Există un tip de susținător al ateismului și/sau scientismului gnu care adoptă o atitudine foarte alb-negru față de definiția științei și, de asemenea, față de istoria științei. Pentru acești oameni, și sunt surprinzător de mulți dintre ei, teoriile sunt fie corecte, și deci științifice, și ajută la progresul științei, fie greșite, și deci nu sunt științifice, și împiedică acest progres. Desigur, din punctul de vedere al istoricului, această atitudine sau punct de vedere nu poate fi privită decât cu incredulitate, în timp ce susținătorul nostru ateu și gnu al scientismului respinge geocentrismul, teoria flogistonului și lamarckismul ca fiind false și, prin urmare, ca fiind aruncate la coșul de gunoi al istoriei, în timp ce îi aclamă pe Copernic, Lavoisier și Darwin ca zei ai științei care ne-au scos din valea ignoranței și ne-au condus la lumina soarelui gândirii raționale.
Am mai abordat această situație cu mai multe ocazii, dar, în calitate de istoric al științei, cred că este o lecție care trebuie repetată la intervale regulate. Pentru că este „Săptămâna Națională a Chimiei 2015” a Societății Americane de Chimie, voi reexamina teoria flogistonului, al cărei creator, Georg Ernst Stahl, s-a născut la 22 octombrie 1659 în Ansbach, care se află în Franconia Mijlocie, chiar în josul drumului de unde locuiesc.
Georg Ernst Stahl (1660-1734) Sursa: Wikimedia Commons
Stahl a avut o carieră destul de convențională, studiind medicina la Universitatea din Jena între 1679 și 1684. În 1687 a devenit medicul curții ducelui de Sachen-Weimar, iar în 1694 a fost numit profesor de medicină la nou înființata Universitate din Halle, unde a rămas până în 1715, când a devenit medicul personal al lui Friedrich Wilhelm I, rege al Prusiei. Stahl, la fel ca majoritatea chimiștilor din perioada modernă timpurie, a fost un medic de profesie, chimia existând doar în context academic ca subdisciplină a medicinei.
Pentru a înțelege teoria flogistonului trebuie să ne întoarcem și să aruncăm o scurtă privire asupra dezvoltării teoriei materiei de la grecii antici. Empedocle a introdus faimoasa teorie a celor patru elemente, Pământ, Apă, Aer și Foc, în secolul al V-lea î.Hr. și aceasta a rămas teoria de bază în Europa până în perioada modernă timpurie. În secolul al IX-lea e.n., Abu Mūsā Jābir ibn Hayyān a adăugat Sulful și Mercurul la cele patru elemente ca principii, mai degrabă decât ca substanțe, pentru a explica caracteristicile celor șapte metale. În secolul al XVI-lea e.n., Paracelsus a preluat Sulful și Mercurul lui al- Jābir, adăugând Sarea ca tria prima pentru a explica caracteristicile întregii materii. În secolul al XVII-lea, când influența lui Paracelsus era la apogeu, mulți alchimiști/chimiști au adoptat o teorie a celor cinci elemente – Pământ, Apă, Sulf, Mercur și Sare – renunțând la aer și foc. Robert Boyle, în lucrarea sa The Sceptical Chymist (1661), a aruncat atât teoria greacă a celor patru elemente, cât și tria prima a lui Paracelsus, tatonând spre un concept mai modern de element. Ajungem acum la originile teoriei flogistonului.
Germanul Johann Joachim Becher (1635-1682), medic și alchimist, a fost un mare admirator al lui Boyle și al teoriilor sale și chiar a călătorit la Londra pentru a învăța la picioarele maestrului.
Johann Joachim Becher (1635-1682) Sursa: Johann Joachim Becher (1635-1682): Wikimedia Commons
Ca și Boyle, el a respins atât teoria greacă a celor patru elemente, cât și tria prima a lui Paracelsus, în lucrarea sa Physica Subterranea (1667) înlocuindu-le cu o teorie cu două elemente: Pământ și Apă, Aerul fiind prezent doar ca un agent de amestecare a celor două. Cu toate acestea, el a reintrodus practic tria prima a lui Paracelsus sub forma a trei tipuri diferite de Pământ.
- terra fluida sau Pământul mercurial care conferă materialului caracteristicile, fluiditate, finețe, fugă, aspect metalic
- terra pinguis sau Pământul gras care conferă materialului caracteristicile uleioase, sulfuroase și inflamabile
- terra lapidea Terra sticloasă, care dă materialului caracteristicile de fuzibilitate
Stahl a preluat schema de elemente a lui Becher concentrându-se pe terra pinguis, făcând din aceasta substanța sa centrală și redenuminând-o flogiston. În teoria sa, toate substanțele, care sunt inflamabile, conțin flogiston, care este cedat atunci când ard, combustia încetând atunci când flogistonul este epuizat. Demonstrația clasică a acestui fapt a fost arderea mercurului, care se transformă în cenușă, în terminologia lui Stahl (oxid mercuric în terminologia noastră). Dacă această cenușă este reîncălzită cu cărbune de lemn, flogistonul se reface (conform lui Stahl) și odată cu el și mercurul. (În opinia noastră, cărbunele îndepărtează oxigenul, restabilind mercurul). Într-o serie complexă de experimente, Stahl a transformat acidul sulfuric în sulf și invers, explicând încă o dată schimbările prin eliminarea și revenirea flogistonului. Prin extensie, Stahl, un excelent chimist experimentalist, a reușit să explice ceea ce astăzi cunoaștem sub numele de reacții redox și reacții acido-bazice, cu ajutorul teoriei sale despre flogiston, bazată pe experimente și observații empirice. Astfel, teoria flogistonului a lui Stahl a fost prima explicație „științifică” bazată pe empirism a unei mari părți din fundamentele chimiei. Este un exemplu clasic a ceea ce Thomas Kuhn numea o paradigmă, iar Imre Lakatos un program de cercetare științifică.
Văzută retrospectiv, teoria flogistonului este glorioasă, minunată și absolut greșită în toate aspectele sale, conducând astfel la disprețul cu care este privită de către susținătorul nostru gnu ateu al scientismului, însă ei greșesc să facă acest lucru. Prefer programul de cercetare științifică al lui Lakatos în locul paradigmei lui Kuhn tocmai pentru că descrie mult mai bine succesul teoriei flogistonului. Pentru Lakatos este irelevant dacă o teorie este corectă sau nu, ceea ce contează sunt euristicile sale. Un program de cercetare științifică care produce noi fapte și fenomene care se încadrează în domeniul descriptiv al programului are o euristică pozitivă. Unul care produce fapte și fenomene noi care nu se potrivesc are o euristică negativă. Programele de cercetare științifică au atât euristică pozitivă, cât și negativă simultan de-a lungul existenței lor, atât timp cât euristica pozitivă o depășește pe cea negativă, programul continuă să fie acceptat. Acesta a fost exact cazul teoriei flogistonului.
Majoritatea chimiștilor europeni din secolul al XVIII-lea au acceptat și au lucrat în cadrul teoriei flogistonului și au produs o mare cantitate de noi cunoștințe chimice importante. Cei mai notabili în acest sens sunt așa-numiții chimiști pneumatici, în majoritate britanici. Lucrând în cadrul teoriei flogistonului, Joseph Black (1728-1799), profesor de medicină la Edinburgh, a izolat și identificat dioxidul de carbon, în timp ce studentul său doctorand Daniel Rutherford (1749-1819) a izolat și identificat azotul. Suedezul Carl Wilhelm Scheele (1742-1786) a produs, identificat și studiat oxigenul, fapt pentru care nu i se recunoaște meritul, deoarece, deși a fost primul, a întârziat să își publice rezultatele și a fost devansat de Joseph Priestley (1733-1804), care, în mod independent, a descoperit și el oxigenul, etichetându-l în mod eronat ca fiind aerul deflogisticat. Priestley, de departe cel mai mare dintre chimiștii pneumatici, a izolat și a identificat cel puțin alte opt gaze, precum și a pus bazele descoperirii fotosintezei, poate cea mai mare realizare a sa.
Henry Cavendish (1731-1810) a izolat și a identificat hidrogenul, despre care a crezut pentru o vreme că ar putea fi de fapt flogiston, înainte de a face cea mai importantă descoperire în cadrul teoriei flogistonului, structura apei. Printr-o serie de experimente minuțioase, Cavendish a reușit să demonstreze că apa nu este un element, ci un compus format din două măsuri de flogiston (hidrogen) cu una de aer deflogisticat (oxigen). Cu același nivel de precizie, el a demonstrat, de asemenea, că aerul normal este format din patru părți de azot la una de oxigen sau, mai bine zis, nu chiar. El găsea în mod constant ceva ce nu putea identifica prezent într-o sutime și douăzecime din volumul de azot. În secolul al XIX-lea acest lucru avea să fie în cele din urmă identificat ca fiind gazul argon.
Toate aceste descoperiri sunt de contabilizat la euristica pozitivă a teoriei flogistonului. Ceea ce a cântărit greu în partea negativă este faptul că, pe măsură ce precizia măsurătorilor a crescut în secolul al XVIII-lea, s-a descoperit că cenușa, de exemplu a mercurului, lăsată în urma arderii, era mai grea decât substanța inițială arsă. Acest lucru a fost îngrijorător, deoarece se presupunea că arderea ar fi fost o eliberare de flogiston. Unii susținători ai teoriei au sugerat chiar flogistonul negativ pentru a explica această anomalie. Această sugestie, care nu a prins niciodată contur, este astăzi în mod special luată în derâdere, ceea ce mi se pare oarecum ciudat într-o epocă în care a trebuit să acceptăm antimateria și în care acum ni se cere să acceptăm materia întunecată și energia întunecată pentru a explica anomaliile cunoscute din teoriile actuale.
În mod ironic, descoperirile oxigenului și compoziția apei au fost cele care i-au oferit lui Lavoisier elementele necesare pentru a demonta teoria flogistonului și a construi propria sa teorie concurentă, care, în cele din urmă, avea să se dovedească a fi un succes și să trimită teoria flogistonului la fierul vechi al istoriei chimiei. Cu toate acestea, nu trebuie să uităm niciodată că tocmai această teorie i-a oferit instrumentele de care avea nevoie pentru a face acest lucru. Așa cum am scris în subtitlul meu, chiar și o teorie care este minunat de greșită poate fi fantastic de fructuoasă și ar trebui tratată cu respect atunci când este privită retrospectiv.
.