A gnu ateizmus és/vagy szcientizmus támogatóinak van egy típusa, aki nagyon fekete-fehéren viszonyul a tudomány definíciójához és a tudománytörténethez is. Ezen emberek számára – és meglepően sokan vannak ilyenek – az elméletek vagy helyesek, tehát tudományosak, és segítik a tudomány fejlődését, vagy helytelenek, tehát nem tudományosak, és akadályozzák ezt a fejlődést. Természetesen a történész szemszögéből nézve ez a hozzáállás vagy álláspont csak hitetlenkedéssel fogadható, ahogy a mi gnu ateista szcientizmus-párti képviselőnk a geocentrizmust, a flogiszton-elméletet és a lamarckizmust hamisnak és így a történelem szemétdombjára dobandónak minősíti, miközben Kopernikuszt, Lavoisier-t és Darwint a tudomány isteneiként ünnepli, akik kivezettek a tudatlanság völgyéből a racionális gondolkodás napsütésébe.
Ezzel a helyzettel már többször is foglalkoztam, de tudománytörténészként úgy gondolom, hogy ezt a leckét rendszeres időközönként meg kell ismételni. Mivel most van az Amerikai Kémiai Társaság “Nemzeti Kémia Hete 2015”, újra megvizsgálom a flogisztonelméletet, amelynek megalkotója, Georg Ernst Stahl 1659. október 22-én született Ansbachban, ami Közép-Frankföldön van, nem messze attól az úttól, ahol én lakom.
Georg Ernst Stahl (1660-1734) Forrás: Wikimedia Commons
Stahl meglehetősen hagyományos karriert futott be, 1679 és 1684 között a jénai egyetemen tanult orvostudományt. 1687-ben Sachen-Weimar hercegének udvari orvosa lett, 1694-ben pedig kinevezték az újonnan alapított hallei egyetem orvosprofesszorává, ahol 1715-ig maradt, amikor I. Friedrich Wilhelm porosz király személyi orvosa lett. Stahl a kora újkor legtöbb vegyészéhez hasonlóan hivatásos orvos volt, a kémia csak akadémiai keretek között, az orvostudomány egyik aldiszciplínájaként létezett.
A flogisztonelmélet megértéséhez vissza kell mennünk és röviden áttekinteni az anyagelmélet fejlődését az ókori görögök óta. Empedoklész az i. e. ötödik században vezette be a híres négy elem elméletét, a Föld, a Víz, a Levegő és a Tűz elméletét, és ez maradt az alapvető elmélet Európában egészen a kora újkorig. Az i. e. kilencedik században Abu Mūsā Jābir ibn Hayyān a négy elemhez hozzáadta a ként és a higanyt, mint elveket, nem pedig mint anyagokat, hogy megmagyarázza a hét fém tulajdonságait. A Kr. u. XVI. században Paracelsus átvette al-Jābir Kénjét és Merkúrját, hozzáadva a Sót mint tria primát, hogy megmagyarázza az összes anyag tulajdonságait. A tizenhetedik században, amikor Paracelsus befolyása a tetőfokára hágott, sok alkimista/kémikus elfogadta az öt elem elméletét – Föld, Víz, Kén, Kén, Merkúr és Só – a levegő és a tűz elhagyásával. Robert Boyle The Sceptical Chymist (1661) című művében mind a görög négyelemű elméletet, mind Paracelsus tria primáját elvetette, és egy modernebb elemfelfogás felé tapogatózott. Ezzel elérkeztünk a flogisztonelmélet eredetéhez.
A német Johann Joachim Becher (1635-1682) orvos és alkimista nagy rajongója volt Boyle-nak és elméleteinek, sőt Londonba utazott, hogy a mester lábainál tanuljon.
Johann Joachim Becher (1635-1682) Forrás: Wikimedia Commons
Boyle-hoz hasonlóan ő is elvetette mind a görög négyelemű elméletet, mind Paracelsus tria primáját, és Physica Subterranea (1667) című művében ezeket egy kételemű elmélettel, a Föld és a Víz elmélettel helyettesítette, amelyben a Levegő csak a kettő keverékeként van jelen. Alapvetően azonban újra bevezette Paracelsus tria primáját három különböző típusú Föld formájában.
- terra fluida vagy higanyos Föld, amely az anyag tulajdonságait, folyékonyságát, finomságát, fugacitását, fémes megjelenését adja
- terra pinguis vagy zsíros Föld, amely az anyag tulajdonságait olajosnak adja, kénes és gyúlékony
- terra lapidea üveges Föld, amely az anyagnak az olvadékonyság jellemzőit adja
Stahl átvette Becher elemrendszerét, a terra pinguisre koncentrálva, azt tette központi anyagává, és átnevezte flogisztonnak. Az ő elméletében minden anyag, amely gyúlékony, tartalmaz flogisztont, amely égéskor távozik, az égés akkor szűnik meg, amikor a flogiszton kimerül. Ennek klasszikus demonstrációja a higany égése volt, amely Stahl terminológiájában hamuvá (a miénkben higanyoxiddá) válik. Ha ezt a hamut faszénnel újra felmelegítjük, a flogiszton (Stahl szerint) helyreáll, és vele együtt a higany is. (A mi felfogásunk szerint a faszén eltávolítja az oxigént, visszaállítva a higanyt). Stahl egy bonyolult kísérletsorozatban a kénsavat kénné változtatta és vissza, a változásokat ismét a flogiszton eltávolításával és visszatérésével magyarázta. Stahl, aki kiváló kísérleti kémikus volt, a kísérleteken és empirikus megfigyeléseken alapuló flogisztonelméletével a kiterjesztés révén meg tudta magyarázni azt, amit ma redoxireakcióknak és sav-bázis reakcióknak nevezünk. Stahl flogisztonelmélete volt tehát az első empirikusan megalapozott “tudományos” magyarázat a kémia alapjainak nagy részére. Ez egy klasszikus példája annak, amit Thomas Kuhn paradigmának, Lakatos Imre pedig tudományos kutatási programnak nevezett.
Utólag visszatekintve a flogisztonelmélet dicsőségesen, csodálatosan és abszolút téves minden vonatkozásban, ami ahhoz a megvetéshez vezet, amellyel a szcientizmus gnu ateista híveink szemlélik, azonban tévednek, amikor ezt teszik. Lakatos tudományos kutatási programja nekem jobban tetszik Kuhn paradigmájánál, pontosan azért, mert sokkal jobban leírja a flogisztonelmélet sikerét. Lakatos számára lényegtelen, hogy egy elmélet helyes vagy helytelen, ami számít, az a heurisztikája. Egy olyan tudományos kutatási program, amely új tényeket és jelenségeket produkál, amelyek beleillenek a program leírási körébe, pozitív heurisztikával rendelkezik. Az, amely olyan új tényeket és jelenségeket produkál, amelyek nem illenek bele, negatív heurisztikával rendelkezik. A tudományos kutatási programok létezésük során egyszerre rendelkeznek pozitív és negatív heurisztikával, és mindaddig, amíg a pozitív heurisztika meghaladja a negatív heurisztikát, a programot továbbra is elfogadják. A flogisztonelmélet esetében pontosan ez volt a helyzet.
A legtöbb európai XVIII. századi kémikus elfogadta és a flogisztonelmélet keretei között dolgozott, és rengeteg új, fontos kémiai ismeretet hozott létre. A legjelentősebbek ebben az értelemben a, többnyire angol, úgynevezett pneumatikus kémikusok. Joseph Black (1728-1799), az edinburghi orvosprofesszor a flogisztonelmélet keretein belül dolgozott, elkülönítette és azonosította a szén-dioxidot, míg doktorandusza, Daniel Rutherford (1749-1819) a nitrogént izolálta és azonosította. A svéd Carl Wilhelm Scheele (1742-1786) állította elő, azonosította és tanulmányozta az oxigént, amiért nem jár neki elismerés, mert bár ő volt az első, késlekedett eredményeinek közzétételével, és Joseph Priestley (1733-1804) megelőzte, aki ettől függetlenül szintén felfedezte az oxigént, tévesen dephlogisztikusan levegőnek nevezve azt. Priestley a légköri kémikusok közül messze a legnagyobb, legalább nyolc másik gázt izolált és azonosított, valamint megalapozta a fotoszintézis felfedezését, ami talán a legnagyobb eredménye.
Henry Cavendish (1731-1810) izolálta és azonosította a hidrogént, amelyről egy ideig azt hitte, hogy valójában flógiszton lehet, mielőtt a flógisztonelmélet keretein belül a legfontosabb felfedezést, a víz szerkezetét tette. Cavendish gondos kísérletek sorozatával be tudta bizonyítani, hogy a víz nem egy elem, hanem egy olyan vegyület, amely két adag flagisztonból (hidrogén) és egy adag deflogisztos levegőből (oxigén) áll. Ugyanilyen precizitással bizonyította azt is, hogy a normális levegő négy rész nitrogénből áll egy rész oxigénhez képest, vagy jobban mondva nem egészen. Folyamatosan talált valamit, amit nem tudott azonosítani, ami a nitrogén térfogatának százhuszadrészében volt jelen. A tizenkilencedik században ezt végül az argon gázként azonosították.
Mindezeket a felfedezéseket a flogisztonelmélet pozitív heurisztikájához kell számítani. Ami súlyosan a negatív oldalra nehezedett, az az a tény, hogy a mérési pontosság növekedésével a tizennyolcadik században felfedezték, hogy az égéskor visszamaradó hamu, például a higanyé, nehezebb, mint az eredetileg elégetett anyag. Ez aggasztó volt, mivel az égésről azt feltételezték, hogy a flogiszton felszabadulását jelenti. Az elmélet néhány támogatója még negatív flogisztont is felvetett, hogy megmagyarázza ezt a rendellenességet. Ezt a javaslatot, amely soha nem vált be, ma különösen kigúnyolják, amit kissé furcsának találok egy olyan korban, amikor el kellett fogadni az antianyagot, és most arra kérik, hogy fogadjuk el a sötét anyagot és a sötét energiát a jelenlegi elméletek ismert anomáliáinak magyarázatára.
Az oxigén és a víz összetételének felfedezése volt az, ami Lavoisier-nek megadta a szükséges építőelemeket a flogiszton-elmélet lebontásához és saját, konkurens elméletének felépítéséhez, ami végül sikeresnek bizonyult, és a flogiszton-elméletet a kémia történetének szemétdombjára tette. Soha nem szabad azonban elfelejteni, hogy pontosan ez az elmélet szolgáltatta neki az ehhez szükséges eszközöket. Ahogy az alcímemben írtam, még egy csodálatosan téves elmélet is lehet fantasztikusan gyümölcsöző, és utólag visszatekintve tisztelettel kell kezelni.