Existuje typ příznivce gnu ateismu a/nebo scientismu, který zaujímá velmi černobílý postoj k definici vědy a také k historii vědy. Pro tyto lidi, a je jich překvapivě mnoho, jsou teorie buď správné, a tedy vědecké, a napomáhají pokroku vědy, nebo nesprávné, a tedy nevědecké, a tomuto pokroku brání. Z pohledu historika lze samozřejmě na tento postoj či stanovisko pohlížet jen s nedůvěrou, protože náš ateistický zastánce scientismu odmítá geocentrismus, flogistonovou teorii a lamarckismus jako falešné, a proto je třeba je vyhodit do koše dějin, zatímco Koperníka, Lavoisiera a Darwina oslavuje jako bohy vědy, kteří vyvedli lidi z údolí nevědomosti na výsluní racionálního myšlení.
Již dříve jsem se touto situací zabýval při více než jedné příležitosti, ale jako historik vědy si myslím, že je to lekce, kterou je třeba v pravidelných intervalech opakovat. Protože právě probíhá „Národní týden chemie 2015“ pořádaný Americkou chemickou společností, budu se znovu zabývat teorií flogistonu, jejíž tvůrce Georg Ernst Stahl se narodil 22. října 1659 v Ansbachu, což je ve Středních Francích, jen kousek od místa, kde bydlím.
Georg Ernst Stahl (1660-1734) Zdroj:
Stahl měl poměrně konvenční kariéru, v letech 1679-1684 studoval medicínu na univerzitě v Jeně. V roce 1687 se stal dvorním lékařem vévody ze Sachen-Weimaru a v roce 1694 byl jmenován profesorem medicíny na nově založené univerzitě v Halle, kde zůstal až do roku 1715, kdy se stal osobním lékařem pruského krále Fridricha Viléma I. V roce 1715 byl jmenován profesorem medicíny na univerzitě v Halle. Stahl byl stejně jako většina chemiků v raném novověku profesionálním lékařem, chemie existovala pouze v akademickém kontextu jako dílčí disciplína medicíny.
Pro pochopení flogistonové teorie se musíme vrátit zpět a krátce se podívat na vývoj teorie hmoty od dob antického Řecka. Empedoklés zavedl v pátém století před naším letopočtem slavnou teorii čtyř prvků: země, vody, vzduchu a ohně, která zůstala v Evropě základní teorií až do raného novověku. V devátém století n. l. Abú Músá Džabir ibn Haján přidal ke čtyřem prvkům síru a rtuť jako principy, nikoliv látky, aby vysvětlil vlastnosti sedmi kovů. V šestnáctém století n. l. Paracelsus převzal al- Džábírovu síru a rtuť a přidal sůl jako svou tria prima, aby vysvětlil vlastnosti všech látek. V sedmnáctém století, kdy Paracelsův vliv vrcholil, mnoho alchymistů/chemiků přijalo teorii pěti prvků – Země, Voda, Síra, Rtuť a Sůl -, čímž odpadl vzduch a oheň. Robert Boyle ve svém díle The Sceptical Chymist (1661) zavrhl jak řeckou teorii čtyř prvků, tak Paracelsovu tria prima a přiblížil se modernějšímu pojetí prvků. Nyní se dostáváme k počátkům flogistonové teorie.
Němec Johann Joachim Becher (1635-1682), lékař a alchymista, byl velkým fanouškem Boyla a jeho teorií, a dokonce cestoval do Londýna, aby se učil u mistrových nohou.
Johann Joachim Becher (1635-1682) Zdroj: Stejně jako Boyle odmítl řeckou teorii čtyř prvků i Paracelsovu tria prima a ve své Physica Subterranea (1667) je nahradil teorií dvou prvků Země a Voda, přičemž vzduch byl přítomen jen jako jejich směšovač. V podstatě však znovu zavedl Paracelsovu tria prima v podobě tří různých druhů Země.
- terra fluida neboli rtuťovitá Země dávající materiálu vlastnosti, tekutost, jemnost, prchavost, kovový vzhled
- terra pinguis neboli mastná Země dávající materiálu vlastnosti mastný, sirnou a hořlavou
- terra lapidea sklovitá Země, dávající materiálu charakteristickou tavitelnost
Stahl převzal Becherovo schéma prvků, soustředil se na jeho terra pinguis, učinil ji svou ústřední látkou a přejmenoval ji na flogiston. V jeho teorii všechny látky, které jsou hořlavé, obsahují flogiston, který se při hoření uvolňuje, přičemž hoření končí, jakmile je flogiston vyčerpán. Klasickým důkazem toho bylo hoření rtuti, která se ve Stahlově terminologii mění v popel (v naší terminologii v oxid rtuťnatý). Pokud se tento popel znovu zahřeje dřevěným uhlím, flogiston se obnoví (podle Stahla) a s ním i rtuť. (Podle našeho názoru dřevěné uhlí odstraňuje kyslík a obnovuje rtuť). Ve složité sérii pokusů Stahl přeměnil kyselinu sírovou na síru a zpět, přičemž změny vysvětlil opět odstraněním a návratem flogistonu. Stahl, vynikající experimentální chemik, dokázal pomocí své flogistonové teorie založené na experimentu a empirickém pozorování vysvětlit to, co dnes známe jako redoxní reakce a acidobazické reakce. Stahlova flogistonová teorie tak byla prvním empiricky založeným „vědeckým“ vysvětlením velké části základů chemie. Je klasickým příkladem toho, co Thomas Kuhn nazýval paradigmatem a Imre Lakatos vědeckým výzkumným programem.
Pohlíženo s odstupem času je flogistonová teorie slavně, úžasně a absolutně chybná ve všech svých aspektech, což vede k opovržení, s nímž se na ni dívají naši gnu ateističtí zastánci scientismu, jakkoli se v tom mýlí. Lakatosův vědecký výzkumný program mám raději než Kuhnovo paradigma právě proto, že mnohem lépe vystihuje úspěch flogistonové teorie. Pro Lakatose je irelevantní, zda je teorie správná, nebo ne, důležitá je její heuristika. Vědecký výzkumný program, který produkuje nová fakta a jevy, jež zapadají do popisného rozsahu programu, má pozitivní heuristiku. Ten, který produkuje nová fakta a jevy, které do něj nezapadají, má negativní heuristiku. Vědecké výzkumné programy mají po celou dobu své existence současně pozitivní i negativní heuristiku, dokud pozitivní heuristika převažuje nad negativní, je program nadále přijímán. Přesně to byl případ flogistonové teorie.
Většina evropských chemiků osmnáctého století přijala a pracovala v rámci flogistonové teorie a vytvořila mnoho nových důležitých chemických poznatků. Nejpozoruhodnější jsou v tomto smyslu, většinou britští, tzv. pneumatičtí chemici. Joseph Black (1728-1799), profesor medicíny v Edinburghu, v rámci flogistonové teorie izoloval a identifikoval oxid uhličitý, zatímco jeho doktorand Daniel Rutherford (1749-1819) izoloval a identifikoval dusík. Švéd Carl Wilhelm Scheele (1742-1786) vyrobil, identifikoval a studoval kyslík, za což se mu nedostává uznání, protože ačkoli byl první, opozdil se s publikováním svých výsledků a byl předstižen Josephem Priestleym (1733-1804), který nezávisle na něm také objevil kyslík a označil jej chybně jako deflogistický vzduch. Priestley jako zdaleka největší z pneumatických chemiků izoloval a identifikoval nejméně osm dalších plynů a také položil základy pro objev fotosyntézy, což je možná jeho největší úspěch.
Henry Cavendish (1731-1810) izoloval a identifikoval vodík, o němž se po určitou dobu domníval, že by mohl být ve skutečnosti flogistonem, a poté učinil nejdůležitější objev v rámci flogistonové teorie, strukturu vody. Sérií pečlivých pokusů se Cavendishovi podařilo prokázat, že voda není prvek, ale sloučenina sestávající ze dvou měr flogistonu (vodíku) a jedné měrky deflogistického vzduchu (kyslíku). Se stejnou přesností také prokázal, že normální vzduch se skládá ze čtyř dílů dusíku na jeden díl kyslíku, nebo lépe řečeno ne zcela. Neustále nacházel něco, co nedokázal identifikovat, přítomné v jedné setině a dvacetině objemu dusíku. V devatenáctém století to nakonec bude identifikováno jako plyn argon.
Všechny tyto objevy je třeba počítat k pozitivní heuristice flogistonové teorie. Na negativní stranu se zatížila skutečnost, že s tím, jak se v osmnáctém století zvyšovala přesnost měření, bylo zjištěno, že popel, například rtuťový, který zůstává po hoření, je těžší než původní spalovaná látka. To bylo znepokojivé, protože se předpokládalo, že při hoření se uvolňuje flogiston. Někteří zastánci této teorie dokonce navrhovali negativní flogiston, aby tuto anomálii vysvětlili. Tento návrh, který se nikdy neujal, je dnes obzvláště vysmíván, což mi připadá poněkud zvláštní v době, která musela přijmout antihmotu a nyní se po ní chce, aby přijala temnou hmotu a temnou energii, aby vysvětlila známé anomálie v současných teoriích.
Ironicky vzato to byly objevy kyslíku a složení vody, které Lavoisierovi poskytly potřebné stavební kameny k rozbití flogistonové teorie a vybudování jeho vlastní konkurenční teorie, která se nakonec ukázala jako úspěšná a odkázala flogistonovou teorii na smetiště dějin chemie. Nikdy bychom však neměli zapomínat, že právě tato teorie mu poskytla nástroje, které k tomu potřeboval. Jak jsem napsal v podtitulu, i teorie, která je úžasně chybná, může být fantasticky plodná a při zpětném pohledu bychom k ní měli přistupovat s respektem.