 % водорода и имеет атомный вес 85: 15 = 5, 66.

К середине XIX века были открыты более 50 химических элементов, установлены их атомные веса.

На этой базе и появляется периодическая система Д. И. Менделеева, таблица химических элементов, разбитых по группам с нарастающим атомным весом. Пустые места в таблице, соответствующие еще не открытым, но предполагаемым химическим элементам в течение десяти лет после открытия периодического закона заполнялись трижды.

Далее, английский физик М. Фарадей, работающий в области электролиза, заявил о существовании особых атомов электричества. Атомы электричества, обладающие наименьшим электрическим зарядом, были названы «электронами».

В 1997 году еще один англичанин, физик Дж. Дж. Томсон открыл электрон. Оказалось, что электрон – это отрицательно заряженная частица с массой почти в 2000 раз меньше массы атома водорода. Факт электрической нейтральности атомов вещества заставлял предположить существование еще и положительно заряженных частиц. Доказательство системной структуры атома разрушило тысячелетнее убеждение о том, что атом является простейшей неделимой единицей вещества. Составляющие атом еще более простые частицы стали называться «элементарными».

В 1913 году датчанин Н. Бор предложил «планетарную» модель строения атома, где основная масса атома сосредотачивалась в его ядре, а вокруг ядра по определенным траекториям вращались электроны. Переход электронов с одной траектории на другую сопровождался поглощением или выделением энергии. Через несколько десятилетий после данного модельного предположения были открыты несколько десятков различных элементарных частиц. Было также доказано, что все элементарные частицы сами состоят из еще более мелких частиц, названных кварками.

В XIX веке английский физик Майкл Фарадей, о котором уже упоминалось выше, исследуя электричество, обнаружил связь между электричеством и магнетизмом. «Экспериментальные исследования по электричеству» Фарадея содержали целый ряд открытий и формулировок: о химических действиях электрического тока (законах электролиза), об атомах электричества, об индукционных токах, о законе превращения энергии, об электромагнитном поле.

Фарадей открыл, что «наряду с веществом существует еще и поле – среда, порождаемая источниками энергии: «При этой точке зрения на магнит, - писал Фарадей в 1852 году, - среда или пространство, его окружающие, играют столь же существенную роль, как и самый магнит, будучи частью настоящей и полной магнитной системы». Это поле способно существовать само по себе, оно распространяется с конечной скоростью и способно воздействовать на вещество. Примером такого поля является изучение Солнца [Никифоров А. Л., 2008, с. 155-156].

Спустя несколько лет Д. К. Максвелл разработал точное математическое описание свойств электромагнитного поля.

Итак, на сегодняшний день известно, что физическая материя существует в двух своих качествах, проявлениях: в виде вещества и в виде поля.