ECHAFAUD

ECHAFAUD

Основные споры начала XIX века (вулканизм, витализм, эволюция, катастрофизм, гальванизм и т.д.)

,

Автор текста: Friedrich Hohenstaufen

Версия на украинском

Остальные авторские статьи можно прочитать здесь

На нашем сайте уже накопилось довольно много материалов о материалистах, физиологах, врачах, химиках и натуралистах начала XIX века. В этих материалах постоянно всплывают одни и те же спорные темы: вулканизм и нептунизм, витализм и механическая физиология, гальванизм, атомистика, проблема органического вещества, трансформизм, френология, заразность болезней, статистика населения. Обычно они появляются побочно, как фон для Бруссе, Мажанди, Кабаниса, Биша, Ламарка, Бюхнера, Молешотта или других авторов, но сами по себе эти споры заслуживают отдельного обзора. Если брать Европу приблизительно от 1790-х до 1830-х годов, особенно Францию, Британию, немецкие земли и Италию, то главным содержанием научной борьбы были не только частные технические вопросы. Спорили о самом способе объяснения природы. Как образовалась Солнечная система? Почему Земля имеет слоистую кору и следы исчезнувших миров? Что такое тепло, свет, электричество и химическое сродство? Можно ли мыслить организм как физико-химическую машину, усложнённую тканями и нервной системой, или для жизни нужна особая сила? Постоянны ли виды? Является ли человеческое различие результатом климата, истории и телесной организации? Можно ли изучать общество количественно, как объект статистики и «социальной физики»?

Это эпоха после химической революции Лавуазье, но ещё до зрелой клеточной теории, дарвиновского эволюционизма и закона сохранения энергии. Старые объяснительные языки ещё не исчезли. Врачи говорили о жизненной силе, раздражимости, астении, стимуле и контрстимуле. Геологи спорили о первобытном океане, подземном огне, катастрофах и медленном действии современных причин. Физики ещё пользовались теплородом и эфиром. Натуралисты искали естественную систему организмов, общий план строения животных, законы зародышевого развития и границы между живым и неживым. Почти в каждом случае старые сущности ещё держались, но их уже теснили строгие измерения, опыт, вскрытие, химический анализ, сравнительная анатомия и математические расчёты. Всего я выбрал 25 тем. Это, разумеется, не все споры в науке того времени, но даже они займут достаточно много места и закроют очень много вопросов сразу. Расположить все эти споры по хронологии или по значимости довольно тяжело, учитывая, что все они зачастую связаны между собой и происходили синхронно, но я попытался всё таки создать некоторую структурную логику. Затрагиваемые тут темы иногда слишком связаны, и поэтому здесь также возможно частое повторение одних и тех же идей, и одних и тех же авторов. Но пытаться убирать повторы мне показалось слишком сложным делом. Для удобства пользования я привел здесь навигационную панель:

Философский бэкграунд

Космос, Земля и глубокое время

Физические силы и химическая структура вещества

Форма, развитие и природа жизни

Организм, нервная система и медицина

Человек, различие, язык и общество

Философский бэкграунд

Натурфилософия против экспериментальной науки

Научные споры начала XIX века нельзя сводить к разногласиям между отдельными геологами, химиками, физиками, врачами или зоологами. Почти за каждым из них стоял более общий вопрос о том, как стоит объяснять природу. Одни авторы считали, что наука должна прежде всего описывать, измерять, сравнивать, ставить опыты и постепенно, очень аккуратно переходить от формулировки частных законов к более общим. Другие хотели сразу получить общий план природы, найти единство сил, последовательность ступеней и внутреннюю связь органических форм. Для них эмпирики казались жалкими ничтожествами, которые просто не способны возвышаться до действительно серьезных и масштабных вопросов. Если их и ценили, то только как ремесленников, которые приносят полезные факты для их последующей обработки великим умом. Эта методологическая развилка проходила практически через все частные дисциплины, от химии до социологии. Но чаще всего подобное презрение к эмпиризму было карикатурной ошибкой. В XVIII веке европейская наука ещё сохраняла сильную привычку к большим системам, которая перешла по наследству также и в первые десятилетия XIX века. Даже там, где речь шла о наблюдениях и опытах, учёные часто стремились сразу получить общую картину природы. Геология хотела дать «теорию Земли» целиком. Химия после Лавуазье получила новую номенклатуру и новую систему простых тел и полностью перестроила все представления о химии до этого момента, что само по себе было глобальным и грандиозным покушением на старые традиции. Физиология спорила о раздражимости, чувствительности, жизненной силе, органической и животной жизни, выискивая здесь какой-то удобный ключик, единый принцип для объяснения всего. Естественная история пыталась заменить удобные искусственные классификации «естественной системой», которая выражала бы реальный порядок организмов, и вскрыла настоящие, скрытые механизмы природы. Поэтому начало XIX века было не временем спокойного накопления фактов, которыми пользовались немецкие мудрецы-романтики. Это было временем конкурирующих объяснительных программ.

Философская тяга к обобщениям присуща всем школам, но особенно сильно она проявилось в немецких землях, где после Канта, Фихте и Шеллинга возникла мощная традиция «Naturphilosophie». Как уже говорилось выше, Натурфилософы не хотели довольствоваться описанием отдельных явлений. Они стремились мыслить природу как целое, где магнетизм, электричество, химизм, даже сама жизнь, органические формы и сознание — являются разными ступенями единого процесса. Поэтому в их сочинениях постоянно используются самые абстрактные термины, полярности, противоположности, ступени, метаморфозы, повторения, восхождение от низшего к высшему и т.д. Иногда их интуиция звучала здраво и даже, можно сказать, почти материалистически. Но увы, всё это легко превращалось в словесную алхимию, где схема заранее подменяла наблюдение. Более того, они сознательно пытались использовать туманный язык для атаки на материализм и даже для атаки на более нейтральную науку, которая отказывалась насильно интерпретировать явления через ссылки на Бога или какие-то иные тонкие сущности. Но в более сильных вариантах эта традиция могла поднимать вопросы, которые не были пустыми забавами философов. Например, связаны ли электричество и магнетизм? Можно ли свести химическое сродство к более общим физическим силам? Почему животные имеют сходные планы строения? Почему эмбриональное развитие идёт закономерно и существует ли в природе не только сумма видов, но и порядок форм?

Все эти вопросы были действительно важны, и часто у механистических мыслителей не было ответов, которые звучали бы убедительнее, чем теологический и мистический бред немцев. Поэтому натурфилософию нельзя просто выбросить как идеалистические «фантазии», хотя натурфилософы действительно очень часто выглядят как совершенно безумные глупцы. Лоренц Окен, например, часто рассуждал в духе романтической спекуляции, но его место в истории естествознания связано не только с туманными формулами о природе. Он участвовал в морфологической перестройке естественной истории, развивал представления о значении сравнительной анатомии, о типологических соответствиях. Его теория позвоночной природы черепа, как и сходные идеи Гёте, была ошибочной в ряде конкретных формулировок, но принадлежала к более широкой проблематике, задаваясь вопросом, можно ли понимать конкретный организм как преобразование в некотором плане. Позднее эта же проблема снова появится уже во французском споре Кювье и Сент-Илера, но уже в более академической форме. Сам Жоффруа Сент-Илер не был немецким натурфилософом в строгом смысле, но его принцип единства композиции сближал его с морфологическим типом мышления немцев. Так что влияние этой традиции выходит далеко за пределы своей первоначальной языковой среды.

Но если говорить в целом, то французская научная культура начала XIX века была иной. Конечно, она тоже не была свободна от больших систем. Тот же Лаплас строил универсальную небесную механику, Кювье создавал общую сравнительную анатомию животного царства, Ксавье Биша оставил нам общую анатомию тканей, Ампер — классификацию наук и математическую электродинамику, Бруссе — медицинскую систему раздражения. Но французская система чаще требовала опоры на контролируемый материал, на точные расчёты, вскрытия, клинические наблюдения и химический анализ. Лапласовская механика давала прекрасный образец для объяснения явлений, где сложное движение небесных тел выводилось из массы, силы, положения и математического закона. Это стало стандартом для всех остальных наук, порой стандартом совершенно недосягаемым. Мажанди вполне сознательно воевал с кабинетными рассуждениями и требовал экспериментов в области физиологии. Даже Кювье, при всей своей консервативности в вопросе трансформизма, был силён именно там, где сводил ископаемые кости к их функции, строению и сравнительному анализу. Британская наука тоже имела свой характер. В геологии и химии она была тесно связана с горным делом, промышленностью, инженерией, полевой работой, сбором коллекций, картографированием и новыми научными обществами. Знаменитый геолог Уильям Смит не нуждался в романтической философии Земли, чтобы установить порядок пластов по ископаемым. Хаттон и Плейфер построили широкую теорию, но их сила состояла не в самой теории, как красивой системе идей, а в полевых доказательствах. Лондонское геологическое общество уже с 1807 года намеренно дистанцировалось от прежних всеобщих космогоний, и требовало накопления описаний, карт, разрезов и фактов. Это не отменяло важности теории, но меняло её статус: теория должна была вырастать из дисциплины наблюдения, а не заменять её. Пожалуй, британцы были даже более эмпиричными, чем французы, и если они использовали какую-то философскую подоплеку, то чаще всего это были идеи, вышедшие из эмпирико-сенсуалистической традиции Джона Локка, а не рационалистические идеи в духе Декарта и Лейбница, которые превратили немецкую философию с абсолютно бесполезный мусор.

Говоря об Италии, всегда нужно помнить, что с конца XVIII века именно она дала Европе гальванизм, вольтов столб и электрическую физиологию. Это далеко не все, но даже этого достаточно, чтобы прекратить воспринимать итальянцев, как совершенно деградировавший народ, лучшие дни которого закончились где-то во времена Леонардо и Галилея. Именно вокруг фигур Гальвани и Вольты возник один из главных споров о границе между физикой, химией и жизнью: существует ли особое «животное электричество» или речь идёт о более общей контактной, физико-химической силе? Эти вопросы захватили умы всей Европы на многие десятилетия. Медицинская система Расори и Томмазини может и была перегружена схемами, но сама попытка объяснять болезнь через состояние организма, возбуждение, реакцию тканей и действие лекарств принадлежала уже новому телесному языку медицины. Здесь было много насилия над фактами, но направление движения было верным. Болезнь всё чаще пытались понять не как имя из старой нозологической таблицы и не как действие скрытой сущности, а как изменение функций материального организма. В области физиологии итальянцы тоже давали достойных конкурентов для Белла и Мажанди (напр. Буфалини и Роландо), а в химии мы знаем как минимум (!) открытия Авогадро. В области теории здесь уже сильнее сказывается влияние немецкой философии, но до начала 1830х годов это влияние всё равно вторично, и значительно уступает англо-французской традиции, берущей начало ещё от Локка. 

Конечно, в деталях этот главный конфликт эпохи выглядит немного сложнее, чем борьба «науки» против «мракобесия». Экспериментаторы тоже строили системы, а натурфилософы иногда указывали на реальные связи, которые позднее получали более строгую форму от настоящих ученых. Электричество и магнетизм действительно оказались связанными, хотя не в шеллингианском смысле. Органические формы действительно имеют глубокие соответствия, хотя не потому, что природа разворачивает идеальный архетип в романтическом театре. Эмбрионы действительно развиваются закономерно, хотя и не проходят буквально лестницу взрослых низших животных. Жизненные явления действительно трудно объяснить механикой XVIII века, хотя из этого не следовало существование особой нематериальной жизненной силы. И все же, к 1820-1830-м годам престиж произвольных всеобщих систем заметно падал. В геологии Лондонское геологическое общество демонстративно отказывалось от немедленного построения «теории Земли» и требовало расширенного сбора данных. В физиологии Мажанди сознательно противопоставлял экспериментальную практику кабинетным рассуждениям. И стоит заменить, что такой подход наносил урон не только идеалистическим системам, но и в вполне материалистическим философским взглядам. Например, в физике и химии сравнительно молодые теории атомизма столкнулись с сопротивлением со стороны строгих экспериментаторов, которые не спешили сразу принимать умозрительную систему. А долго пользующиеся популярностью среди материалистов идеи о самозарождении жизни, которые должны были доказать, что живое может возникать из неживого — рухнули с ещё большим треском. Но это не означало исчезновения философии из науки. Скорее менялся допустимый тип философии. Всё меньше терпели систему, которая заранее знает природу ещё до всякого опыта. Всё больше ценили обобщение, которое приходит после долгого сравнения фактов. Выживали те обобщения, которые можно было заставить работать в новых лабораториях. Дальше именно это различие будет повторяться почти в каждом споре. От небулярной гипотезы Лапласа до вопроса о жизненной силе, от метеоритов до френологии, от кислородной теории кислот до «социальной физики» Кетле.

Джозеф Райт из Дерби — “An Experiment on a Bird in the Air Pump”, 1768

Космос, Земля и глубокое время

Астрономия: небулярная гипотеза, устойчивость Солнечной системы, природа комет

В астрономии начала XIX века не было такого шумного фронтального столкновения школ, какое происходило в геологии, медицине или биологии. Здесь спор чаще шёл вокруг нескольких крупных вопросов и он быстро решался при помощи математических расчетов. Это такие вопросы, как: (1) имеет ли Солнечная система историю возникновения; (2) устойчива ли она в своих нынешних движениях; (3) как понимать кометы, туманности, метеорные тела и вновь открытые малые планеты; (4) можно ли перенести на небесные явления тот же строгий причинный анализ, который после Ньютона стал нормой небесной механики? Астрономия этого времени ещё почти не знала химического состава звёзд, не имела спектрального анализа как зрелого инструмента, не располагала физикой ядерных процессов, но уже обладала мощнейшей математической механикой, точными наблюдениями, каталогами, телескопами и развитой теорией гравитационных возмущений. Главная фигура здесь — Пьер-Симон Лаплас (1749-1827), которого даже называли новым Ньютоном (и который в значительной степени был связан с врагами немецкой философии — т.н. французскими идеологами). Его значение состояло не только в крайне точных частных вычислениях, но и в создании общего образца научного объяснения мира. Небесные явления по Лапласу подчиняются строгой механике, и даже самые сложные движения планет, спутников и комет должны быть поняты с применением математического анализа, через закон всемирного тяготения, и учитывая начальные условия, массу тел и взаимные возмущения, создаваемые ими. В своей «Небесной механике» Лаплас подвёл итог огромной исторической линии, шедшей от Ньютона, Клеро, Эйлера, Д’Аламбера и Лагранжа. Эта линия была особенно важна для культуры начала XIX века. Она показывала, каким может быть идеал точной науки. Природа здесь не нуждалась в произвольных скрытых качествах. Поэтому для материалистической культуры это имело значение не меньшее, чем химия Лавуазье или физиология Мажанди. Наука показывала, что даже самый величественный порядок мира не нуждается в особом духовном режиссёре, и создавалось ощущение, что тот самый единый принцип, который так искали идеалисты-романтики, можно найти в простейшей механике, которая не требовала никакой метафизики для своего осмысления.

Один из центральных вопросов тогда касался устойчивости Солнечной системы. Уже в XVIII веке стало ясно, что планеты движутся не по идеально неизменным эллипсам. Они постоянно возмущают движение друг друга. Юпитер влияет на Сатурн, Сатурн на Юпитер; Луна движется в сложном поле Земли и Солнца, а кометы проходят по вытянутым орбитам и испытывают сильные изменения под действием больших планет. Для старой телеологической мысли устойчивость мира была почти религиозным постулатом, и Бог просто не мог создать несбалансированную систему. Поэтому для небесной механики это стало важнейшей задачей. Нужно было показать, являются ли наблюдаемые отклонения признаками медленного распада системы, или же они представляют собой периодические колебания, которые не разрушают общий порядок. Лаплас и Лагранж показали, что многие так называемые вековые неравенства в движении планет не ведут к немедленному хаосу, а могут быть поняты как долгопериодические колебания. Особенно знаменитым был вопрос о Юпитере и Сатурне. Наблюдения показывали, что движение Юпитера как будто ускоряется, а движение Сатурна замедляется. В старой манере это можно было бы истолковать как признак старения мира, или как следствие внешнего вмешательства. Лаплас объяснил это гравитационным взаимодействием планет и показал периодический характер явления. Всё таки мир оказался стабильным, и ситуация казалась разрешенной, но тем самым Солнечная система стала предметом исторического расчёта. Отныне она не была неподвижной машиной, а её изменения можно было описывать без выхода за пределы естественной механики. 

С этим была связана и более широкая тема — происхождение Солнечной системы. В 1796 году в «Изложении системы мира» Лаплас сформулировал так называемую небулярную гипотезу. Она предполагала, что Солнечная система могла возникнуть из огромной вращающейся раскалённой туманности. По мере охлаждения и сжатия, такая масса ускоряла вращение, отделяла кольца вещества, из которых затем образовывались планеты и спутники. Эта гипотеза не была у Лапласа строго доказанной теорией, и он давал её осторожно, как физически допустимое объяснение наблюдаемого порядка, с почти круговыми орбитами планет, близостью плоскостей их движения и общим направлением обращения большинства планет и спутников. Но самое главное, что у этой гипотезы была важная философская нагрузка. Солнечная система получала естественную историю. Планеты больше не обязательно мыслились как раз навсегда расставленные тела, созданные в готовом виде. Их можно было рассматривать как результат физического процесса. Ещё раньше близкие идеи выдвигал Кант в «Всеобщей естественной истории и теории неба» (1755), поэтому гипотезу о туманностях ещё называют гипотезой Канта-Лапласа; но именно лапласовская версия вошла в научный оборот начала XIX века благодаря авторитету небесной механики. Она хорошо соответствовала общему духу времени, когда природа всё чаще понималась как система процессов, а нынешняя форма мира имеет предшествующее состояние.

Однако небулярная гипотеза оставалась проблематичной. Наблюдаемые туманности ещё не были надёжно истолкованы. Одни астрономы считали их скоплениями бесчисленных звёзд, которые только кажутся туманными из-за слабости телескопов. Другие допускали существование подлинной диффузной светящейся материи. Вильям Гершель, наблюдая туманности и звёздные скопления, пытался выстроить почти генетическую последовательность небесных объектов: от рассеянной туманной материи к более сгущённым скоплениям и звёздным системам, как в знаменитой лестнице существ. Но телескопическая астрономия тогда ещё не могла уверенно решить, где перед ней газовая туманность, где далёкое звёздное скопление, а где целая внешняя система. Поэтому космогония ещё оставалась промежуточной областью между строгой математической механикой и наблюдательной гипотезой.

Открытие первых астероидов усилило вопрос о строении Солнечной системы. Выискивая предсказанную математически планету между Марсом и Юпитером, в 1801 году Джузеппе Пиацци открыл Цереру, в 1802 году Генрих Ольберс — Палладу, а затем были открыты Юнона и Веста. Эти тела двигались между орбитами Марса и Юпитера, но никакой планеты там всё таки не нашли. Возникло несколько объяснений. По одному из них, астероиды могли быть остатками разрушенной планеты. По другому, они представляли собой малые тела, которые никогда не собрались в одну большую планету. Ольберс защищал гипотезу разрушенной планеты, и она долго оставалась привлекательной, потому что давала простую картину: между Марсом и Юпитером когда-то существовало крупное тело, позднее распавшееся на фрагменты. Но строгих данных для такого вывода не было. Но уже сам факт появления нескольких малых планет в одной области заставлял пересматривать слишком простую архитектуру Солнечной системы. Кометы составляли отдельную трудность. После Ньютона и Галлея уже было ясно, что по крайней мере некоторые кометы движутся по закономерным орбитам и периодически возвращаются. Комета Галлея стала доказательством того, что эти объекты не являются случайными атмосферными явлениями. Но в начале XIX века вокруг них оставалось ещё много вопросов. Их массы были плохо известны; хвосты и оболочки казались странными, почти нематериальными; влияние комет на Землю обсуждалось не только в научной, но и в популярной литературе. Комета 1811 года, одна из самых ярких комет эпохи, породила огромное количество наблюдений, разговоров и тревожных интерпретаций. Вокруг комет сохранялся остаток старого страха перед небесными катастрофами. Если комета имеет физическое тело и пересекает область планетных орбит, возможна ли её встреча с Землёй? Какова её плотность? Может ли её хвост воздействовать на атмосферу? Может ли комета изменить орбиту планеты? Лапласовская механика не исключала столкновений как абстрактной возможности, но она переводила этот страх из области знамений в область расчёта. Даже катастрофа, если она мыслилась, должна была мыслиться как естественное событие, зависящее от траекторий, масс, скоростей и вероятностей.

Небулярная гипотеза, астероиды, кометы и туманности вместе формировали новую картину неба. Солнечная система переставала быть совершенным геометрическим устройством. Если Солнечная система могла иметь происхождение, если небесные тела могли возникать, сгущаться, разрушаться, двигаться по меняющимся орбитам, тогда и Земля тем более должна была рассматриваться как физическое тело с древней историей и внутренней динамикой. Лапласовский стиль рассуждений давал науке образец строгого детерминизма: если разум знает все силы и все положения тел, он может вычислить прошлое и будущее механической системы. Но рядом с этим детерминизмом развивалась и историзация природы. Мир мыслился не только как механизм, но и как последовательность состояний. Такое сочетание было особенно важно для последующих геологических споров. Геологи не могли сразу достичь математической точности небесной механики, но они всё больше стремились объяснять земные формы через естественные причины, последовательность процессов и огромную длительность.

Метеориты: земное или космическое происхождение

Спор о метеоритах кажется скромным рядом с нептунизмом, катастрофизмом или витализмом, но для науки рубежа XVIII-XIX веков он был очень показателен. Он прямо связан с уже возникшими проблемами астероидов и комет, и хорошо демонстрирует глубину скепсиса того времени. Академическая наука долго сопротивлялась сообщениям о каменных дождях, потому что такие сообщения приходили от крестьян, солдат, провинциальных наблюдателей, местных чиновников, священников, и в целом от людей без устойчивого научного авторитета. Учёные кабинеты привыкли отбрасывать подобные рассказы как суеверие, ошибку зрения, молву, преувеличение или следствие грозовых явлений. И это старое недоверие было не совершенно бессмысленным. В XVIII веке сообщения о необычных небесных явлениях действительно часто смешивались с фантастикой. Люди могли принимать за «падение камня» удар молнии, взрыв, обвал или случайно найденный необычный минерал. Кроме того, сама мысль о камне, летящем из космического пространства, плохо вписывалась в привычную картину мира, даже несмотря на открытия Лапласа. Небо принадлежало планетам, звёздам, кометам, световым явлениям; но грубые камни относились к Земле. Поэтому если камень лежит на земле, естественнее было считать его земным телом.

Перелом здесь начался ещё до знаменитого падения в Л’Эгле. В 1794 году немецкий физик Эрнст Флоренс Хладни опубликовал работу, где защищал внеземное происхождение метеоритов и связывал их с космическими массами. Он опирался на сообщения о падениях тел, на необычный состав железных масс и свидетельства огненных шаров. Но его гипотеза была встречена холодно. Для многих академиков это выглядело слишком смелым выводом из очень ненадёжного материала. Но вскоре накопились новые данные. Падения сопровождались громом, световыми явлениями, находками свежих камней, иногда даже тёплых, с чёрной коркой плавления. Разные метеориты имели сходные особенности: железо, никель, специфическую кору, минералогический состав, не похожий на обычные поверхностные породы. Большую роль сыграл химический анализ. Английский химик Эдуард Говард вместе с минералогом Жаком-Луи де Бурноном исследовал несколько метеоритных образцов, и показал их сходство между собой. Особенно важно было присутствие никелистого железа. Никель в таких количествах и сочетаниях делал метеоритное железо отличимым от обычных земных железных масс. Но решающим событием стало падение метеоритов 26 апреля 1803 года около Л’Эгле в Нормандии. Там выпали тысячи каменных фрагментов, событие наблюдали многие жители, а Французская академия поручила расследование Жану-Батисту Био (1774-1862), крупнейшему физику и последователю Лапласа. Отличный шанс доказать спорные моменты в новой небесной механике. Био собрал показания, изучил распределение камней, сопоставил рассказы очевидцев, осмотрел образцы и представил отчёт, который резко усилил позиции сторонников космического происхождения метеоритов. Важно, что этот случай был расследован не как анекдот и не как сельская легенда, а как полевое научное событие. Признание метеоритов показало, что между Землёй и космосом существует материальный обмен. Небо давало не только свет, тепло и гравитационное воздействие, но и твёрдые тела. И конечно же, это имело значение для общей картины природы. Солнечная система оказалась населена не только большими планетами и их спутниками. С другой стороны, сам факт сопротивления академиков показывает, что научный скепсис может становиться инерцией, если заранее объявляет невозможным то, что плохо укладывается в прежнюю классификацию явлений. В истории метеоритов победила не доверчивость, а расширение допустимого факта.

Метеориты заставляли признать внеземные каменные тела; геология в то же время заставляла признать, что земные каменные тела тоже имеют свою историю. Камень переставал быть неподвижной вещью. Он мог быть обломком космической массы, застывшей лавой, осадком древнего моря, гранитом, внедрившимся в сланец, валуном, перенесённым ледником, окаменевшей раковиной, свидетельством исчезнувшей фауны. Вся материальная культура естествознания начала XIX века строилась вокруг таких превращений. Обычный предмет кабинета становился следом динамического и сложного процесса. И не трудно заметить, что к таким выводам можно было запросто прийти, основываясь на механистической философской базе, вообще никак не соприкасаясь с немецкой диалектикой. 

Извержение Везувия – Джозеф Ребел, ок. 1820 г.

Нептунисты, вулканисты, плутонисты: происхождение горных пород

Один из самых заметных споров рубежа XVIII–XIX века относится к происхождению горных пород. Вопрос был в том, как возникли базальт, гранит, кристаллические породы, горные цепи и вообще твердая кора Земли. Основные позиции здесь сформировались ещё во времена Античности и укрепились во времена Ренессанса (см. Леонардо, Агрикола, Стенсен). Ничего существенного к концу XVIII века не изменилось, но благодаря новым открытиями в химии, о которых мы ещё будем говорить дальше, старые школы в геологии снова зашевелились, и вдруг сошлись в борьбе за признание какой-то одной теории, как единственно верной. Сами эти теории были настолько масштабными, что со стороны казались возрождением борьбы первостихий в духе Аристотеля и Эмпедокла. Тогда ученые задались вопросом: откуда взялись основные горные породы — из воды, или из огня; из глубинного расплава или из осадков? Более древней и авторитетной на тот момент школой могли считаться нептунисты. Они связывали образование большей части земной коры с древним Всемирным океаном, и в этой системе взглядов геологические породы осаждались механическим путем или выкристаллизовывались химическим путем из воды. Самое главное, что эта версия легко сочеталась с библейскими преданиями о Всемирном потопе, а также подтверждалась массой античных свидетельств, и даже полевой практикой: геологи повсеместно находили ракушки и остатки морских животных в горных породах даже высоко в горах Швейцарии. Их противники — вулканисты — доказывали вулканическое происхождение некоторых пород, и прежде всего базальта. В своих аргументах они опирались на изучение застывших лав, кратеров, шлаков и конусов в современных и древних вулканических областях. Параллельно развивалось близкое к вулканизму, но самостоятельное течение — плутонисты. Они шли ещё дальше, потому что вулканисты зачастую считали базальт продуктом поверхностных извержений, и часто даже верили, что подземный огонь был простым локальным горением угольных пластов. Но плутонисты утверждали, что главным двигателем является глобальный внутренний жар Земли, действующий на огромной глубине под колоссальным давлением (отсюда и название в честь Плутона — бога подземного мира). Для них вулканы были лишь «выхлопной трубой» этой гигантской системы. Они говорили о расплавленных массах, внедрении гранита и базальта в уже существующие слои, а также о постепенном поднятии суши и огромной длительности геологических циклов. В источниках XVIII–XIX веков «вулканизм» и «плутонизм» часто пересекаются, но для истории спора это различение полезно. Впрочем, идеи в духе плутонизма тоже высказывались геологами XVII века. 

Как мы уже говорили, у нептунизма была своя сильная сторона, а самое главное, что он безупречно объяснял происхождение слоистых пород. Известняки, песчаники, глины, мергели, многие рудные тела и окаменелости в пластах — всё это действительно указывало на водное происхождение, на осаждение и последовательное накопление материала. Ошибка нептунистов состояла не в признании водного происхождения осадочных пород, а в искусственном расширении этой модели на всю земную кору, включая базальт, гранит и кристаллические породы. В XVIII веке это выглядело вполне логично: химики хорошо знали процесс кристаллизации из растворов, в то время как процессы глубинного магматизма ещё не имели внятного экспериментального и полевого подтверждения. Центральной фигурой для нептунизма стал Абрахам Готлоб Вернер (1749-1817) из Фрейбергской горной академии. Он был прежде всего выдающимся минералогом и блестящим преподавателем, а не кабинетным сочинителем космогоний. Его колоссальное влияние объясняется созданием авторитетной научной школы. Фрейберг тогда готовил горных инженеров и практиков рудного дела для всей Европы; ученики Вернера разнесли его «геогнозию» по Германии, Британии, Франции, России и Скандинавии. В своем труде «Kurze Klassifikation» (1787) Вернер отделил классификацию горных пород от классификации минералов, что очень помогло становлению петрографии как самостоятельной науки. Однако в этой же работе он безапелляционно заявил о водном происхождении базальта, чем и запустил острейшую фазу общеевропейского «базальтового спора». Вернеровская схема делила земную кору на крупные формации (ср. марксизм). В самом низу покоились «первичные» породы (первозданные химические осадки океана, включая гранит), затем шли «переходные», «вторичные» (флецевые, слоистые), а на самом верху — «наносные» и новейшие образования. Вулканические продукты Вернер тоже признавал, но трактовал их как поздние, сугубо местные и поверхностные явления. Вулкан не был у него архитектором Земли. Вернер считал извержения результатом случайного подземного горения (например, каменноугольных пластов, как считали и вулканисты), а лавы и шлаки — локальными недавними процессами.

Именно поэтому базальт, лежащий на вершинах гор или среди древних пластов, казался ему плохим кандидатом на роль лавы. Вернерианцы резонно спрашивали: «Если это вулкан, то где кратер, где поток, где шлаки, где сам вулканический аппарат?». Если их нет, то при чем тут огонь? Итак, главным полем битвы стал именно базальт. Эта порода была широко распространена, часто обладала красивой столбчатой отдельностью и встречалась на высоких плато. В Саксонии базальтовые тела иногда залегали так, что казались частью общей осадочной последовательности. В 1789 году Вернер опубликовал статью о нахождении базальта на вершинах гор, а его преданные ученики, занимавшие кафедры по всей Европе, превратили эту позицию в догму. Резкость и всеобщность спора была связана с тем, что Вернер был совсем не рядовым автором, а создателем мощной педагогической сети; его студенты занимали кафедры и должности по всей Европе.

Тем временем, в пользу вулканистов уже давно существовали серьезные полевые наблюдения. Еще в 1763 году французский ученый Николя Демаре (1725-1815) исследовал провинцию Овернь, и заметил прямую связь столбчатого базальта с древними, полуразрушенными вулканическими конусами. В 1771 году он представил в Парижскую академию наук работу с подробной геологической картой Оверни, где утверждал вулканическое происхождение базальтов вообще. Суть метода Демаре заключалась не в философской констатации превосходства «огня над водой», а в строгом анализе рельефа. Он кропотливо прослеживал лавовые потоки от бывших кратеров, сопоставлял форму столбов и остатки излияний. Там, где нептунист видел изолированный осадочный утес, Демаре распознавал остаток древнего лавового покрова, который со временем расчленила эрозия. Нептунисты катастрофически недооценивали фактор времени и выветривания: они полагали, что если кратер разрушен, а мягкие породы вокруг вынесены реками, то вулканической формы здесь никогда и не было. В Италии огромную роль сыграла наблюдательная вулканология Уильяма Гамильтона (1730-1803). Его роскошный труд «Campi Phlegraei» (1776), посвященный вулканам Обеих Сицилий, опирался на отчеты для Лондонского королевского общества и сопровождался точнейшими раскрашенными иллюстрациями извержений и образцов пород, что сделало идею вулканического тепла осязаемой. По случайному совпадению, даже в этом вопросе вышло так, что некая англо-французская школа конфликтовала с немецкой. 

В Германии спор локализовался вокруг базальтов горы Шайбенберг. Около 1790 года эта гора стала главным аргументом нептунистов: Вернер обнаружил там базальтовые колонны, лежащие на слоях песка и глины, и решил, что базальт плавно переходит в подстилающие осадки (современная геология знает, что Шайбенберг — это классический пример инверсии рельефа, когда олигоценовая лава залила древнюю речную долину, застыла, оказалась прочнее окружения и после миллионов лет эрозии превратилась в вершину горы). Вскоре против Вернера выступили его же лучшие ученики. В немецкоязычной науке важную роль сыграл Иоганн Карл Вильгельм Фойгт, яростно отстаивавший вулканическую природу базальтов. Но самый тяжелый репутационный удар по нептунизму нанесли ученые мирового уровня — Леопольд фон Бух (1774-1853) и его близкий друг Александр фон Гумбольдт (1769-1859). Оба были преданными воспитанниками Фрейбергской академии, но после детального изучения действующих вулканов Италии и грандиозных горных хребтов Латинской Америки они открыто перешли в лагерь сторонников магматизма уже к началу XIX века. Параллельный и еще более мощный фронт открылся в Шотландии. Теория Джеймса Хаттона (1726-1797) родилась не из частного спора о базальте, а из глобальной концепции бесконечного земного цикла. Согласно Хаттону, суша непрерывно разрушается эрозией, продукты распада смываются в океан, формируют там новые слои, которые затем прессуются, переплавляются внутренним жаром Земли, и силой тектоники снова поднимаются наверх. В этой грандиозной схеме подземное тепло было не случайным локальным пожаром, а постоянным планетарным двигателем. Хаттон изложил свою «Theory of the Earth» в 1788 году, а в 1795-м выпустил ее в виде фундаментального двухтомника. Для победы плутонизма решающими стали полевые доказательства Хаттона. В 1785 году в Глен-Тилте (Шотландия) он обнаружил знаменитые гранитные жилы, которые буквально пронзали и разрывали вмещающие их древние сланцы. Это наглядно доказывало, что гранит:

  • во-первых, моложе окружающих его пород;
  • во-вторых, внедрился в них в жидком и раскаленном состоянии.

Это полностью разрушало догму Вернера о граните как о самом первом, «первозданном» осадке океана. Вскоре гранитный вопрос оказался даже важнее базальтового. Если базальт еще можно было связать с излияниями, то массивный кристаллический гранит не имел видимой связи с действующими вулканами, и доказать его огненно-жидкое происхождение было сложнейшей задачей. Удар наносился не только по нептунизму, но даже и по старому вулканизму. Казалось, что Хаттон нашел элегантное решение спора. Нептунисты защищались изо всех сил, выдвигая сильные контраргументы: (1) Во-первых, они указывали, что при искусственном плавлении горных пород в лабораториях всегда получалось темное стекло (обсидиан), а не зернистый кристаллический базальт; (2) во-вторых, некоторые находки создавали впечатление, что базальт иногда казался включенным в слоистую серию осадочных пород; (3) в-третьих, они ссылались на кажущиеся находки окаменелостей в траппах Ирландии; (4) в-четвертых, сама мысль о бездонном геологическом времени и бушующем подземном огне казалась теологам и консервативным ученым опасной и еретической. В Британии самым серьезным оппонентом Хаттона стал авторитетный минералог и химик Ричард Кирван, выпустивший «Geological Essays» (1799). К началу XIX века дискуссия перешла с полей в химические лаборатории: ученые спорили, как именно кристаллизуется вещество, как на расплав влияет колоссальное подземное давление и тепло, и можно ли масштабировать пробирочные опыты на процессы внутри целой планеты. 

НаправлениеГлавная силаЛидер школыСуть теорииВ чем они ошибались
НептунизмВода (Всемирный океан)Авраам Готлоб Вернер (Германия)Земля когда-то была полностью покрыта первобытным океаном. Все горные породы — от гранита до базальта и известняка — последовательно осели или выкристаллизовались из этой воды по мере того, как океан отступал.Считали базальт и гранит осадочными породами; не могли объяснить, куда делись колоссальные объемы «лишней» воды.
ВулканизмПоверхностный огонь (Вулканы)Никола Демаре (Франция)Локальное, но важное течение. Доказали, что базальт — это бывшая лава, изучая потухшие вулканы Оверни. Однако они считали вулканы лишь поверхностным явлением (из-за горения подземного угля).Не понимали глобального масштаба внутренних процессов Земли, ограничиваясь только явными вулканами.
ПлутонизмГлубинное тепло (Магма)Джеймс Хаттон (Шотландия)Главный двигатель геологии — внутренний жар Земли. Подземное тепло плавит породы, образуя магму. Гранит и базальт застывают из расплава под давлением, а тектонические силы поднимают их наверх. Земля находится в бесконечном цикле эрозии и поднятия.Долгое время не могли объяснить, как именно это тепло сохраняется миллиарды лет и почему на поверхности так много осадочных пород.

После смерти Хаттона его знамя подхватили Джон Плейфер и сэр Джеймс Холл. Плейфер в своей книге «Illustrations of the Huttonian Theory of the Earth» (1802) очистил тяжелый слог Хаттона и дал геологам максимально ясное, логичное и изящное изложение плутонизма. А сэр Джеймс Холл взялся за экспериментальное доказательство. Он начал плавить базальты (whinstone) и лавы, но стал охлаждать их экстремально медленно. Результат оказался триумфальным: при быстром остывании получалось стекло, а при медленном — зернистая, кристаллическая структура, идентичная природному базальту. Это полностью разбило главный химический аргумент нептунистов, и теперь оказалось, что текстура материала зависит от условий охлаждения. Тем не менее, Эдинбург на несколько десятилетий превратился в колыбель геологической войны. С одной стороны, там чтили память Хаттона, с другой — кафедру занимал Роберт Джеймсон, фанатичный ученик Вернера. В 1808 году он основал Вернерианское общество естественной истории, которое выпускало свои «Memoirs» вплоть до 1839 года и долгое время продолжало отстаивать идеи водного происхождения пород. Однако даже этот бастион нептунизма пал: в 1826 году Джеймсон публично признал правоту плутонистов! На заседании Королевского общества Эдинбурга он честно заявил, что новые полевые данные доказывают правоту Хаттона, а Вернер ошибался насчет базальта. И до конца жизни (т.е. до 1854 года) он преподавал геологию уже с плутонических позиций.

Важнейшей вехой для выхода из этого затянувшегося сектантского противостояния стало создание Лондонского геологического общества в 1807 году. Оно провозгласило отказ от создания умозрительных «всеобщих систем Земли» в пользу сбора твердых фактов: составления карт, описания локальных разрезов, изучения стратиграфии и сопоставления окаменелостей. Тон спора постепенно становился всё более научным. Но окончательно вернеровскую схему похоронило бурное развитие биостратиграфии. Уильям Смит (1769-1839) доказал, что пласты нужно идентифицировать по содержащимся в них ископаемым остаткам, создав в 1815 году первую геологическую карту Англии и Уэльса. Этим работам во Франции предшествовали Жорж Кювье (1769-1832) и Александр Броньяр. Начиная с 1804 года они детально исследовали Парижский бассейн, показав сложнейшую историю чередования морских и пресноводных условий. Стало очевидно, что одинаковые типы пород (например, известняки) могли возникать в совершенно разные эпохи, а ископаемые дают гораздо более надежный хронологический ключ, чем вернеровские «формации». В 1827 году Джордж Пулетт Скроуп опубликовал работу «Memoir on the Geology of Central France», где на новом научном уровне, с привлечением карт и панорам, доказал эволюцию вулканических ландшафтов Оверни, окончательно лишив нептунистов их аргументов. И вот, в 1830-х годах этот великий спор окончательно растворился в новой геологии Чарльза Лайеля (1797-1875), сформулированной в книге «Principles of Geology» (1830-1833). Лайель развил хаттоновский подход, названный униформизмом (объяснение прошлого Земли через процессы, наблюдаемые в настоящем), а итог «базальтовой войны» оказался диалектическим:

  • Нептунисты победили в том, что касалось осадочной оболочки Земли. Известняки, глины, сланцы и песчаники действительно формировались в водной среде.
  • Плутонисты и вулканисты безоговорочно победили в объяснении природы базальта, гранита и других магматических и интрузивных массивов.

Ученые геологи наконец поняли, что литосфера — это результат сложнейшего взаимодействия как внешних (водных, атмосферных), так и мощнейших внутренних (огненных, тектонических) сил планеты. Для разных пород предлагались разные механизмы формирования. В общих чертах этот спор, в своей самой активной фазе, продлился с 1790 по 1830 годы, и он задавал контекст для всего этого переходного периода между Просвещением и новой наукой промышленной эпохи.

Геологическая карта Уильяма Смита 1815 года

Катастрофизм, дилювиализм и униформизм

Спор нептунистов, вулканистов и плутонистов решал вопрос о происхождении пород и о соотношении воды, огня, осадконакопления и внутреннего жара Земли. Но рядом с ним быстро вырос другой спор, не менее важный для становления геологии. Даже если признать, что известняки, песчаники и глины формируются в водной среде, что базальты связаны с лавой, и что гранит может внедряться в уже существующие породы, всё равно остаётся вопрос о темпах. Возникает вопрос, земная история складывалась из редких разрушительных переворотов, или из медленных процессов, действующих постоянно? Можно ли объяснить прошлое Земли обычными причинами, наблюдаемыми нами теперь, или в прежние эпохи действовали силы совершенно другой мощности? В первой половине XIX века геология раскололась на сторонников резких скачков и защитников бесконечно медленной эволюции. Чтобы понять накал страстей, представьте, что в начале 1800-х годов большинство людей всё еще верили, что Земле около 6000 лет (согласно библейской хронологии). Находки гигантских костей вымерших монстров в глубоких слоях никак не вписывались в эту картину, и научное сообщество разделилось на три лагеря, предложивших совершенно разные сценарии развития планеты: катастрофизм, дилювиализм и униформизм.

Главной фигурой научного катастрофизма был Жорж Кювье. Его позиция выросла из сравнительной анатомии и изучения ископаемых позвоночных. В ходе этой работы Кювье доказал реальность вымирания видов: мамонты, мастодонты, палеотерии и другие ископаемые животные не были просто неизвестными живыми видами, скрывающимися где-то в неисследованных уголках Азии или Африки, а принадлежали исчезнувшим мирам. Его труд «Рассуждение о революциях на поверхности земного шара» (1826) прямо заявлял о глобальных переворотах, изменивших животное царство. Вместе с Александром Броньяром Кювье исследовал Парижский бассейн и показал, что ископаемые помогают устанавливать строгий порядок слоёв. Их работа раскрыла чередование прежних морских, пресноводных и наземных условий, а также существование до-человеческих миров. В кювьеровской картине мира Земля существует относительно давно, но её история — это череда долгих периодов покоя, разделенных внезапными, кратковременными и разрушительными катастрофами глобального масштаба. Во время этих катаклизмов (наводнений и поднятий материков) целые виды животных мгновенно погибали, их заносило илом, а освободившиеся территории заселяли новые виды, пришедшие из других мест. Стоит отметить, что уже в 1811-1820 годах было найдено немало останков динозавров, а их более официальное признание и встраивание в официальную научную систему мира произойдет к 1823-24 годам, при чем в этом процессе принимал участие и сам Кювье. При этом Кювье категорически отвергал гипотезы о постепенном превращении (трансмутации) видов. Вымершие животные для него были не переходными формами, а самостоятельными, ныне исчезнувшими экологическими системами. В каком-то смысле эта теория была родственна геологической теории вулканизма, о которой шла речь выше, хотя сам Кювье объяснял большинство катастроф наводнениями.

Британский дилювиализм развивался иначе, и он в каком-то смысле был отзеркаленной геологической теорией нептунизма. Дилювиализм был связан с естественной теологией (см. Пейли), с попыткой примирить научную геологию (включая динозавров) и некоторые элементы катастрофизма — с книгой Бытия, трактуя рыхлые поверхностные отложения как следы Всемирного потопа. Самым известным автором здесь был Уильям Бакленд, выдающийся оксфордский геолог, мастерский лектор-шоумен и богослов. Его книга «Reliquiae Diluvianae» (1823) описывала кости из пещер и дилювиальный гравий, якобы свидетельствующие о действии глобального наводнения. Однако Бакленд был гораздо сложнее поздней карикатуры на «попа от науки». Он был хорошим полевым наблюдателем, анатомом и геологом, и даже сам открыл один из видов динозавров. А его исследования Киркдейлской пещеры стали прорывом в реконструкции древних экосистем. В этой пещере были найдены кости гиен, слонов, носорогов, гиппопотамов и других животных. Простейшее дилювиалистское объяснение могло бы сказать, что все эти кости занесены туда водой во времена потопа, и сам Бакленд тоже к этому склонялся. Но Бакленд заметил следы погрызов, характер поломки костей, состав скопления и сравнил материал с поведением современных гиен. Он пришёл к выводу, что пещера была древним логовом гиен, куда хищники долго стаскивали добычу. Это была блестящая реконструкция древнего поведения животных и древней экосистемы. Она показывала длительную доисторическую жизнь, а не хаотический нагроможденный мусор от одного всепланетарного наводнения. Парадокс в том, что дилювиалистская рамка Бакленда трещала под весом его же собственной эмпирики: его анализ доказывал длительную, стабильную до-потопную историю.

Главным материалом для дилювиалистов служили так называемые drift deposits — гравий, песок и гигантские эрратические валуны, разбросанные по поверхности Европы и не укладывавшиеся в нормальную стратиграфию. Их называли дилювием (diluvium), противопоставляя аллювию (alluvium), т.е. современным наносам рек и морей. Царапины на скалах и чуждые местным породам огромные камни до поры до времени было удобно списывать на силу библейской волны. В 1820-е годы эту концепцию поддерживали крупные ученые, включая Адама Седжвика. Однако именно Седжвик первым признал ошибку. В президентском обращении к Лондонскому геологическому обществу в 1831 году он публично назвал дилювиальную теорию «философской ересью» (philosophic heresy). Причины были конкретными: (1) ученые не обнаружили единого всемирного слоя отложений; (2) поверхностные наносы оказались разного возраста; (3) в «дилювиальных» слоях полностью отсутствовали следы человека и его орудий, что противоречило идее Моисеева потопа.

И пока катастрофисты и дилювиалисты спорили о природе катаклизмов, уже активно развивалась практическая стратиграфия. Как мы уже говорили, в 1815 году Уильям Смит опубликовал первую геологическую карту Англии и Уэльса, что в соединении с находками Кювье доказывало важнейший принцип: слои идут в строго определенном порядке, и их можно безошибочно распознавать по уникальным наборам ископаемых. Теперь пространство Земли обрело структуру, но ему всё еще требовалось хронологическое объяснение. Окончательно его дал Чарльз Лайель, при этом опираясь на предысторию униформизма, ведущую свое начало от плутониста Джеймса Хаттона. Еще в конце XVIII века Хаттон заметил на мысе Сиккар-Пойнт, что вертикальные древние слои были сначала подняты, разрушены эрозией, а затем покрыты новыми горизонтальными осадками. Из этого родилась его знаменитая формула: «Никаких следов начала, никаких перспектив конца». Но Хаттон не завершил спор, так как резкая смена фаун в пластах земли по-прежнему подталкивала геологов к идее катастроф. В своем эпохальном труде «Principles of Geology» (1830-1833) Лайель перевел эти идеи в статус абсолютной научной программы. Главный тезис Лайеля, что геология должна объяснять прошлое исключительно через «причины, действующие ныне» (causes now in operation). Он доказал, что если дать природе достаточно времени (миллионы лет), то обычные реки пробьют каньоны, а незаметные глазу вековые сдвиги коры поднимут Альпы. Зачем выдумывать мифические катастрофы, если время решает всё? Для оппонентов Лайеля это выглядело безумием. Они иронизировали: «Если всё происходит так медленно, как вы объясните гибель мамонтов, замерзших во льдах Сибири с травой в желудках? Они что, замерзали миллион лет?». Лайель же в ответ громил дилювиалистов за то, что они подгоняют факты под религиозные догмы.

Униформизму Лайеля приходилось воевать сразу с несколькими противниками. Против дилювиалистов он утверждал, что всемирный потоп не нужен для объяснения гравиев, долин, террас и осадков. Против кювьеровского катастрофизма он выступал осторожнее, но всё равно пытался заменить резкие «революции» длительными процессами. Историки науки выделяют в униформизме Лайеля четыре разных смысла, которые лучше не смешивать.

  • Первый смысл — единообразие законов природы: физические и химические законы в прошлом были теми же, что и теперь.
  • Второй смысл — актуализм: для объяснения прошлого надо начинать с реально наблюдаемых причин.
  • Третий смысл — равномерность интенсивности: в прошлом не было процессов принципиально более мощных, чем ныне наблюдаемые; геологическая история складывалась из малых действий за огромное время. Вот этот тезис был самым спорным уже у современников.
  • Четвёртый смысл — стационарность, где нет направленного прогресса органического мира, а есть чередование появлений и исчезновений видов в почти равновесной системе.

Именно против третьего и четвертого пунктов восставали такие критики, как Уильям Уэвелл, Седжвик и другие. Они боролись не всегда за Библию, но иногда также за право признавать, что в прошлом Земли бывали периоды куда более высокой тектонической и климатической активности, чем сейчас. Многие из них принимали и древность Земли, и реальность вымерших фаун, и естественные причины катастроф. Они возражали только против лайелевского чрезмерного выравнивания темпов. Поэтому спор «катастрофизм-униформизм» нельзя строго сводить к спору «религия-наука». В 1830-е годы это был спор о допустимой силе причин, о полноте геологической летописи, о темпах изменений и о том, имеет ли история Земли направленные этапы. Кювьеровская линия была особенно сильна в палеонтологии. Исчезновения видов действительно существовали. На это Лайель отвечал, что геологическая летопись неполна, и если между двумя фаунами нет перехода, это ещё не доказывает внезапной гибели; возможно, промежуточные отложения разрушены, скрыты или ещё не найдены. Правда современная наука (неокатастрофизм) признает, что истина лежала посередине, и победа униформизма не была настолько безоговорочной. Да, базовые процессы действительно идут медленно и непрерывно, и летопись существ дестйвительно была неполна; но Земля знает и мгновенные глобальные катастрофы в духе Кювье — будь то падение Чиксулубского метеорита, погубившего динозавров, или излияния сибирских траппов, вызвавшие Великое пермское вымирание. 

Дилювиализм окончательно добил не Лайель, а швейцарец Луи Агассис (1807-1873). В 1837 году он доказал, что «след Всемирного потопа» (валуны и гравий) — это на самом деле следы древнего Глобального оледенения (ледники тащили камни, а не библейская вода). Эту теорию ледникового периода он выдвинул в 1837 году, а в Британии эта теория стала обсуждаться через Бакленда уже с 1838 года. В 1840 году Агассис приехал в Британию, взял Бакленда, показал ему шотландские долины и доказал, что «дилювиальные» валуны, гравий и царапины на скалах — это результат движения гигантских ледников, а вовсе не библейской воды. Бакленд был потрясен, признал правоту Агассиса и окончательно отрекся от своих старых идей. К 1840-м годам дилювиализм навсегда исчез из науки. Катастрофизм в кювьеровском смысле тоже был сильно переработан. Геологи всё меньше говорили о всемирных загадочных переворотах, но продолжали признавать резкие локальные и региональные события. Победа униформизма Лайеля подарила науке концепцию «глубокого времени» (Deep Time), т.е. понимание того, что Земле миллиарды лет. К тому же, именно книга Лайеля, взятая Чарльзом Дарвином в кругосветное путешествие на «Бигле», натолкнула его на мысль, что если Земля так долго и медленно менялась, значит, и жизнь на ней могла эволюционировать так же медленно. 

Гравюра из монографии Уильяма Смита 1815 года, посвященной идентификации геологических слоев по ископаемым.

Ископаемые, вымирание видов и последовательность фаун

Ещё одна тема из геологии, прямо связанная со спорами вокруг нептунизма и катастрофизма, это тема ископаемых животных, которая уже много раз звучала выше. Здесь геологи и натуралисты спорили не только о том, как образовались слои, а о том, что означают заключённые в них остатки организмов. Для философии природы они разрушали старую картину завершённого и устойчивого мира, где все формы живого существуют одновременно и занимают своё место в единой цепи существ. Хотя даже здесь, силами предыдущих поколений, тоже была неплохо подготовлена почва, и XVII-XVIII веках уже была проделана большая работа по признанию органической природы окаменелостей. Леонардо да Винчи, Стенон, Роберт Гук, Джон Вудворд, Антонио Валлиснери, Бюффон и многие другие — внесли заметный вклад в эту тематику. Мысль о «играх природы», о lapides sui generis, т.е. о камнях, случайно сформированных похожими на живые формы, постепенно отступала. Для многих раковин, кораллов, рыб и растений уже было трудно отрицать связь с бывшими организмами. Но признать, что окаменелость является остатком живого существа, это ещё не значит признать вымирание видов и последовательность фаун. Можно было считать, что найденная раковина принадлежит виду, который всё ещё живёт в море; что кости мамонта принадлежат какому-то редкому северному слону; что необычное животное просто ещё не найдено в живом состоянии; что прежние организмы мигрировали, но не исчезли.

Вплоть до самого конца XVIII века идея вымирания видов казалась многим абсурдной и даже кощунственной. Великие мыслители — от Карла Линнея до Томаса Джефферсона — верили в концепцию «Великой цепи бытия». Считалось, что природа совершенна, в ней нет лакун, и Бог не мог допустить, чтобы какое-то созданное им звено полностью исчезло. Если мы находим кости гигантского мастодонта в Америке, значит, утверждал Джефферсон, эти звери просто ушли глубже в неисследованные леса континента. В начале XIX века эта благостная картина мира разбилась о жесткие эмпирические данные. Перелом произвел Жорж Кювье. Об этом мы уже частично говорили раньше, в разделах про катастрофизм. Ещё в 1790-е годы Кювье сравнивал кости современных индийских и африканских слонов с костями мамонта и так называемого «Ohio animal», позднее мастодонта. Он показал, что это не один и тот же вид, и даже не просто географические разновидности. Различия в зубах, челюстях и скелетах были устойчивыми. Отсюда следовал вывод, что мамонт и мастодонт представляли исчезнувшие виды, а не скрывающиеся где-то популяции современных слонов. Кювье работал с принципом «корреляции частей». Организм для него был функциональным целым: зубы, челюсти, конечности, органы пищеварения, образ движения, тип питания находятся во взаимной зависимости. Поэтому отдельная кость могла дать анатому не произвольную догадку, а ограниченный набор допустимых реконструкций. Именно эта техника позволяла Кювье отличать настоящие исчезнувшие формы от плохо понятых костей известных животных. В популярной легенде он будто бы восстанавливал целое животное по одному фрагменту, но в реальности его сила была в огромном сравнительном материале Парижского музея и в методическом сопоставлении костей разных групп. После слонов и мастодонтов последовали другие формы. Мегатерий из Южной Америки, мозазавр из Маастрихта, птеродактили, ископаемые животные гипсовых карьеров Монмартра, позднее морские рептилии Англии — всё это расширяло область исчезнувшей жизни. Кювье постепенно создал картину прежних фаун, не совпадающих с нынешней природой. Вымершие животные уже нельзя было объяснить случайной миграцией или недостатком путешествий. Всё это имело большой резонанс, потому что вымирание разрушало старую картину устойчивого, завершенного мира. 

Очень важен тот самый Парижский бассейн, где в 1804 году Кювье работал вместе с Броньяром. В 1808 году они представили результаты своих исследований, а затем опубликовали более полную работу с картой, разрезами и изображениями ископаемых. Исследование показало сложную последовательность слоёв, чередование морских и пресноводных условий жизни и существование до-человеческих миров, которые раньше считались относительно недавними. Здесь ископаемое стало двойным свидетелем. Оно говорило как о живом мире прошлого, так и о возрасте слоя. Морская раковина в одном пласте, пресноводный моллюск в другом, кости наземного млекопитающего в третьем — всё это указывало на смену условий. Но если один комплекс ископаемых постоянно встречается ниже, а другой выше, то фауна начинает работать как стратиграфическая метка. Как уже говорилось выше, английская линия этой же мысли шла через Уильяма Смита. Он работал землемером, инженером каналов, практиком угольных и строительных работ, где видел одни и те же пласты в каналах, карьерах, шахтах, дорожных выемках, на склонах холмов. Постепенно он заметил, что каждый пласт имеет свой характерный набор ископаемых.

В истории науки это открытие получило название «закона последовательности фаун»: ископаемые организмы сменяют друг друга в определённом и узнаваемом порядке, а каждая формация имеет свой отличный от соседних набор остатков. Смиту это было нужно не для философских выводов, а для картирования. Если два пласта внешне похожи, то их можно спутать. Если в них разные ископаемые, их можно развести. Если один и тот же набор ископаемых повторяется на большом расстоянии, значит, таким образом можно связать удалённые разрезы, даже если они находятся на разной абсолютной высоте. В 1815 году Смит опубликовал большую геологическую карту Англии и Уэльса с частью Шотландии. Это был практический итог новой стратиграфии, который особенно важен в борьбе против старой привычки определять возраст по типу породы. Раньше считалось, что песчаник как будто должен быть одного возраста, известняк — другого, глина — третьего. Смитовская практика показала, что возраст нельзя надёжно читать только по веществу породы. Французская и английская линии различались даже по стилю. У Кювье и Броньяра это академический лоск, официальные выставки и музеи, сравнительная анатомия и глобальные выводы про вымершие миры. Тогда как у Смита это банальные дороги, каналы, шахты и сплошная приземленная эмпирика. Но вместе они сделали одно дело, они связали историю жизни с историей земной коры. Слой получил возраст через анализ фауну; а фауна получила место в последовательности слоёв. Но уже вскоре после этого вокруг вымирания возникло несколько конкурирующих объяснений.

  • Первая позиция — кювьеровская: виды устойчивы, многие из них исчезли, а смена фауны связана с резкими геологическими революциями.
  • Вторая — ламарковская: жизнь изменчива, организмы могут преобразовываться под действием среды, привычек и внутреннего стремления к усложнению. Ламарк прямо исходил из растущего ископаемого материала, и из сходства между некоторыми ископаемыми и современными организмами. 

У Ламарка проблема вымирания решалась иначе, чем у Кювье. Если ископаемая форма похожа на современную, но не совпадает с ней, то это может быть не исчезнувший тупиковый вид, а прежнее состояние линии, которая теперь изменилась. Кювье видел в таких рассуждениях слабую спекуляцию, потому что они подрывали строгую анатомическую границу вида, и не давали достаточного механизма для объяснения. Поэтому палеонтологический спор сразу превратился в споры о видах. Вид постоянен или историчен, исчезает или превращается, фауны сменяются скачками или через постепенное изменение? Ранние находки древних рептилий усилили сторону Кювье. На английском побережье, особенно в Лайм-Риджис, собирали ихтиозавров, плезиозавров, птерозавров. Мэри Эннинг в 1811-1812 годах участвовала в находке и раскопке знаменитого ихтиозавра; к 1820 году такие формы уже признавались вымершими морскими рептилиями. В 1823 году она нашла полный скелет плезиозавра; и странность находки была такова, что Кювье сначала заподозрил подделку или составной скелет, но затем признал реальность экземпляра. Эти животные создавали образ мезозойского моря, населённого не современными китами, тюленями или рыбами, а большими рептилиями. В 1828 году Эннинг нашла также остатки птерозавра, первого такого животного за пределами Германии. Палеонтология здесь стала почти сценической наукой, ведь она показывала публике и специалистам не отдельные кости, а целые исчезнувшие ландшафты с морскими ящерами, летающими рептилиями, древними рыбами и неизвестными беспозвоночными.

В 1824 году Уильям Бакленд описал Megalosaurus, а Гидеон Мантелл в 1825 году описал зубы Iguanodon, сравнив их с зубами игуаны, но в гораздо большем масштабе. Позднее, в 1842 году, Ричард Оуэн объединил Megalosaurus, Iguanodon и Hylaeosaurus в группу Dinosauria. И теперь речь шла уже не о том, что где-то исчез слоноподобный мамонт. В разных пластах обнаруживались целые комплексы организмов, не похожие на современную фауну. Одни пласты давали морских беспозвоночных определённых типов, другие — рыб, третьи — рептилий, четвёртые — млекопитающих. Чем больше собирали ископаемых, тем отчётливее становилась последовательность. В 1830-е годы всё это стало основой для крупных геологических систем. Родерик Мерчисон в «The Silurian System» (1839) описал силурийскую систему и дал множество характерных ископаемых; эта работа иллюстрировала 656 ископаемых, многие из которых были определены как характерные для силурийского времени. Теперь, если похожий комплекс ископаемых найден в другой стране, то можно было предполагать соответствующий геологический возраст. Параллельно с этим уже упоминаемый выше Луи Агассис, сторонник теории ледниковых периодов — в 1833-1843 годах публиковал «Recherches sur les poissons fossiles», огромный труд по ископаемым рыбам. У Агассиса ископаемая рыба стала не просто случайной находкой, а частью широкой классификации древних водных фаун. При этом сам Агассис оставался анти-эволюционистом и креационистом, но его материал всё равно работал на историзацию органического мира.

К 1840-м годам последовательность фаун уже позволяла мыслить историю Земли крупными биологическими эпохами. Джон Филлипс, племянник Уильяма Смита, ввёл язык больших подразделений — Palaeozoic, Mesozoic, Cenozoic / Kainozoic. Термин Cenozoic был введён Филлипсом в 1840 году, и отражал последовательное развитие жизни от «древней» через «среднюю» к «новой» жизни. Это было уже почти прямое следствие фаунистической стратиграфии. Геологическое время делилось не только по породам, но и по смене организмов. Таким образом, за сорок лет ископаемые прошли путь от музейных курьёзов до главного хронологического инструмента в геологии. Доказав реальность вымирания видов, и строгость последовательности слоёв, натуралисты начала XIX века не просто связали историю жизни с историей земной коры, но и подготовили эмпирическую базу, на которой Кювье выстроил здание катастрофизма, а Ламарк и позднее Дарвин — теорию эволюции.

Джон Мартин (1789-1854) — Владения игуанодона (1838)

Физические силы и химическая структура вещества

Волновая и корпускулярная теория света

Одним из самых известных физических споров начала XIX века был и остается спор о природе света. Ньютоновская корпускулярная традиция долго доминировала, особенно в Британии, где Ньютон почитался почти как легендарный герой. Согласно этой теории свет представлялся потоком мельчайших частиц. Такая теория хорошо объясняла прямолинейное распространение света, отражение от зеркала и преломление. Она казалась совершенно естественной для механической философии; тело испускает частицы света, частицы движутся по траекториям, на границе сред испытывают силы и затем меняют направление и скорость. Волновая теория тоже имела глубокую предысторию. Христиан Гюйгенс ещё в XVII веке рассматривал свет как распространение волн в эфире, но в XVIII веке волновые идеи поддерживали только отдельные авторы, включая Эйлера, и они не могли вытеснить мощную ньютоновскую традицию. Проблема состояла в том, что волновая теория должна была объяснить прямолинейность света. Если свет — волна, тогда почему он не огибает препятствия так же заметно, как и звук? Почему тени имеют резкие края? Почему световые лучи можно геометрически строить как прямые линии? Для сторонников корпускулярной оптики эти вопросы были сильными аргументами. 

Здесь перелом начался с работ Томаса Юнга (1773-1829). В 1801-1804 годах он развивал теорию интерференции света. Главная мысль состояла в том, что световые волны могут усиливать и ослаблять друг друга. Там, где гребень одной волны совпадает с гребнем другой, получается усиление; там, где гребень совпадает с впадиной, возникает ослабление или темнота. Это позволяло объяснить цветные кольца, дифракционные полосы, тонкие плёнки и другие явления, которые плохо поддавались простой корпускулярной трактовке. Опыт с двумя отверстиями или двумя щелями стал классическим образом этой идеи: свет, проходя через две близкие щели, даёт не просто две светлые полосы, а чередование светлых и тёмных полос, возникающее из сложения волн. Но в Британии Юнг столкнулся с резким сопротивлением. Ньютоновская оптика оставалась частью национального научного авторитета, а стиль Юнга казался многим слишком расплывчатым. Его критиковали не только за физические выводы, но и за манеру изложения. Однако сама идея интерференции оказалась слишком плодотворной, чтобы просто исчезнуть. Она давала общий ключ к целому ряду явлений, которые прежде приходилось объяснять частными гипотезами. Решающая фаза спора развернулась во Франции вокруг Огюстена Френеля (1788-1827). Французская физика начала XIX века находилась под сильным влиянием лапласовской школы, где господствовали строгая математика, ньютоновская механика и корпускулярные объяснения. Поэтому Френель входил в научное пространство, где волновая теория сталкивалась с не меньшим сопротивлением, чем в Британии. Правда, его работы поддерживал очень знаменитый физик того времени — Франсуа Араго, который не только защищал Френеля институционально, но и участвовал в проверке опытов. Знаменитый эпизод с «пятном Пуассона» хорошо показывает характер этого спора. Когда Френель представил волновую теорию дифракции, тогда Симеон Дени Пуассон, один из сильных математиков корпускулярного лагеря, вывел из неё следствие, которое казалось абсурдным: в центре тени от круглого и непрозрачного диска должно появиться светлое пятно. Для здравого смысла и геометрической оптики это выглядело нелепо. Если диск закрывает свет, тогда центр тени должен быть тёмным. Но Араго поставил опыт и обнаружил предсказанное Пуассоном светлое пятно. То, что должно было стать возражением против волновой теории, стало одним из её самых эффектных подтверждений.

Дальше спор осложнила поляризация. Этьен-Луи Малюс в 1808 году открыл поляризацию света при отражении. Затем поляризация, двойное лучепреломление, оптическая активность, кристаллы, отражение и преломление в разных средах стали одной из главных областей оптики. Поляризация была трудной темой для ранней волновой теории, потому что обычная аналогия со звуком предполагала продольные волны. Но поляризационные явления всё сильнее указывали на поперечный характер световых колебаний. Френель постепенно пришёл к идее поперечных волн в эфире, и это было физически странно, потому что эфир должен был обладать свойствами, позволяющими передавать поперечные колебания, т.е. вести себя как твёрдое тело, но при этом в то же самое время почти не сопротивляться движению небесных тел. Волновая теория побеждала в объяснении оптических явлений, но создавала новую проблему физической природы эфира.

Тем не менее, к 1820-м годам позиции волновой теории стали очень сильными. Её успеху не мешали даже первоначальные успехи атомизма в химии, который по идее должен был усилить корпускулярные теории. Этого не просто не произошло, но даже наоборот, аргументы волновой теории света наносили урон также и химическому атомизму. Волновая теория имела отныне единый доказательный комплекс, состоящий из опытов над интерференцией, дифракцией, поляризацией и двойным лучепреломлением. Хотя и корпускулярная теория не исчезла мгновенно. Она сохраняла сторонников, особенно среди тех, кто держался ньютоновской механической традиции и видел в волнах слишком гипотетическую среду. Кроме того, волновая теория сама зависела от эфира, то есть от особой невидимой среды, свойства которой оставались плохо определёнными, и поэтому всё равно оставалась уязвимой для критики. Но теперь именно корпускулярной теории приходилось с трудом объяснять явления, которые волновая теория выводила более более естественным образом. И этот спор важен не только для истории оптики. Он показывает изменение научного доказательства. Авторитет Ньютона был ограничен совокупностью опытов и математических следствий. Победила теория, которая смогла связать больше явлений в один расчётный порядок. Для философских споров эпохи это имело дополнительный смысл. Свет переставал быть простой эмиссией частиц из тела. Его приходилось мыслить как процесс в среде. В физике сохранялся механический язык, но сама механика становилась менее наглядной, и открывала большой простор для метафизических и квази-мистических спекуляций. До сегодняшнего дня волновая теория света используется всеми врагами материализма, как один из козырных аргументов. 

Теплород против механической теории тепла

Спор о природе тепла имел немного другую траекторию. Волновая теория в оптике уже к 1820-м годам получила сильное превосходство, но в теории тепла старая концепция теплорода продержалась дольше. В 1800-1830-е годы ещё не существовало зрелой термодинамики, закона сохранения энергии в классической форме, кинетической теории газов в позднейшем смысле. Механическое понимание тепла постепенно набирало аргументов в свою пользу, но ещё не могло сразу заменить всю старую систему. Теория теплорода представляла тепло как особое невесомое вещество, тонкую жидкость, способную проникать в тела, переходить от одного тела к другому, расширять вещества, вызывать изменение агрегатного состояния и участвовать в тепловом равновесии. У этой теории были серьёзные основания. Она хорошо согласовывалась с языком теплоёмкости, скрытой теплоты, теплового равновесия, плавления, испарения, расширения. Джозеф Блэк ещё в XVIII веке разработал понятия скрытой и удельной теплоты. Лавуазье включал calorique (теплород) в список простых начал своей химической системы. Лавуазье и Лаплас работали с ледяным калориметром, измеряя количество тепла через таяние льда. В таком контексте теплород был не пустой фикцией, а рабочей теоретической сущностью, позволявшей упорядочить множество опытов.

Очень сильный удар по теплороду нанесли опыты Бенджамина Томпсона, графа Румфорда (1753-1814). В 1798 году, наблюдая сверление пушечных стволов в Мюнхене, он обратил внимание на огромное количество тепла, возникающего при трении. Если тепло является веществом, содержащимся в металле, то почему оно образуется почти без конца, пока продолжается механическая работа? Румфорд трактовал это как указание на связь тепла с движением, а не с особой материальной жидкостью. Его выводы были очень важны, но ещё не создавали полной механической теории. Он показал трудность теплородной картины, но не дал общей количественной связи между работой и теплом. Гемфри Дэви в 1799 году провёл опыты с трением льда в вакууме и при низкой температуре. Если два куска льда можно расплавить трением, то тепло не обязательно должно поступать извне как вещество; оно может возникать через механическое движение. Эти опыты тоже поддерживали антикалорическую линию. Но и здесь оставалась та же проблема: качественная демонстрация связи тепла и движения ещё не равна общей энергетической теории. В начале XIX века физики могли признавать, что трение производит тепло, но при этом продолжали использовать теплородный язык в других областях, потому что он был удобен для расчётов теплоёмкости, теплообмена и фазовых переходов. Важнейший пример такой независимости математической теории от онтологии тепла дает нам Жозеф Фурье (1768-1830). Его «Аналитическая теория тепла» (1822) дала математическое описание теплопроводности. Фурье изучал распространение тепла в твёрдых телах, температурные градиенты, уравнение теплопроводности, разложение функций в ряды. Для него главным было не то, является ли тепло веществом или движением, а то, как оно распространяется, и как это распространение можно вычислять. Поэтому теория Фурье могла работать в науке независимо от окончательного решения спора о природе тепла. Она показала, что физика может достигать высокой строгости даже тогда, когда глубинная онтология явления остаётся спорной, практически также, как в химии вне зависимости от природы атомов или элементов — использовалась теория эквивалентов (см. дальше).

В книге «Размышления о движущей силе огня» (1824) французский физик Сади Карно (1796-1832) рассматривал тепловые машины, и пытался понять, от чего зависит их полезное действие. Его работа особенно важна потому, что она была написана ещё в рамках теплородной теории. Карно мыслил тепло как нечто, переходящее от горячего тела к холодному и производящее работу подобно воде, падающей с высоты. Но в этой старой рамке он сформулировал идеи, которые позднее стали фундаментальными для термодинамики, такие как значение температур горячего и холодного источника, идеальный цикл, предел эффективности тепловой машины. История Карно показывает, что старая теория могла давать правильные структурные результаты, хотя её физическая интерпретация позднее была пересмотрена. Важную роль играли и исследования теплоёмкости. Дюлонг и Пти в 1819 году установили эмпирическое правило, по которому произведение атомного веса элемента на его удельную теплоёмкость для многих твёрдых простых тел имеет примерно постоянную величину. Это правило сразу связало теплоту с атомистикой и химическими весами. Оно помогало уточнять атомные веса и показывало, что тепловые свойства вещества не являются полностью независимыми от его химической структуры. Здесь теория тепла начинала соприкасаться с атомной теорией, хотя полная кинетическая интерпретация ещё не была разработана. Впрочем, теория атомизма уже была разобрана нами в отдельной крупной статье, и теплород был важной составляющей атома ещё в первых работах Дальтона (1808) про атомизм. 

Лучистое тепло также усложняло картину. Опыты Лесли, а позднее Меллони и других исследователей показывали, что тепловое излучение имеет собственные закономерности отражения, поглощения, прохождения через среды. Возникал вопрос, родственно ли лучистое тепло свету. Если свет всё более уверенно понимался как волновое явление в эфире, то тепловое излучение тоже начинало втягиваться в область волновых и эфирных представлений. Но в 1800-1830е годы это ещё не было сведено в единую электромагнитную картину. Поэтому спор о теплороде развивался медленнее, чем спор о свете. У механической теории были сильные опыты Румфорда и Дэви, но не было ещё общей меры, общепринятого механического эквивалента теплоты. Не было и закона сохранения энергии в форме Майера, Джоуля и Гельмгольца. Не было развитой молекулярно-кинетической теории, которая объяснила бы температуру как меру движения частиц. Теплородная теория могла уступать в отдельных пунктах, и всё же оставаться удобной рабочей рамкой для многих исследований.

Электричество, гальванизм, магнетизм и электромагнетизм

Электричество в начале XIX века находилось в особом положении. Оно уже давно было предметом опытной физики: электрические машины, лейденская банка, искры, притяжение и отталкивание лёгких тел, атмосферное электричество, молния, проводники и изоляторы — всё это изучалось ещё в XVIII веке (чего только стоят эксперименты американца Франклина!). Но после опытов Луиджи Гальвани и изобретения вольтова столба электричество вошло сразу в несколько областей естествознания. Всё началась в 1780е годы, с опытов Гальвани над лягушачьими лапками. Он заметил сокращения мышц при контакте нервов и мышц с металлами и электрическими машинами. Гальвани трактовал это как проявление «животного электричества». Для него организм содержал собственную электрическую силу, а металл только замыкал цепь и высвобождал её. Эта гипотеза хорошо ложилась на более старую физиологическую традицию, где нервное действие мыслилось через особый тонкий флюид в духе теплорода, а также через жизненную силу или нечто близкое ей. Лягушачья лапка становилась почти прибором, обнаруживающим скрытую электрическую природу нервно-мышечного действия. Алессандро Вольта давал другое объяснение. Он считал, что источник электричества находится не в животной ткани как таковой, а в контакте разнородных металлов, особенно при наличии влажного проводника. Спор Гальвани и Вольты поэтому был одновременно физическим и физиологическим. Если правота была на стороне Гальвани, тогда электричество является внутренним свойством живого организма. Но если прав Вольта, то лягушка служит чувствительным электрометром, а главный источник явления это контакт металлов и проводящая среда. Вольта постепенно перенёс вопрос из физиологии в физику и химию. В 1800 году он создал вольтов столб — устройство из чередующихся металлических пластин и влажных прокладок, дававшее длительный и равномерный электрический ток.

Вольтов столб изменил всю область этой науки, и повлиял почти на все другие смежные науки. До него электричество чаще получали в виде кратких разрядов от электрических машин или лейденских банок. Теперь появилась возможность длительного действия. Это сразу дало новый материал химикам. Вода разлагалась электрическим током на водород и кислород. Соли, щёлочи, кислоты, растворы металлов начали рассматриваться как вещества, которые можно разлагать и преобразовывать электричеством. Гемфри Дэви использовал мощные батареи Королевского института для электролиза и в 1807-1808 годах выделил калий, натрий, кальций, барий, стронций и магний. Это имело огромное значение для химии, потому что вещества, считавшиеся землями или щелочами, оказались соединениями, которые можно разложить электрическим действием.

Но гальванизм не ушёл полностью из физиологии. Опыты над мышцами, нервами, трупами животных и людей, электрическими рыбами, торпедо и угрями поддерживали вопрос о животном электричестве. Джованни Альдини, племянник Гальвани, устраивал знаменитые демонстрации гальванического воздействия на тела казнённых преступников и животных. Эти опыты были окружены публичной сенсационностью, но за ними стояла реальная физиологическая проблема и вопросы о том, как связаны нерв, мышца, раздражение и сокращение? Является ли нервный импульс электрическим процессом? Можно ли электричеством заменить или имитировать жизненное возбуждение? Где проходит граница между физическим раздражителем и собственным действием живой ткани? В медицине и философии природы гальванизм получил гипертрофированно огромное значение. В нём видели возможный ключ к вопросам жизни и смерти, нервной силе, мышечному движению, даже к возрождению организма. Романтическая культура быстро окружила гальванизм художественными образами оживления мёртвой материи. Хотя ученые в основном мыслили менее масштабно, и электрическое раздражение стало просто одним из способов экспериментального исследования нервов и мышц. Позднее оно войдёт в физиологию гораздо строже, но уже в начале века гальванические опыты разрушали старую анатомию. С другой стороны, вольтовская линия всё сильнее втягивала электричество в химию. Электролиз показывал, что химическое сродство и электрическое действие связаны между собой. Если ток разлагает соединение и заставляет одни вещества двигаться к одному полюсу, а другие к другому, значит, химические частицы имеют электрическое отношение. Дэви видел в химическом сродстве электрическое взаимодействие частиц. Берцелиус позднее построил на этом дуалистическую электрохимическую систему, где вещества имели электроположительные и электроотрицательные стороны. Химия получала новый язык, и теперь соединение и разложение можно было мыслить через электрические полярности.

До 1820 года электричество и магнетизм всё ещё оставались в значительной мере соседними, но не объединёнными областями. Магнит уже давно был известен, а компас имел практическое значение. Земной магнетизм изучался в связи с навигацией, минералогией и физической географией. Электричество теперь получило идеи о притяжении, разрядах, токах и химических действиях. После открытий в химии, немецкие Натурфилософы заговорили о родстве природных сил, о полярности, о единстве магнетизма, электричества и химизма, но строгой опытной связи между электрическим током и магнитным действием ещё не было. Именно поэтому открытие Ханса Кристиана Эрстеда в 1820 году стало масштабным событием. Эрстед обнаружил, что проводник с электрическим током отклоняет магнитную стрелку. Это было простое наблюдение, но оно сильно меняло представления о физике. Электричество и магнетизм оказались связаны в конкретном опыте. Магнитная стрелка отклонялась не вдоль проводника и не просто притягивалась или отталкивалась от него по прямой. Действие имело круговой характер вокруг проводника. Это плохо соответствовало привычной ньютоновской схеме центральных сил, действующих по линии между двумя телами, поэтому в физику входило и новое пространственное отношение.

Андре-Мари Ампер почти сразу после известия об опыте Эрстеда построил математическую теорию электродинамических взаимодействий. Он исследовал действие токов друг на друга, ввёл представление о силах между элементами токов и объяснял магнетизм через молекулярные токи. Для Ампера магнит уже не был самостоятельным флюидным телом. Магнитные явления можно было связать с электрическими токами, циркулирующими в материи. Ампер действовал в духе французской математической физики; его электродинамика стремилась дать не просто описание опытов, а закон взаимодействия. При этом она ещё не была теорией поля в позднейшем смысле. Ампер мыслил через силы между токами, через действие на расстоянии, через математическое выражение взаимодействий. Но теперь электричество переставало быть только флюидом, накапливающимся на телах; оно становилось током, направленным процессом, вызывающим магнитные действия и подчиняющимся количественным законам. Майкл Фарадей пошёл другим путём. В 1821 году он показал электромагнитное вращение. Проводник с током мог вращаться вокруг магнита, а магнит — вокруг проводника. Это было началом электрического двигателя в зародыше, хотя практическая техника разовьётся позднее. Фарадей меньше доверял чистой математической формализации в духе Ампера, и больше работал опытным путем. В 1831 году он открыл электромагнитную индукцию. Изменение магнитного состояния может порождать электрический ток. Если опыт Эрстеда показал действие электричества на магнит, то Фарадей показал обратную сторону связи, когда магнетизм может производить электричество.

Это открытие завершало раннюю фазу объединения электричества и магнетизма. В течение всего трёх десятилетий область прошла путь от гальванических лягушек и вольтова столба до электролиза, электродинамики токов, электромагнитного вращения и индукции. Правда флюиды, токи, полярности, силы, эфир и линии действия — всё это сосуществовало рядом. Полевая теория Максвелла появится позднее, но её материал готовился именно в этих спорах и опытах. Для немецкой Натурфилософии связь электричества, магнетизма и химизма казалась подтверждением идеи единства природных сил. Шеллингианцы и близкие к ним авторы видели в магнетизме, электричестве и химическом процессе ступени единой полярной активности природы. Но одно дело просто сказать, что силы природы родственны; а другое — показать отклонение магнитной стрелки током, измерить взаимодействие токов, построить закон, получить вращение, вызвать ток изменением магнитного состояния. Поэтому натурфилософский мотив переходил в лабораторную науку, и постепенно отбрасывался как излишняя оболочка. В физиологии гальванизм тоже оставил глубокий след. Он не доказал в простой форме, что жизнь сводится к действию электричества, но поставил нервно-мышечную систему в центр экспериментального исследования. Позднее Дюбуа-Реймон и другие физиологи XIX века будут изучать электрические явления в нервах и мышцах уже гораздо строже. В химии электричество дало новый способ анализа и новую теорию сродства. В физике оно соединилось с магнетизмом. В медицине оно стало раздражителем и диагностическим инструментом. В публичной культуре оно породило целую массу фантазии, в том числе на тему воскрешения из мертвых. Поэтому гальванизм был одной из самых характерных наук переходной эпохи. Он оказался где-то между демонстрацией и строгим экспериментом, между кабинетом физика и анатомическим театром, между химической батареей и философией жизни. На этом примере особенно хорошо видно, как в начале XIX века искали единство сил, но постепенно заменяли общие слова конкретными опытами.

Антонио Муцци — «Луиджи Гальвани проводит эксперименты с электростатической машиной в присутствии близких», 1862 год

Кислородная теория кислот и проблема хлора

Химическая революция Лавуазье дала концу XVIII века новую систему. Флогистонная теория была вытеснена; теперь горение, окисление и дыхание получили связь с кислородом. В связи с этим химическая номенклатура была полностью перестроена; но в первые десятилетия XIX века выяснилось, что некоторые центральные положения лавуазьеровской химии сами требуют пересмотра. Самым важным случаем стала кислородная теория кислот и спор о природе хлора. Лавуазье считал кислород важным принципом кислотности. Это видно уже в самом названии oxygenium, «рождающий кислоты». Такое представление имело тогда сильные основания. Многие известные минеральные кислоты действительно содержали кислород: серная, азотная, фосфорная, угольная. Горение неметаллов в кислороде давало кислые продукты. Новая номенклатура хорошо работала для большого числа веществ. В сравнении с флогистоном это была очень сильная система. Но были здесь и трудные моменты. Главный из них — соляная кислота и вещество, которое тогда называли оксимуриатической кислотой. Ещё в 1774 году Карл Вильгельм Шееле получил зелёно-жёлтый газ при действии соляной кислоты на марганцевую руду. В рамках лавуазьеровской системы этот газ трактовали как соединение соляной кислоты с кислородом, то есть как oxymuriatic acid. Считалось, что обычная соляная кислота содержит некий радикал muriaticum, а оксимуриатическая кислота является его более насыщенной кислородом формой. Такая интерпретация сохраняла общий тезис о том, что кислота должна быть связана с кислородом.

Но уже Гемфри Дэви поставил эту схему под сомнение. Он пытался обнаружить кислород в оксимуриатическом газе, но не смог разложить его на кислород и какой-либо иной компонент. В 1810 году он выступил с выводом, что этот газ является простым веществом. Он предложил название chlorine, от греческого слова, связанного с зеленоватым цветом. Но если хлор был простым телом, то соляная кислота представляет собой соединение хлора с водородом, а кислорода в ней нет. Это прямо разрушало лавуазьеровскую мысль о кислороде как обязательном начале кислотности. Спор был острым, потому что на кону стояла вся логика химической классификации. Если существуют кислоты без кислорода, значит, кислотность нельзя определять через один элемент. Нужно было искать другой принцип. Химия постепенно отходила от попытки объяснить большой класс веществ через одну «кислототворную» субстанцию. Французские химики Гей-Люссак и Тенар сначала сопротивлялись этой позиции. Они работали внутри лавуазьеровской традиции, и признание хлора простым телом потребовало бы от них серьёзной перестройки. Но их собственные опыты постепенно подтверждали, что кислород из хлора выделить не удаётся. К тому же Дэви уже исследовал иод, открытый Бернаром Куртуа в 1811 году, и показал его сходство с хлором. Появление целого ряда галогенных веществ усиливало новую картину. Хлор и иод не были кислородными кислотами, а представляли собой особые простые тела, способные образовывать кислоты с водородом, и соли с металлами.

Спор о хлоре был связан с вопросом о простом веществе. В химии начала XIX века простое тело определялось не метафизически, а операционально: это вещество, которое имеющимися средствами не удаётся разложить дальше. Поэтому Дэви не доказывал абсолютную неделимость хлора навсегда. Он только утверждал, что нет оснований считать хлор соединением с кислородом, если никакой кислород не удаётся получить, и если все реакции лучше объясняются простотой хлора. Лавуазьеровская реформа была великой именно потому, что связала название с составом. Но если состав понят неправильно, то и название начинает закреплять ошибку. Oxymuriatic acid называла вещество так, будто оно является кислородным соединением соляного радикала. Chlorine меняло саму классификацию. Соляная кислота превращалась в hydrochloric acid, соединение водорода и хлора. Соли этой кислоты переставали быть muriates в старом смысле и постепенно входили в систему chlorides. Так язык химии менялся вместе с анализом состава. Но этот спор имел и более широкий теоретический смысл. Лавуазье разрушил флогистон, но как оказалось, и сам оставил в химии несколько слишком сильных обобщений. Одно из них это кислородная теория кислот. А другое это включение теплорода и света в число простых начал. Химия начала XIX века должна была сохранить лавуазьеровскую интуицию, но освободиться от тех пунктов, которые были привязаны к состоянию знаний 1770-1780-х годов.

Химическая атомистика, эквиваленты и законы соединений

Химия начала XIX века унаследовала от Лавуазье новый подход к анализу, весам и номенклатурам, но сама эта система не давала ответа на вопрос, почему вещества соединяются именно в определённых отношениях. Закон сохранения массы позволял строго учитывать исходные вещества и продукты реакции. Новая номенклатура позволяла говорить о кислороде, водороде, азоте, кислотах, основаниях, оксидах, солях и простых телах. Но за этим оставался более глубокий вопрос: являются ли постоянные весовые отношения просто удобным эмпирическим фактом, или они выражают соединение определённых мельчайших частиц? Ещё до Дальтона химики подошли к проблеме постоянства состава. Жозеф Луи Пруст (1754-1826) ещё в конце XVIII века защищал закон постоянных пропорций, согласно которому данное химическое соединение имеет определённый состав, независимо от способа получения. Если медная соль, окись или другое соединение является настоящим химическим телом, его элементы входят в него в устойчивом отношении. Против него выступал Клод Луи Бертолле (1748-1822), лидер всей французской химии, наследник Лавуазье и близкий друг Лапласа. В «Essai de statique chimique» (1803) Бертолле рассматривал химическое действие как равновесие сил, зависящее от массы реагентов, растворимости, летучести, температуры, условий реакции. Он был склонен считать, что состав соединений может изменяться постепенно, эдаким диффузионным путем, а не всегда фиксироваться в строгих пропорциях. Спор Пруста и Бертолле важен потому, что он предшествовал атомной теории и задал ей пространство аргументации. Пруст защищал дискретность химического соединения, и если вещество является определённым соединением, то оно имеет определённый состав. Бертолле обращал внимание на реальные случаи переменного состава, растворы, сплавы, нестехиометрические образования, влияние среды и равновесия. Позднее стало ясно, что оба видели разные стороны химической действительности. Для классических молекулярных соединений закон Пруста был фундаментален; а для растворов, сплавов, твёрдых фаз переменного состава и равновесных систем бертоллеанская чувствительность к условиям не была пустой фантазией. Но в начале XIX века победа закона постоянных пропорций создала благоприятную почву для развития атомистики.

Для этой уже подготовленной почвы новую теоретическую форму дает Джон Дальтон (1766-1844). Его атомная теория складывалась ещё в начале 1800-х годов и была изложена в «A New System of Chemical Philosophy», первый том которой вышел в 1808 году. Дальтон исходил из того, что каждый химический элемент состоит из атомов одного рода; атомы разных элементов имеют разные веса; химическое соединение возникает через соединение атомов в простых числовых отношениях. Если два элемента образуют несколько соединений, количества одного элемента, соединяющиеся с постоянным количеством другого, относятся друг к другу как малые целые числа. Это был закон кратных отношений, который стал самым сильным аргументом в пользу атомистики. Если углерод и кислород дают два газа, в одном из которых на данное количество углерода приходится одно количество кислорода, а в другом — вдвое больше, то это естественно выражается через разные атомные сочетания. Если азот и кислород дают несколько соединений с весовыми отношениями, которые можно привести к малым целым числам, атомная гипотеза получает мощную поддержку. Дальтон не просто говорил о древних атомах Демокрита, теперь он связал атомы с химическими весами, измерениями, систематическими таблицами и законами соединений. Однако дальтоновская теория сразу столкнулась с трудностями. Сам Дальтон часто выбирал формулы соединений по принципу простоты: если два элемента дают одно известное соединение, он склонен был считать его бинарным соединением одного атома с одним атомом. Поэтому воду он трактовал как HO, аммиак как NH, и так далее. Без ясного различения атомов и молекул, без правильного понимания двухатомных газов и без принятия гипотезы Авогадро многие формулы оказывались ошибочными. Атомная теория давала общий принцип, но конкретная атомная арифметика ещё долго оставалась неустойчивой.

С этим связан вторая крупная проблематика — объёмные отношения газов. В том же 1808 году, когда Дальтон официально выдвинул теорию атомизма, Жозеф Луи Гей-Люссак  установил, что газы соединяются в простых объёмных отношениях. Два объёма водорода соединяются с одним объёмом кислорода и дают водяной пар; азот и водород соединяются в простых отношениях; газообразные продукты тоже часто имеют простое объёмное отношение к исходным газам. Для химии это было важнейшее открытие, потому что оно добавляло к весовым законам пространственно-объёмную регулярность. Но для Дальтона оно было неудобным фактом, и он не принял сразу выводы Гей-Люссака в полной мере, потому что они требовали более тонкого различения атомов и частиц газа. Амедео Авогадро в 1811 году предложил решение. Равные объёмы газов при одинаковых температуре и давлении содержат равное число молекул. При этом нужно различать молекулы простых газов и атомы элементов. Молекула водорода может состоять из двух атомов водорода, молекула кислорода — из двух атомов кислорода; при реакции эти молекулы распадаются и дают молекулы воды. В такой схеме объёмные отношения Гей-Люссака и атомная теория Дальтона согласовывались гораздо лучше. Почти одновременно близкие к этому идеи развивал и Ампер. Однако гипотеза Авогадро ещё долго не была общепринятой. И причины этой задержки были вполне конкретными. Во-первых, различение атома и молекулы ещё не закрепилось в химическом языке. Во-вторых, многие химики не доверяли гипотезе о равном числе частиц в равных объёмах, потому что она казалась слишком спекулятивной. В-третьих, электрохимический дуализм Берцелиуса плохо сочетался с мыслью, что простые газы могут состоять из двух одинаковых атомов: зачем двум одинаковым атомам соединяться, если химическое сродство мыслится как электрическое притяжение противоположных начал? В-четвёртых, экспериментальная база была ещё недостаточно упорядочена. Поэтому вопрос об атомах, молекулах, газовых объёмах и формулах останется запутанным вплоть до середины XIX века.

Йёнс Якоб Берцелиус сыграл в этом периоде огромную роль. Он не просто принял атомную теорию как общую идею, а превратил её в рабочую химическую систему. Берцелиус определял атомные веса, анализировал состав соединений, создавал таблицы, вводил систему химических символов, близкую к современной: буквы от латинских названий элементов, числовые обозначения состава, формульное письмо. Его авторитет в 1810-1830-е годы был колоссален. Через Берцелиуса атомистика получила близкий к современному стандарт измерения и номенклатуры. Но рядом с атомистикой существовала и более осторожная теория эквивалентов. Для многих химиков было достаточно знать, в каких весовых отношениях вещества замещают друг друга или соединяются друг с другом. Совсем не обязательно решать, существуют ли атомы как реальные физические частицы. Можно говорить об эквивалентном весе кислорода, водорода, металла, кислоты, основания, соли. Такая позиция была особенно привлекательна для практической химии. Она позволяла рассчитывать реакции, составлять таблицы, вести анализ и промышленную работу, не беря на себя философской ответственности за реальность атомов. Уильям Хайд Волластон в 1814 году предложил «синоптическую шкалу химических эквивалентов». Его подход был значительно осторожнее дальтоновского. Он не отрицал атомную теорию совсем, но предпочитал язык эквивалентов как более нейтральный, и менее зависимый от спорных представлений о мельчайших частицах. В результате этого, в химии начала XIX века возникла двойная ситуация. Атомная теория была чрезвычайно плодотворной, потому что объясняла постоянные и кратные отношения через дискретное соединение частиц. Но эквивалентная теория оставалась практически необходимой, потому что не все химики хотели или могли решать вопрос о физической реальности атомов. Можно было быть хорошим аналитическим химиком и пользоваться эквивалентами без ясной атомной онтологии.

Именно поэтому спор об атомах в XIX веке не закончился простой победой Дальтона в 1808 году. Он тянулся десятилетиями. Дополнительную сложность внесла гипотеза Уильяма Праута. В 1815-1816 годах Праут предположил, что атомные веса элементов являются кратными атомному весу водорода, а значит, все элементы могут быть построены из некоторого первичного водородного вещества. Эта идея была привлекательна философски, и она возвращала химии почти монистическую картину материи, где разнообразие элементов сводится к комбинациям одного первичного начала. Но точные измерения Берцелиуса и других химиков показывали отклонения от целых чисел. Праутова гипотеза не могла быть принята в простом виде, хотя сама мечта о единстве материи продолжала жить в химии и физике. Как уже говорилось выше, Дюлонг и Пти в 1819 году предложили правило, связывающее атомный вес твёрдых элементов с их удельной теплоёмкостью. Для многих элементов произведение атомного веса на теплоёмкость давало примерно постоянную величину. Это правило стало одним из способов уточнять атомные веса. Эйльхард Митчерлих с 1819 года развивал учение об изоморфизме — концепцию, согласно которой сходный химический состав веществ определяет одинаковую форму их кристаллов. Благодаря этому кристаллография включилась в дискуссию о строении вещества, а кристаллическая форма, наряду с весом, объёмом газа и теплоёмкостью, стала важным косвенным инструментом для определения атомных масс и пропорций.

Так что, к 1830-м годам химическая атомистика имела уже сильные позиции, но ещё не была завершённой системой. Химики знали законы постоянных, кратных и объёмных отношений; они имели таблицы атомных весов; пользовались символами Берцелиуса — но различение атома и молекулы оставалось недостаточно общепринятым. Гипотеза Авогадро ещё не стала центральным инструментом химии. Органические соединения быстро умножались и усложняли формульный язык. Электрохимический дуализм объяснял многие соли и оксиды, но плохо справлялся с органическими веществами и реакциями замещения. Проблем было так много, что многие химики старались избегать атомизма и пользоваться теорией эквивалентов, и к тому же победа волновой теории над корпускулярной в области оптики только усиливала скепсис о существовании мельчайших физических частиц как таковых. Триумф атомизма был ещё впереди, и об этом лучше прочитать в нашей статье про атомизм XIX века.

Электрохимия и природа химического сродства

Электрохимия выросла из того же переворота, который начался с открытия и применения вольтова столба. Если химическая атомистика при помощи мельчайших частиц пыталась объяснить пропорции соединений, то электрохимия пыталась понять саму силу этого соединения. Почему элементы вступают в связь? Почему одни тела притягиваются химически, другие остаются безразличными, а третьи вытесняют друг друга? Можно ли химическое сродство свести к электрическому притяжению? Уже первые опыты с вольтовым столбом показали, что электрический ток способен разлагать воду. В 1800 году Уильям Николсон и Энтони Карлайл провели электролиз воды вскоре после сообщения Вольты о его столбе. Вода распадалась на водород и кислород. Это сразу поставило электричество в центр химического анализа. Раньше химик разлагал вещества нагреванием, кислотами, щелочами, восстановителями, окислителями, но теперь появился новый и очень эффективный агент — постоянный электрический ток. Он действовал не как обычный реагент, добавленный в сосуд, а как направленная сила. Гемфри Дэви быстро выстроил из этого целую программу. В своей лекции 1806 года он прямо связывал электрические и химические действия. В 1807-1808 годах он разложил едкие щёлочи и земли, выделив калий, натрий и затем другие металлы. Эти открытия были эффектны не только потому, что дали новые элементы. Они показали, что вещества, считавшиеся простыми или почти простыми, на самом деле могут быть соединениями. Щёлочи и земли переставали быть элементарными началами и превращались в оксиды металлов. Электричество становилось важнейшим инструментом пересмотра списка простых тел.

Для Дэви химическое сродство было тесно связано с электрическим состоянием частиц. Если при электролизе один компонент идёт к положительному полюсу, а другой к отрицательному, значит, вещества несут противоположные электрические отношения. Соединение можно мыслить как притяжение противоположно заряженных начал, а разложение — как преодоление этого притяжения внешней электрической силой. Эта картина была особенно убедительной для солей, кислот, оснований, оксидов, то есть для минеральной химии, где противоположность компонентов часто выглядела естественной. Очень быстро Берцелиус развил эту линию в масштабную электрохимическую теорию. Вместе с Вильгельмом Хизингером он ещё в начале века занимался электролизом солей, а затем выстроил дуалистическую систему химии. Все тела можно расположить по степени электроположительности и электроотрицательности. Металлы в целом электроположительны, кислород и многие неметаллы электроотрицательны. Соединение образуется через притяжение противоположных электрических начал. Оксиды, кислоты, основания и соли получают место в общей иерархии. Соль можно рассматривать как соединение электроотрицательной кислоты и электроположительного основания; оксид — как соединение металла с кислородом; сложные соединения — как сочетание бинарных электрических пар. Эта теория была сильна тем, что давала химии порядок. Она связывала состав, сродство, электролиз, классификацию элементов и формулы. К тому же Берцелиус создал не только теорию, но и рабочий язык химии. Его современная логика использования символов, значительно уточненные атомные веса и электрохимическая классификация вместе образовывали одну систему. И в первой трети XIX века эта система имела огромный авторитет. Но у электрохимического дуализма были пределы. Он хорошо подходил для многих неорганических соединений, особенно солей и оксидов, где можно было выделить положительную и отрицательную части. С органическими веществами было труднее. Их состав включал углерод, водород, кислород, азот, серу, фосфор в сложных сочетаниях; они не всегда распадались на ясные противоположные пары. Ещё труднее было объяснять реакции замещения, когда, например, хлор может заменять водород в органическом соединении, а общий тип вещества сохраняется. Такие реакции позднее станут одним из ударов по строгому дуализму Берцелиуса.

Проблемой была и сама природа вольтовой батареи. Вольта первоначально придавал большое значение контактному электричеству: разнородные металлы при соприкосновении создают электрическое напряжение. Другая линия, развиваемая Дэви и позднее Фарадеем, всё сильнее связывала действие батареи с химическими реакциями. Спор контактной и химической теории вольтова столба имел принципиальное значение. Если источник тока находится в контакте металлов, тогда химия играет вторичную роль, но если источник тока — это химическое превращение, то электричество и химическое сродство связаны намного глубже. Этот спор продолжался очень долго, потому что в реальной батарее присутствовали и контакты, и химические изменения, и движение зарядов через электролит.

Майкл Фарадей внёс в электрохимию новую строгость. В 1833-1834 годах он сформулировал законы электролиза. Количество вещества, выделяемого на электродах, пропорционально количеству прошедшего электричества; массы разных веществ, выделяемых одним и тем же количеством электричества, пропорциональны их химическим эквивалентам. Это было важнейшее соединение электричества и химической атомистики. Электричество переставало быть качественным раздражителем или флюидом; оно получало количественную химическую меру. Фарадей также ввёл новый язык электрохимии: электрод, электролит, электролиз, анод, катод, ион, анион, катион. Часть терминов была предложена при прямом участии Уильяма Уэвелла. Этот новый язык имел значение потому, что освобождал область от слишком грубых представлений о полюсах как источниках таинственных флюидов. Фарадей был осторожен в отношении атомистики, склонен отрицать эту теорию и использовать только как удобный инструмент для расчетов, но его законы объективно усиливали дискретное понимание химического действия: определённое количество электричества связано с определённым химическим эквивалентом.

Электрохимия начала XIX века была одной из главных областей, где вопрос о единстве сил получал экспериментальную форму. Электричество разлагало химические соединения; химические реакции давали электрический ток; ток действовал на магнитную стрелку; изменение магнитного состояния давало ток. Тепло, свет, химизм, электричество и магнетизм всё чаще оказывались связанными через конкретные приборы и реакции. Но зрелого закона сохранения энергии ещё не было. Поэтому учёные видели связи между силами, но не имели общей энергетической меры. Отчасти поэтому ещё долго сохранялся язык флюидов, полярностей, сродств, напряжений, токов и эфиров. Электрохимическая теория в науке сыграла двойную роль. Она помогла систематизировать неорганические соединения и укрепила мысль, что химическое сродство имеет физическую природу. Но её успех задержал принятие некоторых других идей, особенно там, где дуалистическая схема плохо подходила к молекулам простых газов или органическим реакциям. Например, представление о двухатомных молекулах водорода, кислорода, азота, хлора было трудно примирить с дуалистической мыслью о соединении противоположных электрических начал. Почему два одинаковых атома должны соединяться между собой? Такой вопрос делал гипотезу Авогадро менее привлекательной для берцелианской химии, и поэтому ещё долго сохранялись ошибочные представления в духе Дальтона. Тем не менее электрохимия дала химии одно из самых важных направлений развития, и что самое главное — химическое соединение переставало быть просто «сродством» в старом качественном смысле. Оно становилось физико-химическим отношением, доступным прибору и измерению.

Органическая химия и граница между органическим и неорганическим

Органическая химия начала XIX века занимала пограничное положение между химией и физиологией. Минеральная химия имела дело с кислотами, основаниями, солями, металлами, оксидами, газами и простыми телами. Органические вещества — сахар, крахмал, жиры, мочевина, белковые вещества, растительные кислоты, алкалоиды, смолы, эфирные масла, красители, продукты брожения и гниения — казались иными. Они происходили из живых тел, легко разлагались при нагревании, содержали углерод, водород, кислород и азот в сложных отношениях, давали множество близких, но трудно различимых продуктов. Их анализ был технически труднее, чем анализ многих минеральных веществ. Старая граница между органическим и неорганическим опиралась на реальные трудности, с которыми сталкивались в лабораториях. Органические вещества часто нельзя было получить из минеральных исходных веществ обычными химическими средствами. Они легко обугливались, портились, бродили, гнили, меняли состав. Их кристаллизация и очистка были сложными. Многие продукты существовали только как смеси. Элементный анализ углерода, водорода, азота и кислорода требовал аккуратного сжигания и измерения продуктов реакции. Поэтому мысль, что живая ткань производит вещества особым способом, долго казалась вполне разумной. В начале XIX века органическая химия стала быстро отделяться как самостоятельная область. Антуан Франсуа де Фуркруа и Николя Воклен ещё на рубеже веков занимались анализом растительных и животных веществ. Гей-Люссак и Тенар улучшили методы элементного анализа органических соединений. Позднее Юстус Либих (1803-1873) довёл эти методы до высокой точности. Но уже в 1810-1820-е годы химики всё увереннее определяли состав сахаров, кислот, жиров, мочевины, алкалоидов и других веществ.

Важнейшим направлением стало выделение активных растительных веществ. Фридрих Сертюрнер выделил морфин из опия и показал, что растительное лекарственное действие может быть связано с определённым химическим веществом щелочного характера. Затем Пьер Жозеф Пеллетье и Жозеф Бьенеме Каванту выделили стрихнин, бруцин, хинин, кофеин и другие алкалоиды. Это имело большое значение для медицины и фармации. Лекарственное растение переставало быть только сложной природной смесью с традиционным названием; его действие можно было связать с выделенным химическим телом, очищенным, взвешенным и дозируемым. Органическая химия тем самым входила в медицину как техника анализа действующих веществ, и открывала огромные пространства для создания принципиально новых лекарств. Другой важной линией было исследование жиров. Мишель Эжен Шеврёль проводил эксперименты с животными жирами и мылом, показав, что жиры состоят из жирных кислот и глицерина. Его работы 1810-1820х годов разрушали представление о жирах, как о неопределённых органических массах. Они оказывались химическими соединениями, поддающимися разложению, классификации и анализу. Как обычно, очередное вещество, прежде воспринимавшееся как продукт живого тела с неясной природой, превращалось в объект обычного химического исследования.

Но самым знаменитым эпизодом стал синтез мочевины Фридриха Вёлера в 1828 году. Вёлер получил мочевину из цианата аммония, то есть из вещества, не взятого непосредственно из живой почки или мочи. Позднейшая история науки часто изображала этот опыт как мгновенное крушение витализма. Но современники не восприняли синтез мочевины как окончательное уничтожение жизненной силы. Мочевина была продуктом выделения, сравнительно простым органическим веществом, а не белком, тканью, ферментом или живой клеткой. Виталисты могли признать искусственное получение некоторых органических продуктов, и всё же сохранять особый статус живой организации. Но символическое значение опыта Вёлера всё равно было велико. Он показал, что вещество, считавшееся характерным продуктом животного организма, может возникнуть в лабораторной реакции. Органическое вещество переставало быть абсолютно привязанным к живому органу. Граница между органическим и минеральным стала подвижнее. Химик мог не только разлагать органическое тело, но и получать органическое соединение из более простых исходных веществ.

Почти сразу рядом возникла проблема изомерии. Цианат аммония и мочевина имели одинаковый элементный состав, но разные свойства. К тому же Вёлер и Либих также столкнулись с веществами одинакового состава, но разного химического поведения, например в области циановой и гремучей кислот. Для этих явлений Берцелиус ввёл термин «изомерия» и это было очень важное осложнение для атомистики. Оказалось, что знать только процентный состав вещества недостаточно. Нужно понимать порядок соединения, внутреннее расположение атомов, их структуру. До зрелой структурной химии было ещё далеко, но сама проблема уже возникла: одинаковые элементы в одинаковых количествах могут давать разные вещества. В 1832 году Вёлер и Либих исследовали масло горького миндаля и связанные с ним соединения, выделив бензоильный радикал как группу, сохраняющуюся в ряде реакций. Это стало важным шагом к теории органических радикалов. Органическое вещество можно было рассматривать не только как хаотическое соединение углерода, водорода и кислорода, но как систему устойчивых групп, переходящих из одного соединения в другое. Теория радикалов была удобна для органической химии, потому что давала аналог неорганических элементов или сложных остатков внутри органических реакций. Но дальше органическая химия начала создавать трудности для электрохимического дуализма Берцелиуса. В неорганической химии легко было мыслить соединение как союз электроположительной и электроотрицательной частей. В органической химии реакции часто выглядели иначе. Особенно важными стали реакции замещения, изучавшиеся Дюма, Лораном и другими авторами уже в 1830-е годы. Хлор мог замещать водород в органическом веществе, а общий химический тип при этом частично сохранялся. Для строгого дуализма это было неудобно, потому сильно электроотрицательный хлор занимал место водорода, и при этом вещество не распадалось по ожидаемой схеме. Эти споры позднее приведут к теории типов и структурной химии, но в начале этот кризис был таким сильным, что и без того слабая атомистика оказалась на грани полного коллапса.

Органическая химия была связана и с проблемой брожения. Сахар превращался в спирт и углекислоту; органические вещества гнили; молоко скисало; дрожжи вызывали превращения; ферменты действовали в малых количествах. Химики пытались понять, являются ли эти процессы чисто химическими разложениями, действиями живых организмов или особыми контактными превращениями. До Пастера и зрелой микробиологии этот вопрос оставался открытым. Но уже в первой половине XIX века он соединял органическую химию с физиологией, медициной и спором о самозарождении. Отдельно стояла проблема белковых веществ. Сахар, мочевина, жирные кислоты, алкалоиды и многие органические кислоты можно было очищать и анализировать. Но вот белки, желатин, альбумин, фибрин, казеин были гораздо труднее, они казались ближе к самой ткани жизни. Их состав был сложен, свойства нестабильны, реакции трудны для строгого учёта. Поэтому даже после синтеза мочевины сохранялась мысль, что основные вещества живой организации требуют особого объяснения. Витализм отступал не сразу, а по участкам: сначала фармацевтические алкалоиды, жиры, органические кислоты, мочевина, затем всё более сложные соединения. Так что органическая химия подрывала грубый витализм, но одновременно давала виталистам возможность отступить на более сложные позиции. 

Символы атомов из книги Джона Дальтона

Форма, развитие и природа жизни

Классификация животных и растений: искусственная система или естественная система

В начале XIX века спор о классификации был одним из тех споров, где чисто с внешней стороны обсуждали почти техническую вещь, как расположить растения и животных в книгах, музеях, гербариях или учебных курсах. Но под этой формальностью скрывается более крупный вопрос: является ли классификация только удобным способом узнавания организмов, или она должна выражать настоящий порядок природы. В старом языке это называли различием между искусственной системой и естественной системой. Искусственная система строилась по немногим, легко заметным признакам. Её задача — быстро определить растение или животное, найти ему место в таблице, дать имя, не обязательно раскрывая все его «сродства». Естественная система стремилась учитывать совокупность признаков: строение органов, развитие, образ жизни, внутреннюю организацию, сходство целых групп. Она претендовала не просто на удобство, а на выражение реального порядка природы. До Дарвина это ещё не обязательно означало генеалогическое родство; чаще говорили о «естественных сродствах», «плане организации», «типе», «аналогиях», «семействах». Исходной фигурой здесь был Карл Линней, но его значение здесь двоякое. С одной стороны, род, вид, бинарная номенклатура, устойчивые диагнозы — это всё постоянно ассоциировалась с его именем. В книге «Species Plantarum» (1753) он ввёл двухсловное называние растений и описал почти 6000 видов; именно это стало основой современной ботанической номенклатуры. С другой стороны, его знаменитая растительная система была очевидно искусственной: растения распределялись главным образом по числу, положению и соотношению тычинок и пестиков. Для определения это было удобно, но для выражения естественного сходства слишком грубо. Сам Линней понимал ограниченность такой системы, он не был тупым формалистом, которому всё равно, что родственно чему. Но такая искусственная «половая система» была прежде всего ключом, и успех Линнея был настолько велик, что в учебной и практической ботанике его схема на десятилетия стала почти обязательной. В зоологии книга «Systema Naturae» (1735), закрепила иерархический порядок царств, классов, отрядов, родов и видов. У животных Линней также оставил сильное наследство, но его низшие группы, особенно Insecta и Vermes, быстро стали тесными мешками, куда складывали множество разнородных организмов.

В ботанике противовесом Линнею стала французская линия естественного метода. Важны были не только Антуан-Лоран де Жюссьё, но и его семейная школа, устройство растений в саду Трианона, традиция Королевского сада. Именно Жюссьё дал классическое печатное выражение этой программы в «Genera plantarum secundum ordines naturales disposita» (1789). Уже заглавие этой книги говорит о главном, что роды растений располагаются по естественным порядкам. Жюссьё не выбирал один орган и не делал его абсолютным критерием для оценки. Он учитывал семядоли, положение завязи, строение венчика и чашечки, число лепестков, расположение тычинок, строение семени, общий облик растения. Важна была не простая сумма признаков, а их значение, вес. Одни признаки считались более постоянными и глубокими, другие — второстепенными. Отсюда возникали естественные семейства: злаки, бобовые, крестоцветные, зонтичные, сложноцветные и т.д. В таких группах растения могли различаться внешне, но сохранять устойчивую комбинацию признаков. Сопротивление этой системе было понятным, ведь линнеевская система давала быстрый ключ — студент считал тычинки и двигался по таблице. Вместо этого, естественный метод требовал анатомического взгляда, знания многих признаков, сравнения целых групп. Он был труднее, менее механичен, и хуже подходил для начинающего собирателя. Поэтому в конце XVIII, и даже в начале XIX века искусственная система ещё долго доминировала.

Но у естественной системы было преимущество другого рода. Она лучше объясняла, почему растения одной группы часто имеют сходные свойства. В медицине, сельском хозяйстве, фармакологии это было более важно, чем простые удобства работы с таблицами. Если одно растение семейства имеет определённый тип плода, млечного сока, запаха, алкалоидов, раздражающих или питательных свойств, то родственные растения могут иметь сходные свойства. Искусственная система могла поставить рядом растения с одинаковым числом тычинок, но совершенно разной природой, а естественная система давала шанс предсказывать. Следующая крупная фигура здесь это Огюстен Пирам Декандоль. Его «Théorie élémentaire de la botanique» (1813) прямо имела подзаголовок об изложении принципов естественной классификации и искусства описывать и изучать растения. Декандоль уже превращал спор в теорию систематики. Именно Декандоль ввёл слово «taxonomy». Декандоль усилил морфологическую сторону ботаники. У него классификация была связана с органографией, с изучением формы органов, с идеей модификации частей растения. Здесь рядом стоял и Гёте с его учением о метаморфозе растений: лепестки, чашелистики, тычинки и другие части цветка можно было рассматривать как преобразования листового органа. Для Декандоля морфологическое сравнение помогало видеть единство строения там, где внешняя функция различалась. В 1820-е годы естественная ботаническая система получила новый материал. Роберт Браун исследовал саговники и хвойные и выделил важнейшее отличие голосеменных: семязачатки не заключены в закрытую завязь. В старой ботанике хвойные долго включались в общую массу цветковых растений; после Брауна стало яснее, что здесь есть крупный морфологический разрыв. В Англии естественную систему популяризировал Джон Линдли. Его «An introduction to the natural system of botany» (1830) уже в заглавии говорит о систематическом обзоре организации, естественных сродств и географического распространения всего растительного царства. 

В зоологии ситуация была сложнее. У растений искусственная система Линнея была особенно очевидной из-за её привязки к половым органам цветка. У животных Линней тоже дал мощную классификацию, но главная проблема быстро сосредоточилась на «низших животных». Позвоночные (млекопитающие, птицы, рыбы) казались сравнительно понятными, но моллюски, черви, ракообразные, насекомые, паукообразные, полипы, медузы, иглокожие, инфузории разрушали простую схему. Ламарк сыграл здесь большую роль как систематик, а не только как автор трансформизма. В 1801 году он опубликовал «Système des animaux sans vertèbres», затем в 1815-1822 годах — многотомную «Histoire naturelle des animaux sans vertèbres». Ламарк выделял беспозвоночных как огромную область самостоятельной зоологии, разбивал старых линнеевских «червей» на более определённые классы, различал моллюсков, ракообразных, паукообразных, кольчатых червей и другие группы. Но ламарковская классификация была связана с идеей градации. Он стремился расположить животное царство от простейших форм к сложнейшим, в старую добрую лестницу существ. Это было естественным методом в одном смысле, что такая классификация должна выражать реальный порядок организации. Но порядок этот у Ламарка ещё сильно напоминал лестницу. Низшие формы стояли внизу, высшие — наверху; трансформизм добавлял к этой лестнице только историческое движение от простого к сложному.

Кювье ударил именно по этой линейности. Его работа «Le Règne animal distribué d’après son organisation» (1817) прямо связывала классификацию с организацией животных и сравнительной анатомией. Кювье разделил животное царство не на одну лестницу, а на четыре крупных плана: позвоночные, моллюски, членистые и лучистые. Это был поворот от линейной «цепи существ» к множеству типов организации. Для Кювье естественная система не могла строиться по одному признаку, но она также не могла произвольно объединять все формы в один непрерывный ряд. Организм есть согласованное целое. Нервная система, кровообращение, дыхание, пищеварение, конечности, органы чувств — всё это должно рассматриваться вместе. Поэтому моллюск не является просто «менее развитым позвоночным», а членистое животное не является промежуточной ступенью к позвоночному. У них разные планы организации. Здесь спор о классификации сразу переходил в спор с Жоффруа Сент-Илером, который искал единство плана строения. Это очевидно противоречило идеям Кювье, напирающего на различие типов организации. Для Жоффруа естественная классификация должна была раскрывать скрытые аналогии между разными группами; для Кювье она должна была удерживать реальные анатомические разрывы. Спор 1830 года между ними был не только спором о моллюсках и позвоночных, а столкновением двух вариантов «естественной системы»: единого морфологического плана и нескольких функционально-анатомических типов. В первой половине XIX века поэтому существовали разные смыслы слова «естественный».

  • У Жюссьё и Декандоля естественное — это совокупность признаков и устойчивые семейства растений.
  • У Ламарка — градация организации и возможность исторического перехода.
  • У Кювье — анатомически замкнутые планы строения.
  • У Жоффруа — единство композиции и преобразование частей.
  • У Оуэна позднее — гомологии и архетип.

Все они отвергали грубую искусственность, но не приходили к одному и тому же результату. Однако старая искусственная система не исчезла. Она осталась как полезный практический инструмент. Для определения растения по флоре или животного по ключу, всё ещё удобно было пользоваться заметными признаками. Даже современные определители часто искусственны в этом ограниченном смысле. Ошибка начиналась тогда, когда удобный ключ принимали за истинное устройство природы. Естественная система, наоборот, постепенно получила статус научной цели. Но до появления работ Дарвина она ещё не имела твёрдого объяснения. Почему растения объединяются в семейства? Почему у позвоночных сохраняется общий план конечностей? Почему моллюски, членистые и позвоночные так устойчиво различаются? Почему ископаемые и современные формы распределяются группами, а не хаотически? Ответы давались самые разные: план творения, условия существования, единство композиции, градация, идеальный архетип, морфологический тип. Дарвин позднее предложит генеалогическое объяснение, согласно которому естественная классификация должна выражать происхождение с модификацией. Но в начале XIX века этот вывод ещё не был общепринятым. 

Постоянство видов, трансформизм и единство органического плана

Конечно, спор об эволюции мы уже отчасти затрагивали, когда шла речь про вымирание видов. Но этот спор нельзя сводить к простой линии «Кювье против Ламарка». В начале XIX века обсуждались три разных, хотя и тесно связанных вопроса. Первый: являются ли виды постоянными естественными единицами, или они могут изменяться до перехода в другие формы. Второй: если виды изменяются, то за счёт какого механизма — среды, привычки, упражнения органов, внутреннего стремления к усложнению, гибридизации, эмбрионального развития, исторического родства. Третий: почему у разных животных обнаруживаются сходные органы и сходный план строения — потому что они имеют общую функцию, потому что построены по одному морфологическому типу, потому что связаны происхождением, или потому что человеческий ум искусственно подгоняет их под схему.

В XVIII веке уже существовали предпосылки для подрыва жёсткой неподвижности видов. Бюффон обсуждал древность Земли, географическое распространение животных, изменение пород под влиянием климата и пищи, «вырождение» домашних и диких форм; хотя он так и не стал последовательным трансформистом в дарвиновском смысле. Для Бюффона вид был не просто набором похожих особей, а исторической последовательностью поколений, связанных материальной преемственностью через размножение. У Эразма Дарвина в «Зоономии» (1794-1796) уже встречается гораздо более смелая формула. Он говорит, что тёплокровные животные могли возникнуть из одного живого «волокна», наделённого способностью приобретать новые части, и передавать эти приобретения потомству. Но эти идеи ещё не образовывали последовательной зоологической программы. Они были скорее натурфилософскими, медицинскими, литературными и космогоническими. В подобном духе можно было найти немало прото-эволюционистских мыслей как у французских (Дидро, Ламетри), так и у немецких (Гердер), или швейцарских (Бонне) просветителей XVIII века. Но именно Ламарк сделал трансформизм частью систематической зоологии. До 1800 года он сам в основном держался обычного представления о постоянстве видов, но его работа с беспозвоночными, с их огромным разнообразием и слабой изученностью, постепенно изменила его позицию. Полная первая экспозиция ламарковской теории дана в «Recherches sur l’organisation des corps vivans» (1802); этот текст был своего рода черновиком для «Философии зоологии» (1809), где та же система получила более широкое изложение (опирающееся на философию французских идеологов даже сильнее, чем Лаплас). Ламарк исходил из того, что природа не создала все виды сразу в готовом виде. Более того, простейшие организмы, по его мнению, постоянно возникают путём самозарождения (см. дальше), и только затем «ход природы» ведёт их к усложнению. Окружающая среда не лепит организм механически и прямолинейно, но она меняет обстоятельства его жизни, затем обстоятельства меняют потребности, потребности изменяют привычки, привычки вызывают употребление или неупотребление разных органов, а устойчивые изменения передаются потомству. Это не совсем тот карикатурный «ламаркизм», который потом сводили к шее жирафа. В теории Ламарка было две большие линии. Во-первых, внутренняя прогрессия организации, движение от простого к сложному, от слабой раздражимости к чувствительности, к нервной системе и интеллекту. Во-вторых, допускались боковые отклонения под влиянием таких обстоятельств, как климат, пища, среда, образ движения, привычки. Поэтому его картина не была настоящим деревом естественного отбора, но и не была простой лестницей. Он пытался объяснить одновременно усложнение органического мира и разнообразие адаптаций. 

Главный противник этой схемы, как уже говорилось выше — Кювье. Он считал организм функциональным целым. Части животного связаны друг с другом через «условия существования»: зубы, челюсти, желудок, конечности, когти, органы чувств, способ движения и питание образуют согласованную систему. Если резко изменить один орган, тогда нарушится весь ансамбль. Поэтому вид не может свободно перетекать в другой через мелкие произвольные изменения. Кювье представлял животное царство не как одну непрерывную лестницу, а разделял его на несколько крупных планов организации. В «Le Règne animal» (1817) он распределил животных по организации, и сделал сравнительную анатомию основанием для классификации. В принятой форме это были позвоночные, моллюски, членистые и лучистые. Между этими крупными ветвями не было плавного перехода. Для Кювье позвоночное, моллюск, членистое и лучистое животное не были разными ступенями одной формы, а представляли разные типы организации. На стороне Кювье работал и материал ископаемых. Вымершие в прошлом виды укрепляли его мысль о постоянстве организации. Они были реальными видами, отличными от современных, и исчезли сразу как виды, а не постепенно превратились в живущие ныне формы. Уже здесь не трудно заметить, почему теория катастрофизма хуже сочеталась с эволюционизмом, чем геологические теории Лайеля. 

Рядом с Ламарком и Кювье стоит Этьен Жоффруа Сент-Илер (1772-1844). Он не был простым ламаркистом, и в деталях уже мог значительно отличаться, но его морфология объективно подрывала кювьеровскую изоляцию типов. Его ключевой принцип это единство плана или единство композиции. Он искал не столько функцию органа, сколько его положение, отношения, соответствия, преобразования. Рука человека, крыло летучей мыши, плавник кита, передняя конечность четвероногого могли иметь разные функции, но сходную композицию. Короче говоря, различные формы животного царства организованы по общему плану, а анатом должен прослеживать сходства в планах строения, и искать универсальные объединяющие принципы. Его «Философия анатомии» выходила в 1818-1822 годах, то есть уже после «Философии зоологии» Ламарка и после первого издания «Règne animal» Кювье. У Жоффруа важен метод аналогов. Он пытался узнавать один и тот же элемент в разных животных даже тогда, когда элемент изменён, смещён, уменьшен, сросся с другим, сменил функцию. Это была морфология соответствий. Кювье отвечал, что такая анатомия рискует стать игрой во внешние сходства и произвольные переименования. Для него орган определяется не только местом, но и функцией в целом организме. Если орган работает иначе, соединён иначе, развивается иначе, то нельзя легко объявить его тем же самым органом. Эта разница методов стала явной в знаменитом споре Кювье-Жоффруа 1830 года в Парижской академии наук. Поводом была одна крупная работа о головоногих моллюсках, в которой было показано, что расположение органов у моллюска соответствует позвоночному, если позвоночное как бы согнуть назад. Жоффруа увидел в этом подтверждение единого плана, который мог бы связать даже позвоночных и моллюсков, то есть две кювьеровские ветви. Кювье выступил против этого. Он требовал точных определений, конкретных анатомических сравнений и показывал, что расположение органов у головоногих не поддерживает жоффруаистскую схему. Спор быстро вырос из частного разногласия о моллюсках в крупное столкновение двух философий биологии: функционального подхода Кювье и морфологического подхода Жоффруа.

В краткосрочном смысле победил Кювье. Он был точнее, сильнее владел фактическим материалом, имел большую академическую власть, умел разрушать неопределённые аналогии. Хотя впоследствии его катастрофизм будет опровергнут геологией Лайеля, в 1830 году геологические концепции Кювье оставались общепринятым научным мейнстримом, а сам он воспринимался как непререкаемый пионер изучения вымерших миров. Жоффруа действительно часто уходил в слишком широкие соответствия, где граница между наблюдением и схемой размывалась. Но в долгосрочном смысле сама проблема гомологий никуда не исчезла. Разные функции при одном плане строения стали одним из главных фактов сравнительной анатомии. Здесь нужно не перепутать несколько линий. Ламарк говорил о историческом превращении видов. Жоффруа говорил прежде всего о морфологическом единстве плана. Эти вещи могли сближаться, потому что общий план легко истолковать как след исторического родства; но у Жоффруа это ещё не дарвиновская генеалогия. У немецких натурфилософов единство плана часто имело ещё более идеалистический характер. Для них природа мыслится как развёртывание типов, архетипов, полярностей, повторений. Поэтому для материалистической истории науки тут нужно быть осторожным, анти-кювьеровская морфология не всегда была более трезвой или более эмпирической. Иногда она была прогрессивной по последствиям, но совершенно мутной в своей философской основе. Кстати, сама немецкая линия шла через сравнительную анатомию, эмбриологию и Натурфилософию. В 1790-е годы Кильмейер преподавал сравнительную анатомию в Карлсшуле, и даже сам Кювье признавал его влияние, этот немец не был простым шеллингианским фантазёром, хотя и сближался с мировоззрением Канта. Другие знаменитые немцы, Гёте и Окен развивали идею повторения и метаморфозы частей; в частности, теория позвоночной природы черепа, связанная с Гёте и Океном, рассматривала кости черепа как преобразованные позвонки. У Окена эта морфология была тесно связана с романтической Натурфилософией и реформой естественной истории. 

Эмбриология дала этому спору ещё один слой. Меккель и Серр развивали раннюю форму рекапитуляции: эмбрионы высших животных будто бы проходят стадии, напоминающие взрослые формы низших организмов. Это связывало лестницу существ, сравнительную анатомию и развитие индивида. В 1828 году Карл Эрнст фон Бэр выступил против этой линейной схемы. Эмбрионы не проходят последовательно взрослых низших животных, а сначала выражают общий тип своей группы и затем специализируются. Он фактически сблизился с кювьеровской идеей нескольких больших планов строения, но перенёс её в эмбриологию. Эта линия важна потому, что вопрос о постоянстве видов оказался связан не только с ископаемыми, но и с развитием зародыша. Если эмбриональные стадии разных животных сходны, то это можно объяснять по-разному. Для старой лестницы существ это означало повторение ступеней, а для идеалистической морфологии было проявлением общего плана. Для кювьеровской школы это трактовалось как развитие внутри отдельного типа организации, а уже для Дарвина позднее это будет след общего происхождения. В 1820-1830-е годы ещё не было общего решения, но материал эмбриологии уже разрушал слишком простое понимание вида как неподвижной внешней формы.

Во Франции после смерти Ламарка трансформизм долго оставался слабым направлением. Кювье и его школа имели институциональное преимущество. Трансформизм ассоциировался с гипотезой, с философской спекуляцией, с недостатком строгих фактов. В то же время он не исчез. Его продолжали поддерживать отдельные натуралисты, радикальные врачи, зоологи, популяризаторы, иногда люди на периферии официальной науки. Жоффруа после 1830 года не стал победителем Академии, но его принцип аналогов и единства композиции пережил саму эту дискуссию. Особенно живучей оказалась не его всеобщая схема, а более ограниченная и плодотворная мысль о том, что в пределах больших групп одни и те же элементы могут сохраняться при смене формы и функции. Британская сравнительная анатомия 1840-х годов дала этому языку более строгую терминологию. В 1843 году Ричард Оуэн, подаривший динозаврам имя, различил гомологию и аналогию: гомологичные органы соответствуют друг другу по плану строения, хотя могут выполнять разные функции; аналогичные органы сходны по функции, но не обязательно по строению, причём его концепция была доэволюционной и связанной с основными планами или архетипами. В 1848 году он издал «On the Archetype and Homologies of the Vertebrate Skeleton», где развивал представление о позвоночном архетипе. Оуэн здесь занимает промежуточное место. Он не был дарвинистом до Дарвина. Его архетип не был буквально общим предком. Это был идеальный или конструктивный план позвоночного скелета, через который можно упорядочить соответствия костей. Но благодаря его работам после 1859 года Дарвин сможет сказать, что сходство руки человека, крыла летучей мыши, плавника морского млекопитающего и ноги лошади объясняется не отвлечённым архетипом и не одной функцией, а происхождением от общего предка с последующей модификацией. Дарвин изящно примирил обоих гигантов французской зоологии, признав, что в биологии действуют два великих закона: «Единство типа» (Жоффруа) и «Условия существования» (Кювье). И оба они объясняются эволюцией: единство плана — это следствие общего происхождения, а приспособленность к условиям — результат естественного отбора.

Человеческий эмбрион по Леонардо да Винчи (1510)

Преформизм, эпигенез и развитие зародыша

В эмбриологии начала XIX века продолжался старый спор о том, как возникает организм. Преформисты считали, что будущий организм уже заранее содержится в зародыше в миниатюрном виде, а развитие есть главным образом рост и разворачивание предсуществующей структуры. Эпигенетики, напротив, утверждали, что организм постепенно формируется в ходе своего развития: органы появляются последовательно, ткани разделяются, части тела дифференцируются из более простого первоначального состояния. Преформизм имел долгую историю и не был простой нелепостью. В XVII-XVIII веках он казался многим натуралистам способом защитить непрерывность живой формы. Если организм возникает из бесформенной материи, тогда нужно объяснить, откуда берётся его сложная организация. Как из яйца или семени появляется сердце, сосуды, нервы, конечности, глаза, внутренние органы, симметрия тела? Преформизм отвечал на это просто, потому что всё это уже содержится заранее, только оно слишком мало, прозрачно или скрыто для наблюдения. Развитие не создаёт форму, а раскрывает её. Отсюда возникали овистские и сперматистские версии: одни помещали будущий организм в яйцо, другие — в семенную жидкость и сперматозоиды. В более крайней форме получалась теория вложения зародышей, когда в самом первом организме уже содержались все будущие поколения, вложенные друг в друга. Такая схема была связана не только с богословием, но и с ограничениями наблюдения. Микроскопы были слабыми, техника приготовления препаратов грубой, ранние стадии развития плохо различались. Если наблюдатель видел в яйце уже намеченные части, ему было легко решить, что они существовали там с самого начала, только были слишком малы. Кроме того, преформизм хорошо сочетался с представлением о постоянстве видов. Если вид создан в готовой форме, если организм только разворачивает заранее данный план, то развитие не вносит настоящей новизны. 

Эпигенетическая линия получила сильный импульс ещё в XVIII веке благодаря Каспару Фридриху Вольфу (1733-1794). В «Theoria generationis» (1759) он выступил против преформизма и показывал на развитии куриного зародыша, что органы не обнаруживаются сразу в готовом виде. Они возникают постепенно из первоначально более простых пластов и складок. Особенно важна была мысль о последовательном образовании кишечника, сосудов и других структур. Для Вольфа развитие было реальным процессом образования, а не простым увеличением уже готового маленького животного. Однако Вольф не сразу победил. Его наблюдения были трудны, а преформизм сохранял философскую привлекательность. Преформист мог сказать, что если мы не видим готового органа, это не доказывает его отсутствия; он может быть невидимым, прозрачным, слишком тонким, скрытым в зародышевой массе. Поэтому как обычно спор решался не одним сильным наблюдением, а постепенным накоплением данных. В начале XIX века важнейшим автором стал Христиан Пандер (1794-1865). В 1817 году он опубликовал работу о развитии куриного зародыша, где описал зародышевые листки. Пандер различал основные слои, из которых в дальнейшем образуются разные системы органов. Это был решающий шаг против преформизма. Если организм строится через последовательное разделение зародышевой массы на слои, а затем через образование тканей и органов из этих слоёв, то развитие имеет собственную морфологическую логику. Оно не сводится к росту готового миниатюрного тела. Его исследования были связаны с кругом Игнаца Дёллингера и с молодым Карлом Эрнстом фон Бэром (1792-1876). Именно Бэр в 1820-е годы сделал эмбриологию одной из центральных наук о форме. В 1827 году он описал яйцеклетку млекопитающих, а в 1828 году издал первый том «Über Entwickelungsgeschichte der Thiere». Эта работа резко изменила общий язык эмбриологии. Развитие стало пониматься как движение от более общего к более частному, от менее определённой организации к более специализированной. Бэр выступил против грубой идеи, что эмбрион высшего животного буквально проходит взрослые состояния низших животных. В начале XIX века была распространена параллель между эмбриологическим развитием и лестницей существ. У Меккеля и Серра в разных вариантах появлялась мысль, что развитие отдельного организма повторяет общий ряд животных форм. Эмбрион человека как будто сначала похож на низших животных, затем на рыб, затем на рептилий, затем на млекопитающих и только потом принимает человеческий вид. Эта идея была привлекательна для натурфилософии, трансформизма и морфологии градаций, но она была слишком прямолинейной.

Бэр уточнил проблему. Эмбрион высшего животного не проходит взрослую форму низшего животного. Он проходит стадии, где сохраняются более общие признаки крупного типа. На ранних стадиях эмбрионы позвоночных действительно похожи между собой, но это сходство не означает, что эмбрион птицы был «рыбой», а эмбрион млекопитающего был «рептилией». Развитие идёт от общего типа позвоночного к более частным признакам класса, отряда, рода, вида. Сначала формируются общие структуры, затем специальные. Поэтому эмбриология поддерживала идею общности плана, но не в форме простой лестницы. Эта поправка была важна и против Ламарка, и против натурфилософских схем. Ламарковская линия легко превращала классификационную градацию в историческую лестницу. Натурфилософы видели в эмбрионе повторение универсального процесса природы. Бэр сохранял вопрос о закономерном развитии, но усилил его сравнительной эмбриологией. Он показывал, что сходство эмбрионов нужно читать внутри крупных типов организации, а не как буквальное прохождение всех ступеней живого царства.

Эмбриология имела прямое отношение к спору Кювье и Жоффруа. Кювье защищал несколько крупных планов организации и относительную замкнутость типов. Жоффруа искал единство композиции и преобразование частей. Эмбриологический материал мог работать в обе стороны. С одной стороны, развитие показывало реальные соответствия частей, общие ранние структуры, возможность преобразований. Это усиливало морфологическую линию Жоффруа. С другой стороны, Бэр показывал, что развитие разворачивается внутри больших типов, а не через произвольное смешение всех форм. Это было ближе к кювьеровской осторожности. Преформизм после таких работ уже не мог сохранять свою прежнюю силу. Наблюдения последовательных стадий, зародышевых листков, закладки органов, развития сосудов, нервной системы, сердца, кишечника, конечностей показывали, что организм действительно формируется. Он не содержится в яйце как готовое маленькое животное. Но победа эпигенеза не означала полной победы механического материализма. Оставался вопрос о том, что управляет этой последовательностью? Почему зародышевая масса развивается именно так? Почему органы появляются в определённом порядке? Почему части согласуются друг с другом? Здесь эпигенез мог сочетаться с разными философиями: с витализмом, натурфилософией, телеологией, сравнительной морфологией, позднее с клеточной теорией и эволюционным объяснением.

Самозарождение и происхождение низших организмов

Спор о самозарождении был связан с другой границей жизни. Эмбриология изучала развитие организма из яйца или зародыша; вопрос о самозарождении касался того, может ли жизнь возникать заново из неживой или разлагающейся материи. Могут ли инфузории, плесень, черви, личинки, паразиты, микроскопические организмы появляться сами собой в настоях, гниющих веществах, влажной почве, мясе, растительных остатках? Или всякая жизнь происходит только от предшествующей жизни? Старое представление о самозарождении имело огромную традицию. Ещё античная и средневековая натуралистическая мысль допускала возникновение червей, насекомых, лягушек, мышей, паразитов и низших организмов из гниющей материи, ила, росы, мяса, растений. В XVII веке Франческо Реди нанёс сильный удар по самозарождению крупных насекомых, показав, что личинки в мясе появляются из яиц мух, если мухи имеют доступ к мясу. Но опыт Реди не закрывал вопрос о микроскопических организмах. Когда Левенгук и другие наблюдатели открыли мир «анималькулей», проблема возродилась на новом уровне. Если крупные личинки имеют родителей, то что делать с инфузориями, бактериями, плесенью, мельчайшими организмами, возникающими в настоях? В XVIII веке знаменитый спор вели Джон Нидхэм и Ладзаро Спалланцани. Нидхэм кипятил органические настои, закрывал сосуды и затем наблюдал появление микроскопической жизни. Он считал это доказательством самозарождения. Спалланцани усилил нагревание, лучше запечатывал сосуды и показал, что при более строгой обработке жизнь не появляется. Если же сосуд открыть, организмы возникают снова. Это подрывало выводы Нидхэма. Но противники Спалланцани могли возразить, что слишком сильное кипячение разрушает «растительную силу» настоя или портит воздух, необходимый для возникновения жизни. Поэтому спор не завершился окончательно. Не было ещё ясного знания о спорах, бактериях, устойчивости микроорганизмов к нагреванию, роли воздуха и пыли.

В начале XIX века этот вопрос сохранялся именно потому, что «низшая жизнь» была плохо отделена от химического разложения. Брожение, гниение, плесневение, появление инфузорий, паразитов и червей казались связанными процессами. Органическая материя разлагается, меняет запах, выделяет газы, покрывается плёнкой, мутнеет, в ней появляются движущиеся точки, нити, хлопья, мелкие животные. Где здесь химия, где жизнь, где причина, где следствие? Дрожжи вызывают брожение или сами являются продуктом брожения? Инфузории появляются потому, что их зародыши попали извне, или потому, что разлагающаяся материя организуется в простейших животных? Эти вопросы нельзя было решить без более точной микроскопии, стерилизации, культуры эксперимента и понимания микроорганизмов.

Самозарождение было особенно важно для Ламарка. Его трансформизм нуждался в постоянном возникновении простейших живых форм. Если жизнь развивается от простого к сложному, а высшие организмы не возвращаются назад к простейшим, то нужно объяснить, откуда всё время берутся низшие организмы. Ламарк считал, что простейшие формы жизни возникают из неживой материи под действием физических условий. Затем, через длительное развитие и усложнение, из них постепенно образуются более сложные линии. Поэтому самозарождение у него было не частной гипотезой о грязной воде, а исходным пунктом всей картины органического восхождения. Кювьеровская линия относилась к этому гораздо более скептически. Для сравнительного анатома организм, даже простой, имеет определённую организацию. Его нельзя легко вывести из бесформенного гниения. Но Кювье занимался главным образом крупными животными, сравнительной анатомией и ископаемыми позвоночными; микроскопическая жизнь оставалась менее дисциплинированной областью. Именно там, где объект был мал, плохо видим, быстро возникал и исчезал, самозарождение сохраняло позиции. Вопрос о паразитах добавлял трудностей. Внутри животных и человека находили глистов и других паразитов. Но как они туда попадают? Приходят ли извне через яйца? Возникают ли из соков организма? Связаны ли они с болезнью как причина, или как следствие? До развития паразитологии и микробиологии многие случаи казались удобными для самозарождения. Паразит находится внутри тела, и его яйца не видны, к том уже жизненный цикл неизвестен; так что легко предположить, что он образуется напрямую из внутренних веществ организма. Постепенное выяснение жизненных циклов паразитов будет разрушать эту схему, но в первой трети XIX века она ещё сохраняла правдоподобие. Другую проблему создавало брожение. Химики могли описывать превращение сахара в спирт и углекислоту; физиологи и натуралисты наблюдали дрожжевые клетки; врачи и хозяйственные практики знали условия брожения — но природа процесса оставалась загадкой. Сторонники химической теории считали дрожжи побочным продуктом разложения, тогда как приверженцы биологической видели в этих живых организмах причину реакции. До исследований Луи Пастера этот спор не был решен, из-за чего вопрос о самозарождении жизни напрямую пересекался с органической химией: распад материи и возникновение микроорганизмов казались частями единого процесса.

Не только материалисты, но и немецкая натурфилософия иногда поддерживала самозарождение, через более общую идею творческой продуктивности природы. Если природа есть единый развивающийся организм или система ступеней, то переход от неорганического к органическому казался философски допустимым и даже необходимым. Но у экспериментаторов этот переход вызывал подозрение. Слишком часто самозарождение служило затычкой для незнания. Если не увидели яйца, не исключили пыль, плохо закрыли сосуд, не поняли устойчивость спор, приняли химическую муть за живое образование, то вот вам и чудеса природы.

Однако нельзя изображать сторонников самозарождения только как носителей архаики. Они пытались объяснить реальную проблему происхождения низшей жизни. Если всякая жизнь происходит только от жизни, то возникает вопрос о первом происхождении жизни вообще. Если инфузории и микроорганизмы везде появляются в настоях, тогда нужно объяснить их вездесущность и путь попадания. Проблемы могли даже совпадать с атомистическими, и если яйца или зародыши невидимы, тогда почему их следует предполагать? В условиях слабой микроскопии гипотеза самозарождения была не просто суеверием, а одним из способов заполнить пробел между химией разложения и наблюдаемым появлением организмов. Позиция противников самозарождения тоже укреплялась не философской декларацией, а строгими опытами. Нужно было показать, что при строгом исключении внешних зародышей жизнь не появляется. Для этого требовались чистые сосуды, достаточное нагревание, контроль воздуха, понимание роли пыли и микроскопическое различение форм. Эта культура будет построена только постепенно. Поэтому в 1800-1830-е годы спор ещё сохранялся. Он был менее оформлен институционально, чем спор Кювье и Жоффруа или спор Френеля с корпускулярной оптикой, но методологически был не менее важен.

Витализм против механико-химической физиологии

Для медицины и физиологии начала XIX века центральной темой был спор о витализме. Он касался не одного термина «жизненная сила», а всей программы объяснения организма. Можно ли свести жизнь к физике и химии? Достаточно ли механики, раздражимости, нервного действия, кровообращения, дыхания, питания, секреций и химических превращений? Или может быть, что организм содержит в себе особый принцип, который нельзя вывести из свойств неорганической материи? Но витализм не был единой доктриной. Под этим именем существовали разные позиции. Одни говорили о душе или духовном начале, управляющем телом. Другие избегали прямой теологии и говорили о жизненной силе как особом природном принципе. Третьи связывали жизнь с раздражимостью, чувствительностью, органической реакцией тканей, но всё равно считали, что жизнь имеет что-то ещё, и проявляет себя где-то на стыке этих явлений. Четвёртые просто утверждали, что организм нельзя объяснять как машину, потому что его части взаимозависимы, саморегулируются, питаются, растут, заживают, болеют и умирают иначе, чем неорганические тела. Поэтому витализм мог быть мистическим, натурфилософским, медицинским, физиологическим или методологически осторожным. Монпельеская школа XVIII века дала одну из важных форм медицинского витализма. Теофиль де Бордё, Поль-Жозеф Бартез и близкие к ним авторы рассматривали организм как совокупность живых частей, обладающих собственными силами, чувствительностью и, реакциями. Бартез говорил о жизненном принципе, не сводимом ни к душе, ни к обычной механике. Эта позиция была направлена против механицизма, который представлял тело как систему трубок, рычагов, насосов и жидкостей. Врачи видели, что ткани реагируют, воспаляются, заживают, привыкают, раздражаются, изменяют функции. Простая механика твёрдых тел и гидравлика сосудов не объясняли этого. Ксавье Биша стал ключевой фигурой в процессе перехода от старого витализма к новой тканевой физиологии. В «Recherches physiologiques sur la vie et la mort» (1800) он различал животную и органическую жизнь. Животная жизнь связывала организм с внешним миром: ощущения, произвольные движения, мозг, нервы, органы чувств. Органическая жизнь обеспечивала внутренние функции: питание, кровообращение, дыхание, секреции, рост, обмен, работу внутренних органов. В «Anatomie générale» (1801) Биша поставил в центр своей системы ткани. Болезнь и жизнь нужно было понимать не только по органам, а по тканям с их специфическими свойствами. Биша часто относят к виталистам, но его значение скорее двойственно. С одной стороны, он действительно говорил о жизненных свойствах, раздражимости, чувствительности тканей, о различии живого и физико-химического. С другой стороны, он разрушал старую метафизическую физиологию, потому что переносил объяснение к тканям, органам, наблюдению, вскрытию и патологии. Его витализм был не чистым спиритуализмом, а попыткой описать специфические свойства живой материи, ещё до появления зрелой клеточной, биохимической и экспериментальной физиологии. 

Противоположная линия усиливалась через экспериментальную физиологию. Личный врач Лапласа, материалист и гениальный физиолог Франсуа Мажанди (1783-1855) стал одной из самых резких фигур. Он презирал спекулятивные системы и требовал опыта, часто жестокого, прямого и выполненного на живом животном (см. вивисекция). Его стиль был сознательно анти-натурфилософским. Мажанди изучал всасывание, действие ядов, функции нервов, пищеварение, кровообращение, экспериментально проверял физиологические утверждения. Для него медицина должна была перестать быть системой слов, и стать наукой о наблюдаемых функциях. Он не всегда давал завершённую теорию, но его разрушительная сила была направлена против старых объяснительных сущностей. Ещё до него Легаллуа исследовал связь дыхания, спинного мозга и сердца, показывая зависимость жизненных функций от определённых нервных центров и физиологических условий. Позже Чарльз Белл и Мажанди в споре о корешках спинномозговых нервов показали, что нервная система имеет дифференцированные функции. Одни корешки преимущественно связаны с движением, другие — с чувствительностью. Это было важно в споре против общей неопределённой «нервной силы». Нервная система переставала быть единым туманным проводником жизненного начала, и превращалась в расчленённый аппарат с разными путями и функциями.

Химия также подтачивала витализм. Лавуазье и Лаплас ещё в 1780-е годы изучали дыхание как медленное горение, связанное с потреблением кислорода и выделением углекислоты и тепла. Органическая химия уже выделяла мочевину, жирные кислоты, алкалоиды, сахара, кислоты, действующие начала растений. Искусственный синтез мочевины Вёлера в 1828 году, пускай и не уничтожил витализм сразу, но показал, что отдельные вещества животного организма могут быть получены вне живого тела. Физиологическая химия Либиха и Дюма позднее ещё сильнее разовьёт эту линию. Организм всё больше становился химической лабораторией, хотя ещё не сводился к химии полностью. Но механико-химическая программа в 1800-1830-е годы тоже имела слабости. Она ещё не знала клеточной теории в зрелом виде. Она не понимала ферментов, гормонов, микробов, молекулярных механизмов наследственности, нервного импульса в современном смысле, энергетического обмена как термодинамической системы. Она могла разрушать старые метафизические термины, но часто сама не могла дать нормального объяснения живой организации. Поэтому витализм сохранялся не только по инерции, он держался на реальных пробелах механистической физиологии.

Особенно это видно на примере раздражимости и чувствительности. После Галлерa раздражимость мышцы и чувствительность нерва стали центральными понятиями физиологии. Мышца сокращается в ответ на раздражение; нерв проводит возбуждение; ткань имеет собственные реакции. Но что такое раздражимость? Чисто механическая упругость? Электрическое свойство? Химическая нестабильность? Особая жизненная способность? В начале XIX века ответ был неясен. Гальванизм усилил физическое объяснение, но не решил проблему полностью. Можно вызвать сокращение током, но из этого не следует, что вся жизнь есть электричество. Немецкая физиология и натурфилософия давали другие формы виталистического или полувиталистического мышления. Рейль, Бурдах, Окен и многие авторы рассматривали организм как динамическое целое, где части связаны развитием, полярностью, внутренними силами. Здесь витализм легко переходил в натурфилософский язык. Медицинские системы начала XIX века постоянно балансировали между физиологией и спекуляцией. Брауновская теория возбуждения, итальянская школа контрстимулов Расори и Томмазини, бруссеизм с его раздражением и воспалением — всё это часто превращалось в догмы и терапевтические крайности, в попытки решать все проблемы одним принципом. Но также это были попытки объяснить болезнь через состояние живого организма, а не через старые гуморальные или нозологические сущности. Болезнь понималась как нарушение функций, тканей, раздражения, возбуждения, воспаления, реакции организма. Это было ближе к физиологическому материалу, чем прежняя медицина имён и симптоматических классификаций.

Исторически витализм играл двойную роль: (1) он мешал редукционистской физиологии там, где превращал незнание в особую силу, и запрещал искать физико-химическое объяснение; (2) но также он защищал реальную специфику организма от слишком грубых упрощений. Пока физика и химия не могли объяснить развитие, питание, регенерацию, нервное действие, саморегуляцию и патологическую реакцию, простая фраза «организм есть машина» мало что давала врачу и физиологу, она была скорее полезной для философского материализма, но врачам не обязательно было с этим считаться.

Статуя Бруссе

Организм, нервная система и медицина

Нервы чувствительные и двигательные

После общего спора о жизни следующий уровень — конкретная физиология организма. Здесь уже меньше рассуждают о «жизненной силе» вообще, и больше спорят о том, как устроены нервы, мозг, раздражимость тканей, воспаление и болезнь. В этом блоке особенно хорошо видно, как медицина начала XIX века переходила от старой нозологии к физиологическим объяснениям. Болезнь всё чаще пытались понимать не как самостоятельную сущность с именем из учебника, а как изменение ткани, органа, функции, возбуждения, воспаления, нервной проводимости, заражения или среды. Медицина в этот период находилась между тремя разными формами знания. Первая — клиническая медицина больницы, особенно парижская, с её осмотром, историей болезни, вскрытием, сопоставлением симптомов и поражений органов. Вторая — экспериментальная физиология, где животное тело подвергалось прямому опыту: перерезке нервов, раздражению, удалению органов, введению ядов, гальваническому воздействию. Третья — большие медицинские системы, которые ещё пытались одним принципом объяснить почти все болезни.

Парижская медицина после Биша, Корвизара, Лаэннека, Бруссе, Мажанди и их современников резко усилила анатомо-клинический стиль. Болезнь искали в органе и ткани. Вскрытие становилось продолжением наблюдения у постели больного. Симптомы нужно было связать с поражением лёгкого, сердца, желудка, мозга, печени, серозной оболочки, слизистой ткани. Лаэннек в 1819 году издал трактат о посредственной аускультации и болезнях лёгких и сердца, фактически создав новую диагностическую технику через стетоскоп. Это характерный пример эпохи: медицина становилась более телесной, инструментальной, локализующей. Но рядом с этим росла экспериментальная физиология. Она была грубее, жёстче, часто менее клинически осторожна, но ставила вопрос о функции прямо. Что будет, если перерезать нерв? Что будет, если разрушить участок мозга? Что будет, если раздражать корешок спинномозгового нерва? Что будет, если ввести яд? Можно ли отделить чувствительность от движения, дыхание от кровообращения, рефлекс от воли, раздражимость мышцы от нервного влияния? На этом материале медицина всё больше превращалась в физиологию живого тела, а не только в классификацию болезней.

Одним из главных физиологических споров 1810-1820-х годов был вопрос о разделении функций нервов. До этого нервная система часто описывалась в слишком общем виде. Нерв проводит «нервную силу», связывает мозг с органами, обеспечивает чувствительность и движение. Но как именно распределены эти функции? Один и тот же нерв отвечает и за ощущение, и за движение? Имеют ли разные корешки спинномозговых нервов разные функции? Можно ли анатомически отделить путь чувствительности от пути движения? Старые анатомы знали, что спинномозговые нервы выходят двумя корешками — передним и задним, затем соединяются в общий нервный ствол. Но функциональный смысл этого разделения оставался неясным. В начале XIX века эта анатомическая деталь стала физиологической проблемой. Если корешки различны по функции, нервная система перестаёт быть однородной проводящей тканью. Она получает внутреннюю специализацию. В 1811 году Чарльз Белл напечатал трактат «Idea of a New Anatomy of the Brain». Он исходил из мысли, что разные части нервной системы имеют разные функции, и пытался связать передние корешки с движением. Его работа была важна как попытка создать новую анатомию нервной системы, где различия строения соответствуют различиям действия. Но ранняя формулировка Белла не была полностью тождественна позднему «закону Белла-Мажанди». Он смешивал несколько линий: мозг и мозжечок, передние и задние корешки, произвольное движение, дыхательные нервы и органические функции. Заслуга Белла состояла в постановке проблемы, и в выделении двигательной роли передних корешков, но вопрос о чувствительной функции задних корешков был у него ещё недостаточно строго доказан. В 1822 году Франсуа Мажанди провёл опыты на щенках и показал, что перерезка задних корешков уничтожает чувствительность, а перерезка передних нарушает движение. Он действовал в типичном для себя стиле: не доверять системе, пока функция не проверена прямым вмешательством. Эти опыты были жестокими, но именно они дали физиологии то, чего не хватало анатомическому рассуждению — функциональную проверку. Передний корешок оказался преимущественно двигательным, а задний чувствительным. Так и возник закон Белла-Мажанди. Спор о приоритете между ними был острым. Британская сторона подчёркивала первенство Белла, французская — экспериментальную определённость Мажанди. В историческом смысле правильнее разводить две заслуги. Белл раньше поставил вопрос о функциональном различии корешков, и указал на двигательную роль передних. Мажанди яснее и опытно установил чувствительную роль задних корешков, и дал закону физиологическую строгость. 

Значение этого открытия было крупнее частной неврологической детали. Нервная система стала расчленяться на пути, функции и центры. Чувствительность и движение можно было отделить анатомически и экспериментально. Это меняло понимание параличей, травм спинного мозга, неврологических симптомов, рефлексов, боли и произвольных движений. Если повреждение одного пути уничтожает чувствительность, а другого — движение, то теперь врач получает новый способ мыслить симптомы. Паралич перестаёт быть просто общим «нервным расстройством»; он может указывать на определённое место и тип поражения. Здесь же начинает формироваться тема рефлекса. Маршалл Холл в 1830е годы развивал учение о рефлекторной функции спинного мозга. Рефлекторное движение не обязательно требует сознательной воли и прямого участия головного мозга; раздражение может идти по чувствительному пути к спинному мозгу и возвращаться по двигательному пути к мышце. Эта схема станет одной из основ физиологии нервной системы. Она хорошо продолжала закон Белла-Мажанди: если есть раздельные входящие и исходящие пути, можно объяснить автоматическую дугу реакции.

Разделение чувствительных и двигательных нервов также имело философское значение. Оно разрушало слишком общую психологическую картину, где тело просто исполняет волю души через нервную силу. Нервная система оказывалась материальной системой с разными каналами, направлениями и функциями. Ощущение, движение, рефлекс, произвольное действие, боль, паралич, судорога — всё это можно было постепенно связывать с определёнными структурами. Это не означало полного сведения сознания к нервной ткани, но создавало основу для физиологического анализа поведения. В то же время нельзя преувеличивать и зрелость этой неврологии. Электрическая природа нервного импульса ещё не была понята строго. Клеточная теория нервной ткани, нейронная доктрина, синапсы, проводящие пути головного мозга, корковые зоны — всё это будет развито позднее. Но в 1810-1830е годы был сделан важный шаг, и теперь нерв перестал быть неопределённой нитью жизни и стал функционально различимым проводником. Отсюда естественно перейти к мозгу. Если разные корешки спинномозговых нервов имеют разные функции, может быть, и мозг не является единым органом души, а содержит отдельные области, отвечающие за разные способности?

Локализация функций мозга и френология

Френология была одной из самых заметных и спорных доктрин начала XIX века. Её создателем был Франц Йозеф Галль (1758-1828), а главным популяризатором вместе с ним, и затем самостоятельно — Иоганн Гаспар Шпурцгейм (см. полный обзор и пересказ их книги). Френология претендовала на новую науку о мозге, характере, способностях, склонностях, воспитании, преступности, гениальности и социальной диагностике. Её сторонники считали, что психические способности имеют отдельные мозговые органы, что развитие этих органов влияет на форму черепа, а по внешней поверхности черепа можно судить о характере человека. Исторически у Галля было несколько разных тезисов, и их нужно разделять. Первый тезис: мозг является органом психической жизни. Для материалистически ориентированной физиологии это было важное утверждение, хотя само по себе оно уже имело длинную предысторию. Второй тезис: мозг не действует как совершенно однородная масса; разные способности связаны с разными областями. Это был принцип локализации. Третий тезис: способности человека врождённы в разной степени и зависят от развития соответствующих мозговых органов. Поэтому он сознательно враждовал со всей англо-французской философией сенсуализма, и косвенно усиливал немецкие позиции кантианства. Четвёртый тезис: развитие этих органов отражается на форме черепа. Пятый тезис: по буграм и впадинам черепа можно диагностировать способности, склонности, пороки и таланты. Первые два тезиса оказались исторически плодотворными. Последние сделали френологию уязвимой и в итоге дискредитировали её как науку.

Галль выступал против старого представления о душе как единой простой способности, одинаково присутствующей во всех актах мышления. Он считал, что психическая жизнь состоит из множества относительно самостоятельных способностей: память слов, чувство пространства, склонность к привязанности, агрессивность, осторожность, музыкальная способность, способность к языку, чувство собственности, религиозность, родительская любовь и так далее. Каждая такая способность, по его мнению, имеет свой орган в мозге. Если орган развит сильно, соответствующая склонность выражена сильнее; если слабее — слабее. Отсюда открывался путь к карте мозга. Этот подход очень напоминал тягу к локализации и классификации тканей в стиле Ксавье Биша, и был вполне типичен для того времени. Проблема состояла в том, что эти карты строились произвольно. Френологи часто выводили локализацию по биографическим анекдотам, наблюдениям черепов известных людей, преступников, душевнобольных, гениев, детей, животных. Если у человека с яркой способностью находили выступ на черепе, этот выступ могли объявить знаком соответствующего органа. Если у преступника находили иную форму черепа, её связывали с разрушительной склонностью. Метод был очень слабым, не было строгого контроля, статистики, патолого-анатомической проверки, точной связи между поверхностью черепа и корой мозга. И всё же френология не была только шарлатанством. Её историческая важность в том, что она заставила обсуждать локализацию мозговых функций. Противники френологии часто боролись не только с черепной диагностикой, но и с самой идеей множественности мозговых органов. Поэтому спор имел реальное физиологическое содержание. Действует ли мозг как единый орган, где каждая часть участвует во всех психических функциях? Или он состоит из специализированных областей? Можно ли связать речь, память, движение, чувства, характер, аффекты с определёнными зонами? Френологи отвечали слишком уверенно и слишком плохо доказательно, но сам вопрос был поставлен.

Против Галля и Шпурцгейма выступали разные группы. Одни критиковали френологию с религиозных или спиритуалистических позиций: она казалась им опасным сведением души к мозгу и моральных качеств к органическому устройству. Другие критиковали её с научных позиций: анатомические доказательства были слабы, карты мозга очевидно произвольны, череп не повторяет точно форму мозга, его способности плохо определены, и наблюдения подбираются избирательно. Во Франции особенно важным противником френологии стал Пьер Флуранс (1794-1867). В 1820-е годы он проводил опыты с удалением частей мозга у животных. Он исследовал большие полушария, мозжечок, продолговатый мозг, четверохолмие и другие структуры. Все его выводы были направлены против френологии. Он считал, что большие полушария действуют более целостно, а не как мозаика множества мелких органов характера. При этом он установил важные функциональные различия: мозжечок связан с координацией движений, продолговатый мозг — с жизненно важными функциями, повреждения некоторых структур вызывает определённые нарушения. Флуранс разрушал френологические карты, но не возвращался к полной неопределённости мозга. Его экспериментальная антифренология сама строила физиологическую локализацию, только более осторожную и крупномасштабную. Здесь возникала характерная ирония. Френология была ошибочной в своей краниоскопической практике и в большинстве конкретных карт, но её противники тоже были вынуждены заниматься локализацией. Позднее, во второй половине XIX века, открытия Брока, Фрича, Гитцига, Феррье и других исследователей покажут, что функции действительно локализуются в коре мозга, хотя совсем не так, как думали френологи. Галль не был прав в своей системе, но он участвовал в разрушении старой идеи мозга как совершенно недифференцированной массы.

Френология имела ещё одну сторону — социальную. Она быстро стала популярной за пределами академической медицины. В Британии, особенно в Эдинбурге, возникли френологические общества, журналы, лекции, публичные демонстрации. Джордж Комб сделал френологию частью популярной науки о человеке, воспитании, морали и обществе. Она обещала дать естественную основу для педагогики, уголовного права, оценки способностей людей и для выбора профессии. Френология переводила моральные и социальные различия на язык телесной организации. Преступник, гений, ребёнок, женщина, «дикарь», больной, бедняк, талантливый ученик — все могли стать объектами черепной диагностики. Здесь медицинская теория легко переходила в антропологическую и политическую практику. Для материалистической традиции френология была двойственным явлением. С одной стороны, она резко телесна: психические способности связываются с мозгом, а не с бессмертной душой. В этом смысле она подрывала спиритуалистическую психологию и была очевидно полезной (с этими соображениями в поздний период творчества её примет французский материалист Бруссе). С другой стороны, она быстро превращалась в грубую карту врождённых склонностей, где социальные отношения, воспитание, бедность, преступность и характер объявлялись следствием бугров черепа. Такой физиологизм легко становился реакционным или просто псевдонаучным. Поэтому её нельзя ни полностью оправдывать как значимую в свое время науку, ни просто выбрасывать как нелепость. Она была симптомом того, как остро в начале XIX века встал вопрос о мозге как органе психической жизни.

Бруссеизм, раздражение, воспаление и медицинские системы

В 1810-1820-е годы во Франции огромную известность получил Франсуа-Жозеф-Виктор Бруссе (1772-1838). Его система была одной из самых влиятельных и спорных медицинских доктрин эпохи. Он объяснял большую часть болезней через раздражение тканей, воспаление, патологическую реакцию организма, особенно через поражение желудочно-кишечного тракта. Бруссе вышел из контекста французской анатомо-клинической медицины и физиологии Ксавье Биша. Если Биша учил смотреть на ткани, их свойства, раздражимость, чувствительность и поражения, то Бруссе попытался сделать из этого общую медицинскую систему. Болезнь, по его мысли, нельзя понимать как самостоятельную сущность, существующую отдельно от организма. Болезнь есть изменение нормального состояния ткани, прежде всего раздражение и воспаление. Врач должен искать не имя болезни в старой классификации, а физиологический процесс, лежащий в её основании. Главным пунктом Бруссе была gastro-entérite, воспаление желудка и кишечника. Он видел в раздражении слизистой желудочно-кишечного тракта источник или центр огромного числа лихорадок и болезненных состояний. Лихорадка переставала быть самостоятельной болезнью или особой сущностью. Она становилась реакцией организма на местное раздражение, часто пищеварительной системы. Эта идея позволяла разрушить старую нозологию, где лихорадки, горячки, тифы и другие состояния классифицировались по симптоматическим группам. Бруссе хотел заменить классификацию имён физиологией воспаления.

Его программа была связана с более широкой критикой онтологической медицины. Старая медицина часто говорила о болезнях как о почти самостоятельных сущностях: такая-то лихорадка, такая-то горячка, такая-то дискразия, такая-то болезнь с набором обязательных симптомов. Бруссе требовал видеть в болезни модификацию живого организма. Нет болезни отдельно от раздражённой ткани. Нет лихорадки как особого существа, вошедшего в тело. Есть орган, ткань, раздражение, воспаление, симпатические реакции других органов, усиление или ослабление жизненной активности. В этом смысле бруссеизм имел сильную физиологическую сторону. Но сила системы быстро стала её слабостью. Бруссе слишком расширил один принцип. Желудочно-кишечное раздражение и воспаление действительно играют роль во многих болезнях, но не могут объяснить почти всё. Разные инфекции, поражения мозга, сердца, лёгких, крови, печени, почек, обмена веществ, травмы, отравления, эпидемические болезни, нервные расстройства нельзя свести к одной схеме gastro-entérite. Чем больше Бруссе побеждал старую нозологию, тем сильнее он создавал новую догму.

Терапия вытекала из теории. Если болезнь есть раздражение и воспаление, нужно уменьшить возбуждение. Отсюда антифлогистическое лечение: кровопускания, пиявки, строгая диета, покой, ослабляющие меры. Особенно знамениты были пиявки. Во Франции 1820-х годов их потребление выросло до колоссальных масштабов, и об этом во всех странах мира начали слагать анекдоты. Бруссеизм вошёл не только в медицинские диспуты, но и в практику больниц, армии и даже народного самолечения. Врач видел воспаление почти везде и почти везде лечил ослаблением. При некоторых воспалительных состояниях такие меры могли давать временное облегчение; в других случаях они истощали больного и ухудшали исход. Бруссе был связан и с политико-интеллектуальной атмосферой послереволюционной Франции. Его система имела репутацию дерзкой, антисхоластической, антиакадемической, направленной против старых медицинских авторитетов. Он писал резко, полемически, нападал на нозологов, метафизиков, сторонников старых классификаций. В этом была причина его популярности среди молодых врачей. Он давал простой боевой язык. Болезнь есть физиологическое раздражение, а не мистическая сущность; медицина должна быть основана на наблюдении тканей и функций, а не на словесной таксономии. Более того, он был сознательным и последовательным материалистом. Однако к 1830-м годам критика бруссеизма усилилась. Пьер Шарль Александр Луи и сторонники численного метода стали проверять эффективность кровопусканий статистически. Луи исследовал случаи пневмонии и другие болезни, сопоставлял сроки кровопускания, течение болезни и исходы. Его выводы подрывали уверенность в универсальной пользе агрессивного кровопускания. Это был новый тип критики медицинской системы. Бруссеизм быстро начал терять влияние, а сам Бруссе, отходя от крайностей своей старой системы, начал активнее вовлекаться в популяризацию и развитие идей френологии Галля, попутно ослабляя критику немецкой спиритуалистической философии, за признания недостатков англо-французской традиции, ведущей начало от Локка. 

Бруссеизм также можно нужно сопоставить с брауновской и итальянской линиями. Джон Браун в конце XVIII века объяснял все болезни через возбуждение: здоровье есть определённая степень возбуждения организма, болезнь возникает от избытка или недостатка возбуждения, лечение должно стимулировать или ослаблять. Эта схема была грубой, но очень влиятельной. В основном Браун советовал усиливать возбуждение, и поэтому предлагал гедонистические меры, употребление вина, опиума, вкусной пищи и т.д. В Италии Расори развил теорию контрстимулов; Томмазини продолжал и перерабатывал эту линию. Болезнь понималась через стимулы, контрстимулы, возбуждение, астению, реакцию организма. Французский бруссеизм не совпадал с итальянской школой полностью, но находился в том же контексте медицинских систем, которые пытались свести патологию к единому физиологическому принципу. Общий исторический смысл этих систем состоит в том, что они разрушали старую медицину болезненных сущностей, но сами ещё не имели достаточной экспериментальной и клинической базы. В них было больше физиологии, чем в старых гуморальных схемах, но меньше строгой проверки, чем потребует медицина позднее. Бруссе был важен не потому, что оказался прав во всех своих диагнозах и лечениях, а потому, что сделал болезнь физиологическим процессом, привязанным к органу и ткани.

Заразность болезней: контагионисты и антиконтагионисты

Спор о заразности болезней был одним из тех медицинских споров, где теория сразу превращалась в государственную практику. Речь шла не только о том, как врач объясняет чуму, жёлтую лихорадку, тиф или холеру. От ответа зависели такие важные практические меры, как карантины, закрытие портов, санитарная полиция, изоляция больных, ограничение торговли, потери в армии, риски мореплавания, права бедных кварталов в горлах и  в целом цена эпидемии для государства. Старый контагионизм имел за собой длинную традицию. Ещё со времён раннего Нового времени европейские государства создавали карантинные службы, лазареты, санитарные кордоны, правила для кораблей, прибывающих из подозрительных портов. Особенно это касалось чумы. Средиземноморская санитарная практика исходила из того, что болезнь может переноситься людьми, товарами, одеждой, кораблями, тюками шерсти, хлопка, тканями, предметами, которые соприкасались с больными. Чума действительно распространялась через цепочки контактов, хотя механизм тогда не был известен. Поэтому карантинная традиция казалась разумной даже без микробной теории. Но в конце XVIII и в начале XIX века против контагионизма усилилась мощная анти-контагионистская критика. Она исходила из того, что многие эпидемии возникают не от передачи особого заразного вещества от человека к человеку, а из местных условий: гнилого воздуха, болотных испарений, сточных канав, скученности, бедности, грязи, жары, сырости, плохого питания и т.д. Такой язык обычно называют миазматическим. Болезнь связывали с испорченной средой, а не с невидимым специфическим агентом. Анти-контагионизм не был простым отрицанием заразности из упрямства. У него были сильные наблюдательные основания. Тиф действительно свирепствовал в тюрьмах, казармах, бедных кварталах и армиях. Жёлтая лихорадка поражала порты, жаркие районы, корабли и определённые городские зоны. Холера особенно жестоко била по бедным, скученным и грязным кварталам. Врач видел связь эпидемии с условиями жизни. Если болезнь распространялась неравномерно, если богатые районы страдали меньше, если улучшение санитарных условий снижало смертность, то анти-контагионист вполне мог считать, что главная причина находится в среде. Кроме того, карантины имели огромную экономическую и политическую цену. Они останавливали торговлю, разоряли купцов, создавали коррупцию, провоцировали панику и усиливали полицейский контроль, особенно над бедными районами. В торговых державах анти-контагионизм часто имел либерально-экономический оттенок: зачем душить порты и города, если болезнь возникает из местных условий и не останавливается простыми кордонами? В этом смысле спор о заразности был ещё и спором о государственном вмешательстве.

Особенно запутанной была жёлтая лихорадка. В конце XVIII и в начале XIX века она вызывала тяжёлые эпидемии в Америке, Вест-Индии, Испании и средиземноморских портах. Одни врачи считали её завозной и заразной, а другие продуктом местных условий. Жёлтая лихорадка передаётся через комаров, чего тогда не знали. Поэтому она могла выглядеть как болезнь от местности. Но она также могла распространяться с кораблями, людьми и товарами, если вместе с ними переносились заражённые люди и подходящие условия для комаров. До открытия переносчика этот спор не мог быть решён строго. Тиф тоже давал пищу обеим сторонам. Он явно был связан с бедностью, войной, грязью, скученностью людей, голодом, тюрьмами и армиями. Поэтому анти-контагионистская интерпретация казалась убедительной. Но тиф также передавался через вшей и тесный контакт, что делало его заразным в широком смысле. Врачи начала XIX века видели социальные условия болезни, но не знали переносчика. Поэтому они дальше спорили на уровне «зараза или миазм».

Главным испытанием 1820–1830-х годов стала холера. Она же во многом и уничтожила репутацию Бруссе во Франции. Первая масштабная пандемия началась в Индии в 1817 году и распространилась по Азии. Вторая пандемия с конца 1820х годов пришла в Россию, затем в Центральную и Западную Европу. В 1831-1832 годах холера стала общеевропейской катастрофой. Она двигалась вдоль торговых путей, военных маршрутов, рек, портов и городских коммуникаций. Это событие поддерживало контагионистов, ведь болезнь явно перемещалась из региона в регион. Но внутри города она поражала прежде всего бедные, грязные, скученные кварталы, с плохой водой и отсутствием канализации. Это поддерживало мнение анти-контагионистов. В случае холеры контагионисты требовали изоляции, контроля перемещений, иногда даже военных мер. Анти-контагионисты предпочитали очищение городов, вентиляцию, удаление нечистот, улучшение жилья, борьбу с бедностью, нормальное питание и санитарную реформу. Эта позиция могла быть ошибочной в отрицании специфической передачи, но полезной в практическом санитарном отношении. Улучшение воды, канализации, уборки и плотности жилья действительно снижало эпидемические риски. 

К 1830-м годам спор так и не был решён. Микробной теории ещё не было, бактериология не существовала, переносчики многих болезней были неизвестны. В этом споре нельзя просто назначить одну сторону «научной», а другую «отсталой». Контагионисты были ближе к будущей микробной теории в том, что допускали специфическое заразное начало. Но они часто представляли это начало слишком грубо, не различали механизмы передачи разных болезней, переоценивали карантин как универсальное средство. Анти-контагионисты ошибались, когда отрицали специфическую передачу там, где она реально существовала, но они правильно видели роль среды и приближались к правильным методам профилактики. Позднейшая эпидемиология возьмёт элементы у обеих сторон. 

Человек, различие, язык и общество

Раса, климат, человеческие разновидности

Антропология начала XIX века спорила о вещах, которые в XXI веке могут показаться дикими. В ходу были дебаты о происхождении человеческих разновидностей, о роли климата, наследственности, образа жизни, питания, влияния цивилизации, языка, черепной формы, а также цвета кожи и различия полов. В науке процветали сексизм, расизм и шовинизм, и крайне трудно находить там серьезных ученых, которые не были бы запятнаны этими темами. В расовой теории главный формальный спор проходил между моногенизмом и полигенизмом. Моногенисты считали, что все человеческие группы происходят от одного корня и принадлежат к одному виду. Полигенисты допускали разное происхождение человеческих групп или даже фактическое наличие нескольких человеческих видов. Несмотря на то, что первая группа была очевидно ближе к анти-расистским взглядам (хотя и не всегда), проблема заключалась в том, что эта аргументация удобно подгонялась под Библию и происхождение всех людей от одного предка. Вторая группа, несмотря на то, что объявляла людей с разными цветами кожи фактическими разными видами — наносила удар по религиозным представлениям о творении. К тому же, очень часто полигенисты были политическими либералами и врагами рабства, и предпочитали полигенизм скорее в рамках общей системы взглядов, направленных против засилья Церкви. Но даже при такой мотивации, сама методология этого подхода неизбежно усиливала расовые предрассудки. 

В XVIII веке влиятельной фигурой был Иоганн Фридрих Блюменбах (1752-1840). Он защищал единство человеческого вида, но при этом выделял несколько разновидностей человека, обычно пять: кавказскую, монгольскую, эфиопскую, американскую и малайскую. Его классификация опиралась на черепа, цвет кожи, волосы и внешние признаки. Сам Блюменбах был моногенистом, т.е. он считал различия между человеческими группами изменениями внутри одного вида, возникшими под действием внешних условий, почти в духе Ламарка. Он не строил жёсткую полигенистскую теорию отдельных человеческих видов. Однако сама черепная и расовая классификация быстро стала двусмысленной. С одной стороны, она могла служить аргументом единства: различия постепенны, разновидности переходят друг в друга, человечество образует один вид. С другой стороны, измерение черепов, лицевых углов, волос, кожи и телесных признаков легко превращалось в иерархию. Европейский череп объявлялся нормой, другие формы располагались ниже, ближе к животным или к «детству человечества». Антропология входила в колониальную эпоху, и уже не могла быть нейтральной коллекцией костей. Кювье в антропологии занимал сложную позицию. Он был великим сравнительным анатомом, и его метод легко переносился на человека. Он различал человеческие расы и описывал их анатомически, часто в иерархическом духе своего времени. Но кювьеровская сравнительная анатомия тоже не обязательно вела к полигенизму. Во французской науке начала века ещё сильна была моногенистская рамка, связанная и с библейским происхождением, и с представлением о единстве человеческого рода. Тем не менее анатомическое различение человеческих групп создавало материал, который позднее легко использовали более жёсткие расовые теории.

В Британии важной фигурой был Джеймс Коулз Причард (1786-1848). Его «Researches into the Physical History of Man» в первом издании вышли в 1813 году, затем труд расширялся (см. наш полный пересказ этого труда). Причард защищал единство человеческого рода, и пытался объяснить различия между народами через климат, образ жизни, наследственность, культурные изменения, расселение, язык и историю. Он собирал огромный сравнительный материал и был одним из главных моногенистов в первой половине XIX века. Для него языки, обычаи и физические признаки должны были рассматриваться вместе, но не для доказательства разных человеческих видов, а для реконструкции истории человечества. С другой стороны выступает материалист Уильям Лоуренс (1783-1867). В своих «Lectures on Physiology, Zoology, and the Natural History of Man» (1819) он опирался на работы Блюменбаха, и рассматривал человека в ряду животных, при этом пользуясь сравнительной анатомией, физиологией и естественной историей. Его лекции вызвали скандал именно потому, что применяли к человеку натуралистический подход, и казались опасными для традиционной религиозной антропологии. Лоуренс не был простым пропагандистом грубого полигенизма; его интересовала естественная история человека, телесные различия, наследственность, влияние среды. Но сама постановка человека как зоологического объекта уже воспринималась как вызов.

Во Франции и Англии вопрос о расах постоянно пересекался с вопросом о рабстве. Моногенизм мог использоваться аболиционистами как аргумент единства человеческого рода. Но и моногенисты не всегда были свободны от иерархии, патернализма и идеи «низших» состояний цивилизации. Полигенизм, напротив, часто давал более удобный язык для защиты рабства и колониального господства. Если человеческие группы имеют разное происхождение или принадлежат к разным видам, тогда равенство можно объявить ложной абстракцией. В американской и французской антропологии середины XIX века эта линия станет особенно агрессивной. Климатическая теория, конечно, была старше расовой антропологии XIX века. Монтескьё, Бюффон и многие авторы XVIII века объясняли различия народов климатом, температурой, влажностью, пищей, образом жизни, почвой, политическими институтами. В начале XIX века климат сохранял свое значение, но рядом с ним всё сильнее звучала наследственность. Если различия устойчиво передаются потомству, тогда их уже нельзя объяснить только непосредственным действием воздуха и солнца на отдельного человека. Поэтому антропология колебалась между моделями с приоритетом влияние среды и наследственности Одни авторы подчёркивали изменчивость: переселение, смешение, образ жизни, питание и цивилизация могут менять физический тип. Другие усиливали устойчивость: череп, кожа, волосы и телесные признаки сохраняются через поколения.

Отдельную роль играла связь языка и расы. До зрелой сравнительной лингвистики язык часто смешивали с физическим происхождением народа. Если народы говорят родственными языками, значит ли это, что они родственны по крови? Если языки различны, значит ли это их разное происхождение? В начале XIX века эти вопросы ещё не были аккуратно разведены. Сравнительное языкознание позднее покажет, что языковое родство не равно биологической расе. Народ может сменить язык, язык может распространяться через завоевание, торговлю, религию и другие пути. Но в ранней антропологии язык, череп, нравы и происхождение часто складывались в один неустойчивый комплекс. А одной из главных техник ранней физической антропологии стало измерение черепов. Поэтому краниология, френология и расовая антропология частично пересекались. У Галля и френологов череп говорил о способностях индивида; у антропологов череп должен был говорить о разновидности, народе, расе, цивилизационном уровне. В обоих случаях присутствовала опасная иллюзия, что внешняя костная форма будто бы даёт прямой доступ к внутренней умственной и моральной природе.

Антропологи начала XIX века часто считали свои классификации естественно-научными, собирали черепа, описывали цвет кожи, волосы, лица, рост, пропорции, языки и нравы народов. Но даже когда автор защищал единство человечества, он всё равно мог сохранять иерархию цивилизаций и целую массу колониальных предрассудков. Даже когда автор говорил о роли среды и воспитания, он мог описывать народы через устойчивые стереотипы. Поэтому ранняя антропология была не просто наукой о человеке, а опасной зоной, где естественная история, политика и власть над другими народами тесно смешивались. К 1830-м годам этот спор ещё далеко не завершился. Моногенисты сохраняли сильные позиции, особенно в британской традиции Причарда и в религиозной антропологии. Полигенизм усиливался, особенно там, где расовая иерархия становилась удобной для рабовладельческой и колониальной политики. А сравнительная анатомия давала материал равно для обеих сторон.

Сравнительное языкознание и происхождение языков

Сравнительное языкознание начала XIX века занимало особое место среди наук о человеке. Оно работало с гуманитарным материалом — словами, грамматическими формами, текстами, древними памятниками, но постепенно вырабатывало метод, похожий на естественно-научный. В ход пошло сравнение большого числа форм, выявление регулярных соответствий, реконструкция прежнего состояния и установление исторического родства. В XVIII веке вопрос о языке часто ставился философски. Откуда произошла речь? Была ли она дана человеку Богом, возникла ли из природных криков, из подражания звукам природы, из общественного договора, из страстей, из потребности общения? Кондильяк, Руссо, Гердер и многие другие авторы обсуждали язык как часть философии человека. Для сенсуалистической традиции язык был связан с происхождением идей, знаками, анализом ощущений, памятью, общением, воспитанием. Для немецкой традиции конца XVIII века язык всё чаще становился выражением народного духа, исторической индивидуальности, внутренней формы мышления. Но до сравнительной грамматики всё это ещё не было строгой исторической наукой. Перелом связан с изучением санскрита и с расширением европейского знания об Индии. В 1786 году в знаменитой речи в Азиатском обществе в Калькутте Уильям Джонс (1746-1794) указал на глубокое родство санскрита с греческим, латинским, готским, кельтскими и древнеперсидским языками. Сходство касалось не отдельных случайных слов, а корней, грамматических форм, спряжений, склонений, строения языка. Из этого следовал вывод, что эти языки имеют общий источник, уже не существующий в чистом виде. Значение этого вывода было огромным. Родство языков стало доказуемым историческим фактом. Позже, в книге «Über die Sprache und Weisheit der Indier» (1808) немецкий мракобес Фридрих Шлегель придал этой теме широкую культурно-философскую форму. Он связывал санскрит, индийскую древность, сравнительную грамматику и историю народов и романтический интерес к Востоку. Для Шлегеля важна была внутренняя форма языка, богатство и древность индоевропейских форм. Он ещё очень легко смешивал восточный язык, фантазии про духовный народ и его глубокую мудрость, мифологию и происхождение культуры, но именно такая смесь сделала сравнительное языкознание частью большой европейской интеллектуальной моды.

Более строгий этап связан с другим немецким ученым — Францем Боппом (1791-1867). Его работа 1816 года о системе спряжения санскрита в сравнении с греческим, латинским, персидским и германскими языками фактически открыла классическую сравнительную грамматику. Бопп занимался уже не общими рассуждениями о глубокой мудрости Востока, а сопоставлением грамматических форм. Он сравнивал окончания, корни, вспомогательные элементы, формы глагола, склонения, способы образования слов. Позднее его «Vergleichende Grammatik» 1833-1852 годов стала одним из главных трудов новой науки. Языковое родство теперь устанавливалось не по впечатлению, а по систематическому совпадению структур. Рядом с Боппом стоит Расмус Раск. Его исследование о происхождении древнесеверного или исландского языка, написанное в 1814 и опубликованное в 1818 году, имело огромное значение для германистики и сравнительного метода. Раск устанавливал соответствия между древнесеверным, готским, греческим, латинским, славянскими и балтийскими языками. Он особенно важен тем, что двигался к принципу регулярных звуковых соответствий. Не всякое похожее слово является доказательством родства; нужно смотреть, как один звук систематически соответствует другому в ряде слов. Это отделяло сравнительное языкознание от старой этимологической фантазии.

Якоб Гримм в «Deutsche Grammatik», особенно во втором издании 1822 года, сформулировал знаменитый закон передвижения согласных в германских языках. То, что позднее назвали законом Гримма, показывало регулярные соответствия между индоевропейскими смычными и германскими согласными. Это был один из решающих моментов, потому что звук меняется не хаотически, а закономерно. История языка стала похожа на естественную историю форм. Как геолог сопоставляет пласты, а анатом — органы, так и лингвист сопоставляет звуки, окончания, корни и грамматические структуры. В этом состояло методологическое новшество сравнительного языкознания. Старые этимологи часто действовали произвольно. В их работах похожие слова объявлялись родственными, а всякие неудобные различия игнорировались, поэтому их фантастические сближения строились по внешнему созвучию. Новая сравнительная грамматика требовала регулярности. Если латинское pater, греческое patēr, санскритское pitar и германские формы относятся к одному древнему слову, то нужно показать не только сходство значения, но и закономерность звуковых различий. Если германское f соответствует латинскому p в одном слове, то это должно подтверждаться ещё серией других примеров. Именно регулярность превращала лингвистику в историческую дисциплину.

Происхождение языка при этом не исчезло как философская проблема, но постепенно отступило перед более проверяемым вопросом о происхождении языковых семей. Можно было бесконечно спорить, возникла ли речь из крика, жеста, подражания или вообще была божественным даром. Сравнительная грамматика занималась совсем другим. Она пыталась понять, как из общего праязыкового состояния развились санскрит, греческий, латинский, германские, славянские, балтийские, кельтские и иранские языки. Это был более ограниченный, но более научный вопрос. Он не объяснял происхождение человеческой речи вообще, зато позволял реконструировать историческое родство конкретных языков. Вильгельм фон Гумбольдт (1767-1835) придал этой науке более широкое философское значение. Он рассматривал язык не как мёртвый набор слов, а как деятельность, как формирующую силу мышления, как внутреннюю форму, через которую народ организует свой опыт. Его работа о кави-языке и классификация языков относятся уже к более широкому периоду, но сама гумбольдтовская постановка важна для первой половины XIX века. Языки различаются не только словарём, но и строением. Он отличает изолирующие, агглютинативные и флективные типы; разные способы выражать отношения; разные степени сращения корня и грамматической формы. 

Но здесь возникала опасность смешения языка и расы. Родство языков легко принимали за родство крови. Индоевропейская языковая семья позднее будет названа арийской в некоторых традициях, и этот термин получит крайне тяжёлую политическую судьбу. В первой половине XIX века ещё не было поздней расовой идеологии в её зрелом виде, но смешение уже начиналось. Если санскрит, греческий, латинский и германские языки родственны, тогда значит ли это, что их носители принадлежат к одной расе? Если народ говорит на языке индоевропейской семьи, значит ли это его биологическое происхождение? Сравнительное языкознание само по себе не требовало такого вывода. Язык может распространяться самыми разными путями. Но соблазн делать широкие практические выводы, особенно по отношению к современности, часто перевешивал всякую аккуратность. Но сравнительное языкознание имело ещё одну очень важную черту: оно давало гуманитарным наукам понятие закона изменения. Звуковой закон не был законом в физическом смысле, но уже приближался к представлениям о строгой науке. Лингвист уже не мог свободно производить одно слово от любого другого. Он должен был показать регулярный путь этого изменения. Это сближало языкознание с геологией и палеонтологией. Геология реконструировала прошлые состояния Земли по слоям и породам. Палеонтология реконструировала исчезнувшие фауны по костям и раковинам. Эмбриология реконструировала последовательность формирования организма по стадиям развития. Сравнительная грамматика реконструировала прежние языковые состояния по сохранившимся формам. Во всех случаях настоящее рассматривалось как след прошлого, а видимое разнообразие — как результат исторического расхождения.

Статистика, народонаселение и “социальная физика”

Статистика общества стала одной из новых интеллектуальных мод конца 1820-х и особенно 1830-х годов. Она собирала данные о рождаемости, смертности, браках, преступности, самоубийствах, болезнях, бедности, ценах, населении, эпидемиях, городах, армии и образовании. Но предыстория статистики уходит в XVII-XVIII века. Английская политическая арифметика Джона Граунта, Уильяма Петти и их последователей уже работала с таблицами смертности, населением, налогами, городскими данными. Государства издавна собирали сведения о своих подданных, землях, торговле и т.д. В немецких университетах Statistik первоначально означала описание состояния государства и его ресурсов. Но в начале XIX века эта разрозненная практика стала превращаться в более широкую науку о закономерностях массовых явлений. Томас Мальтус поставил один из самых острых вопросов ещё в «Essay on the Principle of Population» (1798). Его тезис был прост: население имеет тенденцию расти быстрее, чем средства существования. Если размножение не ограничивается нравственным воздержанием, бедностью, болезнями, голодом, войной или другими сдерживающими факторами, тогда общество сталкивается с давлением численности на продовольствие и заработки. Этот тезис сразу стал предметом огромного спора (см. Апология Мальтуса). Он касался вопросов бедности и самой помощи бедным, брака, рождаемости, заработной платы, земледелия, колонизации, общественной морали, политической экономии и реформы английских законов. Но Мальтус был важен не только как экономист или демограф. Он заставил говорить о человеческом размножении как о закономерном массовом процессе. Бедность переставала объясняться только моральными недостатками отдельных людей, или плохим управлением. Она получала демографическую формулу. Противники возражали ему с разных сторон: одни считали, что технический прогресс и земледелие способны увеличить средства существования; другие видели главную причину бедности в собственности, распределении, эксплуатации и политических институтах; третьи отвергали мрачную мораль Мальтуса, согласно которой бедный сам виноват в своей нищете, потому что не ограничил рождаемость, а это значило, что Мальтус советует пойти против природы! Не менее важными для статистики были работы Кондорсе и французских идеологов, включая теорию вероятностей Лапласа. Следы этой традиции можно найти у самых разных французских авторов, от психиатра Пинеля, требовавшего вести статистику чтобы сделать из психиатрии науку, до числового метода врача Луи, который опроверг пользу от кровопускания и нанес сокрушительный удар по умозрительным системам Бруссе. 

После Наполеоновских войн европейские государства стали активнее собирать статистику. Переписи, приходские записи, медицинские отчёты, больничные данные, сведения о преступности, смертности, браках, ценах, школах и эпидемиях постепенно образовывали огромный массив чисел. Эти числа часто были неточными, неполными, собранными разными ведомствами и по разным правилам. Но их становилось достаточно много, чтобы возник соблазн искать устойчивые закономерности. Если из года в год в большой стране происходит примерно сходное число браков, преступлений или самоубийств, значит ли это, что общество подчиняется законам, подобным природным?

Именно здесь появляется Адольф Кетле (1796-1874). В 1830-е годы он развивал проект «социальной физики» и понятие «среднего человека» — l’homme moyen. Кетле применял к обществу методы вероятности, средних величин, распределений, регулярностей массовых данных. Его поражала устойчивость чисел: сколько людей вступает в брак, сколько совершает преступления, сколько умирает в определённом возрасте, сколько рождается мальчиков и девочек, как распределяется рост, вес, физические признаки. Индивидуальное действие кажется свободным и случайным; но массовая статистика обнаруживает повторяемость. Понятие «среднего человека» было двусмысленным. С одной стороны, оно позволяло уйти от анекдотов и моральных впечатлений. Общество можно было изучать через большие числа. С другой стороны, среднее легко превращалось в норму. То, что статистически часто, начинали считать естественным, правильным, здоровым. Отклонение от среднего могло трактоваться как патология. И здесь социальная статистика соприкасалась с медициной, антропологией и будущей нормализующей властью государства. Статистика преступности особенно сильно действовала на воображение современников. Если число преступлений определённого типа из года в год колеблется в сравнительно узких пределах, что это говорит о свободной воле? Кетле и близкие авторы не обязательно отрицали индивидуальную ответственность, но сама регулярность преступности подталкивала к мысли, что общество производит определённое количество преступлений при данных условиях. Преступление переставало быть только грехом или индивидуальным пороком. Оно становилось массовым социальным фактом, связанным с возрастом, полом, бедностью, образованием, временем года, занимаемой профессией, изменением цен, алкоголем, семейным состоянием и т.д. Эта линия была близка к санитарной статистике. Эпидемии, смертность, младенческая смертность, туберкулёз, тиф, холера, профессиональные болезни, смертность в бедных кварталах — всё это требовало таблиц. Вне зависимости от споров контагионистов и анти-контагионистов было ясно, что болезнь распространяется как массовый процесс и особенно сильно в плохо обустроенной среде. Санитарные реформаторы собирали данные о жилье, воде, канализации, плотности населения, кладбищах, фабриках, тюрьмах и т.д. Даже когда теория болезни оставалась ошибочной, сама статистика могла показывать, что смертность тесно связана с условиями жизни.

Французские врачи и администраторы активно развивали численный метод. Как уже говорилось выше, Пьер Шарль Александр Луи применял подсчёт случаев для оценки кровопусканий и других методов лечения. Если теория говорит, что кровопускание помогает, нужно сравнить случаи, сроки лечения, смертность и исходы лечения. Медицинская истина переставала быть только авторитетом учителя или красотой системы. Она начинала проверяться сериями наблюдений. Этот метод ещё был грубым по сравнению с поздней клинической статистикой, но он уже менял стиль медицины. Политическая сторона статистики была не менее важна. Государство получало новый способ видеть население. Люди становились не только подданными, налогоплательщиками или верующими, но и единицами в таблицах рождаемости, смертности, брака, преступности и во многих других разделах. Это помогало проводить грамотные реформы, улучшать условия санитарии, совершенствовать городское управление, смелее развивать сферы страхования, а также более грамотно планировать больницы, школы, тюрьмы, а позже и целые города. Но это также усиливало административный надзор. Числа превращали общество в удобный объект управления.

Статистика также меняла и моральный язык. Если бедность, преступность, болезнь и смертность распределяются закономерно, их уже трудно объяснять только личной виной. Но тот же язык мог использоваться и против бедных: если статистика выделяет «опасные классы», особые районы преступности, наследственные пороки и патологические группы, то она легко становится инструментом для предвзятой полицейской классификации. Поэтому социальная физика, как и антропология, имела двойственный характер: она давала материал для реформы и одновременно для контроля. Кетле хотел сделать общество предметом закономерного знания. В этом он был наследником физико-математического идеала XVIII века, но применял его к человеческим массам. Его «социальная физика» не означала, что отдельный человек буквально движется как планета. Речь шла о том, что при большом числе наблюдений индивидуальные случайности взаимно гасятся, а устойчивые причины проявляются в средних величинах. Это была статистическая форма детерминизма. Она не уничтожала полностью свободу в философском смысле, но сильно ограничивала старую моральную картину изолированного поступка. 

Портрет Адольфа Кетле

Все эти споры из начала XIX века не нужно сводить к простой смене старых заблуждений новыми истинами. Они представляют собой скорее градиент, полосу между поздним Просвещением и наукой середины XIX века. Почти в каждой области существовала старая система, которая ещё имела реальные основания, и новая программа, которая ещё не имела полной зрелости.

  • Нептунисты ошибались, распространяя водное происхождение на гранит и базальт, но осадочная геология действительно строилась вокруг воды.
  • Катастрофисты преувеличивали резкость геологических переворотов, но вымирания и катастрофические события оказались реальными.
  • Лайель усовершенствовал геологическое объяснение через действующие причины, но его строгая равномерность темпов тоже была слишком узкой.
  • Теплородная теория уступила механическому пониманию тепла, но до закона сохранения энергии старая теория оставалась рабочим языком многих расчётов.
  • Виталисты часто прикрывали незнание ссылкой на жизненную силу, но механицизм того времени не мог объяснить развитие, регуляцию и организацию организма.
  • Френология ошибалась в черепной диагностике, но вопрос о локализации функций мозга оказался настоящим.
  • Анти-контагионисты ошибались, отрицая специфическую передачу болезней, но верно видели роль городской среды, бедности, воды, скученности и санитарии.

К 1830-1840-м годам из этой полосы споров вышли новые контуры знания. Геология получила стратиграфию, карты, глубокое время и фаунистическую последовательность. Физика получила волновую оптику, раннюю электродинамику, математическую теорию теплопроводности и подготовку к энергетике. Химия получила атомные веса, эквиваленты, электрохимию, органический анализ и первые синтетические вещества. Биология получила сравнительную анатомию, естественную классификацию, эмбриологию, споры о трансформизме и вопрос о плане строения. Медицина получила анатомо-клинический метод, экспериментальную физиологию, неврологическую локализацию, численный метод и санитарную статистику. Науки о человеке получили сравнительную грамматику, физическую антропологию, демографию и социальную статистику. И все это вместе превратит науку середины-конца XIX века в классическую модель, на которой до сих пор во многом основана наша современная научная практика. 

Tags:

, , , , , , ,