Таким образом, как бы не старались некоторые авторы, популярно излагающие историю химии и отсчитывающие ее с Роберта Бойля или Антуана Лавуазье, алхимия не являлась исключительно средством перераспределения денежных масс Средневековой Европы от богатых, но менее образованных, к бедным, но способным говорить непонятные слова и хорошо выступать с презентацией стартапа. Алхимию вполне можно считать системой знаний и способом познания окружающего мира, пришедшим на смену натурфилософии античности. Конечно же, алхимики не тратили все свое время исключительно на поиски философского камня и способов превращения свинца или ртути в золото — именно они открыли ряд химических элементов. Во времена Средневековья и Возрождения алхимики разработали немало настоящих и поэтому более полезных, чем философский камень, материалов — сплавы, твердые и жидкие красители, косметические и лекарственные средства и т. д. Алхимическими практиками занимались князья мира и князья церкви, лекари и профессора, ювелиры и пивовары, палачи и маркитанты. Несмотря на то, что алхимики старались сохранить свое знание в тайне (а может именно благодаря этому) алхимические практики поражали воображение многих. Алхимические воззрения оставили свой след в изобразительном искусстве, прозаических и поэтических литературных памятниках. Прежде всего, мы должны помнить, что заполненные дымом и испарениями «лаборатории» алхимиков, ни одна из которых не прошла бы аттестацию по правилам современной охраны труда, стали «детской площадкой», на которой методом проб и ошибок, иногда набивая синяки и шишки, делала свои первые шаги наука, которую сейчас мы знаем, как химию.
1614. Обеденные весы Санторио
В середине шестнадцатого века наука начала длинный путь ухода от идей Аристотеля, через века продолжавшего учить, что всё на свете является соединением материи и формы, к современным научным идеям структурированности материи. Чаще всего мы считаем, что сформировавшаяся уже через тысячи лет после Демокрита и Левкиппа мысль о том, что материя состоит из частиц небольшого размера — заслуга учёных второй половины семнадцатого или даже начала восемнадцатого века: Рене Декарта, Галилео Галилея, Исаака Ньютона.
Однако на самом деле предпосылки к этой мысли, да и сама мысль появились ранее, главным образом под влиянием открытий, сделанных в области медицины. Одним из первых людей, рискнувших посмотреть на мир не глазами Аристотеля, был итальянский лекарь Санторио Санторио, которого, правда, в большей степени вспоминают как человека, который первым начал изучать обмен веществ. В 1587 году Санторио в возрасте 26 лет закончил итальянский университет города Падуя, работал в Венеции, и почти полтора десятка лет находился в длительной зарубежной поездке: 14 лет он занимал должность профессора Краковского университета и по совместительству — придворного лекаря польского короля Сигизмунда III (того самого, который пытался посадить на московский престол сначала трёх Лжедмитриев, а потом и своего сына Владислава). В 1611 году Санторио вернулся в Италию, где возглавил кафедру теоретической медицины в Падуе. Санторио разработал хирургические инструменты для трахеотомии и для извлечения камней из мочевого пузыря, ванну особой конструкции для больных и т. д.
Однако наибольшую известность Санторио принесла опубликованная в Венеции в 1614 году книга «О медицине равновесия» («De statica medicina»), в которой обобщалась собранная им информация об обмене веществ. Для написания этой книги Санторио 30 лет регулярно взвешивал себя до и после приёма пищи, сна, работы, секса, натощак, после питья и выделения мочи. Эти взвешивания помогли ему осознать, что тело само по себе является живой лабораторией, которая в процессах пищеварения разделяет принятую пищу и выпитые напитки на питательные вещества и то, что выводится из организма с мочой или фекалиями. Санторио также обнаружил, что большая часть пищи, которую он поглощал, утрачивалась в результате процесса, который он назвал «незаметным испарением». В связи с экспериментами по измерению массы тела Санторио изобрел прибор — весы, одной «чашкой» которых был стол с явствами, а другой — кресло, на котором сидел человек питающийся. Назначение устройства было таково: весы были настроены так, что по мере приема пищи и ее перехода с обеденного стола в организм питавшегося расстояние между обедающим человеком и столом медленно увеличивалось, и, когда, человек съедал «норму», массу которой он сам определял, настраивая «обеденные весы», расстояние между питающимся и пищей уже было такое, что сидящий человек уже не мог дотянуться до еды (к сожалению, высота потолков в наших современных типовых квартирах не позволяют использовать что-то подобное в наши дни). Прибор Санторио был популярен среди многих ученых и аристократов 16–17 веков, стремившихся не переедать и контролировать массу тела.
Книга Санторио изменила медицину Европы, да что там медицину — все научные воззрения того времени. В ближайшие сто лет книгу перевели на все европейские языки, она выдержала 84 переиздания. Подходы с измерением масс исходных веществ и масс продуктов реакции наряду с поисками того, куда же девается то самое незаметное испарение, но не из организма, а более простой химической системы — реторты, легли в основу экспериментов Ломоносова и Лавуазье. К сожалению, одну вещь (самую главную, пожалуй, для современной химии) учёная общественность того времени пропустила или просто не захотела заметить: Санторио упоминал, что эманации незаметного испарения выходят из тела в виде маленьких тел или мельчайших частиц (manantia corpuscula, particulae minimae).
Другие его работы позволяют говорить, что Санторио придерживался корпускулярной теории строения материи еще за 20 лет до того, как свои мысли на эту тему излагал Галилей (и задолго до того, как это стало мейнстримом). Идея Санторио была в том, что материя представляет собой поры и пустоты, которые могли заполняться частицами-корпускулами. Он предполагал, что свойства тел и тканей зависят от положения, ориентации и количества таких мельчайших частиц, подтверждая свою идею экспериментами. Санторио готовил пигменты различных цветов из минералов и вытяжек из растений, варил стекло, смешивал лекарственные снадобья. Большая часть его трудов, связанных именно с корпускулярным строением материи, изложена в книге «Methodus vitandorum errorum omnium qui in arte medica contingunt libri» (Способы избежать всех ошибок в медицине), напечатанной в Венеции в 1603 году. Санторио полагал, что свойства материалов зависят от положения корпускул в пространстве. Не менее важно, что он не считал это расположение делом случая: он полагал, что этим положением можно управлять, а изменение положения частиц могло приводить к изменениям свойства материала и вещества — не правда ли, похоже на главную с точки зрения химии концепцию строение-свойства-применение, которая в своём современном виде начинает отсчитываться с теории химического строения А. М. Бутлерова. Взгляды Санторио не обсуждались исключительно в узком кругу философов Падуи и Венеции — его работы изучали Галилео Галилей, Роберт Бойль и Готтфрид Лейбниц, которые использовали доводы Санторио для разработки своих собственных подходов к корпускуляризму. Именно с трудов Санторио появляется идея отношения к телу, как к живой лаборатории, тем более что для изучения этой лаборатории Санторио разработал измерительные приборы — термометр (вопреки довольно популярному заблуждению, которое растиражировано в сети — не в сотрудничестве с Галилеем, а независимо от него), гигрометр и пульсометр. Подходы Санторио оказались не менее важными для революционных изменений в трактовке естественнонаучных законов, чем механика Галилея, и удивительно, что до сих пор о роли этого человека Возрождения в развитии науки говорится меньше, чем он заслуживает.
1643. Барометр Торричелли
Можно утверждать, что Эванджелиста Торричелли является одним из тех учёных Эпохи Возрождения, которым не очень повезло с узнаваемостью в наше время — школьная программа по естественным наукам не уделяет ему достаточного внимания. Если брать химию, то Торричелли обычно вспоминают в связи с тем, что его именем названа единица измерения давления (1 Торр = = 1 мм рт. ст., хотя, честно говоря, преимущественно это знание бывает востребовано только участниками предметных олимпиад, решающими задачи на газовые законы).
Учебник физики, конечно, рассказывает о Торричелли как об изобретателе прибора, измеряющего давление, однако, учебник физики оставляет Торричелли в тени своего именитого наставника и предшественника на кафедре математики и философии Флорентийского университета — Галилео Галилея. Галилей считается символом науки эпохи Возрождения в первую очередь из-за судебного процесса, который, как многократно подчёркивалось, окончательно подорвал авторитет католической церкви. Тем не менее, семнадцатый век знал примеры научного поиска и научных открытий, не приводивших к конфликту с церковными и светскими властями.
В 1630-х годах инженеры и архитекторы Италии столкнулись с неожиданной проблемой, которой, казалось, не было решения: все попытки закачать воду из рек и колодцев по системе труб оканчивались неудачей в том случае, если высота, на которую нужно было подать воду, была больше 18 браччий (браччия — единица расстояния, принятая в то время на территории Апениннского полуострова, 18 браччий составляет примерно 11 метров). Попытавшийся приложить свой разум к решению этой задачи Галилей, как оказалось потом, ошибся. По его мнению, невозможность подъёма воды на определённую высоту была связана с весом воды — точно также как слишком длинная верёвка должна разрываться под воздействием своего веса, столб воды, начиная с определенной длины и, как следствие, веса, тоже должен разрушиться. Такое предположение приводило к умозаключению, что столб более плотной ртути должен разорваться на меньшей высоте.