Полная версия с дополнениями
Раздел 1. Медико-биологические
Месопотамская магия
В одной из древнейших библиотек мира – собрании клинописных табличек ассирийского царя Ашшурбанапала (VII в. до н.э.) было найдено несколько десятков табличек с медицинскими текстами. Медицинские сборники табличек из библиотеки Ашшурбанапала подбирались по признакам болезней или по названиям пораженных частей тела. Например, в табличках, объединённых общим названием «Когда человеческая голова охвачена жаром», дано подробное описание болезней головы: различных видов «умопомрачения», болезней висков, ушей и глаз, облысения. При знакомстве с клинописными медицинскими текстами обращает на себя внимание тесное соседство фрагментов загадочных магических текстов с вполне реалистическими врачебными рекомендациями и рецептами, понятными исходя из сегодняшних представлений о патогенезе и лечении многих болезней. На основе верований в Древней Месопотамии (подразумеваются три древние цивилизации – шумерская, ассирийская и вавилонская, существовавшие в одном географическом районе с IV тыс. до н.э. до 539 г. до н.э.) определилось и характерное отношение к врачеванию, согласно которому основными причинами болезней считались: а) нарушения людьми правил поведения, установленных богами; б) действия демонов, насылаемых богами. В клинописных текстах можно найти сведения о многочисленных демонах, способных навредить людям: «против головы человека направляет свою силу достойный проклятия Идпа <…> против шеи – скверный Утук, против груди – гибельный Алаль, против внутренностей – злой Гигин, против рук человека – ужасный Телал». В Месопотамии существовали две группы врачевателей. Представители одной (ашипу, машмашшу) занимались «изгнанием» демонов из человеческого тела. Представители другой (асу) осуществляли восстановление человеческого тела после губительного демонического воздействия. Искусство врачевателей ашипуту (аккад. asiputu – искусство заклинателей) характеризовалось тем, что предполагало сверхъестественные причины болезней, при этом, как правило, прогноз был неблагоприятным, а лечение унифицированным. Они были религиозными служителями, часто совмещали свою деятельность со жреческими обязанностями (некоторые машмашшу не имели права покидать пределы храма) или судейской работой. Фактически они практиковали психотерапевтические методы лечения с привлечением своеобразной религиозной базы. Для асуту (аккад. asutu – искусство врачевателей) были свойственны симптоматическое лечение, четкое определение компетенции, а также использование фармацевтических знаний. Асу-врачеватели в целом имели более уязвимую общественную репутацию, чем их коллеги ашипу. Асу не были представителями жреческого сословия, по современным представлениям их деятельность скорее относилась к свободному предпринимательству в аптекарском деле. Работа асу и ашипу всегда оплачивалась. Необходимо отметить, что в клинописных памятниках не отмечено наличия оформленных философских систем (в отличие от Древней Греции), которые могли бы лечь в основу особой теоретической базы медицины Месопотамии. Но в месопотамских медицинских текстах прослеживается дедуктивная логика, которая позволила врачевателям создать систему симптомов, сопровождающих болезни. Во многих заклинаниях была заложена и примитивная медицинская прогностика, поскольку, очевидно, они применялись многократно и корректировались в зависимости от исхода заболевания. Для переосмысления и систематики симптомов месопотамцы привлекали воображение (подход, свойственный первобытному обществу), то есть магию. Магические представления были подкреплены сложной системой многобожия. Месопотамская магия, как это ни удивительно с позиции современной науки, оказала положительное влияние на структурное оформление медицины, поскольку существенно упростила поиск причин болезней и придала конкретность и целенаправленность лечебным процедурам.
Дополнение 1. Клинописные тексты свидетельствуют, что в Древней Месопотамии была развитая технология приготовления лекарственных снадобий. Встречаются и простые, и сложные рецепты. Первые включали один компонент против определенного симптома. Комбинированные рецепты включали несколько составляющих, приготовленных разными способами, по ним осуществляли комплексное лечение. Врачеватели знали о целительном действии горчицы, пихты, сосны, груши, сливы, ивы, съедобного лишайника леконары (манны). В состав лекарств в Месопотамии часто включали также нефть, молоко, соль, шерсть и части тела разнообразных животных.
Дополнение 2. Американский писатель Уильям Питер Блэтти (англ. William Peter Blatty, 1928 г.р.) в 1971 году издал роман «Изгоняющий дьявола» («Экзорцист»). Через два года режиссер Уильям Фридкин (англ. William Friedkin, 1935 г.р.) на голливудской студии Warner Bros снял одноименный фильм. В основу фильма были положены месопотамские легенды и мифы о болезнетворном демоне (боге ветров) Пазузу, изображение статуэтки которого из Лувра (Париж) даже поместили на рекламный плакат. Для усиления эффекта в фильме были использованы элементы аккадского языка, ну, а деятельность героев фильма отцов Меррина и Карраса, пытающихся изгнать демона из тела девочки, иллюстрирует технику врачевания ашипу и машмашшу, конечно, с учетом позднейшего христианского влияния. Фильму сопутствовал успех. Он получил несколько престижных премий, и до сих пор находится на девятой строчке рейтинга американского проката.
Герметизм
Гермес Трисмегист (греч. Trismegistos – Трижды великий) – имя, данное греками древнеегипетскому богу мудрости и письма Тоту (Дхути), отождествленному с Гермесом (греч. herma – груда камней, которыми отмечались места погребений). В древнегреческой мифологии бог Гермес обладал несколькими качествами, среди которых проведение душ в царство мертвых и посредничество между богами и людьми были наиболее близки древним представлениям о возможностях врачевателя. Предполагается также, что это имя носил некий египетский ученый середины III-го тыс. до н. э., возможно, жрец, позже причисленный к богам. Основоположник практической историографии Геродот Галикарнасский (484–425 до н. э.) описывает египетских жрецов как людей, обладавших неким тайным знанием. Существует предположение, что египетский Тот Гермес Трисмегист (ТГТ) был известен древним евреям под именем Еноха. Теологическая доктрина ТГТ проиграла в историческом соперничестве христианству, однако философские воззрения дожили до XXI века и оставили значительный след в медицине. Христианский апологет Климент Александрийский (ок. 150 – ок. 215) считал ТГТ автором более сорока трудов космологического и религиозного содержания. Судя по количеству ссылок древних авторов, трудов ТГТ было значительно больше, но сейчас мы имеем дело лишь с фрагментами, списками и пересказами. Тем не менее, из работ ТГТ составлен т.н. «герметический корпус», являющийся объектом исследования филологов и философов. Одним из ключевых трактатов Гермеса по медицине был потерянный «Пастофорус». Якобы в трудах ТГТ определялись семь причин и семь методов лечения болезней. Античный философ Ямвлих (245/280–325/330) сообщает, что Платон (428/427 до н. э. –348/347 до н. э.) и Пифагор (ок. 570–497 гг. до н. э.) взяли за основу своих учений надписи cо скрижалей Гермеса. Из доступных текстов ТГТ особый интерес для медиков представляет диалог «Асклепий» (полное название в переводе с латинского «Посвятительное слово Гермеса Трисмегиста Асклепию», греческий текст не сохранился), отнесенный филологом-классиком Ф.Ф. Зелинским (1859–1944) к т.н. «высокому» (содержащему философский потенциал) герметизму. Из названия диалога следует, что Асклепию (богу медицины у древних греков) было даровано некое знание. В тексте объект врачевания – человек определяется как великое чудо (лат. magnum miraculum), достойное восхищения и прославления, поскольку занимает срединное положение, любя существ рангом ниже себя, и будучи любимым существами высшими. Подчеркивается, что человек является двойственным божественным творением, обладающим одновременно и духовным бессмертием за счет разума, и телесной смертностью из-за причастности к материи. То есть, тело человека служит укрытием для божественного начала. Далее указывается, что телесность (смертность) являются преимуществом человека, поскольку он «делается более умелым и пригодным для определенной цели», которая формулируется как помощь Богу в мироустройстве: «...облик [мира], созданный божественным замыслом, он, используя свое тело, упорядочивает каждодневными трудами и заботами». Для исследователей магических методов лечения особое значение имеет фрагмент диалога «Асклепий», где ТГТ указывает на то, что человек может творить богов из изваяний (идолов), в которые можно заключать души демонов посредством церемоний. Изложенное в герметическом корпусе учение о человеке оказалось созвучно гуманистам (Джованни Пико делла Мирандола) и ученым (Джордано Бруно) эпохи Возрождения, реформировавших отношение к человеку и создавших основу для современных принципов взаимоотношений врача и пациента. Отголоски герметизма можно обнаружить в таких медицинских течениях, как витализм, гомеопатия, месмеризм. Ну, а сторонники спагирической медицины (см.) и алхимии полностью отождествляют себя с данным учением. Безусловно, с исторической точки зрения в герметизме содержатся элементы какого-то древнейшего учения о здоровье человека.
Дополнение 1. Египетский историк Манефон (Манетон из Себеннита, IV–III века до н.э.), писавший на греческом языке, отмечал, что было три божественных Гермеса. Римский философ и оратор Марк Туллий Цицерон (106 до н.э. – 43 до н.э.) упоминал пять Меркуриев (римский Меркурий отождествлялся с греческим Гермесом). В эпоху эллинизма (323 до н.э. –30 до н.э.) ТГТ воспринимался как величайший мудрец, который открыл людям медицину, химию, юриспруденцию, музыку, риторику, философию, географию, математику. Имя его стало упоминаться в магических заклинаниях, с ним стали ассоциировать астрологию и алхимию, которые получили общее название «герметические науки». От имени Гермеса происходит название «герменевтика» – толкование текстов. Как ни странно, но автором одной из первых работ по герменевтике был христианский мыслитель Аврелий Августин (354–430).
Дополнение 2. Большая часть трактатов Герметического корпуса представляет собой речи ТГТ, в которых излагается полученное сверхъестественным путем божественное откровение. Соответственно, такое построение познания мира противоречит позитивизму, завоевавшему ключевые позиции в современной науке. Однако идеи высокого герметизма достаточно популярны и в наше время. Так, размышления над «Арканами Таро» (22 символические изображения, соответствующие буквам еврейского алфавита, дошедшие до нас из глубины тысячелетий как фрагменты «Книги Тота» ТГТ) привели русского философа Владимира Алексеевича Шмакова (1887–1929) к созданию «пневматологии» (греч. pneuma – дух) – оригинальной системы эзотерической философии. В ней на основе трактовки древних символов и с учетом мифопоэтического представления о мире делается попытка синтеза философии Гегеля с герметизмом, включая учение Каббалы. Впрочем, философская концепция инженера путей сообщения и, возможно, главы ордена русских розенкрейцеров (тайное теологическое общество, исповедовавшее идеи герметизма) В.А. Шмакова еще ждет своих исследователей.
Пифагорейство
По утверждениям некоторых исследователей в ближайшее до Гиппократа (460 до н.э. – 370/356 до н.э.) время девять из десяти греческих врачей были последователями выдающегося мультидисциплинарного ученого Пифагора (ок. 570 – 497 гг. до н.э.). Пифагор – философ, мыслитель, математик, врачеватель, религиозно-нравственный реформатор и политик, родился в семье Мнесарха, богатого и, вероятно, знатного человека на острове Самос. Сведения об учебе и многочисленных путешествиях молодого Пифагора в Египет и Вавилон недостоверны. Около 532 года до н.э. из-за господства тирании свободолюбивый Пифагор покинул Самос и переселился в Кротон (современная Италия, провинция Калабрия). Благодаря своим талантам и красноречию Пифагор нашел немало сторонников, которые образовали неформальное политическое общество – гетерию. Со временем гетерия стала определять политику Кротона, особенно во времена частых войн. В конце VI века после антипифагорейского выступления (т.н. «Килонова смута»), к которому примкнула часть учеников Пифагора, сам философ бежал в Метапонт, где и умер. Сравнительно надежно авторство Пифагора можно приписать лишь отдельным идеям и открытиям. Согласно Аристотелю (384 до н.э. – 322 до н.э.), Пифагор утверждал, что «человек создан богом для познания и созерцания». Пифагору приписывают авторство термина «философия», понимаемого как «предпочтение жизни, посвященной познанию», а также способность творить чудеса. Идеи гармонии, порядка и соразмерности играли важную роль в медицинском учении пифагореизма, но в чем конкретно заключалось реформирование Пифагором медицинского учения древних греков, до сих пор остается загадкой. Вполне возможно, что Пифагор лишь перегруппировал традиционные ценности, выработанные храмовой медициной, сделав акцент на сознательном отношении к ним. Почитание богов и родителей, забота о воспитании детей, умеренный образ жизни, нравственная и телесная чистота – всему этому Пифагор мог лишь придать новый смысл и укрепить своим авторитетом мудреца и учителя, знавшего о природе больше других и умевшего успешно врачевать болезни тела и духа.
Дополнение 1. Пифагореец Иккос из Тарента (первая половина V века до н.э.) – победитель древнегреческих олимпийских игр, внес большой вклад в становление диетологии и рационального питания. Он пропагандировал умеренный образ жизни на собственном примере. Когда греки хотели подчеркнуть скромность питания, то говорили «это обед Иккоса». Именно умеренный образ жизни, соблюдение диеты, музыкальное успокоение душевных расстройств, гимнастические упражнения и проживание в благоприятных природных условиях, по мнению пифагорейцев, способствовало устранению всевозможных заболеваний. Основными продуктами питания пифагорейцы считали хлеб и мёд.
Дополнение 2. Очень трудно с достоверностью отделить первоначальную сущность пифагорейского учения от позднейших наслоений. Сам Пифагор по преданию не оставил письменного изложения своего учения, однако его ученик Филолай (470–после 400 до н.э.) считается первым писателем, изложившим пифагорейскую доктрину. К последователям Пифагора причислял себя известный «тауматург» (греч. tauma – чудо) и врачеватель I-го века н.э. Аполлоний Тианский, активно проповедовавший аскетический образ жизни. Ему якобы удалось воссоздать пифагорейскую медицинскую премудрость, проведя несколько лет в беседах с индийскими мудрецами, а также практикуя в храме Асклепия. Любопытно, что некоторые фрагменты жизни Аполлония совпадают с жизнеописанием Иисуса Христа. Читателю, интересующемуся пифагорейством, можно порекомендовать замечательный роман греческого литератора Римской империи Флавия Филострата (170–ок. 250) «Жизнь Аполлония Тианского», впервые изданного на русском языке в 1985 году (перевод Е. Рабинович). Известное произведение философа-неоплатоника Ямвлиха (245/280–325/330) «Жизнь Пифагора», из которого обычно черпают сведения о пифагорействе, очевидно, было написано позже.
Дополнение 3. Считается, что Пифагор рассматривал здоровье как гармонию всех элементов человеческого организма и связывал устройство Вселенной с колебанием мировой струны (монохорд). В 20-е гг. XX в. немецкий математик и теоретик музыки Ганс Кайзер (1891–1964), ученик крупнейшего композитора-экспрессиониста Арнольда Шёнберга (1874–1951), разработал на основе открытой Пифагором математической «лямбдомы» теорию мировых гармоник. В книге (нем. название «Akroasis, die Lehre von der Harmonik der Welt», 1946) Кайзер писал: «Западная наука родилась в тот момент, когда была открыта и получила числовое выражение взаимосвязь между высотой тона и длиной струны – то есть была создана формула, позволяющая с предельной точностью выводить качество (высоту тона) из количества (длины струны или волны)». По мнению Кайзера, утрата этого древнего учения и стала причиной того, что между понятиями «наука» и «душа» пролегла непреодолимая пропасть. Однако он не переставал надеяться, что, преодолев забвение, наука о гармониках вновь свяжет в единое целое материю и дух.
Акупунктура
Можно ли создать медицинскую систему, где будут отсутствовать точные измерения? Где не будет сравнения с эталоном? Такую систему, где основой было бы понимание, а не оценка, такую, которая бы имела динамический, а не статический характер? Систему действенную, но основанную на художественном восприятии внешнего мира? На все эти вопросы положительно отвечают люди, владеющие китайским традиционным врачеванием. Эта система базируется на своеобразной философии, складывавшейся в течение нескольких тысячелетий. Сами китайцы считают, что их медицина возникла (записана позже) примерно в V-IV тысячелетиях до н.э., однако европейские ученые, как правило, приближают к нам эту дату на несколько тысячелетий. В основе китайской медицины лежат несколько концепций, которые условно можно сопоставить с цифрами 1, 2, 3 и 5. Цифра 1 – это концепция космической континуальной энергодинамической субстанции, обладающей и духовными, и материальными свойствами, или «ци». По представлению китайца, организм человека – это совокупность различающихся по тонкости видов ци. Все преобразования и циркуляции в организме человека обусловлены движениями различных видов этой субстанции. Внутри организма ци подразделяется на несколько видов по качеству, месту возникновения и хранения. Так, при рождении человека ему передается от родителей изначальная ци (юань ци), которая хранится в правой почке, называемой «воротами жизненности» (мин мэнь). Цифра 2: инь и ян – два взаимодополняющих принципа, на которых основывается все сущее. Инь – женский принцип, пассивный и темный. Ян – мужской принцип, активный и светлый. Противоположности инь и ян проявляются в организме на всех уровнях. Кровь и секреторные жидкости рассматриваются как проявления инь, а энергия воздуха, растекающаяся энергетическими потоками в теле по специальным каналам (мо) – ян. Считается, что структура организма управляется принципом инь, а функции подчинены ян. При этом выделяются пять инь-органов или «сокровищниц» (печень, сердце, селезенка, легкие и почки), которые хранят различные виды организменной ци, и шесть ян-органов или «мастерских» (желчный пузырь, тонкая кишка, желудок, толстая кишка, мочевой пузырь и т.н. «тройной обогреватель»), осуществляющих переработку ци. Тело человека разделяется на три (концепция, связанная с соответствующей цифрой) части. Верхняя часть находится выше диафрагмы и включает сердце и легкие. Средняя находится между диафрагмой и пупком и содержит селезенку, желудок, печень, желчный пузырь. А нижняя часть находится ниже пупка и включает почки, мочевой пузырь, толстую и тонкую кишки. Функция «тройного обогревателя» заключается в связи частей тела в единое целое. Надо отметить, что в качестве цельного анатомического образования тройной обогреватель в организме человека отсутствует, но китайские врачи включают в него несколько реальных анатомических образований (сердечная сумка, часть грудобрюшной преграды и т.д.). Последняя концепция – это пять вселенских стихий или у-син (дерево, огонь, почва, металл и вода), которые за счет взаимопорождения и взаимопреодоления определяют основные параметры мироздания, то есть создают баланс течений ци в организме человека. Понятно, что здоровый организм характеризуется свободными обменом и циркуляцией всех видов жизненной энергии, а больной организм можно вылечить, восстановив потоки ци. Энергия движется по каналам мо, которые имеют невидимые выходы на поверхности тела, и посвященному врачу они доступны. То есть, успешное лечение заключается в отладке нормального функционирования такой системы. Это достигается введением специальных игл (длиной до 20 см, глубина укола до 3,5 см) или тепловым воздействием (горящие сигары из полыни с добавками шалфея, зверобоя, мяты и др.) на определенные точки на теле, которые фактически являются контактными местами внутренней и внешней энергии. Так возникла знаменитая чжен-цзю терапия или акупунктура (лат. acus – игла, punctura – колоть, жалить). Классификация точек для уколов (прижигания) производится по теории пяти стихий. Существуют специальные карты т.н. меридианов – областей циркуляции энергии ци, показывающие точные места на поверхности тела для введения игл. В XVI веке миссионеры впервые привезли сведения об акупунктуре в Европу. С восемнадцатого века по настоящее время в медицинском сообществе ведутся жаркие споры об эффективности и безопасности данного вида лечения. А в Юго-Восточной Азии акупунктура используется уже несколько тысячелетий при множестве патологических состояний, внутренних болезней, и даже в хирургии, например, для стимуляции костной мозоли при заживлении переломов.
Дополнение 1. Одним из самых древних трудов по вопросам китайской медицины является «Трактат Желтого императора о внутреннем» («Хуан-Ди нэй-цзин», примерно 2-е тысячелетие до н.э., точная датировка затруднена). Этот текст заложил теоретическую основу для развития традиционной китайской медицины. Трактат представляет собой записи диалогов между Желтым императором (Хуан-Ди) и придворным мудрецом-лекарем (Ци-Бо). Трактат содержит не только медицинские представления и дает способы лечения и профилактики болезней, но и большое количество информации по астрономии, философии и другим наукам Древнего Китая, в которых человек рассматривается неотъемлемой частью Вселенной.
Дополнение 2. Для тренировки будущих врачей китайцы создали из металла специальных кукол, напоминавших человеческие тела. Перед экзаменом такие полые, но очень тяжелые, манекены с множеством отверстий, соответствующим акупунктурным точкам на меридианах, покрывались воском, обертывались в тонкую бумагу, а внутрь наливалась подкрашенная вода. Экзаменуемый должен был ввести иглу в названную точку так, чтобы острие не сломалось, а на белой бумаге выступила капелька, по цвету напоминающая кровь, иначе он направлялся на повторный курс обучения.
Аюрведа
Веды (санскр. veda – знание, учение) – священные писания индуизма. Веды составляют основу одной из самых древних религиозно-философских систем в мире, тексты формировались в течение почти тысячи лет, начиная с XVI века до н.э. Веды относят к категории «услышанных» текстов, поскольку, во-первых, они считаются откровениями великих риши (санскр. ;;i – провидец, мудрец), и, во-вторых, существует проблема недолговечности доступных переписчикам материалов (кора деревьев, листья пальм). Есть версия, основанная на описаниях звездного неба, что первые веды возникли ок. 5000 лет до н.э. Возраст же дошедших до нас манускриптов не превышает нескольких сотен лет. Мантры (молитвы, псалмы), содержащиеся в ведах, используются в религиозных ритуалах. Ссылки на болезни и лечение имеются во всех четырёх ведах, но больше всего сведений о медико-философской системе индуизма содержится в Ригведе и Атхарваведе. Традиционное индийское учение о здоровье, называемое Аюрведой (санскр. ayu – значение жизни, принцип жизни), включает в себя несколько (до девяти) самостоятельных самхит (санскр. sa;hita – собранное вместе) по медицине, информация для которых была передана в виде откровения богом медицины Дханвантари (аватар верховного бога Вишну) избранным представителям рода человеческого. Основными в Аюрведе считаются самхиты Чараки (ок.150 г.) Сушруты (ок. 350 г.) и Вагбхаты (IV-V века). В Аюрведе разделяют здоровье ума и тела. Согласно Аюрведе всё сущее, в том числе и человек, состоит из пяти основных стихий (элементов): воздуха, огня, воды, земли и эфира. Их комбинации образуют фундаментальные жизненные силы (доши). Организм здоров, когда сбалансированы три доши: вата (эфир и воздух), питта (огонь и вода) и капха (вода и земля). Вата необходима, чтобы мобилизовать функции нервной системы, питта – энергетика организма, связанная с пищеварением и обменом веществ, ассоциированная с венозной системой, а точками приложения капхи являются слизь и артериальная система. Нарушение равновесия трех дош приводит к болезням, а причины дисбаланса жизненных сил могут скрываться и в нынешних, и в прошлых ошибках мышления и поведения пациента. Поэтому настоящий специалист по аюрведической медицине активно применяет и методы оценки психического статуса, и тщательное физическое обследование пациента. Любая болезнь рассматривается Аюрведой на фоне индивидуальности заболевшего человека. Несмотря на сложную религиозно-философскую базу аюрведическая медицина чрезвычайно разветвлена в практическом плане и включает разделы терапии, хирургии, болезней уха, глаза, носа и горла, педиатрии, токсикологии, помощи в долголетии и духовном лечении, и даже коррекции гендерных нарушений. Общий принцип лечения в Аюрведе является ступенчатым и включает, как минимум, два разных подхода: устранение и борьбу с причинами при обязательном исключении рецидивов (Shodhana); и паллиативные методы смягчения проявлений болезни (Shamana). Индусы в первом тысячелетии нашей эры обладали обширными познаниями в анатомии, что позволило развивать хирургию. В самхите Сушруты, например, описано около трехсот оперативных вмешательств в организм человека (различные ампутации, удаление хрусталика, грыжесечения, пластика носа и т.д.), сто двадцать специальных инструментов, а также принципы соблюдения чистоты во время операций. Если соседи индусов – китайцы в своей медицинской системе уловили энергетическую меру в качестве всеобщей силы мироздания и пытались ее реализовать для природного бытия человека, то уроженцы Индостана, напротив, применяя Аюрведу, стремились выйти из области природного, индивидуального бытия человека в сферу безмерной, вечной энергии. Впрочем, такова направленность своеобразной индийской философии.
Дополнение 1. Аштанга Хридая фактически представляет собой практическое руководство, одинаково необходимое и осваивающим лечебную науку, и опытным врачам. В этом каноне объединены все направления Аюрведы. Труд был составлен потомственным врачом Вагбхатой, который на деньги, полученные за лечение, создал в IV-V веках уникальное аюрведическое город-государство Махаджанху (на территории современного Пакистана, округ Карачи), ставшее центром изучения Аюрведы. В городе работали лучшие целители Северной Индии. Там же хранилось множество медицинских трудов того времени, большинство которых позже были утеряны. Тысячи прилежных учеников обучались Аюрведе в Махаджанху. Город просуществовал сорок лет, а потом был завоеван и разграблен (возможно, кочевыми племенами саков).
Дополнение 2. Определение врачебной профессии из Аштанга Хридая. «Родившиеся в благородной семье, начитанные, обладающие практическим опытом, искусные в своём деле, честные и бескорыстные, способные определить болезнь по её внешним проявлениям, чьи рецепты и операции безукоризненны, всегда владеющие собой, располагающие необходимым оборудованием, отличным здоровьем и присутствием духа – врачи, обладающие всеми этими качествами, по праву называются дарующими жизнь и уничтожающими болезни. Они прекрасно знают анатомию и физиологию всего человеческого тела, законы, по которым оно рождается и развивается, а также и законы происхождения и развития Вселенной. У них не возникает сомнений в отношении причины болезни, знаков и симптомов, предвещающих заболевание, а также признаков проявившихся болезней и методов их лечения – болезней легко излечимых, трудноизлечимых, излечимых лишь на время и неизлечимых» (адаптированный перевод Ю. Сорокиной, редакция В. Логинова).
Дополнение 3. Мантра Дханвантари. «Приветствую Дханвантари, который в своих четырех руках держит самхиту, чакру, туласи и сосуд с амритой; чье сердце заполнено тончайшим, чистым, благостным светом, который также сияет вокруг головы и глаз, подобных лотосу! Приветствую Дханвантари, который играючи вылечивает все болезни, подобно очищающему лесному пожару!» (адаптированный перевод Ю. Сорокиной, редакция В. Логинова).
Гиппократов корпус
Имя выдающегося древнегреческого врача Гиппократа (ок. 460 – между 377 и 356 гг. до н.э.), собравшего воедино опыт не только своей врачебной практики, но сумевшего также систематизировать рациональные знания предыдущих поколений, связано с коллекцией медицинских трактатов, известной как Гиппократов корпус (ГК). Большинство сочинений ГК было составлено между 430 и 330 годами до н.э. Считается, что ГК был собран в Александрии (середина III века до н.э.). Согласно традициям того времени врачи не подписывали сочинений, поэтому большинство трудов дошло до нас в анонимном виде. Среди авторов текстов ГК исследователями называются Фессал и Дракон (сыновья Гиппократа), а также Полибий (зять великого врача). Многие комментаторы сборника, включая знаменитого римского врача Галена (ок. 129–204/216 гг. н.э.), отмечали неоднородность стиля и противоречивость отдельных фрагментов. В связи с невозможностью определить непосредственный вклад конкретных авторов в создание того или иного трактата ГК, большинство историков медицины предпочитают писать и говорить о медицинской системе, изложенной в данной коллекции александрийских текстов. Эта система базировалась на том, что заболевания являются не проклятием богов, а следствием воздействия природных факторов, нарушения питания, привычек и образа жизни человека. Хотя во многих случаях представление врачей ГК основывалось на неполноте анатомических и физиологических данных (ведь тогда в Греции существовал запрет на вскрытие человеческого тел), в текстах сборника отсутствуют мистические причины (вселение демонов, месть богов, воздействие инфернальных существ, злонамеренная людская порча и отсутствие оберегов) происхождения болезней, а даются логичные рациональные объяснения медицинских феноменов. Так, в трактате, приписываемом Полибию, написано, что природа человеческого тела состоит из крови, флегмы (слизи), желчи желтой и желчи черной. Человек здоров, когда жидкости соразмерены качественно и количественно, и смесь находится в равновесии. Напротив, он болен, когда одна из жидких (греч. humor – отсюда появление в медицинском языке термина «гуморальный») составляющих либо в избытке, либо в недостатке. С четырьмя жидкостями тела соотносятся четыре времени года, а также холодное и горячее, сухое и влажное. Гиппократово лечение состояло в наблюдении за больным, созданием такого режима, при котором организм сам бы справился с болезнью. Отсюда и один из основополагающих принципов учения «не навреди». Врачи ГК уже знали о стадийности протекания различных заболеваний. Наиболее опасным моментом в развитии болезни, по их мнению, являлся кризис, после которого пациент умирал, или выздоравливал. В текстах описываются также методы обследования больных – прослушивание и ощупывание, конечно, еще в примитивном виде. Зачатки клинического лабораторного анализа можно найти в призывах авторов к пристальному изучению выделений (мокрота, экскременты, моча) организма человека. В ГК описываются и хирургические методы: разные повязки (простые, спиральные, ромбовидные, «шапочка Гиппократа» и др.), лечение переломов и вывихов с помощью вытяжения и конструкций («скамья Гиппократа») и т.д. Описаны также эргономичные позы больного и врача во время операции, правила размещения инструментов, требования к освещению во время вмешательства. С именем Гиппократа связано представление о высоком моральном облике и этике поведения врача, который обязан постоянно совершенствоваться в своей профессии, всегда проявлять трудолюбие, серьёзность, чуткость, уметь завоевывать доверие больного и хранить врачебную тайну. Сочинение «Клятва» из ГК содержит принципы деятельности врача, среди которых основные – это соблюдение обязательств перед учителями, коллегами и учениками, отсутствие вреда жизни и здоровью, включая отрицание искусственных умерщвлений и абортов. Судя по популярности в античную эпоху, ГК достаточно полно и системно отражает состояние медицинских знаний в Греции V и IV вв. до н.э., хотя часть сочинений представляет собой просто врачебные заметки в необработанном виде. Значение ГК крайне велико, его продолжали изучать даже тогда, когда временно мерк авторитет самого Галена. Каждый раз, когда под влиянием новомодных теорий и односторонней рационализации теория медицина попадала в тупик познания, происходило возвращение к Гиппократовой медицине, квинтэссенцией которой является ГК. С самого основания университетского медицинского образования в Европе тексты ГК использовались для обучения врачебной профессии (см. «схоластика»). Со второй половины XIX в. тексты ГК подробно изучают не только медики, но историки и филологи. ГК неоднократно издавался практически на всех современных европейских языках. Кроме того, традиция издания различных медицинских сборников, посвященных той или иной проблеме, безусловно, берет свое начало от ГК.
Дополнение 1. По очень популярной в среде сторонников мёдолечения легенде в греческом городе Ларисса на могиле Гиппократа, прожившего долгую и славную жизнь, обосновался рой пчел. А потом, на протяжении почти ста лет, несчастные матери приходили к месту захоронения врача, собирали целебный мед и успешно лечили своих детей. Даже после смерти Гиппократ дарил людям счастье обретенного здоровья! Ну, а тексты ГК являются тем «медом», который питает будущих врачей.
Дополнение 2. В медицине очень много специальных терминов, связанных с именем великого греческого врача (болезнь Гиппократа, шапочка или митра Гиппократа, скамья Гиппократа и т.д.), и, казалось бы, «Гиппократовы луночки» тоже можно связать с врачеванием. Однако нет, последний термин принадлежит геометрии. Это впервые описанные математиком Гиппократом Хиосским (V в. до н.э.) серповидные фигуры, используемые в решении задачи о квадратуре круга. Среди древнегреческих ученых и врачей было достаточно много Гиппократов, поэтому для того, чтобы выделить человека, увековечившего себя в ГК, его иногда называют Гиппократ Великий Косский (по имени острова Кос, где до сих пор сохраняется приемное место врача).
Схоластика
Период развития медицины, начавшийся примерно в IX веке, называют схоластическим (лат. schola – школа). Термин «схоластик» подразумевает человека, занимающегося наукой в учебном заведении, в особенности учителей, преподававших в монастырских и придворных школах, основанных Карлом I Великим (742/748–814), воссоздавшим Римскую империю на западе Европы. Также схоластикой называют метод рационального решения проблем с рассмотрением аргументов «за» и «против». Признаками схоластики являются: а) критическое рассмотрение традиционного знания; б) передача знания в ходе обучения; в) сочетание христианского мировоззрения и философии. Огромное значение для становления медицинской схоластики в Европе имело появление средневековых университетов (с XI века). Как правило, обучение в них шло на четырех факультетах, включая медицинский. Университетские диспуты, следовавшие строгим схоластическим правилам, много дали для развития медицинских знаний. Представители схоластики чаще всего шли в познании методом дедукции, почти не использовали индукцию, широко употребляли силлогизмы (греч. syllogismos – умозаключение, итог размышления). Регламент научных диспутов и правила цитирования авторов зародились в ходе становления схоластического метода. Хронологически схоластику принято делить на раннюю, высокую и позднюю. Источниками высокой медицинской схоластики считаются труды врачей: а) Гиппократова корпуса (III – IV вв. до н.э.); б) Галена (ок. 129–204/216 гг. н.э.); г) Авиценны (980–1037). Из перечисленных авторов врачи-схоласты чаще всего использовали труды Галена. Несмотря на то, что хронологически его медицинские взгляды сформировались в конце периода античности, они стали эталоном для средневековых врачей. Схоластический подход подразумевает, в частности, интерпретацию текста, и практически все труды плодотворного римского медика подходили для этого в рамках христианской философии, поскольку в них отсутствовали противоречия с концепцией единобожия, присутствовала высокая степень научности (в понимании тех времен) и определялся значительный образовательный потенциал, что было крайне важно с точки зрения становления университетского медицинского образования. Философские и общемедицинские воззрения, анатомические изыскания и описания физиологических функций по Галену, несмотря на обнаруженные в эпоху Возрождения ошибки, целиком были восприняты схоластами. Любая цитата из Галена рассматривалась в медицинском мире Средних веков как незыблемая догма, а любое нововведение обязательно сверялось с мнением классика. Редкие в средневековье медицинские вскрытия тел проводились так, чтобы во время процедуры можно было в любой момент обратиться к текстам Галена. Вместе с тем, в применении схоластического метода было много положительного для развития медицины. Организованные диспуты и споры привели к становлению системы медицинского образования, регламентировали деятельность ученых, стандартизовали подходы к изучению человеческого организма и сохранили многие медицинские трактаты для будущих поколений. Огромными достижениями университетских врачей-схоластов были систематика терминов и создание словарей по различным направлениям медицинских знаний. Позже медицинская схоластика выродилась в начетничество и формализм, что дало повод представителям эпохи Возрождения (XV–XVI вв.) критиковать этот метод. После XVI века медицинская схоластика постепенно угасала.
Дополнение 1. Современная медицинская наука для проведения защит докторских и кандидатских диссертаций позаимствовала некоторые процедурные элементы (выступления оппонентов, цитирование классиков, оглашение отзывов) схоластических диспутов. А в средневековых университетах выпускник для получения степени доктора должен был написать и защитить т.н. «тезисы» по какому-либо медицинскому вопросу. Тезисы публично обсуждались специальной комиссией, прообразом современных Ученых советов. Вот несколько тем для доказательных медицинских «тезисов» из парижского университета (XV век). Из книги: Иштван Рат-Вег. «История человеческой глупости», М: Феникс, 1996. «Эмбрион больше похож на мать или на отца? Что важнее для человека воздух или еда и питье? Допустимо ли кровопускание девушке, потерявшей рассудок от любви? Полезно или нет питание хлебом и водой? Красивые женщины более плодовиты? Ведущие порядочный образ жизни мужчины реже заболевают и быстрее выздоравливают? Полезно ли раз в месяц напиваться допьяна? Женщина – неудачное творение природы?».
Дополнение 2. Схоластики ставили перед собой многообразные задачи. В частности, активно размышляли над проблемой свободной воли. Представитель поздней схоластики, ректор Парижского университета в 1328 и 1340 гг., французский философ и богослов Жан Буридан (1300–1358) предлагал студентам решить следующую задачу. «Если осла хорошо помучить голодом и жаждой, а потом поместить на равном расстоянии от него стожок сена и ведро воды, то осел должен решить, что утолить сначала голод или жажду? Что будет делать животное?». Обычно студенты давали два варианта ответа. 1. Осел останется на месте. «И тогда он умрет от жажды и голода», – торжествующе комментировал Буридан. 2. Осел направится или к стожку, или к ведру. «Но тогда, получается, свободная воля существует», – победно звучала реплика. В наши дни эту притчу используют для того, чтобы охарактеризовать человека, который не может принять решение. В культуру вошло устойчивое выражение «Буриданов осел».
Картезианство
Французский мыслитель Рене Декарт (лат. – Renatus Cartesius, 1596–1650) учился в иезуитской школе, затем прошел военную службу, участвовал в нескольких войнах, предпринял ряд путешествий по Европе, и, в конце концов, обвиненный церковью в вольнодумстве, обосновался в Голландии, где почти двадцать лет посвятил уединенным занятиям наукой. Он вел обширную переписку со многими учёными Европы, проводил время в занятиях разнообразными науками от медицины до математики. В результате были созданы: новая школа естественнонаучного восприятия мира – картезианство (от латинизированного имени ученого), один из разделов современной математики – аналитическая геометрия, правила проведения научного эксперимента. Кроме того, Декарт ввел в естествознание прямоугольную систему координат и дедуктивный метод, а также предложил другие нововведения в научную практику, для упоминания которых просто нет места в данном тексте. Даже ошибочные представления этого ученого служили импульсом для развития науки – в спорах с его трудами формировались многие исследователи. Для К. характерны скептицизм, рационализм, критика схоластики (см.) в науке. В картезианском мировосприятии отмечается своеобразный дуализм, поскольку происходит разделение мира на протяжённую (лат. – res extensa) и мыслящую (лат. – res cogitans) части. Данная система удивительным образом сочетает в себе и механистический, и идеалистический подходы. Самодостаточность сознания (знаменитый декартовский тезис «постигаю, следовательно, существую» – лат. «cogito, ergo sum») является исходным пунктом картезианской теории познания. Критерием истины может быть только «естественный свет» разума. К. не отрицает познавательной ценности опыта, однако подчиняет разуму. В К. сформулированы хорошо усвоенные европейскими рациональными медицинскими и биологическими течениями последующих столетий правила познания: 1) всегда начинать с несомненного и самоочевидного; 2) разделять проблему на части, необходимые для решения; 3) в исследовании продвигаться от простого к сложному; 4) проверять правильность умозаключений. В одном из трактатов Декарт подчеркивает, что лучше вообще не искать истины, чем искать без метода. Вольно или невольно, но практически все современные экспериментаторы в области медико-биологических наук следуют картезианским правилам в профессиональной деятельности. Помимо успехов в математике и феноменологии науки, Декарт, применяя разработанный метод, оставил свой вклад в теоретическую медицину и биологию. Его анатомический учебник переиздавался несколько раз. Тело человека Декарт сравнивал с часами, «когда они собраны и у них есть материальное условие тех движений, для которых они предназначены со всем необходимым для их действия». Декарт достаточно долго изучал функционирование различных организмов, а затем проявил себя большей частью материалистом в физиологии. Однако для объяснения влияния нервов на движения мускулов и работу органов чувств Декарт использовал понятие «животные духи». Это «тела, не имеющие никакого другого свойства, кроме того, что они очень малы и движутся очень быстро, подобно частицам пламени, вылетающим из огня свечи» и составляют «телесный принцип всех движений частей нашего тела». По Декарту, причина всех движений в том, что одни мускулы сокращаются, а другие растягиваются. Это происходит из-за перераспределения «духов» между мышцами. Объяснение непроизвольных движений представляет исторически первую попытку ввести рефлекторный принцип в естествознание. В физиологических работах Декарта можно найти схему формирования ощущений с центростремительной и центробежной частью рефлекторной дуги. В то же время Декарт трактовал механизм ощущений, как независимый от психики. Позже эта односторонность была преодолена русским физиологом И.М. Сеченовым (см. «рефлексы головного мозга»). В истории науки картезианство оказало существенное влияние на становление и развитие экспериментальных биологии и медицины XVII–XX веков (см. «рациональная медицина», «высшая нервная деятельность»).
Дополнение 1. В 1634 году Декарт составил набросок труда «О человеке и образовании зародыша», основанного на собственных наблюдениях. Годом позже у него родилась дочь Франсина. На чистом листке одной из книг Декарта есть запись: «Зачата 15 октября 1634 года». О матери ребенка известно крайне мало, возможно, она была служанкой ученого. Некоторые биографы делают предположение, что рождение на свет Франсины было плодом научной любознательности Декарта. Однако Декарт был искренне привязан к дочке. Франсина умерла в возрасте пяти лет, что было тяжелым испытанием для отца.
Дополнение 2. Декарт придерживался католического вероисповедания, а умер в протестантской Швеции, и был погребен на кладбище для некрещёных детей. В 1666 году останки Декарта были извлечены из могилы и в медном гробу транспортированы в Париж для перезахоронения. А в 1819 году они были перемещены в другую церковь. Прежде чем предать прах земле в третий раз, гроб открыли и обнаружили, что черепа нет. Позже на одном из шведских аукционов появился лот под названием «Череп Декарта, взятый во владение и бережно сохраняемый Израэлем Ханстромом в году 1666-м по случаю переноса тела во Францию и с тех пор спрятанный в Швеции». Череп выкупили и возвратили во Францию. С 1878 года он находится в Музее человека (Париж).
Спагирическая медицина
Спагирическая медицина или спагирия (греч. spao и ageiro – собираю и получаю) – лечение соединениями, полученными из растительного сырья с помощью разработанных алхимиками процедур (экстракция, кальцинация, коагуляция, фиксация, возгонка, растворение, сублимация, размягчение, ферментация и др.). Эти методы были изобретены александрийскими, арабскими и европейскими алхимиками во время экспериментов с целью осуществить трансмутацию металлов, однако не применялись в областях познания, связанных с живыми организмами. Честь расширения приложения алхимических методов от технологического к медицинскому, а также введение в обиход самого термина «спагирия», принадлежит Парацельсу (Филипп Ауреол Теофраст Бомбаст фон Гогенгейм, 1493–1541). В истории медицины общепризнано деление последователей лекарственного врачевания на живших «до» и «после» Парацельса. Последователи Парацельса гордо называли себя спагириками. В чём же заключался переворот Парацельса в медицине? Изучив множество врачебных течений своего времени, он провозгласил, что учение о трёх началах – сере (нелетучее начало), ртути (летучее начало) и соли (опосредующее начало), может быть применено к организму человека. Таким образом, открылась возможность с помощью химических веществ воздействовать на здоровье человека. Парацельс утверждал, что в здоровом состоянии всеми составляющими (включая химические агенты, согласно с сегодняшними представлениями) организма управляет верховный дух, или Архей. Болезнь человека вызывается вмешательством причин, мешающих Архею выполнять свою функцию. К таким причинам Парацельс относил: космические силы, вредные вещества и яды, несовершенство духовной и телесной организации, Божье соизволение. Так как болезни представляют собой нечто духовное, то для лечения необходимо применить целительные «арканы», восстанавливающие нормальную деятельность Архея. Арканы Парацельса подчиняются движению планетно-зодиакальных и лекарственных сил, соотнесенных с частями тела. Посвященный лекарь может получить арканы лабораторным путем (алхимическими методами). Кроме того, поскольку, по мнению реформатора алхимии, соблюдается герметический принцип подобия (благодаря чему некоторые исследователи причисляют Парацельса к предтечам гомеопатии), то сама природа оставляет на годных для лечения частях растений особые знаки (сигнатуры). Для врача важно уметь читать эти знаки, чтобы находить ингредиенты арканов. Вот такова краткая теоретическая подоплека спагирии и ятрохимии (греч. iatros – врач). Мистическая философия Парацельса представляет собой смесь вполне рациональных воззрений и герметизма (см.) с духовными прозрениями, нередко противоречащими официальной христианской доктрине. Учение Парацельса, по сути, являлось еретическим по отношению к христианству. Однако благодаря эффективности лечения и широкому спектру созданных лекарств методы Парацельса стали крайне популярны в медицинском мире. По аналогии с реформатором Библии его даже прозвали «Лютером медицины». Появились эффективные мази, тинктуры, экстракты, созданные по рекомендациям Парацельса. Рецепты приготовления лекарств перестали быть предписывающими, а приобрели конкретность и стали фиксирующими, то есть значение в лечебной практике спагириков приобрел конкретный результат лабораторной работы и возможность активно влиять на течение болезни, а не уникальный трудно воспроизводимый «духовный» опыт и подмена прогноза Божьей волей. И был изменен принцип, на котором базировалась вся воспитанная на трудах Галена средневековая медицина (см. «схоластика»), часто не к месту практиковавшая общие методы лечения – рвотные, слабительные и потогонные средства, а также кровопускания. Кроме исповедования лекарственно-химического воздействия на живые тела, спагирики и ятрохимики начали интенсивно развивать представления о значимости дозировки и стандартизации лекарств. Появились четкие медико-химические рекомендации в отношении лечения. На базе спагирии и ятрохимии во второй половине XVIII-го века начала формироваться фармакология. Критики наследия Парацельса считают, что ученый чрезмерно увлекался мистикой и астрологией и в некоторых суждениях утрачивал логичность и объективность. Вместе с тем, ученый мир признает значительные достижения спагириков в лечении людей. В заключение уместно привести слова известного итальянского врача и аптекаря Анджело Сала (1576–1637): «Спагирическое искусство составляет ту часть химии, предмет которой природные тела: растительные, природные, минеральные. Адепты этого искусства совершают нужные операции, вознамерившись употребить эти тела в медицине».
Дополнение 1. В начале XX в. швейцарский психолог Карл Густав Юнг (1875–1961) предположил, что алхимическая философия представляет собой «протопсихологию», суть которой в попытке духовного развития индивидуума за счет реализации т.н. «Великого Делания» (так алхимики величали процедуру получения философского камня). Юнг рассматривал алхимические образы как воплощение архетипов, присущих всему человечеству. Основным архетипом алхимии Юнг считал уробороса (змей, пожирающий свой хвост – частый гость алхимических криптограмм), как символ бессмертия. Сам поиск философского камня представлялся ему стремлением человека научиться обращаться со смертью, а многостадийность Великого Делания сравнивалась с этапами становления личности. Возможно, популярность психоанализа всколыхнула интерес к алхимии как к духовному явлению, и привело к появлению в XX веке огромного количества трудов, посвящённых различным проявлениям герметизма, оккультизма, и, в частности, сильно искажавших учение Парацельса.
Дополнение 2. Одной из основных проблем алхимиков при получении философского камня был источник первичной материи, то есть исходный материал для процедуры Великого Делания. Гамбургский алхимик Бранд Хеннинг (1630–1710) решил, что первичная материя содержится в человеческой моче. В 1669 году он достал несколько бочек солдатской мочи. Затем медленно выпарил. В результате получил клейкую жидкость, похожую на кисель. «Кисель» был подвергнут двукратной дистилляции. Получилось нечто, определенное экспериментатором как «мёртвая голова». Далее Бранд прокалил «мёртвую голову» с песком и углём без доступа воздуха. В итоге получилась белая пыль, светившаяся в темноте. Торжествующий алхимик посчитал полученное соединение искомой «первичной материей» и назвал «светоносной». Так был открыт фосфор (от греч. свет и несу). Любопытно, что в современном фармакологическом производстве также используют солдатскую мочу. Например, для получения фермента урокиназы – средства, используемого при тромбозе вен, закупорке сгустками легочных сосудов и борьбе с осложнениями гемодиализа.
Рациональная медицина
На протяжении первой половины XVIII века в медицине и биологии происходила борьба между виталистическими и механистическими течениями. Немецкий врач Фридрих Гоффман (1660–1742) был ярким представителем механистического направления. В своих работах он прямо сравнивал работу человеческого организма и сконструированного механизма. Согласно его концепции, изложенной в сочинении «Система рациональной медицины» или «Медицина рациональная, систематизированная» (лат. Medicina rationalis systematica, 1718–1740), жизнью, здоровьем, болезнью и даже лечением управляют законы механики. «Механика есть причина, источник, закон всех явлений», – писал Гоффман. Немецкий врач полагал, что «жизнь заключается в движении; сокращения сердца препятствуют смерти, предохраняют тело от разложения; все зависит от известных движений фибр, их расположения и известного соотношения движений в накоплении жидкости». Для объяснения жизненного движения «нет нужды прибегать к понятию природы, души, жизненных сил». Гоффман считал, что движения, или «тонус» организма поддерживаются нервным флюидом, исходящим из мозговых желудочков. Избыток флюида ведёт к сокращениям, спазмам, гипертонусу, недостаток – к гипотонусу и атонии. Благодаря работам немецкого врача, эти термины прочно вошли в медицину. Терапия, по Гоффману, сводится либо к успокоению (при повышенном тонусе), либо к возбуждению, раздражению (при пониженном тонусе) перемещений флюида. Доктор Гоффман был рассудительным, гибким и осторожным практиком. Одним из первых он отметил положительное влияние на пациентов вод, богатых сернокислыми солями магния и натрия (т.н. «горькие воды»). Гоффман был противник использования сильных фармакологических средств и часто рекомендовал пациентам ванны, рейнское вино, масла и соли. В своей практике он умело чередовал использование расслабляющих и возбуждающих агентов в зависимости от возраста и состояния пациентов. Например, активно рекомендовал пожилым людям употреблять кофе. Фридрих Гоффман был одним из основателей Университета в Галле и написал устав медицинского факультета. Его популярность была общеевропейской, Гоффман был членом многих научных обществ, но в последние годы жизни редко выезжал из Галле – только для медицинских консультаций царствующих особ и членов их семей.
Дополнение 1. В переписке с Гоффманом состоял Готфрид Вильгельм Лейбниц (1646–1716), немецкий философ, математик, механик, физик. Он в письмах к Гоффману, в частности, соглашался с рациональным доктором в том, что каждый организм есть механизм, однако уточнял: «Но более тонкий и божественный». Лейбниц писал далее, что органические тела природы суть божественные машины, допускать в них что-нибудь чуждое высшей механике нельзя.
Дополнение 2. Концептуально воззрения Фридриха Гоффмана были преобразованы в зрительную форму в XX веке популяризатором науки, врачем-гинекологом Фрицем Каном (1888–1969). Книгу «Жизнь человека» (нем. Das Leben des Menschen) Фриц Кан начал составлять в возрасте 23 лет. Сам он не был художником, но сумел организовать замечательных иллюстраторов. Получилось несколько красивых томов, выходивших с 1922-го по 1931-й годы. Уже первые выпуски сделали Фрица Кана крайне популярным автором. Он представил человеческое тело как индустриально-промышленный комплекс, наполненный различными механизмами среди сети транспортеров и труб. По художественной концепции Кана, работой всего организма-завода управляли маленькие человечки-техники в рабочей спецодежде. В работах Фрица Кана можно найти приемы, свойственные современному информационному дизайну и художественной анимации.
Витализм
Почему мертвое тело начинает разлагаться? Чем живое отличается от неживого? Как использовать отличие живого от неживого в лечении? Вот на эти вопросы много лет пытаются найти ответы виталисты. Витализм – это направление в теоретической медицине, объясняющее процессы жизнедеятельности действием особой силы (лат. vis vitalis – жизненная сила), существование которой не подтверждено экспериментальными доказательствами на основе известных физических и химических законов. Витализм возник в древности, когда мифы, предания и поэтические образы служили единственным объяснением окружающего человека мира. Для первобытного человека любой предмет был в разной степени одушевлен. Термин витализм, употребляемый в естественных науках, близок по значению к термину анимизм (лат. anima, animus – душа, дух), чаще используемому в гуманитарных исследованиях. Врачи-виталисты утверждали, что жизненные процессы нельзя понять, если не допустить наличия в организме особого жизненного фактора. Более того, некоторые из них настаивали, что особый жизненный фактор необходим для функционирования каждого органа. При анализе витализма с исторической точки зрения можно легко убедиться, что распространение позитивизма и широкое использование технических новшеств (микроскопия, рентгеноскопия и т.п.) в исследованиях значительно уменьшило влияние данного течения на теоретическую и практическую медицину, поскольку роль отдельных органов в жизнедеятельности целого организма стала с применением новой техники более понятной и логически увязанной с работой всего организма. Потребность же в объяснении феномена жизни посредством трудно доказуемого, фактически умозрительного фактора при этом существенно уменьшилась. Ярким представителем витализма в медицине был немецкий врач и химик Георг Эрнест Шталь (1659–1734), создавший свою оригинальную и достаточно эффективную систему лечения, а также теорию флогистона в химии. Элементы медицинского витализма присутствуют в месмеризме и гомеопатии.
Дополнение 1. В начале XX века общая тональность многих научных публикаций сменилась с механистической на неовиталистическую. Этому способствовало распространение работ немецкого эмбриолога Х. Дриша (1867–1941), считавшего, что сущность жизненных явлений составляет так называемая энтелехия (греч. entelecheia – то, что имеет в себе завершение), непознаваемая сущность, которая действует вне времени и пространства. Энтелехия, по мнению Дриша, является фактором, благодаря которому живое становится организованным и отличным от неживого. Если уходит энтелехия, то живое становится мертвым.
Дополнение 2. Американский врач Дункан Макдугалл (1866–1920) предпринял исследование по взвешиванию души человека, то есть попытался доказать материальное существование vis vitalis. Он на специальной кровати взвешивал обездвиженных туберкулезных больных в момент смерти. Всего было проведено шесть измерений. Макдугалл получил среднюю посмертную разницу уменьшения веса на 21 г, определенную в соответствующей статье как «вес души человека» (резонансная публикация газеты The New York Times в марте 1907 года). Из-за несовершенства конструкции весов и недостатках в организации эксперимента многие исследователи не признают эти результаты, считая их фальсификацией, однако мера человеческой души в двадцать один грамм прочно вошла в художественное творчество.
Дополнение 3. Витализм, несмотря на явный идеалистический характер, проявлялся даже в общественно-политических системах, пропагандировавших материалистическое мировоззрение. Так, широкую известность в СССР получило публичное обсуждение теории Ольги Борисовны Лепешинской (1871–1963) о новообразовании клеток из «живого вещества». Исследовательница утверждала, что клетки могут возникать из «мелкозернистых желточных шаров», то есть неоформленных протоплазменных образований. Эта теория на совместном совещании Академии наук и Академии медицинских наук СССР в 1950 году была активно поддержана. После совещания преподавателям советских медицинских вузов было предписано обязательно цитировать учение Лепешинской. Сегодня теория Лепешинской превращения неживого в живое единодушно признана научным сообществом неподтвержденной. И отечественные, и зарубежные критики О.Б. Лепешинской в первую очередь отмечали несовершенство работ в части фиксирования и подготовки препаратов для микроскопии.
Месмеризм
После написания на 34-ом году своей жизни диссертации о влиянии планет на человеческое тело австрийский врач швейцарского происхождения Фридрих Антон Месмер (1734–1815) предпринял ряд опытов по изучению целебной силы магнитов. По истечению короткого времени он пришел к выводу, что магнетизм есть общее свойство всех тел и связующее звено мироздания. Человек, будучи частью природы, включен в процесс органической взаимосвязи со внешним миром при помощи некоего «основного агента». Всякие изменения жизнедеятельности человека указывают на индивидуальные особенности восприятия «основного агента» и в случае болезни требует корректировки, а именно восстановления нормальной магнетической полярности. Лечение по Месмеру заключалось в направленном воздействии на больной организм тактильного, визуального или даже просто мысленного источника «магнетизма». Это лечение было очень распространено в последней трети XVIII века практически во всех европейских странах. Месмер практиковал в Париже, используя коллективные театрализованные сеансы. С помощью большой лохани «баке» (франц. baquet – ушат) с торчащими в стороны стержнями, которые другими концами были погружены в «намагнитизированную» воду, излечивалось сразу несколько больных. Пациентам предлагалось прикасаться к стержням «баке» теми частями тела, которые нуждались в лечении, а Месмер следил, чтобы сила магнетизма, содержащаяся в лохани, равномерно распределилась по всем участникам сеанса. Психологическая атмосфера во время сеанса искусственно нагнеталась. В кульминационный момент Месмер театрально прикасался «магнитизированным» жезлом к лохани, передавая через нее и стержни пациентам силу собственного магнетизма. Часто сеансы происходили и без касания Месмера – пациентам было достаточно обстановки, присутствия самого магнетизера и «намагниченных» предметов. Некоторые из пациентов беспричинно плакали или смеялись, или вдруг начинали бегать, натыкаясь на мебель и стены, или катались по полу, издавая бессвязные восклицания и произнося загадочные монологи. Сам Месмер называл такие состояния «кризисы» и объяснял внешним проявлением скрытых недугов. С позиции сегодняшнего дня понятно, что в своих представлениях Месмер использовал психотерапию гипнозом. Со временем он даже стал отказываться от применения магнитов. Месмеризм был одним из этапов развития гипноза как метода, сыграв положительную роль в развитии групповой психотерапии. Последователи Месмера объясняли эффективность метода волей, жизненной энергией и умонастроением магнетизера, а также сильно видоизменили первоначальное учение. Так, они «открыли», что магнетическое состояние может усиливаться до «степени ясновидения», ввели понятия «спиритизм», «сомнамбулизм» и создавали «гармонические общества», ставившие целью применять месмеризм на практике. Многие ученики немецкого философа Фридриха Вильгельма Йозефа фон Шеллинга (1775–1854) занялись изучением месмеризма, который, по их мнению, в качестве наглядного примера воздействия полярностей хорошо иллюстрировал философские умозаключения. Некоторые из подвижников позже полностью посвятили себя мистическим учениям в свете «духовного зачатия». Месмеризму очень вредило то, что часто под его покровом действовали откровенные шарлатаны и корыстолюбивые обманщики.
Дополнение 1. В авторском пояснении к оде «На счастие» (1789) известный российский поэт и государственный деятель Гаврила Романович Державин (1743–1816), комментируя строки, связанные с месмеризмом («В те дни людского просвещенья,/Как нет кикиморов явленья,/Как ты лишь всем чудотворишь,/Девиц и дам магнизируешь,/ Из камней золото варишь,/В глаза патриотизма плюешь, /Катаешь кубарем весь мир»), пишет о том, что уже «в 1786 году в Петербурге магнетизм был в великом употреблении. Одна г-жа К. занималась новым сим открытием, пред всеми в таинственном сне делала разные прорицания».
Дополнение 2. Месмеризм был очень популярен. Эта концепция упоминается во многих русских литературных произведениях 1830–40х годов: романы А. Погорельского («Магнетизер») и Н. Греча («Черная женщина»), повесть В. Ф. Одоевского «Косморама». Н.В. Гоголь в черновиках к повести «Нос» напоминает о времени, когда «умы всех именно настроены были к чрезвычайному: недавно только что занимали публику опыты действия магнетизма».
Дополнение 3. Граф Эммануэль Огюстен де Лас Каз (1766–1842), собеседник Наполеона Бонапарта (1769–1821) в ссылке на острове Святой Елены, в своих воспоминаниях приводит монолог бывшего императора по поводу чрезмерной моды на магнетизм (месмеризм): «Человек любит чудесное [...] Оно имеет для него непреодолимое очарование. Он всегда готов откинуть то, что его окружает, чтобы бежать за вымыслом, и сам отдается тому, что его обманывает. Правда состоит в том, что вокруг нас всё – чудо [...]».
Дополнение 4. Интерес к месмеризму не угасал и в XX-ом веке. Известный австрийский мастер беллетризованных биографий Стефан Цвейг (1881–1942) в 1931 году издал трилогию «Психика и врачевание: Месмер, Бекер-Эдди, Фрейд». Трилогия пользовалась огромным успехом в довоенной Европе.
Дополнение 5. Без сомнения, в популярных (80–90-е годы XX века, Россия) публичных психотерапевтических сеансах кандидата медицинских наук А.М. Кашпировского (1939 г.р.), работавшего одно время врачем-психотерапевтом сборной СССР по тяжелой атлетике, присутствовали черты месмеризма. По мнению самого Анатолия Михайловича, все нужные лекарства («основной агент» ?) постоянно находятся в организме человека, но начинают действовать только при создании особых психологических условий. Успех сеансов Кашпировского был обусловлен интересом средств массовой информации, включая телевидение.
Гомеопатия
Гомеопатию по некоторым признакам (отсутствие доказательной базы, использование постулатов для обоснования лечения, опора на веру пациентов, привлечение для объяснения болезней и действия лекарств нематериальных сил) относят к проявлениям витализма в медицине, а ее основной постулат (см. ниже) близок герметическому принципу подобия (аналогии) «То, что внизу, подобно тому, что наверху». Это эклектичное учение было создано Христианом Фридрихом Самюэлем Ганеманом (1755–1843), врачом, получившим докторскую степень в Университете Эрлангена. Одним из лекарств, которые испытал на себе Ганеман была кора хинного дерева (лат. C;nchona), издавна применявшаяся для лечения малярии. После приема лекарства Ганеман прочувствовал все симптомы перемежающейся лихорадки, характерной для малярии. Не вникая в механизмы воздействия коры хинного дерева на организм человека (структура хинина была установлена в 1907 году, а синтез осуществлён в 1944 году), не зная механизма развития малярии (Нобелевская премия по медицине за описание цикла малярийного паразита была присуждена Р. Россу в 1902 году), а ориентируясь только на субъективные ощущения и сходство симптомов, вызванных лекарством и заболеванием, доктор Ганеман постулировал абсолютную истинность закона подобия (лат. similia similibus curantur – лечи подобное подобным) в медицине. Ему удалось выстроить логически связанную, но основанную на недоказанном постулате, лекарственную систему, названную гомеопатией (от греч. homoios – подобный, одинаковый и pathos – страдание, болезнь) и противопоставить новый метод лечения всей остальной медицине или аллопатии (от греч. приставки allos — иной, отдельный, разнящийся, чуждый). Свои соображения адепт гомеопатии изложил в книге «Органон или врачебное искусство» (нем. Organon der rationellen Helkunde, Дрезден, 1810) фундаментальном сочинении, ставшим своеобразным Священным Писанием последователей этого метода лечения. При жизни автора вышло в свет пять изданий «Органона». Ганеман считал, что воздействовать на саму болезнь нельзя, лечение должно быть направлено только на симптомы. Задача врача-гомеопата заключается в выборе наиболее подходящего данному больному лекарства и в определении нужной концентрации лекарства по соответствующим шкалам. Чаще всего в России гомеопаты используют десятичную или сотенную шкалу. При приготовлении десятичных «потенций» одна часть исходного материала смешивается с 9-ю частями растворителя, и смесь встряхивается. Согласно сотенной шкале смешивают 1 часть исходного вещества и 99 частей растворителя. Например, С200 означает, что в процессе изготовления гомеопатическое средство прошло 200 этапов, на каждом из которых подвергалось разведению в 100 раз. С момента обнародования методы гомеопатического лечения подвергались жесткой критике сторонников аллопатии. Основным направлением критики были очень низкие концентрации веществ, применяемых для лечения. Однако некоторые подходы гомеопатии не противоречат сложившимся медицинским представлениям. Так, широко используемая в современной медицине вакцинация основывается на том же принципе, что и гомеопатия, а именно на постулате similia similibus curantur.
Дополнение 1. В России гомеопатия начала развиваться еще в 1820–30е годы. Первые две гомеопатические аптеки начали работать в Москве в 1834 г. Устав «Санкт-Петербургского общества врачей-гомеопатов» был утвержден 18 июля 1868 года.. Действительным членом общества мог стать «каждый врач, фармацевт и ветеринар, имеющий жительство в Петербурге или его окрестностях», а на звание почетного члена претендовали только лица, «известные своими заслугами по части гомеопатии». Издавалась специальная литература по гомеопатии. В сентябре 1914 общество врачей-гомеопатов организовало лазарет на 40 коек для воинов Первой мировой войны на Лицейской (ныне Рентгена) ул., д. 6. Там же был открыт бесплатный амбулаторный прием для перевязок и лечения раненых.
Дополнение 2. Некий господин однажды обратился к великому немецкому поэту Генриху Гейне (1797–1856), отправлявшемуся из Лиона в Париж, с просьбою отвезти общему другу, гомеопату, знаменитую лионскую колбасу. Замечтавшись во время поездки, Гейне съел почти весь аппетитный подарок. Чтобы сгладить неудобную ситуацию, оставшийся маленький кусочек колбасы поэт завернул в бумагу и надписал: «Любезный! Друг наш поручил мне передать вам лионскую колбасу вместе с нижайшим поклоном. К несчастью, муки голода во время длинного путешествия в Париж побудили меня съесть всю колбасу, кроме завернутого в этой бумаге кусочка, который я и посылаю вам. Так как гомеопатия учит вас, что чрезвычайно малая доза действеннее большой, то мне не приходится извиняться перед вами в том, что посылаю такую миниатюрную порцию, которую вы, без сомнения, оцените гораздо больше, чем грубое содержимое целой колбасы». (По материалам российского журнала «Врач-гомеопат» №12 за 1891 год).
Макробиотика
Основоположником современной геронтологии (науки о старении и долголетии организма) по праву считается немецкий врач Кристоф Вильгельм Гуфеланд (1762–1836). Гуфеланд связывал долголетие человека с соблюдением правил личной гигиены, созданием оптимального режима труда и отдыха, рациональным питанием и здоровым образом жизни. По Гуфеланду жизнь без болезней определяется внутренними и внешними обстоятельства. Такой подход очень близок современной медицинской экологии. Под внутренними условиями немецкий врач подразумевал строение организма и физико-химические процессы, происходящие в живых тканях, а также жизненную силу или «возбудимость». То есть, Гуфеланда можно причислить к представителям витализма (см. соответствующую статью) в медицине. К внешним условиям он относил окружающую среду во всех проявлениях. Гармония между внешними и внутренними условиями обеспечивает здоровье человека, а нарушение гармонии приводит к возникновению болезни. При этом болезнь может проявляться и повышенной («гиперстения»), и пониженной («астения» и «гипостения») жизнедеятельностью организма (греч. astheneia – бессилие, слабость). Эти термины оказались очень живучими в медицине – их до сих пор можно услышать при клиническом анализе физического и неврологического статуса больных. Исходя из своей концепции происхождения болезней, Кристоф Вильгельм Гуфеланд предлагал и соответствующее лечение. Оригинальные воззрения на медицину Гуфеланд изложил в книге «Макробиотика, или Искусство продления человеческой жизни» (нем. Makrobiotik; oder, Die Kunst das menschliche Leben zu verl;ngern; 1796). Книга пользовалась большим успехом, была переведена па русский (пять изданий в 1805–56 годах) и все европейские языки. Учение о макробиотике сыграло важную роль в формировании представлений о факторах, влияющих на долголетие, а также в становлении современной геронтологии. Кристофа Вильгельма Гуфеланда нельзя в полной мере причислить к новаторам в медицине, многих также смущали явно виталистические взгляды автора «Макробиотики», но его громадная эрудиция, здравый ум, необычайное трудолюбие, понимание общественных потребностей создали ему исключительное положение в медицинском мире. Он активно участвовал в общественной жизни Германии и, среди прочих славных деяний, организовал общества вспомоществования нуждающимся врачам (1829) и вдовам врачей (1836). Необходимо учитывать, что в современном мире часто под термином «макробиотика» понимают только систему питания, основанную на восточной философии, то есть, значительно сужают системный характер достижений знаменитого европейского врача XVIII–XIX веков Кристофа Вильгельма Гуфеланда.
Дополнение 1. В начале апреля 1813 года, при переезде из Гайнау в Бунцлау (прусская Силезия, ныне город Болеславец в Польше) российский полководец М.И. Кутузов (1747–1813) простудился. 10 апреля его навестил прусский король Фридрих-Вильгельм III, который приказал вызвать к больному своего лейб-медика Гуфеланда. Гуфеланд проводил прослушивание старым методом, поскольку французский врач Рене Лаэннек обнародовал свое замечательное изобретение – стетоскоп лишь в 1816 году. Возможно, поэтому титулованный врач не смог выявить воспаление легких (вероятно, крупозная пневмония) у Кутузова, а говорил о «нервической горячке, осложненной паралитическими явлениями». Действительно, больной фельдмаршал жаловался на онемение конечностей. 16 апреля 1813 года полный Георгиевский кавалер, светлейший князь М.И. Голенищев-Кутузов-Смоленский скончался. Тело его было забальзамировано и перевезено в Санкт-Петербург. По легенде сердце Кутузова осталось в Силезии. На самом деле сердце полководца покоилось вместе с телом в Казанском соборе, однако широким народным массам эта информация была недоступна, и многие советские воины во время наступления на запад в период Второй Мировой войны сражались не только «за Сталина», но и «за сердце Кутузова».
В качестве дополнений 2-5 приведены цитаты из Кристофа Вильгельма Гуфеланда. Авторизованный перевод В. Логинова.
Дополнение 2. «Медицинское искусство едино потому, что основано на главном законе – законе природы, однако медицинских систем великое множество. Иначе и быть не должно, поскольку все системы зависят от понятий и уровня познания своих многочисленных изобретателей».
Дополнение 3. «Необходимо отдельно изучать болезнь и больного, чтобы проводить эффективное лечение. Часто одна и та же болезнь требует абсолютно разного лечения, которое зависит исключительно от личности пациента».
Дополнение 4. «Лучше не вмешиваться в работу природы, а предоставить ей свободу, чем самому действовать нерационально и не ко времени».
Дополнение 5. «Нельзя забывать, что не вы, а природа излечивает болезнь; вы лишь помощники, которые призывают ее к работе, оберегают итоги ее действий, направляют ее умелые руки, однако, к несчастью, могущие также и помешать ей, воздвигая необоримые преграды».
Клеточная патология
Клеточная или целлюлярная (лат. cellula, буквально – комнатка, клетка) патология, представляет собой теорию медицины, возникшую в XIX-ом веке и основанную на учении немецкого патолога Рудольфа Вирхова (1821–1902) о живой клетке как материальном субстрате болезни. Необходимость данной теории, сформулированной в 1855–58 годах, была продиктована: а) односторонностью гуморальной патологии, связывавшей возникновение болезней только с естественными жидкостями тела; б) научной неполнотой солидарных (от лат. solidus – плотный) концепций, видевших причины всех болезней в изменениях плотных частиц и широко распространенных в то время; в) борьбой с «нервизмом», представители которого видели причины болезней только в нарушениях нервной системы. Целлюлярная патология основывалась на клеточной теории строения организмов Маттиаса Шлейдена (1804–1881) и Теодора Шванна (1810–1882), а ее возникновение связывают с широким внедрением микроскопической техники в медицину. Основные положения клеточной патологии сводятся к следующим тезисам. 1. Клетка – элементарный морфологический «кирпичик» всего живого, обеспечивающий нормальную жизнедеятельность организма. 2. Всякая клетка возникает из клетки. 3. Любое живое существо является «клеточным государством» – суммой «кирпичиков», каждый из которых содержит всё необходимое для жизни. 4. В организме не существует единого анатомо-физиологического центра, руководящего деятельностью отдельных элементов. 5. Единство организма обеспечивается не кровеносной и нервной системами, не мозгом или другими структурными единицами, а заключается в постоянно повторяющемся устройстве клетки. 6. Каждая клетка сохраняет независимость, изменения могут касаться всего одной клетки. 7. Любая патология представляет собой патологию клетки, а болезнь представляет собой местный процесс. Из последнего тезиса вытекало то, что, по представлениям Вирхова, ни один врач не может правильно мыслить о болезни, если не в состоянии определить локализацию болезненного процесса. Огромный фактический материал, служивший основой теории клеточной патологии, способствовал изучению морфологических изменений в организме при болезнях, точному выяснению патогенеза, улучшению диагностики
Дополнение 1. Ученые сразу же по достоинству оценили целлюлярную патологию. Так, профессор Московского университета Алексей Иванович Полунин (1820–1888) как обычно в очередной раз начал читать годовой курс патологической анатомии по традиционному руководству Карла фон Рокитанского (1804–1878), однако, познакомившись за время каникул с трудами Рудольфа Вирхова, в начале следующего семестра публично извинился перед студентами за свои заблуждения и переделал весь учебный курс в соответствии с постулатами клеточной патологии. Впоследствии профессор Полунин перевел двадцать лекций Вирхова и издал в России на собственные сбережения.
Дополнение 2. Критике русского физиолога И. М. Сеченова (1829–1905) подверглась чрезмерная «персонификация» клетки в теории целлюлярной патологии, а также игнорирование взаимосвязи целостного организма с изменяющимися условиями внешней и внутренней среды. Вместе с тем, логичность научных работ последователей Рудольфа Вирхова, строгое следование наблюдаемым фактам, а также сопутствовавшие успехи химии, физиологии и техники XIX-го века способствовали освобождению теоретической медицины от различного рода умозрительных гипотез и неподкрепленных построений, а также значительно очистили науку от авантюристов.
Кошмар Дженкина
«Происхождение видов путём естественного отбора, или Сохранение благоприятных рас в борьбе за жизнь» (англ. «On the Origin of Species by Means of Natural Selection, or the Preservation of Favored Races in the Struggle for Life») – труд английского естествоиспытателя Чарльза Дарвина (1809–1882), опубликованный 24 ноября 1859 года. Эта книга является одним из наиболее знаменитых трудов в истории науки и необходимым инструментом для понимания различных эволюционных учений, а также проблем антропологии. Дарвин представил множество аргументов в пользу того, что группы организмов развиваются благодаря естественному отбору. Впоследствии совокупность принципов, изложенных Дарвином, стали называть дарвинизмом. В частности, он опубликовал доказательства, собранные во время путешествия в Южную Америку, на Галапагосские острова и в Австралию на борту корабля «Бигль» c 1831 по 1836 год. В июне 1867 года в журнале «North British Review» вышла в свет статья Королевского профессора Эдинбургского университета (инженера, изобретателя, экономиста, лингвиста, литературного критика, актера, драматурга, художника и прекрасного лектора) Флеминга Дженкина (1833–1885) «Происхождение видов», где критиковалась идея естественного отбора как движущей силы эволюции. Главный пункт возражений Дженкина был связан с влиянием скрещивания в популяции на закрепление видового признака. Суть критики заключалась в том, что в популяции особь с удачным признаком вынуждена скрещиваться с особями без такового. Поэтому через несколько поколений удачное новоприобретение неизбежно растворится среди обычных признаков. По Дженкину, полезный признак смог бы сохраниться только в случае появления сразу у большого числа особей за короткий промежуток времени. Но тогда идея Дарвина о движущей силе эволюции выглядит несостоятельной. Ознакомившись с возражениями Дженкина, Дарвин (надо отдать должное ему, как ученому, воспринявшему позитивную критику) согласился и назвал эти логические умозаключения «кошмаром Дженкина» или «болотным аргументом» (англ. swamping argument). В связи с критикой, в шестом издании своей книги Дарвин был вынужден пойти на несколько изменений: увеличение роли определенной изменчивости, признание появления её сразу у большого числа особей и т.д. Следует отметить, что кошмар Дженкина основывался на генетических представлениях XIX века, а тогда в биологии не были открыты ни хромосомы, ни гены. Открытая в XX-ом веке дискретность наследственного материала (см. статью «Двойная спираль») позволила частично преодолеть кошмар Дженкина. Однако Чарльз Дарвин не дожил до этого времени.
Дополнение 1. В 80-х годах XIX века русский культуролог, социолог, публицист и естествоиспытатель, приверженец панславизма Николай Яковлевич Данилевский (1822–1885) опубликовал двухтомный труд «Дарвинизм: критическое исследование», в котором писал, что Дарвин создал «ужасное учение, ужасом своим превосходящее всё вообразимое… Никакая форма грубейшего материализма не опускалась до такого низменного мировоззрения». Таким образом, эмоциональный «ужас Данилевского» базируется на научном «кошмаре Дженкина».
Дополнение 2. Отрывок из «кошмара Дженкина» (знаменитой статьи). «…Представим себе белого человека, потерпевшего кораблекрушение на острове, населённом неграми… Наш выживший герой, возможно, станет среди них королём; […] он заведёт очень много жён и детей […]. Качества и способности нашего белого человека несомненно помогут дожить до глубокой старости, но даже его длинной жизни явно не хватит для того, чтобы кто-то из потомков в каком-либо поколении стал полностью белым… Нас не удивит, что трон в течение нескольких поколений будет принадлежать более или менее желтокожему королю; но сможет ли поверить кто-то, что население всего острова постепенно станет белым, или пусть даже жёлтым?». В девятнадцатом веке считали, что «желтая» раса является результатом смешения черной и белой рас.
Фрейдизм
Под этим названием подразумевают медико-психиатрическую систему австрийского врача-невропатолога и психиатра Зигмунда Фрейда (1856–1939), объясняющую развитие и структуру личности иррациональными психическими факторами, а также особую технику психотерапии. Полное собрание сочинений Фрейда составляет 24 тома. Зигмунд Фрейд также известен как основатель психоанализа, который оказал значительное влияние на психологию, медицину, социологию, антропологию, литературу и искусство XX века. К научным достижениям Фрейда относятся: разработка трёхкомпонентной структурной модели психики («Оно», «Я» и «Сверх-Я»), выделение фаз психосексуального развития личности, теория эдипова комплекса, обнаружение защитных механизмов психики, введение понятия «бессознательное», а также разработка психотерапевтических методик «свободных ассоциаций» и толкования сновидений. В процедуре излечения невротических больных Фрейд широко использовал метод доведения до сознания пациента причин болезненных переживаний. Основным допущением во фрейдизме является то, что движущими силами развития личности являются инстинкты (например, сексуальное и агрессивное влечения). При общественных запретах на реализацию инстинктов происходит их вытеснение в сферу бессознательного. Дальнейший доступ инстинктов в сознание человека возможен только в форме оговорок, описок, создания произведений искусства, а также проявлений психических расстройств. Суть учения Фрейда составляет представление об извечной войне между скрытыми внутри человека бессознательными психическими силами и потребностью выживать во враждебной социальной среде. Эта война наносит психике человека травму, проявляющуюся в виде невротических симптомов, странных сновидений, ошибочных действий. Фрейдизм возник как концепция объяснения и лечения неврозов, но позже приобрел большое влияние в качестве общего учения о психике человека. Заслугой Фрейда явилось и то, что он обозначил следующие конкретные проблемы в психиатрии: мотивация бессознательного, многослойное строение личности, соотношения нормальных, патологических и защитных проявлений психики, влияние детских психических травм на взрослую жизнь. Одно время соратниками Зигмунда Фрейда были создатель системы индивидуальной психологии Альфред Адлер (1870–1937) и основоположник аналитической психологии, автор учения о коллективном бессознательном и концепции психологических типов Карл Густав Юнг (1875–1961), однако позже пути трех основателей современной теории психологии разошлись.
Дополнение 1. Зигмунд Фрейд консультировал многих людей искусства. Одним из них был известный художник-сюрреалист Сальвадор Дали (1904–1989). Трижды Дали приезжал в Вену, чтобы встретиться с известным психиатром, но Фрейд отклонял встречи. И только в 1938 году, в Лондоне, благодаря рекомендательному письму Стефана Цвейга (1881–1942) эта встреча состоялась. Фрейд ознакомился с работами Дали, которые произвели на него определенное впечатление. Художник также предложил больному раком Фрейду изучить свою статью о паранойе, настойчиво уверяя, что текст не имеет ничего общего с сюрреализмом, а является серьезной научной работой.
Дополнение 2. Цитата из монографии Зигмунда Фрейда «Тотем и табу. Психология первобытной культуры и религии», 1913, пер. с нем. М.В. Вульфа. «С некоторой смелостью можно утверждать, что истерия представляет собой карикатуру на произведение искусства, невроз навязчивости – карикатуру на религию, параноический бред – карикатурное искажение философской системы. Эти отклонения в конечном результате объясняются тем, что неврозы представляют асоциальные образования; они питаются средствами индивида и совершают то, что в обществе развилось благодаря коллективной работе».
Рефлексы головного мозга
Весной 1862 года редактор «Современника», поэт Н.А. Некрасов (1821–1878) через общую знакомую, одну из первых в России женщин-врачей М.А. Бокову (1839–1929) предложил физиологу Илье Михайловичу Сеченову (1829–1905) написать для журнала популярную заметку об актуальных проблемах естествознания. Сеченов сомневался в своей способности к популяризации науки, но согласился и написал объемную работу, которую назвал «Попытка свести способы происхождения психических явлений на физиологические основы» (редакция журнала авторское название изменила). Но цензура того времени была чрезмерно активна, и в контексте физиологических постулатов были усмотрена крамола. Типографский набор сеченовской статьи для «Современника» № 10 за 1863 г. был уничтожен. Однако произведение все-таки было напечатано в «Медицинском вестнике» (№ 47 и 48 за 1863 г.) под названием «Рефлексы головного мозга». В угоду цензуре было изменено название, а заключительные фразы из статьи были удалены. Номера «Медицинского вестника» с печатной работой Сеченова переходил из рук в руки, их разыскивали, покупали втридорога. «Рефлексы головного мозга» читала буквально вся интеллигенция России, о статье и взглядах автора дискутировали в салонах и именьях, в студенческих общежитиях, в офицерских клубах, в купеческих домах и на летних дачах, везде, где встречались мыслящие люди. Отдельной брошюрой труд Сеченова вышел в 1866 году. Что же такого было написано в этой замечательной работе? Рефлекс головного мозга – это, по Сеченову, рефлекс заученный, т. е. не врожденный, а приобретаемый в ходе индивидуального развития и зависящий от условий, в которых он формируется. Рефлекс головного мозга – это также рефлекс с «психическим осложнением». Психическая деятельность включена в рефлекторную деятельность мозга. Сеченов выделял в рефлекторной деятельности мозга три звена: а) начальное – переход внешнего раздражения в процесс нервного возбуждения, передаваемого в мозг; б) среднее – процессы возбуждения и торможения в мозгу и возникновение ощущений, мыслей, чувств и т.д.; в) конечное – внешние движения. При этом Сеченов подчеркивал, что среднее звено рефлекса с его психическим элементом не может быть обособлено от двух крайних звеньев. Итак, во внутренний рефлекторный процесс автором были включены все психические явления, возникающие за счет впечатлений, получаемых человеком из внешнего мира. Необходимо отметить, что знания о работе головного мозга базировались во времена до Сеченова на религиозных догмах, субъективно-идеалистические взглядах, пространных рассуждениях о «свободе воли», именно поэтому постулаты автора «Рефлексов головного мозга» стали откровением для русской общественности.
Дополнение 1. Лауреат Нобелевской премии, академик Иван Петрович Павлов (1849–1936) возводил к Сеченову начало научной психологии, а «Рефлексы» считал «гениальным взмахом научной мысли». Русский естествоиспытатель, популяризатор и историк науки К. А. Тимирязев (1843–1920) подчеркивал, что Сеченов был едва ли не самым глубоким исследователем в области научной психологии. Педагог К. Д. Ушинский (1823–1870) исходил из сеченовского торможения, когда обосновывал свой взгляд на «заученные рефлексы». Соратник И.М. Сеченова, профессор М. Н. Шатерников (1870;1939) писал: «Мысли, изложенные в «Рефлексах», были так смелы и новы, анализ натуралиста проник в темную область психических явлений и осветил ее с таким искусством и талантом, что потрясающее впечатление, произведенное «Рефлексами» на все мыслящее русское общество, становится вполне понятным».
Дополнение 2. После знакомства с работой «Рефлексы головного мозга» известный драматург А.Н. Островский (1823–1886), далекий от естественных наук, набросал план статьи «Об актерах по Сеченову», целью которой сделал попытку понять художественное творчество с позиций науки о мозге. Неизвестно, удалось ли Островскому написать эту статью?
Дополнение 3. Против автора «Рефлексов» было возбуждено судебное преследование, впоследствии сильно помешавшее государственной службе И.М. Сеченова. Друзья ученого предлагали нанять толкового адвоката, на что Сеченов отвечал: «Зачем мне адвокат? Я возьму в суд лягушку и проделаю перед судьями все мои опыты: пускай тогда прокурор опровергает меня».
Ортобиоз
Ортобиоз (лат. orto – восход) или достижение «полного и счастливого цикла жизни, заканчивающегося спокойной естественной смертью» является оригинальной концепцией борьбы с преждевременной старостью. Российский ученый И.И. Мечников (1845-1916) изложил теорию ортобиоза в ставших классическими работах «Этюды о природе человека» (1904) и «Этюды оптимизма» (1907). Мечников затронул не только общетеоретические и философские проблемы, но и постарался доказать, что в стареющем организме процессы разрушения клеток суммарно начинают превышать процессы восстановления. Задумавшись над проблемой гибели клеток, Мечников пришел к выводу, что продукты, выделяемые гнилостными бактериями кишечника, нарушают нормальное функционирование организма, однако в молодости организм может справиться с таким «отравлением», а в старости, увы, нет. Для нейтрализации отрицательного влияния определенного вида микрофлоры ученый предложил заменить в желудочно-кишечном тракте гнилостные на молочнокислые бактерии. То есть, для продления жизни, а Мечников оценивал среднюю продолжительность жизни человеческого организма 120-ю годами, необходимо употреблять в пищу большое количество молочнокислых продуктов. Для закваски молока с целью получения «лекарства от старости» И. И. Мечников (после знакомства с докладом талантливого болгарского студента Стамена Григорова в Пастеровском институте, Париж) выбрал болгарскую молочнокислую палочку (лат. Lactobacillus delbrueckii subsp. Bulgaricus). В современной аптеке можно купить специальный препарат лактобациллин. Это лекарство создано по заветам И.И. Мечникова. В инструкции к лактобациллину читаем, что он «представляет собой лекарственный препарат, содержащий бактерии, продуцирующие молочную кислоту. Механизм действия препарата заключается в том, что бактерии, входящие в его состав, обладают антагонистической активностью в отношении широкого спектра патогенных и условно-патогенных бактерий (включая стафилококки, протеи и энтеропатогенную кишечную палочку) благодаря продукции молочной кислоты. Лактобациллин нормализует пищеварительную деятельность желудочно-кишечного тракта и улучшает обменные процессы, а также способствует восстановлению естественного иммунитета». Данное описание целиком вписывается в теорию ортобиоза, выдвинутую И.И. Мечниковым уже на склоне жизни. Ортобиоз, как писал ученый, это «строй и порядок жизни, основанный на науке и, в частности, на гигиене, который обеспечивал бы человеку продолжительную безболезненную жизнь, позволяющую развить и проявить все его силы...». Задумываемся ли мы об этом, когда покупаем мечниковскую простоквашу в супермаркете?
Дополнение 1. Лауреат Нобелевской премии по физиологии и медицине за 1908 год, присужденной совместно с П. Эрлихом (1854–1915) за работы в области иммунологии, И.И. Мечников был убежденным атеистом и решительно отвергал представления о бессмертии души. Даже занимаясь проблемой продления человеческой жизни, он придерживался взглядов о том, что только естественные науки обеспечивают прогрессивное развитие человеческого общества, и только с помощью научного знания можно устранить социальное неравенство и решить общественные проблемы.
Дополнение 2. Неоднократно номинированный на Нобелевскую премию великий русский писатель Лев Николаевич Толстой использовал черты характера старшего брата Ильи Ильича Мечникова, тульского прокурора, в повести «Смерть Ивана Ильича» (1886), ставшей предметом классического медицинского разбора со стороны выдающегося терапевта XIX-го века Г.А. Захарьина (1829–1897). Однако автор повести не скрывал своего иронического отношения к попыткам улучшить человеческую жизнь с помощью естественнонаучных достижений, что не помешало встрече и теплой беседе с автором теории ортобиоза в Ясной Поляне. Лев Николаевич Толстой умер 20 ноября 1910 года в возрасте 82 лет, простудившись во время необязательного путешествия.
Дополнение 3. В последние годы жизни И.И. Мечников придерживался диеты и ежедневно пил простоквашу. И, конечно, не употреблял ни капли спиртного, а также других возбуждающих средств. Он превратил свою жизнь в своеобразную лабораторию для проверки теории старения. Умер ученый в Париже 15 июля 1916 года в возрасте 71 года. Илья Ильич Мечников завещал своё тело для проведения медицинских посмертных исследований с последующей кремацией и захоронением на территории Пастеровского института в Париже.
Высшая нервная деятельность
Термин «высшая нервная деятельность» (в.н.д.) был введён в науку лауреатом Нобелевской премии за 1904 год, всемирно известным физиологом И. П. Павловым (1849–1936) в качестве обозначения понятия «психическая деятельность». Согласно представлениям Павлова, мышление и сознание человека являются составляющими в.н.д. Павлов при создании учения о в.н.д. во многом ориентировался на работы И. М. Сеченова (см. статью «Рефлексы головного мозга»). В соответствии с учением о в.н.д. предлагалось рассматривать в основе психической деятельности условные (вырабатываемые преимущественно корой больших полушарий головного мозга) и безусловные (инстинкты) рефлексы. При этом за формирование безусловных рефлексов должны быть ответственны подкорковые нервные образования. Кора и подкорковые отделы головного мозга находятся в постоянном взаимодействии и работают как единое целое. Роль безусловных рефлексов заключается не только в том, что на их основе вырабатываются все условные рефлексы, но и в том, что они часто выступают как выражение наследственно закреплённого опыта предшествовавших поколений. Приспособление организма к существованию во внешней среде осуществляется за счет образования и исчезновения различных условных рефлексов. Практически все положения учения о в.н.д. нашли подтверждение в экспериментальных работах физиологов того времени. Таким образом, Павлов и его сотрудники открыли законы существования условных рефлексов и законы возбуждения и торможения, то есть основные нервные процессы, участвующие в формировании психической деятельности. Широкую известность Павлову принесло учение о типах нервной системы, которое основывается не только на соотношении между процессами возбуждения и торможения, но также и на Гиппократовых наблюдениях за темпераментами пациентов (холерики, меланхолики, сангвиники, флематики). Наконец, еще одна заслуга Павлова – учение о сигнальных системах. Помимо первой сигнальной системы, присущей и животным, и людям, у последних имеется вторая сигнальная система – особая форма в.н.д., связанная с речевой функцией и абстрактным мышлением. Учение о в.н.д., безусловно, положительно сказалось на развитии теоретической и экспериментальной физиологии, педагогики, нейробиологии, кибернетики, бионики, а также имеет большое значение для медицины, поскольку послужило основой для разработки эффективных патогенетических методов лечения заболеваний центральной нервной системы.
Дополнение 1. После смерти И.П. Павлов был превращён в символ советской науки, а его учение стало больше идеологическим молотом для истребления «инакомыслия» в науке, чем источником размышлений для научной работы. Под лозунгом «защиты павловского наследия» в СССР подвергались гонениям и моральному унижению многие талантливые физиологи, если их работы были непонятны для идеологов от науки.
Дополнение 2. И.П. Павлов превратил празднование 100-летнего юбилея И. М. Сеченова в антигосударственный спектакль. Вместо того, чтобы сказать несколько приветственных слов, он, выйдя на сцену, демонстративно обратился к большому портрету Сеченова со следующими словами. «Высокая, так строгая к себе тень! Как бы ты страдала, если бы в живом человеческом образе сейчас оставалась между нами! Мы живем под господством жестокого принципа: государство, власть – все, личность обывателя – ничто. Жизнь, свобода, достоинство, убеждения, верования, привычки, возможность учиться, средства к жизни, пища, жилище, одежда – все это в руках государства... Естественно, господа, что все обывательство превращается в трепещущую, рабскую массу... На таком фундаменте, господа, не только нельзя построить культурное государство, но на нем не могло бы держаться долго какое бы то ни было государство». Дело происходило в Ленинграде, в декабре 1929 года.
Адаптационный синдром
В 1926 году девятнадцатилетний австрийский исследователь венгерского происхождения Ганс Гуго Бруно Селье (1907–1982) впервые задумался над тем, почему у больных, страдающих разными болезнями, одинаковые проявления признаков заболеваний? И при кровопотерях, и при инфекционных заболеваниях, и у раковых больных врачи отмечают слабость, потери аппетита и веса, ослабление мышечной силы, апатию, «потухший» взор, «запавшие» глазные яблоки и т. д. Ганс Гуго Бруно никак не мог понять, почему же врачи не обращают никакого внимания на эти общие проявления для всех заболеваний? Обстоятельства сложились так, что молодому исследователю пришлось эмигрировать из Европы в Канаду и о науке пришлось забыть почти на десять лет. Но удачные времена в жизни молодого ученого в конце концов наступили, и летом 1936 года в одном из канадских журналов в разделе «Письма к редактору» была напечатана состоящая всего из 74 строк заметка «Синдром, вызываемый разными повреждающими агентами», подписанная «Ганс Селье». И научный мир «ахнул»! Ведь молодой эмигрант был абсолютно прав как в постановке проблемы, так и в подходах к решению. День выхода заметки (4 июля 1936 года) считается днем рождения понятия стресс (англ. stress – напряжение, нажим, нагрузка) в медицине. Весь комплекс приспособительных физиологических реакций на внешнее воздействие Ганс Селье назвал «общий адаптационный синдром» (ОАС), сгруппировав ответы организма по фазам. ОАС включает в себя следующие фазы. 1. Тревога – при первом столкновении с необычной ситуацией организм переходит в состояние, сравнимое с шоком. Снижаются температура и кровяное давление. 2. Противодействие – физиологические системы организма пытаются восстановить нормальную деятельность. 3. Истощение – продолжительное воздействие приводит к повторному возникновению симптомов первой фазы, после чего начинается патологический процесс или органическое расстройство (например, возникает язва двенадцатиперстной кишки). Селье, изучая тонкие механизмы стресса, прояснил роль гормонов во многих патофизиологических реакциях и тем самым обосновал значение гормональной терапии для лечения не эндокринных заболеваний. В развитии ОАС значительную роль Селье отводил «гормонам адаптации» – катехоламинам и кортикостероидам. Ученый также считал, что каждый организм обладает наследственно обусловленным, ограниченным запасом адаптационной энергии, исчерпание которого определяет снижение сопротивляемости и, в конечном счете, приводит организм к гибели. Иногда Селье называют «Эйнштейном медицины», поскольку концепция стресса заставила врачей совершенно по-другому посмотреть на диагностику и лечение болезней, открыв эру новых подходов в клинической медицине. Кроме теории об общем адаптационном синдроме (стрессе), он сформулировал оригинальные концепции о болезнях адаптации, адаптационной энергии, про- и противовоспалительных гормонах, кальцифилаксии, гетеростазе и др. Ряд работ Ганса Селье посвящены вопросам философии, психологии, социологии, практики научного творчества, стиля жизни и т. п. Научное наследие Селье включает около 1500 публикаций и 30 монографий и учебников.
Дополнение 1. Стресс рассматривается как естественный и необходимый организму физиологический механизм преодоления организмом внешнего воздействия. В противоположность стрессу Ганс Селье выделял дистресс (англ. distress – истощение, несчастье) как состояние, безусловно, вредное для здоровья. Ненависть или тоска с большей вероятностью способствуют возникновению дистресса, а не стресса.
Дополнение 2. Зачастую радость может сопровождаться такими же последствиями для жизни человека, как и горе. Вот лишь три исторических случая из множества. Одна из версий смерти Софокла (496–406 до н.э.) гласит, что престарелый древнегреческий драматург умер от радости, одержав очередную победу в состязании пьес. А философ-стоик Хрисипп (281/278–208/205 до н.э.) угостил вином осла, а затем предложил инжир, и, наблюдая за неуклюжими попытками пьяного животного закусить, рассмеялся и… умер. Итальянский сатирик, публицист и памфлетист позднего Возрождения Пьетро Аретино (1492–1556), заложивший основы современной европейской журналистики, скончался прямо во время пирушки вследствие приступа хохота после непристойной остроты.
Вирусогенетическая теория
В первой трети XX-го века неоднократно высказывались предположения о связи вирусов и опухолей. В лабораторных условиях были выделены вирусы, способные вызывать саркому у кур, папиллому у кроликов и опухоли молочных желез у мышей. Также в начале 1940-х годов было известно, что опухоли у экспериментальных животных можно вызывать обработкой некоторыми веществами и инъекциями раковых клеток. Естественно, что в те годы опыты проводили только на экспериментальных животных, методы культур тканей и клеток появились значительно позже. Обобщить и экспериментально подтвердить разрозненные данные удалось советскому исследователю Льву Александровичу Зильберу (1894–1966). В основу своей теории ученый положил два постулата: во-первых, опухоли имеют вирусное происхождение, во-вторых, вирус выполняет инициирующую роль в возникновении опухоли. Впервые Зильбер опубликовал свою научную концепцию в газете «Известия». Теория была с самого начала в полной мере вирусогенетической, хотя название было дано позже. В 1946 году Лев Александрович окончательно сформулировал положения своей теории возникновения рака: злокачественные опухоли могут вызываться вирусами, которые меняют наследственный аппарат клетки и служат инициирующим фактором в превращении клетки из нормальной в патологически измененную. Положения вирусогенетической теории, касающиеся взаимодействия вируса и генетического аппарата клетки, были новыми и оригинальными для своего времени. Изящность, стройность и ясность вирусогенетической теории во многом определили направление развития современной онкологии на несколько десятков лет вперед.
Дополнение 1. Лев Александрович Зильбер создал вирусогенетическую теорию, находясь в заключении. Для своих экспериментов в химической «шарашке» (так называли исследовательские учреждения, в которых работали осужденные советским режимом ученые) Зильбер использовал крыс и мышей, обменянных у заключенных на табак. За время лишения свободы ему удалось накопить значительный научный материал, требовавший осмысления. Выйдя из сталинских застенков, ученый сразу же сформулировал основные положения теории.
Дополнение 2. Несколько десятилетий жизни на свободе потратил Л.А. Зильбер в поиске адекватных методических подходов для экспериментального подтверждения теории. Долгие поиски привели Льва Александровича к мысли об использовании иммунологических маркеров для идентификации белковых продуктов вирусов в опухолях человека. Л.А. Зильбер и сотрудники стали пионерами новой области иммунологической диагностики – обнаружения специфических опухолевых антигенов. В настоящее время принципы иммунологической диагностики широко используются практически во всех отраслях медицины.
Стволовые клетки
Кромешная темь, поземка, порывы ветра, парус плещет, полозья скрипят по льду. И мчится прочь от родных берегов ученый, открытия которого сто лет спустя принесут людям надежду на излечение многих болезней. Думал ли 48-летний профессор Военно-медицинской академии и Петроградского университета Александр Александрович Максимов (1874–1928), пересекая в феврале 1922 года Финский залив на буере, что его научные работы станут основой для медицины XXI века? Вряд ли. Скорее, в ту морозную ночь его будоражила обида, и волновали весьма практические проблемы. Почему вчера какие-то оборванцы под дулом винтовки всучили ему метлу и заставили мести улицу? Откуда такое отношение к ученым? Как жить в такой стране? Как и где продолжить исследования, прерванные в разрушенной революцией России? Ведь даже в конце представления Максимова в член-корреспонденты Академии наук, подписанного в суровом 1920-м году лауреатом Нобелевской премии, академиком И.П. Павловым (1849–1936), было отмечено: «К сожалению, в высшей степени энергичная до недавнего времени научная деятельность профессора Максимова ныне остановилась вследствие полной разрухи в лаборатории». Максимов покинул Россию после того, как в 1909 году экспериментально доказал развитие многих форм кровяных элементов из одной клетки. Эту клетку он назвал «Stammzelle» (позже переведено с немецкого языка как «стволовая клетка»). Необходимо отметить, что автор использовал термин в статье, написанной на немецком языке и напечатанной в журнале «Folia Haematologica» в Лейпциге, Германия. С тех пор в научный язык вошел термин «стволовая» клетка. Вместе с тем, возможен и более полный по смыслу перевод «Stammzelle» на русский язык как «порождающая» клетка. В той немецкой статье профессор Максимов подтверждал правоту унитарной гипотезы кроветворения, по которой одна клетка является родоначальницей основных форменных элементов крови. Огромными заслугами А.А. Максимова являются концепции о стволовых клетках во взрослом организме и определения направлений образования специализированных клеток. Впоследствии оказалось, что не только клетки крови, но и другие ткани в человеческом организме образуются из предшественников. Очаги формирования стволовых клеток были найдены у взрослых людей в волосяных фолликулах и криптах тонкого кишечника. С помощью стволовых клеток можно «отремонтировать» или полностью заменить любую ткань человеческого организма. Например, трансплантация костного мозга, содержащего большое количество стволовых клеток, произвела революцию в лечении заболеваний крови и особенно лейкозов различного происхождения.
Дополнение 1. А.А. Максимов эмигрировал из России через Финляндию в США, где стал профессором кафедры анатомии Чикагского университета. Там в 1922–28 гг. он успел провести ряд интересных исследований по изучению клеток зародышей млекопитающих и молочной железы, а также по исследованию туберкулеза. Микроскопические препараты тканей, созданные профессором Максимовым, отличались поразительной четкостью и до сих пор служат образцами гистологических исследований. После смерти Максимова было осуществлено семь изданий его легендарного учебника «Основы гистологии» в США и четыре издания в Испании.
Дополнение 2. В конце XX-го – начале XXI-го веков со стволовыми клетками была связана резонансная общественная дискуссия, касавшаяся морально-этических норм медицины. Дело в том, что первоначально предполагалось использовать в лечебных целях только эмбриональные стволовые клетки. Соответственно, для их получения необходим абортивный материал. Этическими правилами не допускается коммерциализации таких исследований. Нельзя оказывать любое давление (с помощью денег или путем ложной оценки состояния плода) на будущую мать для получения согласия на прерывание беременности. Дискуссия утихла после внедрения методик получения стволовых клеток от взрослых людей. Ясно, что использование таких источников, как костный мозг, волосяные фолликулы и т.д. взрослого человека не нуждается в особых этических ограничениях, кроме согласия донора.
Дополнение 3. В последние 20 лет бурное развитие клеточных технологий в медицине открыло множество новых способов использования стволовых клеток. В частности, несколько компаний в мире разрабатывают технологию 3D-печати человеческих органов и тканей с использованием принципов, апробированных при работе со стволовыми клетками. Если усилия увенчаются успехом, то почку для пересадки можно будет напечатать так же, как мы сейчас печатаем книги, а не искать или ждать подходящего донора.
Двойная спираль
Материальным носителем генетической информации служит гигантская полимерная молекула – дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК), входящая в состав хромосом практически всех организмов. ДНК была открыта швейцарским физиологом и гистологом Иоганном Фридрихом Мишером (1844–1895) в 1869 году. Он определил, что новое вещество обладает кислотными свойствами, однако биологическая функция соединения была неясна, и долгое время считалась, что ДНК является специализированным хранилищем фосфора в клетке. Чуть позже (1883–85 гг.) выдающийся немецкий теоретик биологии Фридрих Леопольд Август Вейсман (1834–1914) создал учение о «зародышевой плазме». В своем чисто умозрительном учении Вейсман функционально разделил соматические (принадлежащие телу) и половые (сохраняющие зародышевую плазму) клетки. С целью объяснить материальную передачу наследственного материала от родителей к детям гениальный биолог-теоретик предсказал наличие в клетке т.н. «идант» – физических структур для хранения зародышевой плазмы. Иданты Вейсмана полностью совпали по организации и функциям с хромосомами, генетическая роль которых была экспериментально доказана группой американских ученых под руководством Томаса Ханта Моргана (1866–1945) в первой трети XX-го века (Нобелевская премия 1933 года). К этому времени уже были повторно открыты законы наследования моногенных признаков Грегора Иоганна Менделя (1822–1884). Таким образом, основные представления современной теории наследственности были заложены в конце XIX-го – начале XX-го веков, но вплоть до 50-х годов века XX-го точное строение ДНК, как и тонкие механизмы передачи наследственной информации, оставались неизвестным. Модель структуры ДНК, открывшая новую экспериментальную эру в биомедицинских исследованиях, была предложена Френсисом Криком (1916–2004) и Джеймсом Уотсоном (1928 г.р.) в 1953 году на основании рентгеноструктурных данных, полученных Морисом Уилкинсом (1916 –2004) и Розалиндой Франклин (1920–1958). Модель представляла собой двойную молекулярную спираль, сформированную двумя полимерными нитями из повторяющихся четырех блоков (нуклеотидов). Последовательность блоков позволяет «кодировать» информацию о различных синтезируемых клеткой белках, то есть передает информацию от родительских к дочерним клеткам. Работа по структуре ДНК была отмечена Нобелевской премией по физиологии и медицине 1962 г. Открытие пространственной организации основной молекулы наследственности, последующие работы в области молекулярной генетики и структуры генетического кода позволили существенно повысить практическую значимость генетических исследований в области медицины и биологии. С помощью генной инженерии появилась возможность создавать генетически модифицированные организмы. Такие организмы значительно упростили производство многих лекарств, повысили эффективность сельского хозяйства. Определение профиля молекулы ДНК стало широко использоваться в судебной медицине и процедурах, связанных с идентификацией личности. На базе достижений молекулярной генетики возникла новая наука биоинформатика, включающая обработку с помощью компьютерных технологий данных, содержащихся на уровне последовательностей отдельных химических структурных единиц полимерной молекулы ДНК. Расшифровка структуры ДНК стала одним из поворотных моментов в биологии и медицине.
Дополнение 1. Овца Долли (1996–2003) – первое клонированное млекопитающее в истории человечества. Овца была создана благодаря технологиям, созданным на основе достижений молекулярной и клеточной генетики.
Дополнение 2. Автобиографическая книга Джеймса Уотсона «Двойная спираль» (англ. The Double Helix) об истории открытия структуры ДНК была издана в 1968 году и стала очень популярной. Книга была переведена на 20 языков, и по всему миру было продано более миллиона копий. Для развития молекулярной биологии конца XX – начала XXI веков книга «Двойная спираль» сопоставимо по значению с произведением Поля де Крюи (де Крайфа) «Охотники за микробами» (1926), привлекшего в середине двадцатого века много молодых умов и сердец к микробиологической науке, обеспечив многие лаборатории преданными делу науки исследователями. Недаром библиотека конгресса США поместила «Двойную спираль» в список книг, которые сформировали современную Америку.
Отец трансплантологии
Основоположник мировой трансплантологии Владимир Петрович Демихов родился в июле 1916 года недалеко от станицы Ярыжинская Новониколаевского уезда (ныне Волгоградская область) в крестьянской семье. Петр Яковлевич, отец будущего хирурга, погиб на гражданской войне в 1919 году. Владимир учился в школе фабрично-заводского ученичества, освоил специальность слесаря, а в 1934 году он стал студентом биологического факультета Московского университета. В 1937 году, третьекурсник кафедры физиологии животных Демихов продемонстрировал принципиальную возможность поддержания кровообращения в организме собаки с помощью насоса, приводимого в движение электричеством. В 1940 году Демихов окончил университет и опубликовал в научной периодике первые статьи. В это же время, по собственным воспоминаниям, он провел первые операции по подсадке сердец собакам в паховую область. Всю Великую Отечественную войну Демихов проработал прифронтовым патологоанатомом, дошел с войсками до Маньчжурии, где и закончил службу в звании старшего лейтенанта. Сразу после войны Демихов возобновил хирургическую деятельность в Институте экспериментальной и клинической хирургии. В 1946-47 гг. он впервые в мире осуществил ряд пересадок сердец, легких и сердечно-легочных комплексов в грудные полости животных. Все операции относились к категории гетеротопических (т.е. пересаженные органы помещались на несвойственные места). Демихов отрабатывал как технику изъятия донорских органов, так и проверял жизнеспособность трасплантатов в новом теле. Было прооперировано чуть меньше ста собак. Некоторые из них жили до восьми суток. На проходившей в 1947 г. 1-й Всесоюзной конференции по грудной хирургии Демихов сделал доклад о технике пересадки сердца и легких и продемонстрировал документальный кинофильм о результатах работы. Доклад Демихова получил высокую оценку председательствовавшего на конференции известного отечественного хирурга А.Н. Бакулева (1890–1967). Последующие операции В.П. Демихов считал целесообразным делать по сценариям «подсадки» второго сердца или с параллельным включением в систему кровообращения, или вместе с одним легким. Кроме того, им была в деталях отработана методика полной одновременной замены сердца и легких единым комплексом. В 1952-53 годах Владимир Демихов создал метод маммарно-коронарного шунтирования, то есть вшивания внутренней грудной артерии в коронарную (сердечную). С целью экономии операционного времени для соединения сосудов при маммарно-коронарном шунтировании Демихов стал применять пластмассовые канюли и скрепки из тантала, а также сконструировал оригинальный сшивающий сосуды аппарат. Из пятнадцати собак, перенесших эту операцию, четыре прожили более двух лет, что, безусловно, свидетельствовало о целесообразности такого оперативного вмешательства при нарушении проходимости для крови сердечных сосудов. В настоящее время метод широко применяется в клинической практике во всем мире. В 1954 Демихов разработал способ пересадки головы вместе с передними конечностями щенка на шею взрослой собаки. Всего за пятнадцать лет Демихов создал двадцать таких двухголовых собак. Увы, ни одна из них не прожила дольше одного месяца, поскольку животные погибали из-за отторжения тканей – проблема совместимости органов и тканей в то время еще не была решена. Но обе головы некоторое время дышали, кусались, играли, лакали молоко. Послеоперационное существование двухголовых собак фиксировалось на кинопленке, и цветной документальный фильм «О пересадке головы собаки в эксперименте» был показан на Международной выставке в США (1956), после чего работы Демихова стали известны во всем мире. Ученому начали приходить многочисленные персональные приглашения на медицинские конференции в Европу и США. В 1958 году он выехал в Мюнхен на симпозиум по трансплантологии. Там появление хирурга-экспериментатора произвело сенсацию, и, несмотря на запрет со стороны представителей советских надзорных органов, ученый продемонстрировал конгрессу свои разработки в области операционной техники. Но «компетентные органы» посчитали, что Владимир Петрович разглашает советские секретные исследования… По возвращении в Москву В.П. Демихова чуть было не арестовали. В 1960-м году Демихову не разрешили защищать диссертацию на базе Первого Московского Ордена Ленина медицинского института им. И.М. Сеченова, и ученый был вынужден сменить место работы. В Институте скорой помощи имени Склифосовского он стал руководителем небольшой лаборатории. По материалам своей незащищенной диссертации В.П. Демихов издал монографию «Пересадка жизненно важных органов в эксперименте», которая стала первым в мире руководством по трансплантологии. Книгу очень быстро перевели на несколько языков и переиздали в Нью-Йорке, Берлине и Мадриде. Демихова стали называть «отец трансплантологии». Видные медики стремились приехать в Москву для того, чтобы присутствовать на операциях Владимира Петровича. В тесной и убогой лаборатории В. Демихова стажировались хирурги из нескольких стран. Среди них был и впоследствии всемирно знаменитый кардиохирург Майкл Дебейки (1908–2008). Он высоко ценил талант советского гения и сожалел, что у Владимира Петровича только биологическое образование. Простая формальность – отсутствие диплома врача у гениального хирурга лишила СССР приоритета в пересадке органов человека. Дважды (1960 и 1963) по туристической (другой не давали советские власти) визе к Демихову приезжал хирург Кристиан Барнард (1922–2001), который сначала повторил в Кейптауне операцию по пересадке верхней части собаки по методу Демихова, а затем в 1967 году осуществил первую в мире пересадку сердца человеку. С этой операции южноафриканского ученика советского хирурга-экспериментатора началась эра трансплантологии во всем мире. А сам В.П. Демихов в 1968 году перенес первый инсульт и начал терять память. Оперировать становилось с каждым годом труднее, и жизнь постепенно теряла смысл, дни и ночи он проводил под присмотром жены в небольшой московской квартирке. Родственники боялись его отпускать одного даже на прогулку – по причине потери памяти Владимир Петрович мог потеряться. Умер отец трансплантологии в 1998 году, похоронен на Ваганьковском кладбище в Москве.
Дополнение 1. Научную степень В.П. Демихов получил только в 1963 году. Он представил монографию «Пересадка жизненно важных органов в эксперименте» к защите в Московский государственный университет (МГУ) по биологической специальности. Защита прошла в переполненном зале в напряженной обстановке из-за того, что многие влиятельные советские хирурги не принимали новаторства В.П. Демихова в технике операций. Также независимость суждений и прямота в оценках научной значимости трудов коллег снискали Демихову множество недоброжелателей в медицинском мире СССР. Но после блестящего доклада соискателя и положительных выступлений оппонентов Ученый совет единогласно проголосовал за присуждение степени кандидата биологических наук. Более того, сразу же последовало выступление одного из членов Ученого совета, который отметил, что, без сомнения, все идеи монографии в ближайшие годы найдут практическое применение и предложил предоставить дополнительные 20 минут диссертанту для защиты докторской диссертации. Диссертант выступил, еще одно голосование утвердило ходатайство перед Высшей аттестационной комиссией СССР о присуждении Демихову В.П. научной степени доктора биологических наук.
Дополнение 2. Один из псов с пересаженным Демиховым сердцем прожил в Институте им. Склифосовского 142 дня. До последнего дня он наслаждался жизнью. Бегал по территории института, завел подружку и самозабвенно гонял сытых и ленивых больничных котов. Возможно, Гришка (так его звали) прожил бы и дольше, но произошла трагедия. Выпивший плотник, который днем делал приспособления для фиксации собак в лаборатории Демихова, ночью решил «добавить», и полез за медицинским спиртом в помещение, где всегда оставляли Гришку. Пес стал защищать казенное имущество, а плотник, опасаясь укусов, доской несколько раз ударил четвероногого сторожа. Пересаженное сердце остановилось. Травма грудной клетки была несовместима с жизнью, пса пришлось усыпить. Все внутренние органы сохранили. Позже провели гистологические исследования, которые не выявили признаков отторжения трансплантата. (По воспоминаниям М.М. Разгулова, сотрудника лаборатории В.П. Демихова).
Раздел 2. Химические
Элементы и стихии
Учение о стихиях или элементах (семантическая близость этих понятий в греческом и латинском языках позволяет их использовать как русские синонимы), из которых состоит все сущее, имеет древние истоки. Сейчас уже практически невозможно сказать, кто же первый ввел его в научный обиход? Наиболее разработанными нюансы этого учения выглядят в дошедших до нас трудах древнегреческих философов. Считается, что в среде древнегреческих философов понятия, похожие на элементы (стихии), стали употребляться еще до Сократа (469–399 гг. до н.э.). Так, основоположник афинской философской школы Анаксагор (ок. 500–428 гг. до н.э.) оперировал в рассуждениях сходными понятиями, но называл их «гомеомериями». Это и другие названия использовались для обозначения простейшей части вещества. Возможно, в учении Фалеса (624–547 гг. до н. э.) впервые определилось и практическое значение данного умозрительного понятия. Он утверждал, что все в мире состоит из стихии воды, ведь она может быть и летучей, и жидкой, и твердой, то есть в зависимости от условий обладать различными качествами материальных объектов. Необходимо заметить, что с Фалесом соглашались не все. Так, Анаксимен (585–525 г. до н.э.) принимал стихию воздуха за первичное вещество, считая, что при ее охлаждении возникает вода, а затем при дальнейшем уплотнении образуется земля. Анаксимен доказывал свою правоту образованием отмелей и ракушек. Космос другого знаменитого философа Эмпедокла (ок. 490–430 гг. до н. э.) был образован всеми четырьмя элементарными стихиями (огонь, воздух, вода, земля) и силами отталкивания и притяжения – Вражды и Любви. В этом учении Космос наделялся качествами живого существа, определяемыми взаимоотношением сил. Эмпедокл называл элементы «корнями» всех вещей, а в описании преобразовательных процессов широко использовал метафоры из мира животных и растений. Как бы то ни было, все умозаключения древнегреческих философов явились первыми конкретными примерами фиксации проявления теоретического мышления в области превращения вещества. Доступные нам тексты свидетельствуют о стремлении античных философов глубоко проникнуть в суть вещей. В европейских естественных науках почти на две тысячи лет утвердилась система элементов, канонизированная Аристотелем (384–321 до н.э.). Согласно Аристотелю, четыре известные стихии являются лишь различными проявлениями или состояниями первичной материи. Человек может наблюдать многообразие первичной материи в соответствии со следующими комбинациями: а) тепло + сухость = огонь; б) тепло + влажность = воздух; в) холод + сухость = земля; г) холод + влажность = вода. Образование нового тела (с индивидуальным сочетанием элементов) возможно только в результате истинного, а не механического смешивания. Именно для истинного смешивания характерно образование нового однородного вещества. Важным моментом в учении Аристотеля стало допущение возможности элементов к взаимопревращению. Такая возможность допустима, поскольку каждый элемент представляет собой лишь одно из проявлений единой первичной материи. Постулат Аристотеля о переходах элементов-стихий стал основой для теоретического обоснования алхимиками возможности трансмутации металлов. Аристотель также разделил весь мир на «подлунную» и «надлунную» части. Первая – область между орбитой Луны и центром Земли, где тела состоят из четырёх низших элементов, причем земля как наиболее тяжёлый элемент занимает центральное место. По представлению Аристотеля, «надлунный» мир – область между орбитой Луны и крайней сферой неподвижных звёзд, которые состоят из пятого, высшего, совершенного элемента – эфира. Из всего вышенаписанного следует, что существенной особенностью античной науки было отождествление химии (превращения элементов) с мироустройством, а также человеком и природными явлениями. То есть, античный период развития химии в полной мере можно определить как космохимический. Безусловно, учение об элементах-стихиях оказало прогрессивное влияние на систематизацию разрозненных знаний о соотношении качеств материальных тел.
Дополнение 1. В центре пьесы немецкого поэта Фридриха Гельдерлина (1770–1843) находится фигура Эмпедокла, создавшего одну из первых космохимических систем. С поразительным художественным эффектом Гельдерлин, взявший за основу описание греческого историка философии Диогена Лаэртского (ок. III в.), создал образ философа, чья трагедия заключалась в стремлении возвыситься над природой. Единожды вкусив плоды научной славы, герой пьесы приходит к мысли, что только своей смертью сможет утвердить начало рождения нового научного учения и приблизиться к богам. Он бросается в огнедышащее жерло вулкана Этна и гибнет, лишь бронзовую пряжку от сандалии философа выбрасывает из кратера… Древнегреческий философ, пытавшийся понять строение вещества, вошел в учебники по литературе, как один из первых романтических героев немецкой драматургии, своим примером утверждая тезис о том, что стремление к познанию истины может быть сопряжено со смертью. Произведение Гельдерлина, которое было очень популярно в среде немецких естествоиспытателей XIX века, называется «Смерть Эмпедокла» (нем. Der Tod des Empedokles) и доступно в переводе на русский язык. Благодаря таланту немецкого поэта, самоубийство Эмпедокла стало символом служения научным теориям.
Дополнение 2. Представления о строении вещества, сходные с древнегреческими, существовали примерно в то же время в Древних Индии и Китае. Одно из наиболее ранних упоминаний у-син – концепции о первоэлементах содержится в китайском трактате «Речи Царств» («Гo Юй»): «На восьмом году правления Ювана (782–777 гг. до н.э.) историк Бо, отвечая на вопросы, говорил: «А ведь гармония фактически рождает все вещи (соединяя в себе субстанции с разными свойствами). Так, древние мудрецы смешивали Землю с Металлом, Деревом, Водой и Огнем, создавая благодаря этому все вещи». Согласно древнеиндийской философии (письменная фиксация ок. VI в. до н.э.) материя состоит из пяти основных «грубых элементов»: а) земли (притхви); б) воды (джала); б) огня (агни); в) воздуха (ваю); г) эфира (акаша). Сходство с аристотелевой системой очевидно.
Платоновы тела
Подход древнегреческого философа Платона (ок. 427–347 гг. до н.э.) реализовался в оригинальной геометрической теории вещества, представленной в трактате «Тимей, или о Природе». Этот трактат-диалог оказал значительное влияние на становление естественных наук. Платон задумался над вопросом, как вещества переходят друг в друга? И как можно определить сущность вещества, если оно способно становиться другим, меняться? Есть ли связующая, единая основа всех веществ? Философ предложил рассматривать элементы-стихии не в виде неизменных фрагментов фундамента сущности, а как изменчивые определения, атрибуты чего-то единого. Для создания концепции взаимного перехода элементов Платон, также как и Аристотель, использовал понятие первоматерии. Таковая первоматерия является неизменной и единой основой всех вещественных различий и перемен. А понятия элементов-стихий сближаются с качествами вещества, и выступают как «модусы» или «акциденции» первоматерии. Вода, воздух, земля, огонь – это качественные состояния единой субстанции. Свою мысль Платон поясняет сравнением с отливкой из золота различных скульптурок. Ведь такие фигурки по сути являются золотом, однако их вид – акциденция, модус, определение, качество – всегда разный. И первоматерия в разных своих проявлениях может оказаться и огнем, и водой, и воздухом, и землей. Конечно, для реализации этих проявлений нужны соответствующие формообразующие условия. Таковые условия, по мнению Платона, могут создать математические методы, которые упорядочивают сепарацию первоматерии по элементам, то есть поддерживают космогенез или рождение индивидуальных вещей в определенном порядке. Такое упорядочение элементов-стихий в космосе управляется законами пропорций, являющихся математическим выражением гармонии. И Платон переходит к объяснению «устройства и рождения» каждого элемента, исходя из геометрических представлений. Геометрические представления, по мнению Платона, в данном случае наиболее применимы, поскольку элементы-стихии являются вещественными телами. А любое тело имеет глубину, которая всегда «ограничена природой поверхности». Поверхности же изучает геометрия. И для Платона элементы-стихии становятся отнюдь не растительными «корнями» Эмпедокла, а правильными стереометрическими телами – многогранниками, телами, способными ограничивать пространство поверхностями. По представлениям древнегреческих математиков линии, безусловно, строятся отрезками, а с помощью какой геометрической фигуры можно выстроить поверхность многогранника? И Платон отвечает – с помощью треугольников. По его мнению (возможно, в этом сказалось влияние учения Пифагора), все многообразие треугольников сводится к двум видам: прямоугольные равнобедренные треугольники и прямоугольные неравнобедренные треугольники. Платон утверждает, что все элементы-стихии «рождаются» из этих фундаментальных треугольников. Поверхности трех элементарных тел (огонь – тетраэдр, воздух – октаэдр, вода – икосаэдр) слагаются из неравнобедренных прямоугольных треугольников, а четвертое, особое элементарное тело — из равнобедренных прямоугольных треугольников. «Земле, — утверждает Платон в «Тимее», — мы, конечно, припишем вид куба: ведь из всех четырех родов наиболее неподвижна и пригодна к образованию тел именно земля, а потому ей необходимо иметь самые устойчивые основания». Конечно, следствием такой концепции явилось то, что на взаимные переходы элементов-стихий накладываются ограничения, определяемые формой исходных треугольников. Кроме того, из правильных многогранников здесь остался неупомянутым додекаэдр, который Платон связал с пятым элементом: «…его бог определил для Вселенной и прибегнул к нему в качестве образца». В основном все внимание философа уделяется четырем «рабочим» элементам-стихиям. Позже Аристотель (см. «элементы и стихии») в полемике с Платоном разовьет и усовершенствует понятие первоматерии. Однако геометрическую теорию элементов своего учителя Платона он не принял. А зря, поскольку в рассмотренных выше правильных многогранниках, получивших название Платоновых тел, заложены не только представления об устройстве Мироздания, но и будущие принципы формирования химических связей и симметрии. Ведь связь элемента-стихии с определенным многогранником в теории Платона соответствует качеству, следующему из непосредственного опыта и чувственного восприятия, то есть согласуется с принципами построения современной химической теории. Фактически Платон переместил качество вещества из плена плоскости в более свободный трехмерный мир.
Дополнение 1. Современник Платона Теэтет Афинский (ок. 417–369 до н. э.) дал математическое описание правильных многогранников и доказал, что их может быть только пять. Затем стереометрическую эстафету принял Евклид (ок. III в. до н.э.). В заключительной, тринадцатой книге «Начал» (лат. Elementa) он дал подробный анализ Платоновых тел. Этот факт, то есть размещение теории правильных многогранников в заключительной, по логике построения труда – самой главной, книге, дало основание комментатору Евклида, античному философу-неоплатонику Проклу Диадоху (410–485), выдвинуть гипотезу о том, что знаменитый труд «Начала» написан был с единственной целью явить миру полную систематизированную теорию построения идеальных фигур, в частности пяти Платоновых тел, а не систематизировать достижения математики того времени. Между тем, «Начала» Евклида до сих пор по праву считаются вершиной античной математики. И многим поколениям математиков было совершенно безразлично, с какой целью написан великий труд, по которому они учились?
Дополнение 2. Один из авторов открытия фуллеренов (аллотропных выпуклых углеродных молекул-многогранников, которые нашли широкое применение в современных технологиях), лауреат Нобелевской премии 1966 года, сэр Харольд Уолтер Крото (1939 г.р.) во время лекции при вручении престижной награды сказал следующее: «Понятие структурной симметрии восходит к античной древности<…>. Наиболее известные примеры можно, конечно, обнаружить в диалоге «Тимей» Платона, где в разделе 53 <…> он пишет: «Во-первых, каждому, разумеется, ясно, что огонь и земля, вода и воздух суть тела, а всякое тело — сплошное». Платон обсуждает проблемы химии на языке этих четырех элементов <…> и связывает их с четырьмя Платоновыми телами <..>. Хотя на первый взгляд такая философия может показаться несколько наивной, но она указывает на глубокое понимание того, каким образом в действительности функционирует Природа».
Дополнение 3. Как справедливо замечает в своей докторской диссертации С.Н. Бычков (1955 г.р.), ведущий российский специалист по философии математики: «Греческая геометрия «доплатонова» периода и вавилонская геометрическая алгебра эпохи Хаммурапи не были ориентированы на решение прикладных задач и в этом смысле являлись «знанием ради знания». Без произведенного Платоном противопоставления чувственно осязаемых и доступных лишь мысленному созерцанию математических объектов эти два вида теоретического знания по форме ничем бы не отличались. Лишь с проведением этого различения, сыгравшего огромную роль не только для математики, но и для всего европейского мышления, можно говорить о формировании специфически греческого идеала теоретического знания, не имевшего аналога ни в одной другой цивилизации».
Атомизм
Вот свидетельство Аристотеля (384–321 до н.э.) из трактата «О возникновении и уничтожении» относительно теоретических источников возникновения атомизма (цитируется по книге: П.П. Гайденко. Эволюция понятия науки. – М.: Наука, 1980). «Наиболее методически построили свою теорию, руководствуясь одним общим принципом при объяснении явлений, Левкипп (V в. до н.э.) и Демокрит (ок. 460–370 г. до н.э.). Некоторые из древних полагали, что необходимо (логически), чтобы бытие было едино и неподвижно. Ибо пустота не существует, а при отсутствии отдельной пустоты невозможно движение, равно как и не может быть многих предметов, если отсутствует то, что отделяло бы их друг от друга... Левкипп же был убежден, что у него есть теория, которая, исходя из доводов, согласных с чувствами (в то же время) не сделает невозможным ни возникновение, ни уничтожение, ни движение, ни множественность вещей. Признав все это в согласии с явлениями, он в согласии и с теми, кто доказывает единство (целого), признал, что движение невозможно без пустоты, а пустота - это несуществующее, однако, ничуть не менее реальное, чем существующее, но то, что существует в прямом смысле слова, является наполненным. Тем не менее, подобная вещь не едина, а представляет собой бесконечные по числу, невидимые, вследствие малости каждой из них, частицы. Эти частицы носятся в пустоте, ибо пустота существует; соединяясь, они приводят к возникновению (вещей), а разъединяясь, к уничтожению». Атомизм, таким образом, возник отнюдь не в результате эмпирических наблюдений (например, движения мельчайших пылинок в солнечном луче), а в результате развития умозрительных понятий древнегреческой натурфилософии. Эмпирические наблюдения привлекались позже, в целях демонстрации и комментирования, и играли роль наглядных пособий атомистической теории. Примерно так же, как современные штырьково-шаровые модели молекул используются во время занятий студентов-химиков. А тогда, в V-III веках до н.э., учение атомистов было одним из многих о мироустройстве. Ведь и последователи Пифагора пытались всему сущему найти теоретическое объяснение (с помощью чисел). В чем же отличие? Учение атомистов было полностью свободно от мифологических образов. В нем попросту не было место образам, оно было лишено поэтики, и, следовательно, магического восприятия действительности. Само греческое слово «атом» образовано от глагола, обозначающего весьма конкретные механические действия «резать, разрезать, разрубать, рассекать». Атомом обозначалось физическое тельце, которое в силу твердости и малости нельзя разъять на мелкие части. Неделимые точки, линии, треугольники, плоскости и числа – это все математические, а не физические единицы, ими прекрасно оперировали пифагорейцы и платоники, утверждавшие, что тела чувственного мира также состоят из этих абстракций. Демокрит же подчеркивал, что причиной образование предметов или собравшиеся вместе, или прибитые друг к другу, или соединенные простым сложением мелкие физические объекты. Согласитесь, формируется своеобразный взгляд на мир, где последний выглядит как ремесленная конструкция. Впору вооружиться особой пилой и молотком, чтобы с помощью атомов конструировать тела подлунного мира. Учение атомистов, таким образом, представляет собой первое механическое объяснение природных процессов. Оно стало первой в истории теоретической программой, последовательно выдвигавшей методологический принцип, требовавший объяснять конструкцию целого с помощью комбинации отдельных физических частей. Причем конструировать может каждый, обладающий ремесленными навыками. Подход оказался продуктивным в естествознании и лег в основу целого ряда физических и химических теорий древности и нового времени. В общем-то, древнегреческий атомизм стал эталоном для всех последующих механистических систем в науке.
Дополнение 1. Создатель собственной философской системы, афинянин Эпикур (ок. 340–270 до н.э.) утверждал, что «не было никакого философа Левкиппа». Это послужило основанием для того, чтобы некоторые историографы науки утвердились в этом мнении. Однако имя философа Левкиппа достаточно часто упоминалось античными авторами. И есть свидетельства о знакомстве самого Эпикуром со взглядами Левкиппа. Возможно, Эпикур просто иронизировал, называя Левкиппа «несуществующим» из-за учения, рассматривающего существование пустоты. Древнегреческие философы иногда шутили.
Дополнение 2. На заре распространения атомизма в Европе римский философ Тит Лукреций Кар (ок. 99–55 до н.э.) облек учение атомистов в стройную поэтическую форму, написав произведение «О природе вещей» (лат. De rerum natura). Лукреций Кар постулировал свободу воли человека, отсутствие влияния богов на жизнь людей, отвергал боязнь смерти, саму смерть и потустороннюю жизнь, доказывал, что материя вечна и бесконечна. Философия Лукреция дала мощный импульс развитию материализма в XVII–XVIII веках. К сожалению, о самом Лукреции мы знаем мало, т.к. никаких биографических сведений не сохранилось, кроме следующего сообщения Святого Иеронима Стридонского (IV –V вв.): «Опоенный любовным зельем, Лукреций лишился разума, в светлые промежутки он написал несколько книг, поддержанных Цицероном, и лишил себя жизни, бросившись на меч».
Ртутно-серная теория
Известный историк науки, профессор Принстонского университета (США) Филипп Хитти (1886–1978), писал о вкладе арабского мира в развитие современного естествознания: «После медицины, астрономии, математики наибольший научный вклад мусульмане внесли в химию. Именно они дали химии и физике объективный научный эксперимент, что было решительным шагом вперед по сравнению с туманной созерцательностью древних греков». Ярким представителем когорты мусульманских ученых-экспериментаторов был арабский алхимик, врач, фармацевт, математик, энциклопедист Абу Муса Джабир ибн Хайан (ок. 721–815), в европейской научной литературе больше известный под именем Гебер, который разработал ртутно-серную теорию генезиса металлов в природе. Эта теория составляла основу опытов не только арабских, но и европейских алхимиков несколько столетий, и открыла перспективы повторения природных процессов в лабораторных условиях. В одной из своих книг Гебер написал: «Если нам возразят, что один вид не превращается в другой, то мы ответим, что это ложь. Разве мы не видим, что червь превращается в муху, а пшеница – в плевела? Не мы действуем, а природа, коей мы слуги. Следовательно, не мы превращаем металлы, а природа, которой мы помогаем изобретательным искусством, приготовляя материалы и средства» (перевод С.Г. Ковнера). Сначала Гебер в осмыслении алхимических экзерсисов строго следовал воззрениям Аристотеля о четырёх элементах-стихиях и соответствующих им качествах (теплота, холод, влажность, сухость). Но вскоре арабский экспериментатор один из первых почувствовал оторванность от практики и умозрительность, свойственную большинству натурфилософских концепций древних греков. Надо учесть, что у алхимиков основным методом изучения тел (упрощения состава) была обработка огнем, причем в те времена различали несколько типов огня и, соответственно, печей и тепла. Решая одну из лабораторных задач, связанную с общими свойствами всех металлов (блеск, плавкость, ковкость), Гебер понял, что для объяснения результатов опытов системы четырех аристотелевских элементов-стихий не хватает. Тогда, поразмыслив, арабский ученый дополнил их двумя философскими принципами Ртутью и Серой, олицетворяющими металличность и горючесть. Эти принципы хорошо объяснили не только свойства, но и происхождение металлов. Необходимо отметить, что философские Ртуть и Сера не тождественны аналогичным лабораторным веществам. Согласно Геберу, обычные ртуть и сера представляют собой лишь реплики, отражения, свидетельства существования философских Ртути и Серы. Такие реплики проявляются конденсацией различных типов испарений в недрах Земли. Одни конденсаты по свойствам ближе к сере-веществу, другие – ко ртути-металлу. Под действием тепла такие предшественники, содержащие «идеи» веществ в разных пропорциях, соединяются, образуя распространенные металлы – золото, серебро, ртуть, свинец, медь, олово и железо. Гебер создал своеобразную качественную шкалу, на одном полюсе которой располагались свойства ртути, а на другом серы. В поисках характерных для индивидуальных металлов соотношений философскую «шкалу» Гебера замкнули в кольцо, что совпадает с одним из самых распространенных алхимических символов уроборосом – змеем, пожирающим свой хвост. Символично, что в алхимических символах металлов всегда присутствует кольцевой мотив. Металл, в котором пропорции соблюдены идеально, является совершенным. Таковым, в соответствии с лабораторными свойствами, является золото. Но в природе, согласно Геберу, формирование золота происходит очень медленно, а в искусственных условиях благородное «созревание» можно ускорить с помощью особого «медикамента» или «эликсира», близкого к сегодняшнему понятию химического катализатора. Из теоретических соображений предсказывалось, что эликсир должен быть крайне плотной субстанцией, и арабские ученые стали совершенствовать лабораторные весы. В XII веке среднеазиатский механик Абуль-Фатх Абдуррахман аль-Мансур аль-Хазини в «Книге весов мудрости» описал прибор, точность которого при взвешивании составляла 0,005 граммов. Это один из многочисленных примеров стимуляции работами Гебера развития лабораторной техники. В Европе алхимики часто называли себя философами, поэтому там эликсир получил название «философский камень», хотя точнее было бы писать «философский измельченный камень», поскольку чаще всего это был порошок. Гебер – одна из крупнейших фигур в пантеоне выдающихся ученых всех времен. Хотя он и ошибался в истолковании экспериментальных фактов, но ртутно-серной теорией вплоть до XVII-го века руководствовалось множество последователей, которые своей неутомимой работой создали фундамент современной химии. Некоторые историографы даже сравнивают вклад Гебера в становление химии со значением работ Гиппократа Великого Косского в медицине.
Дополнение 1. Автор «Книги семидесяти» – энциклопедии теологических, естественнонаучных и политических знаний, Гебер был очень требователен к своим ученикам и всегда предостерегал от напрасных надежд в исследованиях. «Эта наука, – писал он, – не подобает бедным духом!». Тем не менее, предостережениям арабского ученого следовали не все. Так, один из алхимиков после безуспешных попыток получить золото послал в адрес создателя ртутно-серной теории следующее проклятие: «Вот человек, обманувший новых и древних! О, Гебер! Ты только разрушитель, а не восстановитель!» (перевод С.Г. Ковнера).
Дополнение 2. В истории химии различают двух Геберов. Настоящее имя одного из средневековых европейских алхимиков-экспериментаторов, работавшего в Испании XIV-го века, так и осталось неизвестным, ведь он, спустя почти шесть веков после деятельности Абу Мусы Джабира ибн Хайана, также подписывал свои сочинения «Гебер». Чтобы не путать с создателем ртутно-серной теории, этого полуанонимного исследователя, описавшего сильные кислоты (серную и азотную), стали называть «псевдо-Гебер». Самой сильной кислотой до открытий псевдо-Гебера экспериментаторы считали уксусную. Использование новых (минеральных) кислот в алхимической практике привело к увеличению объема знаний о веществе. С помощью сильных кислот европейские химики расширили не только спектр растворимых соединений, но и арсенал технических реакций. Благодаря псевдо-Геберу технологическая химия совершила качественный скачок в развитии. Получаемые из минералов кислоты дали человечеству гораздо больше, чем могло бы дать трансмутационное золото.
Алхимическая трансмутация
Алхимическая трансмутация (лат. trans – сквозь, через, за; mutatio – изменение, перемена) – лабораторное преобразование неблагородных металлов в благородные (золото, серебро). Осуществление трансмутации являлось главной целью алхимии, для достижения которой велись поиски эликсира (см. «ртутно-серная теория»), заключавшиеся в строго регламентированном ритуале долговременного процесса обработки огнем источника первичной материи (т.н. Великое Делание). Прямых доказательств материальной успешности этого комплексного духовно-практического процесса до сих пор не получено. Рассматривая проблему превращения веществ, мы, безусловно, должны отметить, что алхимические взгляды принципиально отличаются от общепринятой в науке химической картины мира. Главный интерес в истории алхимии представляет не то, в какой мере это направление еще не стало научной химией, а то, что оно эволюционно отражало оригинальный способ мышления. Наиболее емко об этом написал лауреат Нобелевской премии по химии 1909 года Вильгельм Фридрих Оствальд (1853–1932). «Мы привыкли теперь свысока и даже с презрением смотреть на экспериментальные попытки средневековых ученых осуществить эти превращения (неблагородных металлов в золото и серебро), как на какое-то невообразимое заблуждение. Но на это мы имеем так же мало права, как, например, по отношению к современным попыткам искусственного получения белков. Ведь теоретическая точка зрения того времени была именно такова, что любому веществу подходящими операциями можно придать любое свойство, подобно тому как теперь мы считаем возможным соединить каждый элемент с каждым из других. Невыполнимость такого превращения одного металла в другой выяснилась только в результате опыта нескольких столетий. <…> Искусственное получение золота для науки того времени было просто технической проблемой, какой для нашего времени является искусственное получение полимеров» (цит. по В.Л. Рабинович. Алхимия как феномен средневековой науки. М.: Наука, 1979). Можно добавить, что в настоящее время реакции полимеризации и поликонденсации осуществляются повсеместно, а трудоемкий процесс искусственного синтеза белка даже автоматизирован. Итак, и в основе современной химии, и в терзаниях алхимиков можно выделить общую мировоззренческую составляющую, которая приведет нас к Аристотелю, без которого становление науки попросту бы не состоялось. Действительно, наличие исходной первичной материи, основного условия Великого Делания, полностью согласуется с представлениями Аристотеля о мироздании. Ведь именно он постулировал, что необходимые для трансмутации качества, или свойства, находятся в первичной материи изначально. Английский философ и естествоиспытатель Роджер Бэкон (ок. 1214–после 1292) писал об алхимии так: «наука, работающая над телами с помощью теории и опыта и стремящаяся путем естественных соединений превращать низшие из них в более высокие и более драгоценные видоизменения» (в обработке В.Л. Рабиновича). Но если задуматься, то задачи современной химии немногим отличаются от определения Роджера Бекона. Ведь драгоценность видоизменения соединений можно оценивать не только количеством золота, но и значимостью для прогресса человечества. И тогда оказывается, что и химия, и алхимия сходны в первоисточниках научного роста и выборе методов достижения цели. Технологический регламент, металлургия и минералогия, петрография и ювелирное дело, изучение естественных смол и соков, техники крашения, каучук, катализ и материаловедение – вот далеко не полный перечень того, что появилось в современном мире благодаря многовековым поискам способов получать одно соединение из другого.
Дополнение 1. Хотите быстро разбогатеть? Пожалуйста. Ниже приведен рецепт получения философского камня, составленный испанским ученым и мыслителем Раймондом Луллием (ок. 1235–1315) и воспроизведенный английским алхимиком XV-го столетия Джорджем Рипли в «Книге двенадцати врат». «Чтобы приготовить эликсир мудрецов, или философский камень, возьми, сын мой, философской ртути и накаливай, пока она не превратится в зеленого льва. После этого прокаливай сильнее, и она превратится в красного льва. Дигерируй этого красного льва на песчаной бане с кислым виноградным спиртом, выпари жидкость, и ртуть превратится в камедеобразное вещество, которое можно резать ножом. Положи его в обмазанную глиной реторту и не спеша дистиллируй. Собери отдельно жидкости различной природы, которые появятся при этом. Ты получишь безвкусную флегму, спирт и красные капли. Киммерийские тени покроют реторту своим темным покрывалом, и ты найдешь внутри нее истинного дракона, потому что он пожирает свой хвост. Возьми этого черного дракона, разотри на камне и прикоснись к нему раскаленным углем. Он загорится и, приняв вскоре великолепный лимонный цвет, вновь воспроизведет зеленого льва» (текст приводится в обработке В.Л. Рабиновича). Нетрудно заметить, что здесь в образной форме описываются вполне конкретные лабораторные операции с веществом. Рецепт Луллия-Рипли также говорит о наблюдательности и художественном мышлении автора.
Дополнение 2. Может ли быть рационально истолкован алхимический рецепт? Французский химик-органик Жан-Батист Андре Дюма (1800–1884) перевел рецепт Луллия-Рипли (см. дополнение 1) на язык химии (интерпретация приводится ниже в сокращении). Прежде всего, Дюма постулировал, что под философской ртутью в тексте подразумевается свинец. Тогда после прокаливания получается окись свинца («зеленый лев»), который переходит при дальнейшем воздействии температуры в сурик («красный лев»). Затем сурик нагревают с винным уксусом («кислый виноградный спирт»). После выпаривания остается т.н. свинцовый сахар (ацетат свинца с примесями). Затем перегоняются вода («безвкусная флегма») и ацетон («спирт»). В реторте остается маслянистая масса («черный дракон»), оставляющая потеки на стенках («кимерийские тени»). Это мелкодисперсный свинец. При соприкосновении с раскаленным углем он опять переходит в окись свинца: «пожирает свой хвост» и воспроизводит «зеленого льва». Полученную окись свинца можно снова перевести в ацетат свинца. Для историка химии рецепт интересен одним из первых указаний на существование ацетона. Поучителен он еще и тем, что произошла суперпозиция главного и побочного продуктов реакции. Описания сухой перегонки сатурновой соли (ацетата свинца) из «Трактата о химии» К. Глазера (XVII век) и «Курса химии» Н. Лемери (XVIII век) совпадают с расшифровкой Ж.-Б. Дюма (XIX век). Но куда исчезли волшебные зеленые и красные львы, драконы, смачно жующие свои хвосты, и зловещие кимерийские тени? Безусловно, рациональная интерпретация лишает почти поэтические тексты алхимиков мистического очарования, роднящего науку с искусством, убивает фантазию и воображение, порой так не хватающих современным химикам-прагматикам…
Флогистика
Семнадцатый век стал плодотворным периодом в развитии химии главным образом потому, что кроме развивающегося экспериментального подхода появилась единая теория объясняющая процессы, происходящие при горении, дыхании и обжиге металлов. Термин флогистон (греч. flogistos – воспламеняющийся) пришел в химию из медицины. Врач и философ из Германии Даниил Зеннерт (1572–1637) и голландский медик, химик, теософ Ян Баптист ван Гельмонт (1580–1644) частенько употребляли этот термин в своих трудах для конкретного обозначения воспаления органов дыхания, но не делали естественнонаучных обобщений. Если строго следовать фактам, то еще одним предтечей теории флогистона был спагирик Иоганн Иоахим Бехер (1635–1682), считавший, что горючесть тел обусловлена наличием в составе «жирной земли» (лат. terra pinguis). Он постулировал, что при горении соединения теряют «жирную землю» и присоединяют «огненную материю». Однако широкое распространение в научном мире теория приобрела после публикации работ авторитетного профессора медицины и химии в Йене и Галле, личного врача короля Пруссии, Георга Эрнста Шталя (1659–1734). Он назначил именно флогистон, а не особую землю, выделяющейся при горении субстанцией и составной частью всех тел. Теория флогистона была основана на предположении о том, что, чем больше этого компонента содержит тело, тем интенсивнее оно горит. При выделении из горящих тел флогистон создает вихреобразные движения, соединяясь с воздухом. Это и есть огонь. В процессе горения флогистон теряется, следовательно, тело должно меньше весить (что противоречило многочисленным наблюдениям). Только растения способны извлекать из воздуха эту субстанцию, а из растений она попадает в животных. Кроме того, согласно воззрениям Шталя, уголь максимально обогащен флогистоном, металлы же, теряя эту субстанция, превращаются в извести. Если нагреть металлическую окалину с углем, то можно «возродить» металл. Реакции окисления соответствуют потере, а восстановления – приобретению флогистона. Флогистон, таким образом, был как бы противоположенным по свойствам к еще не открытому кислороду. Благодаря простоте и логичности теория приобрела дидактичность, что значительно облегчало преподавание химии в университетах и, соответственно, множились ряды последователей учения, будущих химиков-флогистиков. Многие уважаемые шведские, английские, итальянские ученые первой половины XVIII века разделяли взгляды Шталя. Однако в 1777 году выходят сразу три публикации Антуана Лорана Лавуазье (1743–1794) c весьма неожиданными, но крайне достоверными результатами. В первой статье «О растворении ртути в купоросной кислоте…» великий французский химик доказывает, что при обжигании купороса получается только сернистый газ и «весьма пригодный для дыхания» воздух. А где же флогистон? Оказалось, что при горении в нем попросту нет необходимости… Во второй статье («О горении вообще») Лавуазье показывает, что тело при горении не уменьшает, как следовало бы из теории флогистона, а увеличивает вес, и что для горения необходим воздух и ничего более. И, наконец, в третьей публикации («Опыты над дыханием…») автор демонстрирует, что при дыхании животные выделяют воздух, а не флогистон. Исследования Лавуазье глубоко потрясли флогистический научный мир. Кажущееся таким стройным здание теории горения покрылось глубокими трещинами непонимания. Возразить было нечего. Смертельные удары были нанесены сразу по трем направлениям, связанных с отсутствием опытных доказательств вообще (а), а также существования в неживых (б) и живых (в) телах. Надгробной плитой теории стала статья Лавуазье 1783 года «Соображения о флогистоне», где написано: «…химики сделали из флогистона туманное, строго не определенное начало и, следовательно, пригодное для всех объяснений: то это начало весомо, то невесомо; то это свободный огонь, то это огонь, соединенный с землистым элементом; то оно проходит сквозь поры сосудов, то они непроницаемы для него; им одновременно объясняют и щелочность, и отсутствие щелочности, прозрачность и непрозрачность, окрашенность и бесцветность. <…> Настало время привести химию к тому, чтобы делать умозаключения более строгим способом, освободить факты <…>, отделить наблюдения от систем и гипотез» (цит. по: М. Джуа. История химии. М.: Мир. 1975). На смену популярной флогистике в химию пришла и прочно обосновалась в лабораториях кислородная теория горения.
Дополнение 1. Теоретический предшественник Георга Шталя, профессор медицины из Майнца И.И. Бехер имел склонность к грандиозным проектам, которые часто предлагал реализовать высокопоставленным лицам. В 1666 году он разработал план строительства канала Рейн–Дунай для развития торговли (канал Рейн-Майн-Дунай или Европейский канал был открыт только 25 сентября 1992 года, на его строительство было потрачено больше двух миллиардов евро), а в 1678 году предложил организовать в промышленном масштабе переработку песка в золото. Очевидно, Бехер обладал достаточным количеством философского камня.
Дополнение 2. Первооткрыватель кислорода или «бесфлогистонного» воздуха, а также углекислого газа, английский ученый Джозеф Пристли (1733–1804) дольше всех оставался преданным слугой флогистики. По словам естествоиспытателя Жоржа Леопольда Кювье (1769–1832), Пристли, «не падая духом и не отступая, видел, как самые искусные бойцы старой теории переходят на сторону врагов. И <…> остался один на поле сражения, но послал новый вызов своим противникам в мемуарах, адресованных первым французским химикам». Складывается впечатление, что мы читаем не фрагмент текста по истории химии, а сводку с полей боевых действий. Впрочем, между французскими и английскими химиками всегда существовали особые отношения, объясняемые не только научными разногласиями, но и национальными особенностями. Уж не потому ли британский священник Джозеф Пристли симпатизировал идеям Великой французской революции, что в ее огне погиб развенчавший флогистонный миф Антуан Лавуазье?
Пневматика
Как только не называли газообразные среды! М.В. Ломоносов, например, употреблял термин «упругие жидкости», другие исследователи считали их видами воздуха: «бесфлогистонный», «огненный», «мефитический», «фиксируемый», «связанный» и т.д. Основоположником пневматической химии (науки о газообразных веществах) считают изучившего все естественнонаучные течения своего времени, врача и естествоиспытателя Яна Баптиста ван Гельмонта (1580–1644) за то, что в начале XVII века он ввел в научную среду слово «газ» (нидерл. gas): «Такой пар я назвал газ, потому что он почти не отличается от хаоса древних» (цит. по: Перельман Я. И. Занимательная физика. М: Наука, 1979). Итак, в начале пневматики было слово, и это слово было «газ». Ван Гельмонт также оставил нам интереснейшие наблюдения за образованием пузырьков «лесного газа» (gas silvestre), отличного от воздуха и образующегося при действии кислот на известняк, брожении пива и молодого вина. Крупнейшим представителем пневматики был также Роберт Бойль (1627–1691) не только потому, что открыл закон постоянства давления и объема, но и потому, что создал аппараты и градуированные приборы для работы с газами, что придало эффективность рутинным лабораторным операциям. К середине XIX-го века основные именные газовые законы (Бойля-Мариотта 1660, 1677; Шарля 1787; Гей-Люссака 1801–1802; Авогадро 1811) были открыты, и пневматика постепенно перестала существовать как самостоятельная наука, частично войдя в соответствующие разделы физики и химии. А в XVIII веке пневматики преимущественно писали труды, основанные на теории флогистона, и одновременно закладывали основы новой экспериментальной химии. Так между Сциллой ложных теорий и Харибдой лабораторного искусства зарождалась современная наука. В конце концов, как ни парадоксально, именно благодаря опытам интернационального коллектива химиков-пневматиков (Джозефа Блэка, Ричарда Кирвана, Даниеля Резерфорда, Джозефа Пристли, Генри Кавендиша, Карла Вильгельма Шееле, Феличе Фонтана и др.) флогистонная теория рухнула.
Дополнение 1. Во время посещения Парижа шведский король Густав III (1746–1792) встретился с французскими учёными, которые в беседе тепло отозвались о работах выдающегося химика Карла Вильгельма Шееле (1742–1786). После рандеву король, впервые услышавший о таком гениальном подданном, приказал наградить Шееле. Однако исполнительный премьер-министр тоже не знал учёного, и в результате почетный титул достался однофамильцу – лейтенанту артиллерии Шееле. Открывший миру огромное количество органических и неорганических соединений, талантливый шведский химик-пневматик Карл Вильгельм Шееле пробовал на вкус все, с чем имел дело. Эта органолептическая особенность стоила ему жизни. В день свадьбы Шееле нашли мертвым в лаборатории среди множества ядовитых реактивов. Возможно, он случайно попробовал синильную кислоту. Или намеренно, поскольку не хотел жениться?
Дополнение 2. 1 августа 1774 г. Джозеф Пристли (1733–1804) сделал величайшее открытие для химии. Нагревая красную окись ртути при помощи большой зажигательной линзы, он получил газ, в котором свеча горела ярче, чем в обычном воздухе, а тлеющая лучинка вспыхивала. Этот же газ он позже получил из свинцового сурика. Открытый «вид» воздуха, а это был кислород, был назван автором «дефлогистированным». Напомним, что Пристли был стойким сторонником теории флогистона. Примерно в то же время кислород открыл швед Карл Вильгельм Шееле и нарек «огненным» воздухом. В следующем же, 1775 году, энергичный Лавуазье выступил в Парижской академии наук с докладом, посвященным собственному открытию кислороду. Таким образом, открытие кислорода было сделано почти (!) одновременно тремя исследователями в разных странах. Но в 1800 году Пристли впервые ознакомился с английским переводом (ученый плохо владел французским языком) «Начального учебника химии» Лавуазье (оригинал напечатан еще в 1789 г.) и написал: «Теперь, когда я работаю над темой о правах на открытия, я не хотел бы, как говорят испанцы, сохранять такого рода чернила в моей чернильнице <…>. Г-н Лавуазье говорит: «Этот вид воздуха был почти в одно и то же время открыт г-ми Пристли, Шееле и мной». В действительности же было следующее. Спустя короткое время после того, как я сделал открытие, я был в Париже в 1774 г. Я рассказал об этом открытии за обедом у г. Лавуазье, в присутствии большинства естествоиспытателей города. <…>. Открытие же г-на Шееле было действительно сделано независимо от моего, но я полагаю, что оно было сделано не ранее» (цит. по: Н.А. Фигуровский. Очерк общей истории химии. От древнейших времен до начала XIX в. М: Наука. 1969). Достоверно известно, что обеды для гостей Лавуазье устраивала супруга, Мария Анна, которая также прекрасно переводила с английского языка. Cherchez la femme в истории открытия кислорода…
Таблица простых тел
Английский ученый Роберт Бойль (1627–1691) сформулировал в своей книге «Химик-скептик» (англ. The Sceptical Chymist, 1661) подходы к научному определению химического элемента. В написанном в жанре беседы трактате Бойль утверждает, что стихии (см.) последователей Аристотеля и принципы спагириков (см.) собственно элементами не являются: «Нет никаких оснований присваивать данному телу название того или иного элемента только потому, что оно похоже на него одним каким-либо легко заметным свойством; ведь с тем же правом я мог бы отказать ему в этом названии, поскольку другие свойства являются разными». Далее Бойль утверждает, что понятия химии должны быть пересмотрены и приведены в соответствие с лабораторными данными. Согласно английскому физику и химику, элементы – практически неразложимые тела (вещества), состоящие из сходных однородных корпускул. Корпускулы остаются неизменными при преобразовании тел. При этом понятие состава Бойль считал возможным употреблять только тогда, когда, используя полученные элементы, удается восстановить исходное тело (вещество). Он не указал ни точного числа, ни конкретных названий элементов в своем понимании, определив лишь, что «не будет абсурдом, если предположить, что число это много больше трёх или четырёх». Напомним, что число элементов-стихий у древних греков ограничивалось цифрой четыре, а спагирики дополнительно рассматривали три принципа (Ртуть, Сера и Соль). Опытное подтверждение теории английского аристократа Роберта Бойля пришло из Франции. Антуан Лоран Лавуазье (1743–1794) в «Начальном учебнике химии» (фр. Trait; ;l;mentaire de chimie, 1789) привел «таблицу простых веществ, относящихся ко всем царствам природы, которые можно рассматривать как элементы». Это первый в истории рационально систематизированный (на основании лабораторных данных) список химических элементов. Из всех употребляемых химиками того времени тел (веществ) Лавуазье составил четыре группы. 1. Принадлежащие к трем царствам природы, которые можно рассматривать как элементы: свет, теплород, кислород, азот и водород. 2. Неметаллические, способные окисляться и давать кислоты: сера, фосфор, углерод, муриевый, плавиковый и борный радикалы. 3. Металлические, способные окисляться и давать кислоты: сурьма, мышьяк, серебро, висмут, кобальт, медь, олово, железо, марганец, ртуть, молибден, никель, золото, платина, свинец, вольфрам, цинк. 4. Землистые, способные давать соли: известь, магнезия, барит, глинозем, кремнезем. В целом французский ученый классифицировал больше тридцати соединений, прозорливо уточнив, что, по всей видимости, землистые вещества не такие уж и простые, поскольку безразличны к кислороду, то есть, в них уже достаточно этого соединения, следовательно, они состоят, как минимум, из двух элементов. Таблицу простых тел Лавуазье принято называть эмпирико-аналитическим списком, поскольку данная классификация химических соединений была основана и на различии в элементном составе, и на свойствах (кислоты, способность к окислению, соли) соединений. Таким образом, Лавуазье реализовал на практике теоретические подходы Роберта Бойля к научному определению химического элемента. С проблемой классификации химических элементов тесно связан количественный закон сохранения вещества, к открытию которого тоже причастен Лавуазье, который в период 1783–1789 гг. провел серию изящных опытов, доказывающих неизменность общего веса реагирующих и образующихся в ходе химического преобразования тел. Итак, значение таблицы простых тел состоит в том, что в химии появился новый вектор развития, а именно поиск взаимосвязи между качественными и количественными характеристиками вещества.
Дополнение 1. Супругой А. Лавуазье была Мария Анна Пьеретта Польз (1758–1836), дочь друга-финансиста. Юная жена стала деятельной помощницей ученого. Она делала зарисовки и лабораторные записи, переводила с английского статьи, и даже гравировала чертежи. В доме Лавуазье часто бывали известные ученые, а Мария Анна не только принимала гостей, но и потом поддерживала с ними научную переписку. Талантливая художница, ученица выдающегося живописца-неоклассика Жака-Луи Давида (1748–1825), обладавшая властным и волевым характером, эффектная женщина, мадам Лавуазье стала неутомимой пропагандисткой новой химии. После казни Лавуазье в 1794 году Мария Анна больше десяти лет вдовствовала, однако в 1805 году вышла замуж за англо-американского физика и изобретателя, авантюриста и секретного агента Британской империи сэра Бенджамина Томпсона (графа Румфолда, 1753–1814). Брак оказался неудачным. Граф, не нашедший положительных качеств в супруге, согласился на развод уже в 1809 году, заметив со вздохом: «Как же повезло Лавуазье с гильотиной!». Последние годы жизни Мария Анна прожила в одиночестве, редко появляясь на людях. Мастер новеллы, писатель Проспер Мериме (1803–1870) в переписке упоминает о «мадам Румфорд и ста пятидесяти килограммах ее непростого тела».
Дополнение 2. В «эпоху террора» Великой французской революции (1789–1799) находившийся в расцвете творческих сил Антуан Лоран Лавуазье в составе группы из тридцати осужденных был обезглавлен по решению трибунала. Приговорённых обвинили в заговоре против французского народа, помощи врагам нации, подмешивании ядов к провианту, сокрытии финансовых средств, необходимых для государственной безопасности. Ни петиция от совещательного бюро, ни всем известные заслуги перед Родиной, ни научная слава не спасли Лавуазье от смерти. «Республика не нуждается в учёных» – так заявил председатель революционного трибунала в ответ на прошения о помиловании. Мария Анна, вдова ученого, обвинила научное сообщество в потворствующей бездеятельности. Действительно, все ученые мужи, вместе с которыми Лавуазье незадолго перед казнью осуществлял реформу химической номенклатуры, занимали высокие государственные посты при новой власти, однако не сделали ничего для спасения гениального химика. Трагедия Лавуазье стала горьким морально-этическим уроком в становлении современных западноевропейских ценностей. Математик Жан Луи Лагранж (1736–1813) сказал о казни Лавуазье: «Палачу довольно было мгновения, чтобы отрубить эту голову, но, быть может, столетия мало, чтобы произвести другую такую же».
Количественные законы
Смысл переворота, который произошел в химии в конце XVIII в., заключался, прежде всего, в замене старых учений рациональными (основанными на опытных данных и логике) объяснениями химических явлений. Характер научной работы и содержание развивающегося естествознания оказались несовместимыми с философскими системами, корни которых питались прошлым научным мировоззрением. Поэтому в это время противоречия между опытными фактами и схемами философии приводили к ожесточенным спорам и столкновениям людей науки, к обидам и вражде школ и учений. Едва ли, где такая тенденция проявилась наиболее ярко, как в истории химии. Тому объяснение – долгое отсутствие единой мировоззренческой системы, способной объединить ученых. Примером тому служит расцвет и упадок флогистонной теории (см.). Вместе с тем, в ходе борьбы идей в научном сознании постепенно сформировался вопрос о взаимоотношении между точным знанием и познанием природы. Так, родоначальник немецкой классической философии, профессор университета в Кёнигсберге Иммануил Кант (1724–1804), живо интересовавшийся борьбой флогистонной и кислородной теорий горения и выступавший против догматизма умозрительной метафизики, в своем труде «Метафизические начала естествознания» (1786 год) химию определяет как «экспериментальное учение» или «систематическое искусство». Последнее определение дано не без изящества и должного почтения к этой сфере научной деятельности. Но обратимся к первоисточнику: «я утверждаю, – пишет Кант, – что в любом частном учении о природе можно найти науки в собственном смысле лишь столько, сколько имеется в ней математики» (цит. по: И. Кант. Собрание сочинений в шести томах. Т. 6. М: Мысль. 1966). То есть, химии в статусе науки Кант отказывает, поскольку законы не могут предстать в наглядной форме из-за отсутствия математической формы. Университетские лекции И. Канта с большим интересом слушал человек, который впоследствии ввел принципы стехиометрии (от греч. элемент и измерять – приемы, законы и требования, обосновывающие расчеты количественных характеристик преобразования соединений) в химию, – Иеремия Вениамин Рихтер (1762–1807), и, наверное, ему стало обидно за будущее своей науки, поэтому почти во всех своих работах он стремился найти математические зависимости в химических процессах. Например, много лет Иеремия Вениамин занимался анализом различных солей с целью установления в них численных соотношений между содержанием кислот и оснований. Так появился один из первых количественных законов химии – закон эквивалентов (1792–1802). Затем, на протяжении первых пятидесяти лет XIX-го века химический мир пополнился целой серией законов, в которых решающая роль была отдана математике: постоянных отношений Пруста (1799–1806), кратных отношений Дальтона (1802–1808), изоморфизма Митчерлиха (1818–1819), удельных теплоемкостей Дюлонга и Пти (1819), электролиза Фарадея (1834), постоянства количества теплоты Гесса (1840), атомов Каниццаро (1848). Если этот список дополнить газовыми законами, упомянутыми в статье «пневматика», то мы получим серию т.н. количественных законов, которые окончательно придали химии рациональный вид и породили несколько значительных направлений исследований. Кроме того, количественные законы заложили фундамент атомно-молекулярной теории, полностью лишив ее метафизической окраски. И, возможно, если бы Иммануил Кант, автор первой теории развития Вселенной на основе теории гравитации и конкретных геометрических, кинематических и динамических параметров (1755 год), творил всего на пятьдесят лет позже, его авторитетное мнение о химии было бы другим. Но история науки не допускает сослагательного наклонения.
Дополнение 1. Врач и химик-любитель Уильям Праут (1785–1850) высказал гипотезу о том, что атомные массы всех простых тел (веществ) кратны атомной массе водорода (принятой за единицу) и должны быть целыми числами. Автор предложил признать водород первичной материей. В XIX веке гипотезу Праута доказать не удалось, она подвергалась ожесточенной критике, однако стимулировала рост точности определения атомных масс. В XX веке было доказано, что в недрах звезд происходит образование элементов путем конденсации ядер водорода (протонов). После исследований ядерных реакций с гипотезы Праута было снято клеймо «спекуляция», она стала «гениальным предвидением».
Дополнение 2. Шведский химик Йенс Якоб Берцелиус (1779–1848), сделавший значительный вклад в утверждение количественных законов, вел крайне уединенный образ жизни. Его стокгольмские соседи были очень любопытны и однажды стали выпытывать у слуги, чем же занимается хозяин? Поразмыслив, слуга произнес речь: «Ну, каждый день я достаю из шкафа разные порошки, бутылочки с жидкостями, пакеты и конверты. Хозяин все это берет. Распаковывает. Взвешивает. Пересыпает и переливает в один большой сосуд и начинает взбалтывать. Затем переливает все в маленькие сосудики. Потом сливает все в помойное ведро, которое я выношу на следующее утро. И так каждый день».
Атомно-молекулярная теория
Конечно, в XVIII веке атомизм был уже известен. Однако его рассматривали только в качестве натурфилософской теории, но не пробовали применить к объяснению химических процессов. Заслуга в использовании атомного учения для объяснения состава вещества принадлежит Джону Дальтону (1766–1844). Разрабатывая теорию газовых смесей, он пришел к выводу, что газы состоят из частиц. Для наглядного объяснения диффузии Дальтон изображал атомы в виде кубиков. В центре кубика – ядро атома, от которого расходятся лучи тепловой атмосферы. Плотность атмосферы уменьшается по мере удаления от ядра. Дальтон не пользовался термином «молекула», а употреблял название «сложный атом». Позже он стал изображать атомы в виде сфер. Использование сфер вместо кубиков способствовало применению для письменного обозначения атомов кружки с символами внутри. Параллельно он заинтересовался соотношением чисел атомов кислорода и азота в трех известных оксидах азота и обнаружил, что соединения образуются в простых отношениях: 2:1; 1:1; 1:2. Дальтон составил таблицу относительных масс атомов, где, в частности, кислороду соответствовало число 5,66, а азоту – 4. Опираясь на накопленный материал, ученый сформулировал закон кратных отношений в бинарных соединениях, который стал основой новой химической теории. В 1808 году вышла книга Джона Дальтона «Новая система химической философии» (англ. A New System of Chemical Phylosophy), где в последней главе изложены принципы учения химической атомистики. Брошенное Дальтоном зерно химической атомистики дало богатые всходы. Так, Амедео Авогадро (1776–1856) дополнил теорию Дальтона понятиями «интегральные» и «элементарные» молекулы. Йенс Якоб Берцелиус (1779–1848) называл атомное учение корпускулярной теорией и разработал правила сочетания атомов между собой, позволившие дать точные представления о составе молекул воды и аммиака. В 1826 году была опубликована таблица атомных масс Берцелиуса с уточненными значениями для металлов и некоторых других соединений.
Дополнение 1. Участники Международного конгресса химиков в Карлсруэ (1860 год) получили брошюру «Аннотация курса философии химии» (итал. Sunto di un corso di filosofia chimica), в которой было проанализировано развитие всех атомно-молекулярных воззрений, начиная от работ Дальтона и Авогадро. Автор этой работы, итальянский химик Станислао Канниццаро (1826–1910) чётко разграничил понятия «атом», «молекула» и «эквивалент» и предложил рациональную систему атомных весов. Он также обосновал правильные атомные веса многих элементов.
Дополнение 2. В январе 1848 года на Сицилии сложилась революционная ситуация. В течение январской недели в ряде городов Сицилии начались народные восстания против королевской власти Бурбонов. Восставшими был захвачен королевский дворец и образовано временное правительства. Во всех политических изменениях принимал активные участие Станислао Канниццаро (1826–1910), будущий реформатор атомного учения, открывший один из количественных законов химии. Он был командиром артиллерийской батареи во время восстания, комиссаром временного правительства. Однако революция на Сицилии потерпела поражение, и все вожди революционного движения, в том числе и Каниццаро, в 1849 году отбыли на корабле во Францию. Большинству революционеров была объявлена амнистия, из них лишь 12 «зачинщиков» были приговорены к смертной казни. В этом списке значилось имя Станислао Канниццаро. Этот приговор никогда не был исполнен. На французской земле, распростившись со своей революционной деятельностью, Канниццаро вновь вспомнил о позабытой в военных сражениях страсти – химии, занялся наукой и достиг значительных успехов. В 1862 г. бывший бунтарь, приговоренный к смерти, был избран почетным членом Лондонского королевского общества, в 1873 г. – Немецкого химического общества. С 1889 г. Канниццаро – иностранный член-корреспондент Петербургской академии наук. Ему было присвоено звание почетного члена Казанского университета (1896).
Валентность
Химикам, принявшим атомистическую теорию Дальтона, предстояло выяснить, что лежит в основе способности элементов соединяться в молекулы? В 1821 году А. Авогадро пришел к выводу, что два атома галогена всегда соединяются с одним атомом кислорода, а последний с одним атомом серы. Еще ближе к ответу подошел Шарль Фредерик Жерар (1816–1856), обнародовав правило, согласно которому число атомов углерода в химической формуле кратно четырем или двум. В 1852 году Эдуард Франкленд (1825–1899) ввёл понятие о «соединительной силе» (соединительном весе), положив первый кирпичик в фундамент современного учения о валентности. Идеи Франкленда не получили широкого признания. В 1858 году авторитетнейший химик-мыслитель Фридрих Август Кекуле фон Штрадониц (1829–1896) сделал вывод, о том, «что углерод четырехатомен (или четырехосновен)». С 1867 года Кекуле использовал термин «валентность». Он считал валентность таким же постоянным свойством атома, как и атомный вес. Кекуле указал на способность атомов углерода при насыщении своих «единиц сродства» образовывать цепочки, что легло в основу теории химического строения. В 1874 будущий лауреат первой Нобелевской премии, голландский физико-химик Якоб Хендрик Вант-Гофф (1852–1911) и французский химик Жозеф Ахилл Ле Бель (1847–1930) независимо друг от друга выдвинули предположения о том, что четыре валентности атома углерода направлены к вершинам правильного тетраэдра. В дальнейшем тетраэдрическая модель получила подтверждение физическими методами исследования молекул. Таким образом, одно из Платоновых тел (см.) нашло свое применение в теории валентностей, открывшей путь для формирования современной органической химии.
Дополнение 1. Описывая в «Евгении Онегине» таланты героя, А.С. Пушкин пишет о способности «потолковать о Ювенале, в конце письма поставить vale». В переводе это латинское слово означает «Привет!» или «Будь здоров!». Однокоренное слово – «валентность» – распространённый химический термин. В латинско-русском словаре можно найти «valens» –здоровый, сильный, крепкий, прочный, могущественный, основательный.
Дополнение 2. Возможность наглядного изображения молекул – одно из огромных достоинств теории валентности. В 1865 г. Август Вильгельм фон Гофман (1818–1892) продемонстрировал первые шаростержневые модели, в которых атомы были представлены шарами для крокета, связанными стерженьками или проволочками. Однако при пользовании таких моделей создается впечатление, что внутри молекулы есть свободное пространство, что неправильно. Модели, наиболее полно передающие размеры и формы молекул, были разработаны Г. Стюартом только в 1934 г., а в 1950-ом модифицированы Г. Бриглебом. В них каждый фрагмент, изображающий атом, представляет собой сегмент шара, радиус которого равен радиусу атома.
Химическое строение
В 1861 году Александр Михайлович Бутлеров (1828–1886) выступил на заседании Общества немецких естествоиспытателей и врачей в г. Шпайере с докладом «О химическом строении вещества». Текст доклада был сразу же опубликован на немецком и русском языках. В этой работе было высказано предположение о том, что свойства органических молекул определяются количеством и химическим строением образующих атомов. То есть, на основе знаний о строении молекул можно предсказывать свойства, и наоборот – зная свойства молекул, можно определять структуру. Эта мысль крайне важна для развития науки, поскольку обобщает представления о валентности и межатомных связях, ставших в то время лидирующими в химии, а также расширяет возможности целенаправленного и продуманного синтеза соединений. В 1866 году Бутлеров издал учебник «Введение к полному изучению органической химии», в котором суммировал и систематизировал положения химической теории строения. После доклада Бутлерова в Шпайере появилась статья «Химические исследования» венского физика Йозефа Лошмидта (1821–1895), где были приведены графические формулы для 368 соединений. Несмотря на неточности, многие формулы Лошмидта правильно отражают строение простых органических соединений. Дальнейшее развитие теории химического строения было обусловлено решением вопросов, связанных с насыщенностью связи, изомерии и стереохимии, а также синтезом таких соединений, как изомасляная кислота и третичные спирты. Огромное значение в утверждение теории химического строения сыграло введение в химию Ф.А. Кекуле в 1867–68 гг. общепринятой формулы бензола.
Дополнение 1. В 1953 году А.М. Бутлерову открыт памятник (скульптор З. Азгур) на ступенях химического факультета МГУ, хотя, кроме химии, Бутлеров много сил уделял биологии, практическим вопросам сельского хозяйства, садоводству, пчеловодству и разведению чая. В 1849 году он написал дипломную работу «Дневные бабочки волго-уральской фауны», а в 1886 году основал и редактировал журнал «Русский пчеловодный листок». Монография Бутлерова «Пчела, её жизнь и главные правила толкового пчеловодства» неоднократно переиздавалась до Октябрьской революции 1917 года.
Дополнение 2. Во время проверки знаний один из студентов, приводя пример изменения размера тел при нагревании и охлаждении, сказал, что летом дни длинные, а зимой – короткие. А.М. Бутлеров поставил зачёт оригиналу. Тем студентом был Владимир Иванович Вернадский (1863–1945) – мыслитель и естествоиспытатель, представитель русского космизма.
Периодический закон
В 1862 году геолог и химик Александр Эмиль Бегуйе де Шанкуртуа (1820–1886) предложил систематизацию химических элементов под названиями «земная спираль» или «цилиндр Бегуйе». Шанкуртуа нанёс на боковую поверхность цилиндра линию под углом 45°, и разместил на ней элементы в соответствии с атомными массами кратными 16. При этом сходные по свойствам элементы, оказались также на одной вертикальной линии. Цилиндр Бегуйе действительно отражает закономерные отношения между атомными массами элементов. В 1864 году доктор медицины Юлиус Лотар Мейер (1830–1895) публикует таблицу, в которой 28 элементов были расставлены в шести столбцах в соответствии с валентностями. Открытие периодического закона элементов Дмитрием Ивановичем Менделеевым (1834–1907) было связано с подготовкой учебника «Основы химии». 1 марта 1869 года Менделеев составил первую таблицу периодической системы элементов. Он сразу же увидел, что таблица не только придает логичность изложению материала во второй части учебника, но и выражает важнейший закон природы. Менделеев назвал таблицу «Опыт системы элементов, основанной на их атомном весе и химическом сходстве», направил в печать и послал ведущим химикам того времени. Ученый сразу же сформулировал основные следствия из открытого закона. Во-первых, «должно ожидать открытия многих неизвестных простых тел», и, во-вторых, необходимо исправить массы некоторых элементов. В течение последующих двух лет Менделеев полностью переключился на исследование вопросов, связанных с законом. Итогом стала публикация статей с подробным изложением и основных положений закона, и всех важнейших следствий. Вскоре весь научный мир заговорил о периодическом законе, поскольку были открыты блестяще предсказанные элементы.
Дополнение 1. В 1882 году Лондонское королевское общество присудило золотые медали совместно Менделееву и Мейеру с формулировкой «За открытие периодических соотношений атомных весов».
Дополнение 2. В октябре 1855 года в Симферополе произошла встреча двух ученых – Н.И.Пирогова (1810–1881) и Д.И.Менделеева. Будущий автор периодического закона химических элементов обратился к знаменитому врачу за консультацией по рекомендации Н.Ф. Здекауэра (1815–1897). Пирогов вынес вердикт: «Нате-ка вам, батенька, письмо вашего Здекауэра. Сберегите его, да когда-нибудь ему и верните. И от меня поклон передайте. Вы нас обоих переживете». Действительно, ученый-химик пережил обоих врачей, и всегда вспоминал о той консультации: «Вот это был врач! Насквозь человека видел!».
Атомный номер
В 1897 году независимо друг от друга сэр Джозеф Джон Томсон (1856–1940) и немец Эмиль Иоганн Вихерт (1861–1928) открыли электрон. Через 7 лет Томсон предположил, что отрицательно заряженные «корпускулы» (так лауреат Нобелевской премии 1906 года называл электроны) входят в состав атома и находятся в облаке положительного заряда, равного размеру атома. Для соблюдения электронейтральности заряды всех «корпускул» и облака должны были быть одинаковы. «Корпускулы» в умозрительной модели были распределены подобно изюминкам в тесте английского пудинга – «пудинговая модель атома». Модель Томсона не согласовывалась с результатами экспериментов 1909 года по рассеянию альфа-частиц на золотой фольге, когда некоторые следы частиц почему-то резко изменялись под углом к первоначальному направлению. В случае реальности «пудинговой» модели все траектории должны были быть прямолинейными. Толщина экспериментальной фольги была 0,001 мм (примерно 3300 слоев атомов золота), и можно было достаточно точно провести расчеты. Изучив статистику, сэр Эрнест Резерфорд (1871–1937) в 1911 году предположил, что в атоме есть малое ядро, содержащее положительный заряд, на котором и происходит аномальное рассеивание. А вокруг ядра вращаются электроны, подобно тому, как планеты движутся вокруг Солнца. Развивая такую модель, Резерфорд сделал также вывод о том, что число планетарных электронов атома должно составлять примерно половину атомной массы элемента. В 1913 году один из бывших сотрудников лаборатории Резерфорда предложил формулу для объяснения числовых закономерностей, возникающих при анализе спектров испускания химических элементов. В формулу входило число «Z». Автор формулы назвал это число «атомным номером», который определяет заряд ядра в модели Резерфорда. Введение атомного номера обогатило систематику элементов, придав ей универсальность. Периодический закон (см.) приобрел современную формулировку: «свойства элементов являются периодической функцией атомного номера». Кроме того, открытие атомного номера, во-первых, объяснило аномалии в величинах масс некоторых элементов, и, во-вторых, обосновало возможность предсказания новых элементов.
Дополнение 1. Предложивший ввести атомный номер, молодой талантливый физик Генри Мозли (1887–1915), был мобилизован в начале Первой мировой войны и погиб на полях сражений, не дожив до 30 лет.
Дополнение 2. Получив в 1908 году известие о присуждении Нобелевской премии по химии, Резерфорд сказал: «Вся наука – или физика, или коллекционирование марок».
Физическая химия
На основе количественных законов (см.) в середине и конце XIX века начала развиваться физическая химия, для которой предметами изучения стали скорость и направление реакций, тепловые явления и зависимость химических процессов от внешних условий. Теоретическое рассмотрение химического равновесия выполнили Джозайа Уиллард Гиббс (1839–1903) в 1874–1878 гг. и Якоб Генрих Вант-Гофф (1852–1911) в 1884 г. Вант-Гофф сформулировал также принцип равновесия, который обобщили позже Анри Луи Ле Шателье (1850–1936) и Карл Фердинанд Браун (1850–1918). Принцип Ле Шателье-Брауна используется для моделирования различных технологических процессов. Вальтер Герман Нернст (1864–1941) предложил теорему, названную позже третьим началом термодинамики. Создание учения о химическом равновесии стало одним из главных достижений физической химии XIX века, имевшим значение не только для химии, но и для всего естествознания. В 1880-е годы были также созданы основы кинетики химических реакций. В следующем десятилетии появилась серия классическими работ по исследованию катализа. Развитие представлений о механических смесях завершилось созданием учения о растворах (законы Рауля, осмотический закон Вант-Гоффа, теория электролитической диссоциации Аррениуса). Применение математического аппарата, физической теории и эксперимента к химии позволили достичь существенных успехов в утверждении последней как естественной науки. Таким образом, к началу XX века было исправлено замечание Иммануила Канта о том, что в химии законы не могут предстать в наглядной форме из-за отсутствия математической формы (см. «количественные законы»). Однако произошло это за счет привлечения в химию физико-математических методов, о чем также прозорливо упоминал родоначальник немецкой классической философии.
Дополнение 1. Согласно Американскому математическому обществу, Джозайа Уиллард Гиббс был «величайшим из ученых, когда-либо рождённых на американской земле». Однако его теоретические достижения были признаны поздно, поскольку американская наука того времени была слишком перегружена практическими вопросами. Лишь с появлением после 1923 г. публикаций Гильберта Ньютона Льюиса (1875–1946) и соавторов, научному миру открылись методы Гиббса, составившие основу современных химических технологий.
Дополнение 2. Якоб Генрих Вант-Гофф – первый лауреат Нобелевской премии по химии (1901 год) однажды получил такую оценку своих идей от авторитетного ученого Адольфа Вильгельма Кольбе (1818–1884): «Натурфилософия <…> снова выпущена псевдоиспытателями из клетки, предназначенной для отбросов человеческого ума».
Органический синтез
В отличие от врача химик в повседневной работе действует в направлении противоположном действию живой природы (сжигает, разрушает, оперирует анализом), поэтому для химии витализм являлся учением, тормозившим развитие. Однако учение о жизненной силе долгое время господствовало в работах многих представителей этой науки. Витализм мог быть изгнан из органической химии только в результате лабораторного синтеза природных веществ. В 1828 г. Фридрих Вёлер (1800–1882) доказал возможность получения мочевины упариванием водного раствора цианата аммония, что было истолковано как первый в истории науки искусственный синтез органического вещества. Это открытие сыграло крайне важную роль в ниспровержении идей витализма. Окончательное падение учения о жизненной силе в химии произошло только в 1860-х гг. благодаря синтезам французского химика Пьера Эжена Марселена Бертло (1827–1907). Б. верил в возможность синтеза органических веществ без участия живых клеток. В 1851 г. он начал свои работы по синтезу органических соединений из простых веществ и скоро синтезировал многие простейшие углеводороды (метан, этилен, ацетилен, бензол), а затем и более сложные соединения. В 1853 году из глицерина и жирных кислот Б. удалось синтезировать аналоги природных жиров. Результаты произвели настоящую сенсацию в ученом мире. Через некоторое время ученый ставит задачу получить этиловый спирт из этилена и воды. Б. пропустил этилен через водный раствор кислоты и нагрел. После завершения реакции ученый разбавил реакционную смесь водой и подверг перегонке. Полученный дистиллят представлял собой чистый этиловый спирт. Именно синтезы Б. укрепили уверенность исследователей в том, что органические и неорганические вещества не отличаются и могут быть получены в лаборатории. Человек научился по своему желанию направлять ход химической реакции и планировать получение соединений.
Дополнение 1. Б. также осуществил синтез, который подтвердил, что ароматические соединения можно получить из углеводородов. Он подверг продолжительному нагреванию метан в стеклянном сосуде. Температура была повышена настолько, что даже специальное стекло стало плавиться. После охлаждения в сосуде выпало белое кристаллическое вещество. Как только ученый открыл сосуд, лаборатория наполнилась запахом нафталина.
Дополнение 2. В 1830 году появилось сообщения об открытии нового элемента Нильсом Сефстрёмом учеником шведского химика Берцелиуса. В честь скандинавской богини красоты элемент назвали ванадием. Фридрих Вёлер в письме Берцелиусу попросил уточнить, кому же принадлежит честь открытия? Берцелиус ответил: «Богиня Ванадис сидела в одиночестве и скучала. Ты постучал в ее двери, но не дождался, пока она откроет тебе, и пошел дальше. А вот Сефстрём дождался».
Радиоактивность
Радиоактивность – это самопроизвольное испускание излучения каким-либо химическим элементом. 20 января 1896 на заседании французской Академии наук Жан Анри Пуанкаре (1854–1912) рассказал об открытии Вильгельмом Конрадом Рентгеном (1845–1923) Х-лучей и продемонстрировал снимки руки человека. В ходе доклада Пуанкаре высказал предположение, что новые лучи являются хорошо известной в то время флуоресценцией. На заседании присутствовал Антуан Анри Беккерель (1852–1908), который решил проверить предположение коллеги. Он знал, что ярко выраженной флуоресценцией, затухающей после прекращения действия света, обладают соли урана. Однако никто не проверял, сопровождается ли флуоресценция урановых солей испусканием дополнительных лучей? Беккерель завернул фотопластинку в плотную черную бумагу, положил сверху крупинки урановой соли и выставил на яркий солнечный свет. После проявления пластинка почернела на тех участках, где лежала соль. Следовательно, соединения урана действительно были способны излучать. Беккерель предположил, что излучение урановых солей подобно флуоресценции индуцируется светом Солнца, но провести следующий опыт не удалось из-за низкой облачности. Тогда ученый убрал пластинки в ящик стола, прижав тяжелым металлическим крестом, сверху положил образец урановой соли и пошел отдыхать. Через два дня распогодилось, Беккерель вернулся в лабораторию и на всякий случай проявил фотопластинку из ящика стола. На пластинке было изображение креста. Так было доказано, что соли урана сами по себе давали излучение не похожее на флуоресценцию, а гипотеза Пуанкаре была ошибочной. Новое излучение было способно также ионизировать воздух и разряжать электроскоп. Необходимо было проверить опыты на чистом уране, который исследователь получил только осенью 1896 года, и в ноябре Беккерель публично сообщил о свойстве урана испускать невидимые лучи. В конце 1897 года к изучению нового явления подключились Мария Склодовская (1867–1934) с супругом Пьером Кюри (1859–1906). В 1903 году Беккерель и чета Кюри за открытие радиоактивности были награждены Нобелевской премией.
Дополнение 1. В 1911 г. Мария Склодовская-Кюри получила свою вторую Нобелевскую премию по химии «за открытие элементов радия и полония, выделение радия и изучение природы и соединений этого замечательного элемента». В том же году лауреатом Нобелевской премии по литературе стал бельгийский писатель-символист Морис Метерлинк (1862–1949), всемирно известная пьеса которого «Синяя птица» посвящена вечному поиску человеком непреходящего символа счастья и познания бытия. Для Склодовской-Кюри такой «синей птицей» стала радиоактивность, изучению которой она отдала все силы, способности и жизнь.
Дополнение 2. Когда супругам Кюри намекнули о необходимости патентования одного из открытий, то они решили ничего не предпринимать в этом направлении, а предоставить результаты безвозмездно на пользу человечества.
Цепные реакции
В 1913 году Макс Боденштейн (М.Б., 1871–1942) измерил квантовый выход фотохимической реакции водорода с хлором. Результат оказался невероятным: число образовавшихся молекул при определенных условиях достигало миллиона. М.Б. объяснил данные тем, что поглощенный квант света «запускает» длинную цепочку превращений, в которой реагируют сотни тысяч молекул исходных веществ, превращаясь в продукты реакции. Так, например, кропотливо выстроенный из множества пластинок домино узор начинает разрушаться после подталкивания одной единственной кости. М.Б. были сформулированы основные принципы протекания нового типа химических превращений – цепных реакций. Они, во-первых, имеют три стадии (зарождения, продолжения и обрыва цепи), и, во-вторых, подчиняются правилу, по которому скорости образования при зарождении и исчезновения при обрыве частиц равны. Принципы М.Б. объясняли многое, однако лишь в 1918 г. теоретически правильно раскрыл механизм лауреат Нобелевской премии 1920 г. В.Г. Нернст (1864–1941). В 1924-25 гг. Н.Н. Семенов (1896–1986), основываясь на опытах Ю.Б. Харитона (1904–1996) по горению фосфора при низких давлениях, открыл разветвленные цепные реакции. Для них с ростом температуры или давления скорость возрастала скачком, вплоть до взрыва. Такой переход происходил при малом изменении давления, температуры, соотношения поверхности и объема сосуда и т.д. Факторы перехода были названы критическими или предельными. Английский химик С.Н. Хиншелвуд (1967–1897) одновременно с Н.Н. Семёновым разработал основы теории цепных реакций. Нобелевская премия по химии 1956 г. была присуждена им совместно. В общем случае, цепные реакции – это химические превращения или ядерные процессы, в которых появление промежуточной активной частицы (свободного радикала, атома, возбужденной молекулы, нейтрона) вызывает многократное превращение исходных веществ. Значение количественной теории цепных реакций выходит далеко за пределы химии. Когда в 1939 г. были открыты ядерные реакции, то стало ясно, что математический аппарат и основные теоретические понятия для ядерной физики уже готовы. Коллеги физиков, химики, уже знали и опробовали в эксперименте новые закономерности. Химической моделью атомной бомбы оказалась разветвленная цепная реакция – взрыв гремучей смеси.
Дополнение 1. М.Б. написал статью, в которой раскритиковал опыты Ю.Б. Харитона и соавторов, заявив, что таких явлений в природе не может быть. Н.Н. Семенов усовершенствовал установку с учетом замечаний и повторил эксперименты. Результаты подтвердились.
Дополнение 2. Однажды М.Б. снял со своих часов золотую цепочку, растянул, попросил ассистента подержать один конец, а другим концом начал делать резкие движения вверх и вниз. По цепочке побежала волна. «Если придержать одно звено цепи, то распространение колебаний прекратится. Возможно, химическая активность так же распространяется по цепочке молекул в нашей реакции. Не назвать ли ее «цепной»?» – задумчиво произнес химик.
Отец флогистики
Георг Эрнст Шталь (1659–1734) родился 21 октября 1659 в Ансбахе. С 1679 по 1684 г. он изучал медицину и некоторое время работал приват-доцентом в Йенском университете. В 1687 г. он стал придворным врачом герцога Саксен-Веймарского. В 1694 г. Ш. был избран профессором медицины только что основанного университета в Галле. Именно в галльский период деятельности оформились основные научные взгляды Шталя. В конце XVII – начале XVIII века этот город был центром развития немецкой науки. В окрестностях города добывались медная руда и бурый уголь, поэтому не удивительно, что деятельность местных ученых была связана с промышленной химией. В Галле Ш. заинтересовался превращением веществ и параллельно с преподаванием основ медицины и клинической работой стал проводить химические опыты. Галльские ремесленники, занимавшиеся плавкой олова и свинца, часто сетовали, что значительная часть соединений теряется в виде «золы», «окалины» или «извести» и переработка руды становится неэффективной. Наблюдения за процессом плавки привлекли внимание Ш. к роли древесного угля в восстановлении металлов. Он заметил, что оловянная окалина на поверхности расплавленного олова при соприкосновении с древесным углем превращается опять в металл. Пытаясь понять причины явления, Ш. познакомился с воззрениями Иоганна Иоахима Бехера (1635–1682) о механизме горения. В итоге появилось учение о «флогистоне», которое представляло собой одну из первых попыток в научной химии объяснить природные явления в соответствии с результатами химических экспериментов. Целью такого подхода было найти общую природную закономерность для того, чтобы развивать методы промышленной химии. Теорию флогистона Ш. впервые сформулировал в 1702 г. в предисловии к сочинению И.И. Бехера «Physica subterranea» («Подземная физика»). В 1715 г. Шталь был приглашен в Берлин на должность придворного врача прусского короля Фридриха Вильгельма I. Столица Пруссии была центром производства шелковых, шерстяных и хлопчатобумажных тканей, что открывало перспективу продолжения химических опытов, однако необычайно скупой король, новый работодатель ученого, считал занятия наукой бесполезным делом и финансировал лишь статьи бюджета, связанные с военным делом и, в частности, с медицинским обслуживанием армии. Ш. пришлось сосредоточиться на врачебной деятельности. В медицине Ш. являлся последователем витализма и противником учения Гоффмана о рациональной медицине (см.). Главный труд Ш. «Experimenta, observationes et animadversiones chymico-physicae» был издан в Берлине в 1731 году. Ш. много сделал для становления подготовки немецких военных врачей в берлинской Медико-хирургической коллегии, где заведовал кафедрой химии. Работы основателя теории флогистона оказали значительное влияние на развитие химии, несмотря на обнаруженное в дальнейшем противоречие с экспериментальными данными (см. «флогистика»). Работа многих исследователей по развенчанию флогистики привела, в конце концов, к открытию количественных и газовых законов химии.
Дополнение 1. Медицинская система Ш. основывалась на постулате, что причиной жизни является душа. Соответственно, новейшие лекарства в ней с трудом находили признание. Именно популярностью и авторитетом Ш. объясняется то, что эффективный метод лечения лихорадки корой хинного дерева утвердился в Германии лишь в последнюю очередь по отношению к остальной Европе.
Дополнение 2. Однажды на вопрос «можно ли получить соль, соединяя воду и землю?» Ш. ответил, что "в настоящее время это невозможно, но указанная невозможность не позволяет отрицать справедливости теории".