Основні суперечки початку XIX століття (вулканізм, віталізм, еволюція, катастрофізм, гальванізм тощо)

Автор тексту: Friedrich Hohenstaufen

Решту авторських статей можна прочитати тут

На нашому сайті вже накопичилося чимало матеріалів про матеріалістів, фізіологів, лікарів, хіміків і натуралістів початку XIX століття. У цих матеріалах постійно спливають одні й ті самі суперечливі теми: вулканізм і нептунізм, віталізм і механічна фізіологія, гальванізм, атомістика, проблема органічної речовини, трансформізм, френологія тощо. Зазвичай вони з’являються побіжно, як тло для Бруссе, Мажанді, Кабаніса, Біша, Ламарка, Бюхнера, Молешотта або інших авторів, але самі по собі ці суперечки заслуговують на окремий огляд. Якщо брати Європу приблизно в період від 1790-х до 1830-х років, і особливо Францію, Британію, німецькі землі та Італію, то головним змістом наукової боротьби були не лише окремі технічні питання. Суперечилися про сам спосіб пояснення природи, про те, як утворилася Сонячна система? Чому Земля має шарувату кору й містить сліди зниклих світів? Що таке тепло, світло, електрика й хімічна спорідненість? Чи можна мислити організм як фізико-хімічну машину, ускладнену тканинами й нервовою системою, чи для життя потрібна особлива сила? Чи сталі види, чи вони змінюються під впливом середовища? Чи є відмінність між самими людьми наслідком впливу клімату, змін у культурі, політичної історії або спадковості тілесної організації? Чи можна вивчати суспільство кількісно, як об’єкт статистики та «соціальної фізики»? Наприкінці правління Наполеона — всі ці питання дебатувалися як теми першорядної важливості. 

Це була епоха, що настала після хімічної революції Лавуазьє, але ще передувала зрілій клітинній теорії, еволюціонізмові Дарвіна та закону збереження енергії. З’явилося багато нових відкриттів, але старі пояснювальні мови ще не зникли. Лікарі говорили про життєву силу, збудливість, астенію, стимули й контрстимули. Геологи сперечалися про первісний океан, підземний вогонь і катастрофи. Фізики ще користувалися теплородом і ефіром тощо. Майже в кожному випадку старі сутності ще трималися, але їх уже тіснили суворі вимірювання, дослід і математичні розрахунки. Усього я обрав 25 тем. Це, звісно, не всі суперечки в науці того часу, але навіть вони займуть досить багато місця й одразу закриють дуже багато питань. Розташувати всі ці суперечки за хронологією або за значущістю досить важко, з огляду на те, що всі вони часто пов’язані між собою й відбувалися синхронно, але я все-таки спробував створити певну структурну логіку. Оскільки порушувані тут теми іноді надто пов’язані, тут також можливе часте повторення одних і тих самих ідей та одних і тих самих авторів. Але намагатися прибирати повтори видалося мені надто складною справою. Для зручності користування я навів тут навігаційну панель:

Філософський бекґраунд

• Натурфілософія проти експериментальної науки

Космос, Земля і глибокий час

• Астрономія: небулярна гіпотеза, стійкість Сонячної системи, природа комет
• Метеорити: земне чи космічне походження
• Нептуністи, вулканісти, плутонисти: походження гірських порід
• Катастрофізм, дилювіалізм і уніформізм
• Викопні рештки, вимирання видів і послідовність фаун

Фізичні сили й хімічна структура речовини

• Хвильова й корпускулярна теорія світла
• Теплород проти механічної теорії тепла
• Електрика, гальванізм, магнетизм і електромагнетизм
• Киснева теорія кислот і проблема хлору
• Хімічна атомістика, еквіваленти й закони сполучення
• Електрохімія і природа хімічної спорідненості
• Органічна хімія і межа між органічним та неорганічним

Форма, розвиток і природа життя

• Класифікація тварин і рослин: штучна система чи природна система
• Сталiсть видів, трансформізм і єдність органічного плану
• Преформізм, епігенез і розвиток зародка
• Самозародження і походження нижчих організмів
• Віталізм проти механіко-хімічної фізіології

Організм, нервова система і медицина

• Нерви чутливі й рухові
• Локалізація функцій мозку і френологія
• Бруссеїзм, подразнення, запалення і медичні системи
• Заразність хвороб: контагіоністи й антиконтагіоністи

Людина, відмінність, мова і суспільство

• Раса, клімат, людські різновиди
• Порівняльне мовознавство і походження мов
• Статистика, народонаселення і «соціальна фізика»

Філософське тло

Натурфілософія проти експериментальної науки

Наукові суперечки початку XIX століття не можна зводити до розбіжностей між окремими геологами, хіміками, фізиками, лікарями чи зоологами. Майже за кожним із них стояло ширше питання про те, як слід пояснювати природу. Одні автори вважали, що наука має передусім описувати, вимірювати, порівнювати, ставити досліди й поступово, дуже обережно переходити від формулювання часткових законів до більш загальних. Інші хотіли відразу отримати загальний план природи, знайти єдність сил, послідовність усіх щаблів і внутрішній зв’язок органічних форм. Для них емпірики здавалися жалюгідними нікчемами, які просто не здатні підноситися до справді серйозних і масштабних питань. Якщо їх і цінували, то лише як ремісників, що приносять корисні факти для подальшого опрацювання великим розумом. Ця методологічна розвилка проходила практично через усі окремі дисципліни, від хімії до соціології. Але найчастіше таке презирство до емпіризму було карикатурною помилкою. У XVIII столітті європейська наука ще зберігала сильну схильність до великих систем, яка перейшла у спадок також і в перші десятиліття XIX століття. Навіть там, де йшлося про спостереження й досліди, вчені часто прагнули відразу отримати загальну картину природи. Геологія хотіла дати «теорію Землі» цілком. Хімія після Лавуазьє отримала нову номенклатуру і нову систему простих тіл та цілком перебудувала всі уявлення про хімію до того моменту, що само по собі було глобальним і грандіозним замахом на старі традиції. Фізіологія сперечалася про подразливість, чутливість, життєву силу, органічне й тваринне життя, шукаючи тут якийсь зручний ключик, єдиний принцип для пояснення всього. Природнича історія намагалася замінити зручні штучні класифікації «природною системою», яка виражала б реальний порядок організмів і розкривала справжні, приховані механізми природи. Тому початок XIX століття був не часом спокійного накопичення фактів, якими користувалися німецькі мудреці-романтики. Це був час конкуруючих пояснювальних програм із претензією на «теорії всього», і деякі з них вибудовувалися тими самими емпіриками.

Філософська схильність до узагальнень властива всім школам, але особливо сильно вона виявилася на німецьких землях, де після Канта, Фіхте й Шеллінга постала потужна традиція «Naturphilosophie». Як уже говорилося вище, натурфілософи не хотіли задовольнятися описом окремих явищ. Вони прагнули мислити природу як ціле, де магнетизм, електрика, хімізм і навіть органічні форми, сама життя і свідомість — є різними щаблями єдиного процесу. Тому в їхніх працях постійно використовуються найабстрактніші терміни, полярності, протилежності, щаблі, метаморфози, повторення, сходження від нижчого до вищого тощо. Іноді їхня інтуїція звучала здорово і навіть, можна сказати, майже матеріалістично. Але, на жаль, усе це легко перетворювалося на словесну алхімію, де схема наперед підміняла спостереження. Ба більше, вони свідомо намагалися використовувати туманну мову для атаки на матеріалізм і навіть для атаки на більш нейтральну науку, яка відмовлялася насильно інтерпретувати явища через посилання на Бога чи якісь інші тонкі сутності. Але у сильніших варіантах ця традиція могла порушувати питання, які не були порожніми забавками філософів. Наприклад, чи пов’язані електрика і магнетизм? Чи можна звести хімічну спорідненість до більш загальних фізичних сил? Чому тварини мають подібні плани будови? Чому ембріональний розвиток відбувається закономірно, і чи існує в природі не лише сума видів, а й порядок форм?

Усі ці питання справді були важливими, і часто механістичні мислителі не мали відповідей, що звучали б переконливіше, ніж теологічний і містичний нісенітниці німців. Тому натурфілософію не можна просто викинути як ідеалістичні «фантазії», хоча натурфілософи справді дуже часто виглядають як цілковито божевільні дурні. Лоренц Окен, наприклад, часто міркував у дусі романтичної спекуляції, але його місце в історії природознавства пов’язане не лише з туманними формулами про природу. Він брав участь у морфологічній перебудові природничої історії, розвивав уявлення про значення порівняльної анатомії, про типологічні відповідності. Його теорія хребетної природи черепа, як і подібні ідеї Ґете, була хибною в низці конкретних формулювань, але належала до ширшої проблематики, ставлячи питання, чи можна розуміти конкретний організм як перетворення за певним загальним планом. Пізніше ця сама проблема знову постане вже у французькій суперечці Кюв’є і Сент-Ілера, але вже в більш академічній формі. Сам Жоффруа Сент-Ілер, звісно ж, не був німецьким натурфілософом у строгому сенсі, але його принцип єдності композиції тісно зближується з морфологічним типом мислення німців. Отже, вплив цієї традиції виходить далеко за межі свого первісного мовного середовища.

Але якщо говорити загалом, то французька наукова культура початку XIX століття була іншою. Звісно, вона теж не була вільною від великих систем. Той самий Лаплас будував універсальну небесну механіку, Кюв’є створював загальну порівняльну анатомію тваринного царства, Ксав’є Бішa залишив нам загальну анатомію тканин (настільки ж фундаментальних для аналізу організму, як атоми для складних тіл), Ампер — класифікацію наук і математичну електродинаміку, Бруссе — медичну систему подразнення. Але все-таки французька система частіше вимагала опори на контрольований матеріал, де були б можливі точні розрахунки, розтини, клінічні спостереження й хімічний аналіз. Лапласівська механіка давала прекрасний зразок для пояснення явищ, де складний рух небесних тіл виводився з маси, сили, положення й математичного закону. Це стало стандартом для всіх інших наук, а часом — стандартом цілковито недосяжним. Мажанді цілком свідомо воював із кабінетними міркуваннями й вимагав експериментів у галузі фізіології. Навіть Кюв’є, попри всю свою консервативність у питанні трансформізму, був сильний саме там, де зводив викопні кістки до їхньої функції, будови й порівняльного аналізу, тобто намагався максимально обмежувати політ фантазії та спиратися на суворі наукові стандарти свого часу. Британська наука теж мала свій характер. У геології та хімії вона була тісно пов’язана з гірничою справою, промисловістю, інженерією, польовими роботами та збиранням величезних музейних колекцій. Знаменитий геолог Вільям Сміт не потребував романтичної філософії Землі, щоб установити порядок пластів за викопними рештками. Гаттон і Плейфер побудували дуже широку пояснювальну теорію, але їхня сила полягала не в самій теорії як красивій системі ідей, а в зібраних польових доказах. Тому навіть Лондонське геологічне товариство, починаючи з 1807 року, — свідомо дистанціювалося від колишніх всезагальних космогоній і вимагало накопичення описів, створення точних карт і роботи з доведеними фактами. Це не скасовувало важливості теорії, але змінювало її статус: теорія мала виростати з дисципліни спостереження, а не замінювати її. Мабуть, можна сказати, що британці були навіть більш емпіричними, ніж французи. Але якщо вони використовували якусь філософську підоснову, то найчастіше це були ідеї, що вийшли з емпірико-сенсуалістичної традиції Джона Локка, а не раціоналістичні ідеї в дусі Декарта й Лейбніца, які перетворили німецьку філософію на абсолютно марне сміття.

Говорячи про Італію, завжди потрібно пам’ятати, що від кінця XVIII століття саме вона дала Європі гальванізм, вольтів стовп і електричну фізіологію. Це далеко не все, але навіть цього досить, щоб перестати сприймати італійців як цілковито деградований народ, найкращі дні якого скінчилися десь у часи Леонардо й Галілея. Саме навколо постатей Гальвані та Вольти виникла одна з головних суперечок про межу між фізикою, хімією та життям: чи існує особлива «тваринна електрика», чи йдеться про більш загальну контактну, фізико-хімічну силу? Ці питання захопили уми всієї Європи на багато десятиліть. Медична система Расорі та Томмазіні, можливо, й була перевантажена схемами, але сама спроба пояснювати хворобу через стан організму, його збудження, реакцію тканин і дію ліків належала вже новій тілесній мові медицини. Тут було багато насильства над фактами, але напрям руху був правильний. Хворобу дедалі частіше намагалися зрозуміти не як назву зі старої нозологічної таблиці й не як дію прихованої сутності, а як зміну функцій матеріального організму. У галузі фізіології італійці теж давали гідних конкурентів Беллу й Мажанді (зокрема Буфаліні і Роландо), а в галузі хімії ми знаємо щонайменше (!) про відкриття Авогадро. Щоправда, у філософській теорії тут уже сильніше позначається вплив німецької школи, але до початку 1830-х років цей вплив усе одно є вторинним і значно поступається англо-французькій традиції, що бере початок ще від Локка. 

Звісно, в деталях цей головний конфлікт епохи виглядає трохи складнішим, ніж боротьба «науки» проти «мракобісся». Експериментатори теж будували системи, а натурфілософи іноді вказували на реальні зв’язки, які згодом діставали суворішу форму в справжніх учених. Електрика й магнетизм справді виявилися пов’язаними, хоча й не в шеллінґіанському сенсі. Органічні форми справді мають глибокі відповідності, хоча й не тому, що природа розгортає ідеальний архетип у романтичному театрі життя. Ембріони справді розвиваються закономірно, хоча й не проходять буквально через драбину, повторюючи нижчих тварин. Життєві явища справді важко пояснити механікою XVIII століття, хоча з цього не випливало існування особливої нематеріальної життєвої сили. І все ж до 1820-1830-х років престиж довільних всеосяжних систем помітно падав. І варто зауважити, що такий підхід завдавав шкоди не лише ідеалістичним системам, а й цілком матеріалістичним філософським поглядам. Наприклад, у фізиці та хімії порівняно молоді теорії атомізму зіткнулися з опором з боку суворих експериментаторів, які не поспішали відразу ж приймати умоглядну систему. А ідеї самозародження життя, що довго користувалися популярністю серед матеріалістів і мали довести, що живе може виникати з неживого, — зазнали ще гучнішого краху. Але це не означало зникнення філософії з науки. Радше змінювався допустимий тип філософії. Усе менше терпіли систему, яка наперед знає природу ще до будь-якого досвіду. Усе більше цінували узагальнення, що приходить після тривалого зіставлення фактів. Виживали ті узагальнення, які можна було змусити працювати в нових лабораторіях. Далі саме ця відмінність повторюватиметься майже в кожній суперечці. Від небулярної гіпотези Лапласа до питання про життєву силу, від метеоритів до френології, від кисневої теорії кислот до «соціальної фізики» Кетле. І тому щоразу, коли відкриваєш книжку вченого, написану в перші 20-30 років XIX століття, натрапляєш на формулювання, які іноді повністю, майже дослівно повторюють логіку позитивізму, хоча на той момент Конт ще навіть не почав читати свій перший лекційний курс. 

Космос, Земля і глибокий час

Астрономія: небулярна гіпотеза, стійкість Сонячної системи, природа комет

В астрономії початку XIX століття не було такого гучного фронтального зіткнення шкіл, яке відбувалося в геології, медицині чи біології. Тут суперечка частіше точилася навколо кількох великих питань, і її швидко розв’язували за допомогою математичних обчислень. Це такі питання, як: (1) чи має Сонячна система історію виникнення; (2) чи є вона стійкою у своїх теперішніх рухах; (3) як розуміти комети, туманності, метеорні тіла та нещодавно відкриті малі планети. Астрономія цього часу ще майже не знала хімічного складу зір, не мала спектрального аналізу як зрілого інструмента, не володіла фізикою ядерних процесів, але вже мала найпотужнішу математичну механіку, точні спостереження, каталоги, телескопи й розвинену теорію гравітаційних збурень. Головна постать тут — П’єр-Симон Лаплас (1749-1827), якого навіть називали новим Ньютоном (і який значною мірою був пов’язаний із ворогами німецької філософії — так званими французькими ідеологами). Його значення полягало не лише у вкрай точних часткових обчисленнях, а й у створенні загального зразка наукового пояснення світу. Небесні явища, за Лапласом, підпорядковуються суворій механіці, і навіть найскладніші рухи планет, супутників і комет мають бути зрозумілі із застосуванням математичного аналізу, через закон всесвітнього тяжіння, з урахуванням початкових умов, маси тіл і взаємних збурень, які вони спричиняють. У своїй «Небесній механіці» Лаплас підбив підсумок величезної історичної лінії, що йшла від Ньютона, Клеро, Ейлера, Д’Аламбера і Лагранжа. Ця лінія була особливо важливою для культури початку XIX століття. Вона завершувала всі здобутки XVIII століття й показувала, яким може бути ідеал точної науки. Природа тут не потребувала довільних прихованих якостей. Тому для матеріалістичної культури праці Лапласа мали не менше значення, ніж хімія Лавуазьє чи фізіологія Мажанді. Наука показувала, що навіть найвеличніший лад світу не потребує особливого духовного режисера, і складалося враження, що той самий єдиний принцип, який так шукали ідеалісти-романтики, можна знайти в найпростішій механіці, яка не вимагала жодної метафізики для свого осмислення.

Одне з центральних питань тоді стосувалося стійкості Сонячної системи. Уже у XVIII столітті стало ясно, що планети рухаються не по ідеально незмінних еліпсах. Вони постійно збурюють рух одна одної. Юпітер впливає на Сатурн, Сатурн — на Юпітер; Місяць рухається в складному полі Землі й Сонця, а комети проходять по витягнутих орбітах і зазнають сильних змін під дією великих планет. Для старої телеологічної думки стійкість світу була майже релігійним постулатом, і Бог просто не міг створити незбалансовану систему. Тому для небесної механіки це стало найважливішим завданням. Потрібно було показати, чи є спостережувані відхилення ознаками повільного розпаду системи, чи вони являють собою періодичні коливання, які не руйнують загального порядку світу. Лаплас і Лагранж показали, що багато так званих вікових нерівностей у русі планет не ведуть до негайного хаосу, а можуть бути зрозумілі як довгоперіодичні коливання. Особливо знаменитим було питання про Юпітер і Сатурн. Спостереження показували, що рух Юпітера ніби прискорюється, а рух Сатурна сповільнюється. У старій манері це можна було б витлумачити як ознаку старіння світу або як наслідок зовнішнього втручання. Лаплас пояснив це гравітаційною взаємодією планет і показав періодичний характер явища. Усе ж таки світ виявився стабільним, і ситуація здавалася вже розв’язаною, але тим самим — Сонячна система стала предметом історичного розрахунку. Відтоді вона вже не була нерухомою і суворо налагодженою машиною, а її зміни можна було описувати без виходу за межі природної механіки.

З цим була пов’язана і ширша тема — походження Сонячної системи. У 1796 році в «Викладі системи світу» Лаплас сформулював так звану небулярну гіпотезу. Вона припускала, що Сонячна система могла виникнути з величезної обертової розпеченої туманності. У міру охолодження і стискання така маса прискорювала обертання, відокремлювала кільця речовини, з яких згодом утворювалися планети й супутники. Ця гіпотеза не була у Лапласа строго доведеною теорією, і він подавав її обережно, як фізично допустиме пояснення спостережуваного порядку, з майже круговими орбітами планет, близькістю площин їхнього руху та спільним напрямом обертання більшості планет і супутників. Але найголовніше, що ця гіпотеза мала важливе філософське навантаження. Сонячна система отримувала природну історію. Планети більше не обов’язково мислилися як раз і назавжди розставлені тіла, створені в готовому вигляді. Їх можна було розглядати як результат тривалого фізичного процесу. Ще раніше близькі до цього ідеї висував Кант у «Загальній природній історії та теорії неба» (1755), і тому гіпотезу про туманності ще називають гіпотезою Канта-Лапласа; але саме лапласівська версія увійшла до наукового обігу початку XIX століття завдяки авторитету його небесної механіки. І ця теорія добре відповідала загальному духові часу, коли природу дедалі частіше розуміли як систему процесів, у яких навіть теперішня форма світу має зовсім інший, попередній стан.

Однак небулярна гіпотеза залишалася проблематичною. Спостережувані туманності ще не були надійно витлумачені. Одні астрономи вважали їх скупченнями незліченних зір, які лише здаються туманними через слабкість телескопів. Інші допускали існування дифузної світної матерії. Вільям Гершель, спостерігаючи туманності та зоряні скупчення, спробував вибудувати майже генетичну послідовність небесних об’єктів: від розсіяної туманної матерії до більш ущільнених скупчень і зоряних систем, як у знаменитій драбині істот. Але телескопічна астрономія тоді ще не могла впевнено вирішити, де перед нею газова туманність, де далеке зоряне скупчення, а де ціла зовнішня система. Тому космогонія ще залишалася проміжною галуззю, що перебувала десь між суворою математичною механікою та спостережною гіпотезою.

Відкриття перших астероїдів посилило питання про будову Сонячної системи. Шукаючи передбачену математичним шляхом планету, яка мала бути між Марсом і Юпітером, у 1801 році Джузеппе Піацці відкрив Цереру, у 1802 році Генріх Ольберс — Паладу, а згодом були відкриті Юнона і Веста. Ці тіла рухалися між орбітами Марса й Юпітера, але жодної планети там усе ж таки не знайшли. Виникло кілька пояснень. За одним із них, астероїди могли бути рештками зруйнованої планети. За іншим, вони являли собою малі тіла, які ніколи не зібралися в одну велику планету. Ольберс захищав гіпотезу зруйнованої планети, і вона довго залишалася привабливою, бо давала дуже просту картину. Щоправда, суворих даних для такого висновку не було, але вже сам факт появи кількох малих планет в одній області змушував переглядати надто просту архітектуру Сонячної системи. Окрему трудність становили комети. Після Ньютона і Галлея вже було ясно, що принаймні деякі комети рухаються за закономірними орбітами й періодично повертаються. Комета Галлея стала доказом того, що ці об’єкти не є випадковими атмосферними явищами. Але на початку XIX століття навколо них іще залишалося багато питань. Їхні маси були погано відомі; хвости й оболонки здавалися дивними, майже нематеріальними; вплив комет на Землю обговорювали не лише в науковій, а й у популярній літературі. Комета 1811 року, одна з найяскравіших комет епохи, породила величезну кількість спостережень і тривожних інтерпретацій. Навколо комет зберігався залишок старого страху перед небесними катастрофами. Якщо комета має фізичне тіло й перетинає область планетних орбіт, чи можлива її зустріч із Землею? Яка її густина? Чи може її хвіст впливати на атмосферу? Чи може комета змінити орбіту планети? Чи не повторимо ми долю тієї планети, яка могла знаходитися між Марсом і Юпітером? Лапласова механіка не виключала зіткнень як абстрактної можливості, але вона переводила цей страх із царини знамен у царину розрахунку. Навіть катастрофа, якщо її мислили, мала мислитися як природна подія, що залежить від траєкторій, мас, швидкостей і теорії ймовірностей.

Небулярна гіпотеза, астероїди, комети й туманності разом формували нову картину неба. Сонячна система переставала бути досконалим геометричним устроєм. Якщо Сонячна система могла мати походження, якщо небесні тіла могли виникати, згущуватися, руйнуватися, рухатися по мінливих орбітах, тоді й сама Земля тим паче мала розглядатися як фізичне тіло, з давньою історією та внутрішньою динамікою. Лапласівський стиль міркування давав науці взірець суворого детермінізму, який допускав, що якщо розум пізнає всі сили й усі положення тіл, він зможе обчислити будь-яке минуле й майбутнє механічної системи. Але поруч із цим детермінізмом розвивалася також історизація природи. Усе частіше світ мислився не просто як механізм, а й як послідовність станів. Таке поєднання було особливо важливим для подальших геологічних суперечок. Геологи не могли відразу досягти математичної точності на рівні небесної механіки, але дедалі більше прагнули пояснювати земні форми через природні причини, послідовність процесів і величезну тривалість часу, і це ставало дедалі легше допустити, спираючись на події космічного масштабу.

Метеорити: земне чи космічне походження

Суперечка про метеорити здається скромною, якщо ставити її поруч із нептунізмом, катастрофізмом або віталізмом, але для науки межі XVIII-XIX століть вона була дуже показовою. Вона безпосередньо пов’язана з уже посталими проблемами астероїдів і комет, і добре демонструє глибину скепсису того часу. Академічна наука довго опиралася повідомленням про кам’яні дощі, бо такі повідомлення зазвичай надходили від селян, солдатів, провінційних спостерігачів, місцевих урядовців, священників і загалом від людей без наукового авторитету. Учений кабінет звик відкидати подібні розповіді майже з порога — як зорові ілюзії, забобон, чутки, перебільшення або наслідок грозових явищ. І така недовіра не була цілком безглуздою. У XVIII столітті повідомлення про незвичайні небесні явища справді часто змішувалися з фантастикою. Крім того, сама думка про камінь, що летить із космічного простору, погано вкладалася в звичну картину світу, навіть попри відкриття Лапласа. Небо належало планетам, зорям, кометам, світловим явищам; але їхня природа була невідомою й гіпотетичною, а грубі камені безсумнівно належали Землі. Тож якщо камінь лежить на землі, найприродніше було б вважати його земним тілом.

Перелом тут почався ще до знаменитого падіння в Л’Еглі. У 1794 році німецький фізик Ернст Флоренс Хладні опублікував працю, де захищав позаземне походження метеоритів і пов’язував їх із космічними масами. Він спирався головно на повідомлення про падіння тіл, на незвичайний склад залізних мас і на свідчення спостережуваних вогняних куль. Але його гіпотезу було зустрінуто холодно. Для багатьох академіків це виглядало надто сміливим висновком, зробленим із дуже ненадійного матеріалу. Та невдовзі накопичилися нові дані. Падіння супроводжувалися громом, світловими явищами, знахідками свіжих каменів, іноді навіть теплих, із чорною корою плавлення. Різні метеорити мали подібні особливості: залізо, нікель, специфічну кору, мінералогічний склад, не схожий на звичайні поверхневі породи. Тут велику роль відіграв хімічний аналіз. Англійський хімік Едуард Говард разом із мінералогом Жаком-Луї де Бурноном дослідив кілька метеоритних зразків і показав їхню подібність між собою. Особливо важливою була наявність нікелистого заліза. Нікель у таких кількостях і поєднаннях робив метеоритне залізо відмінним від звичайних земних залізних мас. Вирішальною подією стало падіння метеоритів 26 квітня 1803 року поблизу Л’Егля в Нормандії. Там випали тисячі кам’яних фрагментів, і цю подію спостерігали багато жителів, тож Французька академія доручила розслідування Жану-Батісту Біо (1774-1862), видатному фізикові й послідовникові Лапласа. Чудова нагода, щоб довести спірні моменти в новій небесній механіці. Біо зібрав свідчення, дослідив розподіл каменів, зіставив розповіді очевидців, оглянув зразки й подав звіт, який різко посилив позиції прихильників космічного походження метеоритів. Важливо, що цей випадок було розслідувано не як анекдот і не як сільську легенду, а як польову наукову подію. Визнання метеоритів показало, що між Землею й космосом існує матеріальний обмін. Небо давало не лише світло, тепло й гравітаційну дію, а й тверді тіла. І, звісно ж, це мало значення для загальної картини природи. Сонячна система виявилася населеною не лише великими планетами та їхніми супутниками. З іншого боку, сам факт опору академіків показує, що науковий скепсис може ставати інерцією, якщо наперед оголошує неможливим те, що погано вкладається в попередню класифікацію явищ. В історії метеоритів перемогла не довірливість, а розширення допустимого факту.

Метеорити змушували визнати позаземні кам’яні тіла; геологія водночас змушувала визнати, що земні кам’яні тіла теж мають свою історію. Навіть така пасивна річ, як камінь, — переставала бути нерухомою. Він міг бути уламком космічної маси, застиглою лавою, осадом давнього моря, гранітом, що впровадився в сланець, валуном, перенесеним льодовиком, скам’янілою мушлею, свідченням зниклої фауни. Уся матеріальна культура природознавства початку XIX століття будувалася навколо таких перетворень. Звичайний предмет із кабінету вченого ставав слідом складного динамічного процесу. І неважко помітити, що до таких висновків можна було без жодних труднощів дійти, спираючись на механістичну філософську основу, взагалі ніяк не торкаючись німецької діалектики. 

Нептуністи, вулканісти, плутонисти: походження гірських порід

Одна з найпомітніших суперечок межі XVIII–XIX століть стосується походження гірських порід. Питання полягало в тому, як виникли базальт, граніт, кристалічні породи, гірські ланцюги й узагалі тверда кора Землі. Основні позиції тут сформувалися ще за часів Античності й зміцнилися в добу Ренесансу (див. Леонардо, Агрикола, Стенсен). До кінця XVIII століття нічого істотного не змінилося, але завдяки новим відкриттям у хімії, про які ми ще говоритимемо далі, старі школи в геології знову заворушилися й раптом зійшлися в боротьбі за визнання якоїсь однієї теорії як єдино правильної. Самі ці теорії були настільки масштабними, що збоку здавалися відродженням боротьби першостихій у дусі Арістотеля й Емпедокла. Тоді вчені поставили собі запитання: звідки взялися основні гірські породи — з води чи з вогню; із глибинного розплаву чи з осадів? Давнішою й авторитетнішою на той час школою можна було вважати нептуністів. Вони пов’язували утворення більшої частини земної кори з давнім Всесвітнім океаном, і в цій системі поглядів геологічні породи осідали механічним шляхом або викристалізовувалися хімічним шляхом із води. Найголовніше, що ця версія легко поєднувалася з біблійними переказами про Всесвітній потоп, а також підтверджувалася масою античних свідчень і навіть польовою практикою: геологи повсюдно знаходили мушлі та рештки морських тварин у гірських породах навіть високо в горах Швейцарії. Їхні противники — вулканісти — доводили вулканічне походження деяких порід, і передусім базальту. У своїх аргументах вони спиралися на вивчення застиглих лав, кратерів, шлаків і конусів у сучасних і давніх вулканічних областях. Паралельно розвивалася близька до вулканізму, але самостійна течія — плутонисти. Вони зайшли ще далі, бо вулканісти часто вважали базальт продуктом поверхневих вивержень і нерідко могли вірити в те, що підземний вогонь був простим локальним горінням вугільних пластів. Але плутонисти стверджували, що головним рушієм тут є глобальне внутрішнє тепло Землі, яке діє на величезній глибині під колосальним тиском (звідси й назва на честь Плутона — бога підземного світу). Для них вулкани були лише «вихлопною трубою» цієї гігантської системи. Вони постійно говорили про розплавлені маси, проникнення граніту й базальту в уже наявні шари, а також про поступове підняття суходолу й величезну тривалість геологічних циклів. І, як тепер уже стає очевидним, були найближчими до істини. У джерелах XVIII–XIX століть «вулканізм» і «плутонизм» часто перетинаються, але для історії суперечки це розрізнення корисне. Втім, ідеї в дусі плутонизму теж висловлювалися геологами XVII століття, тож і це не було якимось цілковитим ідейним нововведенням.

Як ми вже говорили, у нептунізму була своя сильна сторона, а найголовніше — він бездоганно пояснював походження шаруватих порід. Вапняки, пісковики, глини, мергелі, багато рудних тіл і скам’янілості в пластах — усе це справді вказувало на водне походження, на осадження й послідовне накопичення матеріалу. Помилка нептуністів полягала не у визнанні водного походження осадових порід, а в штучному поширенні цієї моделі на всю земну кору, включно з базальтом, гранітом і кристалічними породами. У XVIII столітті це виглядало цілком логічно: хіміки добре знали процес кристалізації з розчинів, тоді як процеси глибинного магматизму ще не мали виразного експериментального й польового підтвердження. Центральною постаттю нептунізму став Абрахам Готлоб Вернер (1749-1817) з Фрайберзької гірничої академії. Він був передусім видатним мінералогом і блискучим викладачем, а не мрійливим автором космогоній. Його колосальний вплив пояснюється створенням надзвичайно авторитетної наукової школи. Тоді Фрайберг готував гірничих інженерів і практиків рудної справи для всіх країн Європи; учні Вернера рознесли його «геогнозію» по Німеччині, Британії, Франції, Росії та Скандинавії. У своїй праці «Kurze Klassifikation» (1787) Вернер відокремив класифікацію гірських порід від класифікації мінералів, що також дуже допомогло становленню петрографії як самостійної науки. Однак у цій самій праці він безапеляційно заявив про водне походження базальту, чим і запустив найгострішу фазу загальноєвропейської «базальтової суперечки». Вернерівська схема ділила земну кору на великі формації (пор. марксизм). Унизу лежали «первинні» породи (первісні хімічні осади океану, включно з гранітом), далі йшли «перехідні», «вторинні» (флецеві, шаруваті), а на самій верхівці містилися вже «наносні» й найновіші утворення. Вулканічні продукти Вернер теж визнавав, але тлумачив їх як пізні, суто місцеві й поверхневі явища. Вулкан не був для Вернера архітектором Землі, і він вважав виверження наслідком випадкового підземного горіння (наприклад, кам’яновугільних пластів, як вважали й вулканісти), а лави та шлаки — локальними недавніми процесами. Саме тому базальт, що лежав на вершинах гір або серед давніх пластів, здавався Вернеру поганим кандидатом на роль лави.

Вернеріанці слушно запитували: «Якщо це вулкан, то де кратер, де потік, де шлаки, де сам вулканічний апарат?». Якщо їх немає, то до чого тут вогонь, навіщо вигадувати те, слідів чого не видно? Отже, головним полем битви став саме базальт. Ця порода була широко поширена, часто мала красиву стовпчасту окремість і траплялася на високих плато. У Саксонії базальтові тіла іноді залягали так, що здавалися частиною загальної осадової послідовності. У 1789 році Вернер опублікував статтю про залягання базальту на вершинах гір, а його віддані учні, які обіймали кафедри по всій Європі, перетворили цю позицію на догму. Різкість і загальність цієї суперечки була пов’язана ще й з тим, що студенти Вернера посідали кафедри й посади по всій Європі.

Тим часом на користь вулканістів уже давно існували серйозні польові спостереження. Ще 1763 року французький учений Ніколя Демаре (1725-1815) дослідив провінцію Овернь і помітив прямий зв’язок стовпчастого базальту зі стародавніми, напівзруйнованими вулканічними конусами. У 1771 році він представив Паризькій академії наук працю з докладною геологічною картою Оверні й стверджував вулканічне походження всіх базальтів узагалі. Суть методу Демаре полягала не у філософській констатації переваги «вогню над водою», а в суворому аналізі рельєфу. Він ретельно простежував лавові потоки від колишніх кратерів, зіставляв форму стовпів і рештки виливів. Там, де нептуніст бачив ізольований осадовий урвищ, Демаре розпізнавав залишок давнього лавового покриву, який з часом розчленувала ерозія. Нептуністи катастрофічно недооцінювали чинник часу й вивітрювання: вони вважали, що якщо кратер зруйновано, а м’які породи навколо винесено річками, то вулканічної форми тут ніколи й не було. Приблизно в той самий час в Італії величезну роль відіграла спостережна вулканологія Вільяма Гамільтона (1730-1803). Його розкішна праця «Campi Phlegraei» (1776), присвячена вулканам Обох Сицилій, спиралася на звіти для Лондонського королівського товариства й супроводжувалася найточнішими розфарбованими ілюстраціями вивержень і зразків порід, що зробило ідею вулканічного тепла майже відчутною. І за випадковим збігом навіть у цьому питанні вийшло так, що певна англо-французька школа конфліктувала з німецькою. 

У Німеччині ця суперечка локалізувалася довкола базальтів гори Шайбенберг. Приблизно 1790 року ця гора стала головним аргументом нептуністів. Вернер виявив там базальтові колони, що лежали на шарах піску й глини, і вирішив, що базальт плавно переходить у підстильні осади (сучасна геологія знає, що Шайбенберг — це класичний приклад інверсії рельєфу, коли олігоценова лава залила давню річкову долину, застигла, виявилася міцнішою за довкілля і після мільйонів років ерозії перетворилася на вершину гори). Невдовзі проти Вернера виступили його ж найкращі учні. У німецькомовній науці важливу роль відіграв Йоганн Карл Вільгельм Фойгт, який люто відстоював вулканічну природу базальтів. Але найтяжчого репутаційного удару по нептунізму завдали вчені світового рівня — Леопольд фон Бух (1774-1853) і його близький друг Олександр фон Гумбольдт (1769-1859). Обидва були відданими вихованцями Фрейберзької академії, але після детального вивчення діючих вулканів Італії та грандіозних гірських хребтів Латинської Америки вони відкрито перейшли до табору прихильників магматизму, уже на початку XIX століття (Гумбольдт, щоправда, вже не був пов’язаний із Німеччиною, протиставляючи рідним землям французьку науку, і переїхав до Парижа). Паралельний і ще потужніший фронт відкрився в Шотландії. Теорія Джеймса Гаттона (1726-1797) народилася не зі спору про базальт, а з намагання вибудувати глобальну концепцію нескінченного земного циклу. Згідно з Гаттоном, суходіл безперервно руйнується ерозією, продукти розпаду змиваються в океан, формують там нові шари, які потім пресуються, переплавляються внутрішнім жаром Землі й силою тектоніки знову піднімаються вгору. У цій грандіозній схемі підземне тепло було не випадковою локальною пожежею, а постійним планетарним двигуном. Гаттон виклав свою «Theory of the Earth» 1788 року, а 1795-го видав її у вигляді фундаментального двотомника. Для перемоги плутонизму вирішальними стали польові докази Гаттона. 1785 року в Глен-Тілті (Шотландія) він виявив знамениті гранітні жили, які буквально пронизували й розривали вміщувані ними давні сланці. Це наочно доводило, що граніт:

• по-перше, молодший за навколишні породи;
• по-друге, проник у них у рідкому й розпеченому стані.

Це цілковито руйнувало догму Вернера про граніт як про найперший, «первісний» осад океану. Невдовзі гранітне питання виявилося навіть важливішим за базальтове. Якщо базальт ще можна було пов’язати з виливами, то масивний кристалічний граніт не мав видимого зв’язку з діючими вулканами, і довести його вогняно-рідке походження було найскладнішим завданням. Удар завдавався не лише по нептунізму, а й навіть по старому вулканізму. Здавалося, що Гаттон знайшов елегантне розв’язання давньої суперечки. Нептуністи захищалися з усіх сил, висуваючи сильні контраргументи: (1) по-перше, вони вказували, що під час штучного плавлення гірських порід у лабораторіях завжди виходило темне скло (обсидіан), а не зернистий кристалічний базальт; (2) по-друге, деякі знахідки створювали враження, що базальт іноді ніби був включений у шарувату серію осадових порід; (3) по-третє, вони посилалися на гадані знахідки скам’янілостей у трапах Ірландії; (4) по-четверте, сама думка про безодню геологічного часу й скажений підземний вогонь здавалася теологам і консервативним ученим небезпечною та єретичною. У Британії найсерйознішим опонентом Гаттона став авторитетний мінералог і хімік Річард Кірван, який видав «Geological Essays» (1799). На початку XIX століття дискусія перейшла з полів до хімічних лабораторій: учені сперечалися, як саме кристалізується речовина, як на розплав впливають колосальний підземний тиск і тепло, і чи можна масштабувати досліди в пробірках на процеси всередині цілої планети. 

Після смерті Гаттона його прапор підхопили Джон Плейфер і сер Джеймс Голл. Плейфер у своїй книжці «Illustrations of the Huttonian Theory of the Earth» (1802) очистив важку мову Гаттона й дав геологам максимально ясний, логічний та витончений виклад плутонізму. А сер Джеймс Голл узявся за експериментальне доведення. Він почав плавити базальти (whinstone) і лави, але став охолоджувати їх надзвичайно повільно. Результат виявився тріумфальним: за швидкого охолодження виходило скло, а за повільного — зерниста, кристалічна структура, ідентична природному базальту. Це цілковито розбило головний хімічний аргумент нептуністів, і тепер виявилося, що текстура матеріалу залежить від умов охолодження. Втім, Единбург на кілька десятиліть перетворився на колиску геологічної війни. З одного боку, там шанували пам’ять Гаттона, з іншого — кафедру обіймав Роберт Джеймсон, фанатичний учень Вернера. У 1808 році він заснував Вернеріанське товариство природничої історії, яке видавало свої «Memoirs» аж до 1839 року й тривалий час продовжувало відстоювати ідеї водного походження порід. Однак навіть цей бастіон нептунізму впав: у 1826 році Джеймсон публічно визнав слушність плутоністів! На засіданні Королівського товариства Единбурга він чесно заявив, що нові польові дані доводять правоту Гаттона, а Вернер помилявся щодо базальту. І до кінця життя (тобто до 1854 року) він викладав геологію вже з плутонічних позицій.

Найважливішою віхою на шляху виходу з цього затяжного сектантського протистояння стало створення Лондонського геологічного товариства в 1807 році. Воно проголосило відмову від створення умоглядних «загальних систем Землі» на користь збирання твердих фактів: укладання карт, опису локальних розрізів, вивчення стратиграфії та зіставлення скам’янілостей. Тон суперечки поступово ставав дедалі науковішим. Але остаточно вернерівську схему поховав бурхливий розвиток біостратиграфії. Вільям Сміт (1769-1839) довів, що давність пластів і їхні типи слід ідентифікувати за викопними рештками, які вони містять. Цим працям у Франції передували Жорж Кюв’є (1769-1832) та Александр Броньяр. Починаючи з 1804 року вони детально досліджували Паризький басейн, показавши найскладнішу історію чергування морських і прісноводних умов. Стало очевидно, що однакові типи порід (наприклад, вапняки) могли виникати в цілком різні епохи, а скам’янілості дають набагато надійніший хронологічний ключ, ніж вернерівські «формації». У 1827 році Джордж Пулетт Скроп опублікував працю «Memoir on the Geology of Central France», де на новому науковому рівні, із залученням карт і панорам, довів еволюцію вулканічних ландшафтів Оверні, остаточно позбавивши нептуністів їхніх аргументів. І ось у 1830-х роках ця велика суперечка остаточно розчинилася в новій геології Чарльза Лайєля (1797-1875), сформульованій у книжці «Principles of Geology» (1830-1833). Лайєль розвинув хаттонівський підхід, названий уніформізмом (пояснення минулого Землі через процеси, що спостерігаються в теперішньому), а підсумок «базальтової війни» виявився діалектичним:

• Нептуністи перемогли в тому, що стосувалося осадової оболонки Землі. Вапняки, глини, сланці та пісковики справді формувалися у водному середовищі.
• Плутоністи й вулканісти беззастережно перемогли в поясненні природи базальту, граніту та інших магматичних і інтрузивних масивів.

Учёні-геологи нарешті зрозуміли, що літосфера — це результат найскладнішої взаємодії як зовнішніх (водних, атмосферних), так і найпотужніших внутрішніх (вогненних, тектонічних) сил планети. Для різних порід пропонувалися різні механізми формування. У загальних рисах ця суперечка, у своїй найактивнішій фазі, тривала з 1790 по 1830 роки, і вона задавала контекст для всього цього перехідного періоду між Просвітництвом і новою наукою промислової доби.

Катастрофізм, дилювіалізм і уніформізм

Суперечка нептуністів, вулканістів і плутоністів розв’язувала питання про походження порід і про співвідношення води, вогню, осадонакопичення та внутрішнього жару Землі. Але поруч із нею швидко постала інша суперечка, не менш важлива для становлення геології. Навіть якщо визнати, що вапняки, пісковики й глини формуються у водному середовищі, а базальти пов’язані з лавою, а граніт може впроваджуватися в уже наявні породи, — усе одно залишається питання про темпи. У першій половині XIX століття геологія розкололася на прихильників різких стрибків і захисників нескінченно повільної еволюції. До того ж вони ставили собі ще одне питання — чи можна пояснити минуле Землі звичайними причинами, які ми спостерігаємо й тепер, чи в давні епохи діяли сили зовсім іншої потужності? Щоб зрозуміти напруження пристрастей, уявіть, що на початку 1800-х років більшість людей іще вірила, що Землі близько 6000 років (згідно з біблійною хронологією). Знахідки гігантських кісток вимерлих чудовиськ у глибоких шарах ніяк не вкладалися в цю картину, і наукова спільнота розділилася на три табори, які запропонували цілком різні сценарії розвитку планети: катастрофізм, дилювіалізм і уніформізм.

Головною постаттю наукового катастрофізму був Жорж Кюв’є. Його позиція виросла з порівняльної анатомії та вивчення викопних хребетних. У ході своєї праці Кюв’є довів реальність вимирання видів. Мамонти, мастодонти, палеотерії та інші викопні тварини не були просто невідомими й нині живими видами, що ховалися десь у незвіданих куточках Азії чи Африки, а належали до зниклих світів. Пізніша його праця під назвою «Міркування про революції на поверхні земної кулі» (1826) прямо заявляла про глобальні перевороти, що змінили тваринне царство. Дослідження Паризького басейну разом із Броньяром, про що ми вже говорили вище, показали, що викопні рештки допомагають установлювати суворий порядок шарів. Їхня робота розкрила чергування колишніх морських, прісноводних і наземних умов життя, а також існування до-людських світів. У цій картині світу Земля існує відносно давно, але її історія — це низка довгих періодів спокою, розділених раптовими, короткочасними й руйнівними катастрофами глобального масштабу. Під час цих катаклізмів (повеней і підняття материків) цілі види тварин миттєво гинули, їх заносило мулом, а звільнені території заселяли нові види, що приходили з інших місць. Варто зазначити, що вже в 1811-1820 роках було знайдено чимало решток динозаврів, а їхнє більш офіційне визнання й уписування в офіційну наукову систему світу відбудеться до 1823-24 років, причому в цьому процесі брав участь і сам Кюв’є. Водночас він категорично відкидав гіпотези про поступове перетворення (трансмутацію) видів. Вимерлі тварини для нього були не перехідними формами, а самостійними, нині зниклими екологічними системами. У певному сенсі ця теорія була споріднена з геологічною теорією вулканізму, про яку йшлося вище, хоча сам Кюв’є пояснював більшість катастроф повенями.

Британський дилювіалізм розвивався інакше, і в певному сенсі він був дзеркальною теорією нептунізму. Як і в тому випадку, дилювіалізм був пов’язаний із природною теологією (див. Пейлі), тобто зі спробою примирити наукову геологію (зокрема динозаврів) і деякі елементи катастрофізму з книгою Буття, трактуючи пухкі поверхневі відклади як сліди Всесвітнього потопу. Найвідомішим автором тут був Вільям Бакленд, видатний оксфордський геолог, майстерний лектор-шоумен і богослов. Його найзнаменитіша книга «Reliquiae Diluvianae» (1823) описувала кістки з печер і дилювіальний гравій, що нібито свідчили про дію глобальної повені. Однак Бакленд був значно складнішим за пізнішу карикатуру на «попа від науки». Він був дуже добрим польовим спостерігачем, анатомом і геологом, і навіть сам відкрив один із видів динозаврів. А його дослідження Кіркдейлської печери стали проривом у реконструкції давніх екосистем. У цій печері було знайдено кістки гієн, слонів, носорогів, бегемотів та інших тварин. Найпростіше дилювіалістське пояснення могло б сказати, що всі ці кістки занесені туди водою під час потопу, і сам Бакленд теж до цього схилявся. Але Бакленд помітив, що, по-перше, прохід до печери був надто малий, щоб туди міг занести цілого слона; до того ж він зауважив сліди погризів, особливий характер поломки кісток і порівняв знайдений матеріал із поведінкою сучасних гієн. Так він дійшов висновку, що печера була давнім лігвом гієн, куди хижаки довго стягували свою здобич. Це була блискуча реконструкція давньої поведінки тварин і давньої екосистеми. Вона показувала тривале доісторичне життя, а не хаотичне нагромадження сміття від однієї всепланетної повені. Парадокс тут у тому, що дилювіалістська рамка Бакленда тріскалася під вагою його ж власної емпірики: його аналіз доводив тривалу, стабільну допотопну історію.

Головним матеріалом для дилювіалістів слугували так звані drift deposits — гравій, пісок і гігантські ерратичні валуни, розкидані по поверхні Європи й такі, що не вкладалися в нормальну стратиграфію. Їх називали дилювієм (diluvium), протиставляючи алювію (alluvium), тобто сучасним наносам річок і морів. Подряпини на скелях і чужі для місцевих порід величезні камені певний час було зручно списувати на силу біблійної хвилі. У 1820-ті роки цю концепцію підтримували великі вчені, зокрема Адам Седжвік. Однак саме Седжвік першим визнав помилку. У президентському зверненні до Лондонського геологічного товариства в 1831 році він публічно назвав дилювіальну теорію «філософською єрессю» (philosophic heresy). Причини цього були конкретні: (1) вчені не виявили єдиного всесвітнього шару відкладів; (2) поверхневі наноси виявилися різного віку; (3) у «дилювіальних» шарах повністю були відсутні сліди людини та її знарядь, що суперечило ідеї Мойсеєвого потопу.

І поки катастрофісти та дилювіалісти сперечалися про природу катаклізмів, уже активно розвивалася практична стратиграфія. Як ми вже говорили, до 1815 року Вільям Сміт, підсиливши вже здійснені знахідки Кюв’є, доводив, що шари порід послідовно залягають у суворо визначеному порядку і що їх можна безпомилково розпізнавати за унікальними наборами викопних решток. Тепер простір Землі набув структури, але йому все ще потрібне було хронологічне пояснення. Остаточно його дав Чарльз Лайєль, спираючись при цьому на передісторію уніформізму, що бере початок від плутониста Джеймса Гаттона. Ще наприкінці XVIII століття Гаттон помітив на мисі Сіккар-Пойнт, що вертикальні давні шари спершу були підняті, зруйновані ерозією, а потім вкриті новими горизонтальними осадами. Звідси народилася його знаменита формула: «Ніяких слідів початку, ніяких перспектив кінця». Але Гаттон не завершив суперечку, бо різка зміна фаун у пластах землі й далі підштовхувала геологів до ідеї катастроф. У своїй епохальній праці «Principles of Geology» (1830-1833) Лайєль перевів ці ідеї в статус абсолютно нової наукової програми. Головний тезис Лайєля полягав у тому, що геологія має пояснювати минуле виключно через «причини, що діють нині» (causes now in operation). Він довів, що якщо дати природі достатньо часу (мільйони років), то звичайні річки проріжуть каньйони, а непомітні для ока вікові зсуви земної кори піднімуть Альпи. Навіщо вигадувати міфічні катастрофи, якщо час вирішує все? Для опонентів Лайєля це виглядало божевіллям. Вони іронізували: «Якщо все відбувається так повільно, як ви поясните загибель мамонтів, що замерзли в льодах Сибіру з травою в шлунках? Вони що, замерзали мільйон років?». Лайєль же у відповідь громив дилювіалістів за те, що вони підганяють факти під релігійні догми.

Уніформізму Лайєля доводилося воювати одразу з кількома противниками. Проти дилювіалістів він стверджував, що всесвітній потоп не потрібен для пояснення гравію, долин, терас і осадів; а проти кюв’єрівського катастрофізму виступав обережніше, але все одно намагався замінити різкі «революції» тривалими процесами. Історики науки виокремлюють в уніформізмі Лайєля чотири різні смисли, які краще не змішувати.

• Перший смисл — однаковість законів природи: фізичні та хімічні закони в минулому були тими самими, що й тепер.
• Другий смисл — актуалізм: для пояснення минулого треба починати з реально спостережуваних причин.
• Третій смисл — рівномірність інтенсивності: у минулому не було процесів принципово потужніших, ніж ті, що спостерігаються нині; геологічна історія складалася з малих дій за величезний час. Ось цей тезис був найспірнішим уже для сучасників.
• Четвертий смисл — стаціонарність, де немає спрямованого прогресу органічного світу, а є чергування появ і зникнень видів у майже рівноважній системі.

Саме проти третього і четвертого пунктів повставали такі критики, як Вільям Уевелл, Седжвік та інші. Вони боролися не завжди за Біблію. Іноді це була боротьба за право визнавати, що в минулому Землі бували періоди куди вищої тектонічної та кліматичної активності, ніж тепер. Багато з них приймали і давність Землі, і реальність вимерлих фаун, і природні причини катастроф. Вони заперечували лише проти лайєлівського надмірного вирівнювання темпів. Тому суперечку «катастрофізм-уніформізм» не можна суворо зводити до суперечки «релігія-наука». У 1830-ті роки це була суперечка про допустиму силу причин, про повноту геологічного літопису, про темпи змін і про те, чи має історія Землі спрямовані етапи. Кюв’єрівська лінія була особливо сильною в палеонтології. Зникнення видів справді існували. На це Лайєль відповідав, що геологічний літопис неповний, і якщо між двома фаунами немає плавного переходу, то це ще не доводить раптової загибелі; можливо, проміжні відклади зруйновані, приховані або ще не знайдені. Правда, сучасна наука (неокатастрофізм) визнає, що істина лежала посередині, і перемога уніформізму не була настільки беззастережною. Так, базові процеси справді відбуваються повільно й безперервно, і літопис істот справді був неповним; але Земля знає і миттєві глобальні катастрофи в дусі Кюв’є — чи то падіння Чиксулубського метеорита, що погубило динозаврів, чи то виливи сибірських трапів, які спричинили Велике пермське вимирання. 

Але теорію дилювіалістів остаточно добив зовсім не Лайєль, а швейцарець Луї Агассіс (1807-1873), той самий, під керівництвом якого згодом працював знаменитий вульгарний матеріаліст Карл Фогт. У 1837 році Агассіс довів, що «слід Всесвітнього потопу» (валуни та гравій) — це насправді сліди давнього глобального зледеніння (це льодовики тягли каміння, а не біблійна вода). Через посередництво Бакленда вже через рік (1838) ця рання версія теорії льодовикового періоду стала обговорюватися в Британії. У 1840 році Агассіс сам приїхав до Британії, узяв Бакленда, показав йому шотландські долини і довів, що «дилювіальні» валуни, гравій і подряпини на скелях — це результат руху гігантських льодовиків, а зовсім не біблійної води. Бакленд був приголомшений, визнав правоту Агассіса і остаточно зрікся своїх старих ідей. До 1840-х років дилювіалізм назавжди зник із науки. Катастрофізм у кюв’єрівському сенсі теж був істотно перероблений. Геологи дедалі менше говорили про всесвітні загадкові перевороти, але продовжували визнавати різкі локальні та регіональні події. Найголовніше, що перемога уніформізму Лайєля подарувала науці концепцію «глибокого часу» (Deep Time), тобто розуміння того, що Землі мільярди років. До того ж саме книга Лайєля, взята Чарльзом Дарвіном у навколосвітню подорож на «Біглі», наштовхнула його на думку, що якщо Земля так довго й повільно змінювалася, значить, і життя на ній могло еволюціонувати так само повільно. 

Викопні рештки, вимирання видів і послідовність фаун

Ще одна тема з геології, безпосередньо пов’язана зі суперечками навколо нептунізму і катастрофізму, — це тема викопних тварин, яка вже не раз звучала вище. Геологи й натуралісти сперечалися не лише про те, як утворилися шари порід, а й про те, що означають замкнені в них рештки організмів. Для філософії природи вони руйнували стару картину завершеного й сталого світу, де всі форми живого існують одночасно й посідають своє місце в єдиному ланцюзі істот. Хоча й тут, завдяки зусиллям попередніх поколінь, ґрунт було вже непогано підготовлено, і в XVII-XVIII століттях було виконано велику роботу з визнання органічної природи скам’янілостей. Леонардо да Вінчі, Стено, Роберт Гук, Джон Вудворд, Антоніо Валліснері, Бюффон та багато інших — зробили помітний внесок у цю тематику. Думка про «ігри природи», про lapides sui generis, тобто про камені, випадково сформовані за подобою живих форм, поступово відступала. Для багатьох мушель, коралів, риб і рослин уже було важко заперечувати зв’язок із колишніми організмами. Але визнати, що скам’янілість є решткою живої істоти, — це ще не означає визнати вимирання видів і послідовність фаун. Можна було вважати, що знайдена мушля належить виду, який і досі живе в морі; що кістки мамонта належать якомусь рідкісному північному слонові; що незвичайну тварину просто ще не знайдено в живому стані; що колишні організми мігрували, але не зникли.

Аж до самого кінця XVIII століття ідея вимирання видів здавалася багатьом абсурдною і навіть блюзнірською. Великі мислителі — від Карла Ліннея до Томаса Джефферсона — вірили в концепцію «Великого ланцюга буття». Вважалося, що природа досконала, що в ній немає лакун, і Бог не міг допустити, щоб якась створена ним ланка повністю зникла. Якщо ми знаходимо кістки гігантського мастодонта в Америці, значить, як стверджував Джефферсон, ці звірі просто пішли глибше в незвідані ліси континенту. Але на початку XIX століття ця благодушна картина світу розбилася об жорсткі емпіричні дані. Перелом здійснив Жорж Кюв’є. Про це ми вже частково говорили раніше, у розділах про катастрофізм. Ще в 1790-х роках Кюв’є порівнював кістки сучасних індійських та африканських слонів із кістками мамонта і так званої «Ohio animal», а згодом — мастодонта. Він показав, що це не один і той самий вид і навіть не просто географічні різновиди. Відмінності в зубах, щелепах і скелетах були надто стійкими. Звідси випливав висновок, що мамонт і мастодонт являли собою зниклі види, а не популяції сучасних слонів, які десь ховаються. Кюв’є працював із принципом «кореляції частин». Організм для нього був функціональною цілісністю: зуби, щелепи, кінцівки, органи травлення, спосіб руху, тип живлення перебувають у взаємній залежності. Тому навіть окрема кістка могла дати анатому обмежений набір допустимих реконструкцій і значно звузити коло підозрюваних. Саме ця техніка дозволяла Кюв’є відрізняти справжні зниклі форми від погано зрозумілих кісток уже відомих тварин. У популярній легенді він нібито відновлював цілу тварину за одним фрагментом, але насправді його сила полягала у величезному порівняльному матеріалі Паризького музею та в методичному зіставленні кісток різних груп тварин. Після слонів і мастодонтів з’явилися інші форми. Мегатерій із Південної Америки, мозазавр із Маастрихта, птеродактилі, викопні тварини гіпсових кар’єрів Монмартра, а згодом морські рептилії Англії — усе це розширювало сферу зниклого життя. Кюв’є поступово відтворив картину колишніх фаун, що не збігалися із сучасною природою. Вимерлих тварин уже не можна було пояснити випадковою міграцією чи браком подорожей. І, звісно, у християнській картині сталого й завершеного світу — все це мало великий резонанс.

У 1808 році Кюв’є і Броньяр представили результати своїх досліджень Паризького басейну, а потім опублікували докладнішу працю, що включала карти, розрізи та зображення викопних решток. Їхнє дослідження показало складну послідовність шарів, чергування морських і прісноводних умов життя та існування доприродних світів, які раніше вважалися відносно недавніми. Викопна рештка стала подвійним свідком. Вона говорила і про живий світ минулого, і про вік шару. Морська мушля в одному пласті, прісноводний молюск в іншому, кістки наземного ссавця в третьому — усе це вказувало на зміну умов. Але якщо один комплекс викопних решток постійно трапляється нижче, а інший вище, то фауна починає працювати як стратиграфічна позначка. Як уже говорилося вище, англійська лінія цієї самої думки йшла через Вільяма Сміта. Він працював землеміром, інженером каналів, практиком вугільних і будівельних робіт, де бачив одні й ті самі пласти в каналах, кар’єрах, шахтах, дорожніх виїмках, на схилах пагорбів. Поступово він помітив, що кожен пласт має свій характерний набір викопних решток. В історії науки це відкриття отримало назву «закону послідовності фаун»: викопні організми змінюють одне одного в певному й упізнаваному порядку, а кожна формація має свій, відмінний від сусідніх, набір решток.

Сміту це було потрібно не для філософських висновків, а для картування. Якщо два пласти зовні схожі, їх можна сплутати. Якщо в них різні викопні рештки, їх можна розвести. Якщо один і той самий набір викопних решток повторюється на великій відстані, отже, таким чином можна пов’язати віддалені розрізи, навіть якщо вони містяться на різній абсолютній висоті. У 1815 році Сміт опублікував велику геологічну карту Англії та Уельсу з частиною Шотландії. Це був практичний підсумок нової стратиграфії, особливо важливий у боротьбі проти старої звички визначати вік за типом породи. Раніше вважалося, що пісковик нібито має бути одного віку, вапняк — іншого, глина — третього. Практика Сміта показала, що вік не можна надійно читати лише за речовиною породи. Французька й англійська лінії різнилися навіть за стилем. Кар’єру таких учених, як Кюв’є та Броньяр, супроводжує академічний лиск, із ними пов’язані офіційні виставки й музеї, порівняльна анатомія та глобальні висновки про вимерлі світи. Натомість у Сміта це буденні дороги, канали, шахти й суцільна приземлена емпірія. Але разом вони зробили одну справу: вони пов’язали історію життя з історією земної кори. Шар дістав вік через аналіз фауни; а фауна дістала місце в послідовності шарів. Але вже невдовзі після цього навколо вимирання виникло кілька конкуруючих пояснень.

• Перша позиція — кюв’єрівська. Тут види — це стійкі одиниці, багато з них зникли, а зміна фауни пов’язана з різкими геологічними революціями, тобто з катастрофізмом.
• Друга — ламарківська. Тут життя мінливе, організми можуть перетворюватися під дією середовища, звичок і внутрішнього прагнення до ускладнення. Ламарк також виходив із дедалі багатшого викопного матеріалу та зі схожості між деякими викопними й сучасними організмами. 

У Ламарка проблема вимирання розв’язувалася інакше, ніж у Кюв’є. Якщо викопна форма схожа на сучасну, але не збігається з нею, то це може бути не зниклий тупиковий вид, а попередній стан лінії, яка тепер змінилася. Кюв’є вбачав у таких міркуваннях слабку спекуляцію, бо вони підривали сувору анатомічну межу виду й не давали достатнього механізму для пояснення. Тому палеонтологічна суперечка одразу перетворилася на суперечку про види. Вид постійний чи історичний, зникає чи перетворюється, фауни змінюються стрибками чи через поступову зміну? Ранні знахідки давніх рептилій посилили позиції Кюв’є. На англійському узбережжі, особливо в Лайм-Ріджис, збирали іхтіозаврів, плезіозаврів, птерозаврів. Мері Еннінг у 1811–1812 роках брала участь у знахідці й розкопках знаменитого іхтіозавра; до 1820 року такі форми вже визнавалися вимерлими морськими рептиліями. У 1823 році вона знайшла повний скелет плезіозавра; і дивовижність цієї знахідки була такою, що Кюв’є спершу запідозрив підробку або складений скелет, але згодом визнав реальність екземпляра. Ці тварини створювали образ мезозойського моря, населеного не сучасними китами, тюленями чи рибами, а великими рептиліями. У 1828 році Еннінг знайшла також рештки птерозавра — першої такої тварини за межами Німеччини. Палеонтологія стала майже сценічною наукою, адже вона показувала публіці й фахівцям не окремі кістки, а цілі вимерлі ландшафти з морськими ящерами, літаючими рептиліями, давніми рибами та невідомими безхребетними. Це не могло не посилити думку про слушність кюв’єрівського катастрофізму.

У 1824 році Вільям Бакленд описав Megalosaurus, а Гідеон Мантелл у 1825 році описав зуби Iguanodon, порівнявши їх із зубами ігуани, але в набагато більшому масштабі. Пізніше, у 1842 році, Річард Оуен об’єднав Megalosaurus, Iguanodon і Hylaeosaurus у групу Dinosauria. І тепер ішлося вже не про те, що десь зник слоноподібний мамонт: у різних пластах виявлялися цілі комплекси організмів, не схожі на сучасну фауну. Одні пласти давали морських безхребетних певних типів, інші — риб, треті — рептилій, четверті — ссавців. Чим більше збирали викопних решток, тим виразнішою ставала послідовність. У 1830-ті роки все це стало основою для великих геологічних систем. Родерік Мерчісон у «The Silurian System» (1839) описав силурійську систему й навів багато характерних викопних решток. Ця праця ілюструвала 656 викопних решток, багато з яких було визначено як характерні для силурійського часу. Тепер, якщо подібний комплекс викопних решток знаходили в іншій країні, можна було припускати відповідний геологічний вік. Паралельно з цим уже згаданий вище Луї Агассіз, прихильник теорії льодовикових періодів, у 1833–1843 роках публікував «Recherches sur les poissons fossiles» — величезну працю про викопних риб. У Агассіза викопна риба стала не просто випадковою знахідкою, а частиною широкої класифікації давніх водних фаун. Водночас сам Агассіз залишався анти-еволюціоністом і креаціоністом, але його матеріал усе одно працював на історизацію органічного світу.

До 1840-х років послідовність фаун уже дозволяла мислити історію Землі великими біологічними епохами. Джон Філліпс, небіж Вільяма Сміта, увів мову великих поділів — Palaeozoic, Mesozoic, Cenozoic / Kainozoic. Термін Cenozoic було введено Філліпсом у 1840 році, і він відбивав послідовний розвиток життя від «давнього» через «середнє» до «нового» життя (пор. із тріадами сен-симоністів, позитивістів, гегельянців або марксистів). Це вже було майже прямим наслідком фауністичної стратиграфії. Геологічний час ділився не лише за породами, а й за зміною організмів. Отже, за якихось сорок років проблема викопних решток пройшла шлях від музейних курйозів до головного хронологічного інструмента в геології. Довівши реальність вимирання видів і суворість послідовності шарів, натуралісти початку XIX століття не просто пов’язали історію життя з історією земної кори, а й підготували емпіричну базу, на якій Кюв’є збудував споруду катастрофізму, а Ламарк і пізніше Дарвін — теорію еволюції.

Фізичні сили й хімічна структура речовини

Хвильова й корпускулярна теорія світла

Однією з найвідоміших фізичних суперечок початку XIX століття була і залишається суперечка про природу світла. Ньютонівська корпускулярна традиція спочатку ще дуже довго домінувала, особливо у Британії, де Ньютона шанували майже як легендарного героя. Згідно з цією теорією світло постає потоком найдрібніших частинок. Така теорія добре пояснювала прямолінійне поширення світла, відбиття від дзеркала й заломлення. Вона здавалася цілком природною для механічної філософії; тіло випромінює частинки світла, частинки рухаються по траєкторіях, на межі середовищ зазнають дії сил і потім змінюють напрям і швидкість. Хвильова теорія теж мала глибоку передісторію. Християн Гюйгенс ще в XVII столітті розглядав світло як поширення хвиль в ефірі, але в XVIII столітті хвильові ідеї підтримували лише окремі автори (зокрема Ейлер), і вони не могли витіснити потужну ньютонівську традицію. Проблема полягала в тому, що хвильова теорія мала пояснити прямолінійність світла. Якщо світло — це хвиля, тоді чому воно не огинає перешкоди так само помітно, як звук? Чому тіні мають різкі краї? Чому світлові промені можна геометрично будувати як прямі лінії? Для прихильників корпускулярної оптики ці питання були сильними аргументами. Тут перелом почався з праць Томаса Юнга (1773-1829). У 1801-1804 роках він розвивав теорію інтерференції світла. Головна думка полягала в тому, що світлові хвилі можуть підсилювати й послаблювати одна одну. Там, де гребінь однієї хвилі збігається з гребенем іншої, виникає підсилення; там, де гребінь збігається з улоговиною, виникає послаблення або темрява. Це давало змогу пояснити кольорові кільця, дифракційні смуги, тонкі плівки та інші явища, які погано піддавалися простому корпускулярному тлумаченню. Дослід із двома отворами або двома щілинами став класичним образом цієї ідеї: світло, проходячи крізь дві близькі щілини, дає не просто дві світлі смуги, а чергування світлих і темних смуг, що виникає внаслідок додавання хвиль. Але в Британії Юнг зіткнувся з різким опором. Ньютонівська оптика залишалася частиною національного наукового авторитету, а стиль Юнга багатьом здавався надто розпливчастим. Його критикували не лише за фізичні висновки, а й за манеру викладу. Однак сама ідея інтерференції виявилася надто плідною, щоб просто зникнути. Вона давала загальний ключ до цілого ряду явищ, які раніше доводилося пояснювати окремими гіпотезами.

Вирішальна фаза суперечки розгорнулася у Франції навколо Огюстена Френеля (1788-1827). Французька фізика початку XIX століття перебувала під сильним впливом лапласівської школи, де панували сувора математика, ньютонівська механіка й корпускулярні пояснення. Тому Френель входив у науковий простір, де хвильова теорія наштовхувалася на не менший опір, ніж у Британії. Щоправда, його праці підтримував дуже відомий фізик того часу — Франсуа Араго, який не лише захищав Френеля інституційно, а й брав участь у перевірці дослідів. Знаменитий епізод із «плямою Пуассона» добре показує характер цієї суперечки. Коли Френель представив хвильову теорію дифракції, тоді Сімеон Дені Пуассон, один із найсильніших математиків корпускулярного табору, вивів із неї наслідок, що здавався абсурдним: у центрі тіні від круглого непрозорого диска має з’явитися світла пляма. Для здорового глузду й геометричної оптики це виглядало безглуздо. Якщо диск закриває світло, тоді центр тіні має бути темним. Але Араго поставив дослід і виявив передбачену Пуассоном світлу пляму. Те, що мало стати запереченням проти хвильової теорії, стало одним із її найефектніших підтверджень.

Далі суперечку ускладнила поляризація. Етьєн-Луї Малюс 1808 року відкрив поляризацію світла під час відбивання. Відтак поляризація, подвійне променезаломлення, оптична активність, кристали, відбивання і заломлення в різних середовищах стали однією з головних ділянок оптики. Поляризація була складною темою для ранньої хвильової теорії, бо звична аналогія зі звуком припускала поздовжні хвилі. Але поляризаційні явища дедалі виразніше вказували на поперечний характер світлових коливань. Френель поступово дійшов до ідеї поперечних хвиль в ефірі, і це було фізично дивно, бо ефір мав би наділятися властивостями, що дають змогу передавати поперечні коливання, тобто поводитися як тверде тіло, але водночас майже не чинити опору рухові небесних тіл. Хвильова теорія перемагала в поясненні оптичних явищ, але створювала нову проблему фізичної природи ефіру. Проте до 1820-х років позиції хвильової теорії стали дуже сильними. Її успіхові не заважали навіть початкові успіхи атомізму в хімії, який за ідеєю мав би посилити корпускулярні теорії. Цього не просто не сталося, а навіть навпаки: аргументи хвильової теорії світла завдавали шкоди також і хімічному атомізмові. Відтепер хвильова теорія мала єдиний доказовий комплекс, що складався з дослідів над інтерференцією, дифракцією, поляризацією та подвійним променезаломленням. Хоча й корпускулярна теорія не зникла миттєво. Вона зберігала прихильників, особливо серед тих, хто тримався ньютонівської механічної традиції й убачав у хвилях надто гіпотетичне середовище. Крім того, хвильова теорія сама залежала від ефіру, тобто від особливого невидимого середовища, властивості якого залишалися погано визначеними, і тому все одно лишалася вразливою для критики. Але тепер саме корпускулярній теорії доводилося з трудом пояснювати явища, які хвильова теорія виводила дедалі природніше.

І ця суперечка важлива не лише для історії оптики. Вона показує зміну наукового доведення. Авторитет Ньютона був обмежений сукупністю дослідів і математичних наслідків. Перемогла теорія, яка змогла пов’язати більше явищ в один обчислювальний порядок. Для філософських суперечок епохи це мало додатковий сенс. Світло переставало бути просто емісією частинок із тіла. Його доводилося мислити як процес у середовищі. У фізиці зберігалася механічна мова, але сама механіка ставала менш наочною й відкривала широкий простір для метафізичних і квазі-містичних спекуляцій. До сьогодні хвильову теорію світла використовують усі вороги матеріалізму як один із козирних аргументів. 

Теплород проти механічної теорії тепла

Суперечка про природу тепла мала трохи іншу траєкторію. Хвильова теорія в оптиці вже до 1820-х років здобула значну перевагу, але в теорії тепла стара концепція теплороду протрималася довше. У 1800-1830-х роках ще не існувало зрілої термодинаміки, закону збереження енергії в класичній формі або кінетичної теорії газів у пізнішому розумінні. Механічне розуміння тепла поступово набирало аргументів на свою користь, але ще не могло відразу замінити всю стару систему. Теорія теплороду уявляла тепло як особливу невагому речовину, тонку рідину, здатну проникати в тіла, переходити від одного тіла до іншого, розширювати речовини, спричиняти зміну агрегатного стану й брати участь у тепловій рівновазі. У цієї теорії були серйозні підстави. Вона добре узгоджувалася з мовою теплоємності, прихованої теплоти, теплової рівноваги, плавлення, випаровування та розширення. Ще у XVIII столітті Джозеф Блек розробив поняття прихованої та питомої теплоти. Лавуазьє включав calorique (теплород) до списку простих начал своєї хімічної системи. Лавуазьє і Лаплас працювали з крижаним калориметром, вимірюючи кількість тепла через танення льоду. У такому контексті теплород був не порожньою фікцією, а робочою теоретичною сутністю, що давала змогу впорядкувати безліч дослідів. Дуже сильного удару по теплороду завдали досліди Бенджаміна Томпсона, графа Румфорда (1753-1814). 1798 року, спостерігаючи свердління гарматних стволів у Мюнхені, він звернув увагу на величезну кількість тепла, що виникала під час тертя. Якщо тепло є речовиною, яка міститься в металі, то чому воно утворюється майже без кінця, доки триває механічна робота? Румфорд витлумачив це як вказівку на зв’язок тепла з рухом, а не з особливою матеріальною рідиною. Його висновки були дуже важливими, але ще не створювали повної механічної теорії. Він показав труднощі теплородної картини, але не дав загального кількісного зв’язку між роботою і теплом. 1799 року хімік Гемфрі Деві провів досліди з тертям льоду у вакуумі та за низької температури. Якщо два шматки льоду можна розплавити тертям, то тепло не обов’язково має надходити ззовні як речовина; воно може виникати через механічний рух. Ці досліди теж підтримували антикалоричну лінію. Але й тут залишалася та сама проблема: якісна демонстрація зв’язку тепла і руху ще не дорівнює загальній енергетичній теорії. На початку XIX століття фізики могли визнавати, що тертя виробляє тепло, але при цьому продовжували користуватися теплородною мовою в інших галузях, бо вона була зручною для розрахунків теплоємності, теплообміну та фазових переходів. Найважливіший приклад такої незалежності математичної теорії від онтології тепла дає нам Жозеф Фур’є (1768-1830). Його «Аналітична теорія тепла» (1822) дала математичний опис теплопровідності. Фур’є вивчав поширення тепла в твердих тілах, температурні градієнти, рівняння теплопровідності, розкладання функцій у ряди. Для нього головним було не те, чи є тепло речовиною, чи рухом, а те, як воно поширюється і як це поширення можна обчислювати. Тому теорія Фур’є могла працювати в науці незалежно від остаточного розв’язання суперечки про природу тепла. Вона показала, що фізика може досягати високої строгості навіть тоді, коли глибинна онтологія явища лишається спірною, практично так само, як у хімії незалежно від природи атомів або елементів — використовувалася теорія еквівалентів (див. далі).

У книзі «Міркування про рушійну силу вогню» (1824) французький фізик Саді Карно (1796-1832) розглядав теплові машини й намагався зрозуміти, від чого залежить їхня корисна дія. Його праця особливо важлива тому, що була написана ще в межах теплородної теорії. Карно мислив тепло як щось, що переходить від гарячого тіла до холодного і здійснює роботу, подібно до води, що падає з висоти. Але в цій старій рамці він сформулював ідеї, які згодом стали фундаментальними для термодинаміки, такі як значення температур гарячого й холодного джерела, ідеальний цикл і межа ефективності теплової машини. Історія Карно показує, що стара теорія могла давати правильні структурні результати, хоча її фізичну інтерпретацію згодом було переглянуто. Важливу роль відігравали також дослідження теплоємності. Дюлонг і Пті 1819 року встановили емпіричне правило, за яким добуток атомної ваги елемента на його питому теплоємність для багатьох твердих простих тіл має приблизно сталу величину. Це правило відразу пов’язало теплоту з атомістикою і хімічними вагами. Воно допомагало уточнювати атомні ваги й показувало, що теплові властивості речовини не є цілком незалежними від її хімічної структури. Тут теорія тепла починала стикатися з атомною теорією, хоча повна кінетична інтерпретація ще не була розроблена. Втім, теорію атомізму вже було розглянуто нами в окремій великій статті, і добре відомо, що теплород був важливою складовою самої структури атома ще в перших працях Дальтона (1808) про атомізм. 

Променисте тепло також ускладнювало картину. Досліди Леслі, а пізніше Меллоні та інших дослідників показували, що теплове випромінювання має власні закономірності відбиття, поглинання й проходження крізь середовища. Виникало питання, чи споріднене променисте тепло світлу. Якщо світло дедалі впевненіше розуміли як хвильове явище в ефірі, то теплове випромінювання теж починало втягуватися в сферу хвильових і ефірних уявлень. Але в 1800-1830-ті роки це ще не було зведено в єдину електромагнітну картину. Тому суперечка про теплород розвивалася повільніше, ніж суперечка про світло. Механічна теорія мала сильні досліди Румфорда і Дэві, але ще не було загальної міри, загальновизнаного механічного еквівалента теплоти. Не було й закону збереження енергії в формі Майєра, Джоуля та Гельмгольца. Не було розвиненої молекулярно-кінетичної теорії, яка пояснила б температуру як міру руху частинок. Теплородна теорія могла поступатися в окремих пунктах і все ж залишатися зручною робочою рамкою для багатьох досліджень аж до кінця 30-х років XIX століття і навіть далі.

Електрика, гальванізм, магнетизм і електромагнетизм

На початку XIX століття електрика перебувала в особливому становищі. Вона вже давно була предметом дослідної фізики: електричні машини, лейденська банка, притягання й відштовхування легких тіл, атмосферна електрика, блискавка, провідники та ізолятори — усе це активно вивчали ще у XVIII столітті (чого варті лише експерименти американця Франкліна!). Але після дослідів Луїджі Гальвані та винайдення вольтового стовпа електрика увійшла одразу в кілька суміжних галузей природознавства. Усе почалося в 1780-х роках із дослідів Гальвані над жаб’ячими лапками. Він помітив скорочення м’язів під час контакту нервів і м’язів із металами та електричними машинами. Гальвані тлумачив це як прояв «тваринної електрики» (до речі, тваринний магнетизм, або «месмеризм», який ми тут не розглядаємо, прямо пов’язаний із цією ідеєю через спорідненість звичайної електрики й магнетизму). Для нього організм містив власну електричну силу, а метал лише замикав коло й вивільняв її. Ця гіпотеза добре лягала на давнішу фізіологічну традицію, де нервову дію мислили через особливий тонкий флюїд у дусі теплороду, а також через життєву силу або щось близьке до неї. Жаб’яча лапка ставала майже приладом, що виявляє приховану електричну природу нервово-м’язової дії. Алессандро Вольта давав інше пояснення. Він вважав, що джерело електрики міститься не в тваринній тканині як такій, а в контакті різнорідних металів, особливо за наявності вологого провідника. Суперечка Гальвані й Вольти тому була водночас фізичною і фізіологічною. Якби правий був Гальвані, тоді електрика є внутрішньою властивістю живого організму. Але якщо правий Вольта, то жаба слугує чутливим електрометром, а головне джерело явища — це контакт металів і провідне середовище. Вольта поступово переніс питання з фізіології у фізику й хімію. 1800 року він створив вольтів стовп — пристрій із почергово розташованих металевих пластин і вологих прокладок, що давав тривалий і рівномірний електричний струм.

Вольтів стовп змінив усю галузь науки про електрику й вплинув майже на всі інші суміжні науки. До нього електрику частіше отримували у вигляді коротких розрядів від електричних машин або лейденських банок. Тепер з’явилася можливість тривалої дії, і це відразу дало новий матеріал для хіміків. Вода розкладалася електричним струмом на водень і кисень, і невдовзі стало ясно, що солі, луги, кислоти та розчини металів можна розглядати як речовини, які можна розкладати й перетворювати електрикою. Гемфрі Дейві використав потужні батареї Королівського інституту для електролізу й у 1807-1808 роках виділив калій, натрій, кальцій, барій, стронцій і магній. Це мало величезне значення для хімії, бо речовини, які вважалися землями або лугами, насправді виявилися сполуками, що їх можна розкласти, і, більше того, почали відкриватися цілком нові елементи. Електроліз показував, що хімічна спорідненість і електрична дія пов’язані між собою. Якщо струм розкладає сполуку й змушує одні речовини рухатися до одного полюса, а інші — до другого, отже, хімічні частинки мають електричне відношення. Дейві бачив у хімічній спорідненості електричну взаємодію частинок. Пізніше Берцеліус побудував на цьому дуалістичну електрохімічну систему, де речовини мали електропозитивні та електронегативні сторони. Хімія отримувала нову мову, і тепер сполучення та розкладання можна було мислити через електричні полярності.

Принципи Вольта відразу дали відчутний і корисний результат. Але й гальванізм не зник повністю з фізіології. Досліди над м’язами, нервами, трупами тварин і людей, над електричними рибами, торпедо та вуграми — усе це й далі підтримувало питання про тваринну електрику. Племінник Гальвані та його учень Джованні Альдіні влаштовував свої знамениті на всю Європу демонстрації гальванічної дії на тіла страчених злочинців і тварин. Ці досліди були оточені публічною сенсаційністю, але за ними стояла реальна фізіологічна проблема й питання про те, як пов’язані нерви, м’язи, подразнення та скорочення? Чи є нервовий імпульс електричним процесом? Чи можна електрикою замінити або імітувати життєве збудження? Де проходить межа між фізичним подразником і власною дією живої тканини? У медицині та філософії природи гальванізм набув гіпертрофованого значення. У ньому вбачали можливий ключ до питань життя і смерті. Романтична культура швидко оточила гальванізм художніми образами оживлення мертвої матерії. Хоча вчені здебільшого мислили менш масштабно, і електричне подразнення стало просто одним зі способів експериментального дослідження нервів і м’язів. Пізніше воно ввійде до фізіології значно суворіше, але навіть на початку століття гальванічні досліди ефектно руйнували стару анатомію.

До 1820 року електрика і магнетизм все ще залишалися значною мірою сусідніми, але не об’єднаними галузями. Магніт уже давно був відомий, принаймні компас мав визнане практичне значення. Земний магнетизм вивчали у зв’язку з навігацією, мінералогією та фізичною географією. Тепер електрика отримала ідеї про притягання, розряди, струми та хімічні дії. Після нових відкриттів у хімії німецькі натурфілософи заговорили про спорідненість природних сил, про полярність, про єдність магнетизму, електрики й хімізму, але суворого дослідного зв’язку між електричним струмом і магнітною дією ще не було. Саме тому відкриття Ганса Крістіана Ерстеда у 1820 році стало масштабною подією. Ерстед виявив, що провідник з електричним струмом відхиляє магнітну стрілку. Це було просте спостереження, але воно сильно змінювало уявлення про всю фізику. Електрика й магнетизм виявилися пов’язаними в конкретному досліді. Магнітна стрілка відхилялася не вздовж провідника і не просто притягувалася чи відштовхувалася від нього по прямій. Дія мала круговий характер навколо провідника. Це погано відповідало звичній ньютонівській схемі центральних сил, що діють по лінії між двома тілами, і тому у фізику входило також нове просторове відношення. Відразу після звістки про дослід Ерстеда французький фізик Андре-Марі Ампер (між іншим, як Ламарк або Лаплас, він теж був тісно пов’язаний з ідеологами в перший період творчості) побудував математичну теорію електродинамічних взаємодій. Він досліджував дію струмів один на одного, увів уявлення про сили між елементами струмів і пояснював магнетизм через молекулярні струми. Для Ампера магніт уже не був самостійним флюїдним тілом. Магнітні явища можна було пов’язати з електричними струмами, що циркулюють у матерії. Ампер діяв у дусі французької математичної фізики; його електродинаміка прагнула дати не просто опис дослідів, а закон взаємодії. Водночас вона ще не була теорією поля в пізнішому розумінні. Ампер мислив через сили між струмами, через дію на відстані, через математичний вираз взаємодій. Але тепер електрика переставала бути лише флюїдом, що накопичується на тілах; вона ставала струмом, спрямованим процесом, який викликає магнітні дії й підпорядковується кількісним законам.

Майкл Фарадей пішов іншим шляхом. У 1821 році він показав електромагнітне обертання. Провідник зі струмом міг обертатися навколо магніту, а магніт — навколо провідника. Це було зародженням електричного двигуна, хоча практична техніка розвинеться пізніше. Фарадей менше довіряв чистій математичній формалізації в дусі Ампера й більше працював дослідним шляхом. У 1831 році він відкрив електромагнітну індукцію, коли зрозумів, що зміна магнітного стану може породжувати електричний струм. Якщо дослід Ерстеда показав дію електрики на магніт, то Фарадей показав і зворотний бік зв’язку, коли магнетизм може виробляти електрику. Це відкриття завершувало ранню фазу об’єднання електрики й магнетизму. Протягом лише трьох десятиліть ця галузь пройшла шлях від гальванічних жаб і вольтового стовпа до електролізу, електродинаміки струмів, електромагнітного обертання та індукції. Щоправда, флюїди, струми, полярності, сили, ефір і лінії дії — усе це співіснувало поруч. Польова теорія Максвелла з’явиться значно пізніше, але її матеріал готувався саме в цих суперечках і дослідах.

Для німецької натурфілософії зв’язок електрики, магнетизму й хімізму здавався підтвердженням ідеї єдності природних сил. Шеллінґіанці та близькі до них автори вбачали в магнетизмі, електриці й хімічному процесі щаблі єдиної полярної активності природи. Але одне діло — просто сказати, що сили природи споріднені; і зовсім інше — показати відхилення магнітної стрілки струмом, виміряти взаємодію струмів, побудувати закон, дістати обертання й викликати струм зміною магнітного стану. Тому натурфілософський мотив дуже швидко переходив у лабораторну науку й поступово відкидався як зайва оболонка. У хімії електрика дала новий спосіб аналізу й нову теорію спорідненості. У фізиці вона поєдналася з магнетизмом. У медицині вона стала подразником і діагностичним інструментом. Але й гальванізм також залишив дуже глибокий слід у фізіології. Він не довів у простій формі, що життя зводиться до дії електрики, але поставив нервово-м’язову систему в центр експериментального дослідження. Пізніше Дюбуа-Реймон та інші фізіологи XIX століття вивчатимуть електричні явища в нервах і м’язах уже значно суворіше. У публічній культурі це явище породило цілу масу фантазій, зокрема на тему воскресіння з мертвих. Тому гальванізм був однією з найхарактерніших наук перехідної епохи. Він опинився десь між демонстрацією і строгим експериментом, між кабінетом фізика й анатомічним театром, між хімічною батареєю та філософією життя. На цьому прикладі особливо добре видно, як на початку XIX століття шукали єдність сил, але поступово замінювали загальні слова конкретними дослідами.

Киснева теорія кислот і проблема хлору

Хімічна революція Лавуазьє дала наприкінці XVIII століття нову систему. Флогістонну теорію було витіснено; тепер горіння, окиснення й дихання дістали зв’язок із киснем. У зв’язку з цим хімічну номенклатуру було цілковито перебудовано; але в перші десятиліття XIX століття з’ясувалося, що деякі центральні положення лавуазьєвської хімії самі потребують перегляду. Найважливішим випадком стала киснева теорія кислот і суперечка про природу хлору. Лавуазьє вважав кисень важливим принципом кислотності. Це видно вже в самій назві oxygenium, «той, що породжує кислоти». Таке уявлення мало тоді вагомі підстави. Багато відомих мінеральних кислот справді містили кисень: сірчана, азотна, фосфорна, вугільна. Горіння неметалів у кисні давало кислі продукти. Нова номенклатура добре працювала для великої кількості речовин. Порівняно з флогістоном це була дуже сильна система. Але були тут і складні моменти. Головний із них — соляна кислота та речовина, яку тоді називали оксимуріатичною кислотою. Ще 1774 року Карл Вільгельм Шеєле дістав зеленувато-жовтий газ під дією соляної кислоти на марганцеву руду. У межах лавуазьєвської системи цей газ тлумачили як сполуку соляної кислоти з киснем, тобто як oxymuriatic acid. Вважалося, що звичайна соляна кислота містить певний радикал muriaticum, а оксимуріатична кислота є його більш насиченою киснем формою. Таке тлумачення зберігало загальний тезис про те, що кислота має бути пов’язана з киснем.

Але вже Гемфрі Дейві поставив цю схему під сумнів. Він намагався виявити кисень в оксимуріатичному газі, але не зміг розкласти його на кисень і якийсь інший компонент. 1810 року він дійшов висновку, що цей газ є простою речовиною. Дейві запропонував назву chlorine, від грецького слова, пов’язаного із зеленуватим кольором. Але якщо хлор був простою речовиною, то соляна кислота являє собою просту сполуку хлору з воднем, а кисню в ній немає. Це прямо руйнувало лавуазьєвську думку про кисень як обов’язкове начало кислотності. Суперечка була гострою, бо на кону стояла вся логіка хімічної класифікації. Якщо існують кислоти без кисню, отже, кислотність не можна визначати через один елемент. Потрібно було шукати інший принцип. Хімія поступово відходила від спроби пояснити велику групу речовин через одну «кислототворну» субстанцію. Французькі хіміки Гей-Люссак і Тенар спершу опиралися цій позиції. Вони працювали в межах лавуазьєвської традиції, і визнання хлору простою речовиною вимагало б від них серйозної перебудови. Але їхні власні досліди поступово підтверджували, що кисень із хлору виділити не вдається. До того ж Дейві вже дослідив йод, відкритий Бернаром Куртуа 1811 року, і показав його подібність до хлору. Поява цілого ряду галогенних речовин посилювала нову картину. Хлор і йод не були кисневими кислотами, а являли собою особливі прості речовини, здатні утворювати кислоти з воднем і солі з металами.

Суперечка про хлор була пов’язана з питанням про просту речовину. У хімії початку XIX століття просте тіло визначали не метафізично, а операційно: це речовина, яку наявними засобами не вдається розкласти далі. Тому Деві не доводив абсолютну неподільність хлору назавжди. Він лише стверджував, що немає підстав вважати хлор сполукою з киснем, якщо жодного кисню не вдається добути і якщо всі реакції краще пояснюються простотою хлору. Лавуазьєвська реформа була великою саме тому, що пов’язала назву зі складом. Але якщо склад зрозуміти неправильно, то й назва починає закріплювати помилку. Oxymuriatic acid називала речовину так, ніби вона є кисневою сполукою соляного радикала. Chlorine змінювало саму класифікацію. Соляна кислота перетворювалася на hydrochloric acid, сполуку водню і хлору. Солі цієї кислоти переставали бути muriates у старому сенсі й поступово входили до системи chlorides. Так мова хімії змінювалася разом з аналізом складу. Але ця суперечка мала й ширший теоретичний сенс. Лавуазьє зруйнував флогістон, але, як виявилося, і сам залишив у хімії кілька надто сильних узагальнень. Одне з них — це киснева теорія кислот. А інше — включення теплорода і світла до числа простих начал. Хімія початку XIX століття мала зберегти лавуазьєвську інтуїцію, але звільнитися від тих пунктів, які були прив’язані до стану знань 1770-1780-х років.

Хімічна атомістика, еквіваленти та закони сполучення

Хімія початку XIX століття успадкувала від Лавуазьє новий підхід до аналізу, ваг і номенклатури, але сама ця система не давала відповіді на питання, чому речовини сполучаються саме в певних відношеннях. Залишалося дуже цікаве питання: чи є сталі вагові відношення просто зручним емпіричним фактом, чи вони виражають сполучення певних найдрібніших частинок? Гіпотези атомізму у філософському, абстрактному сенсі існували ще з античності, а пізніше їх підтримували такі постаті, як Бойль і Ньютон. Отже, ця інтуїція завжди була присутня в науці, і деякі вчені могли користуватися нею для опису дій природи, хоча й не могли ані строго довести реальність атомів, ані навіть полегшити собі роботу за їх допомогою. Це була гарна теорія, але вона не давала практичних наслідків. Ще до створення атомізму Дальтоном хіміки вже підійшли до проблеми сталості складу. Жозеф Луї Пруст (1754-1826) ще наприкінці XVIII століття захищав закон сталих пропорцій, згідно з яким дана хімічна сполука має певний склад, незалежно від способу добування. Якщо мідна сіль, окис або інша сполука є справжнім хімічним тілом, її елементи входять до неї в сталому відношенні. Проти нього виступав Клод Луї Бертолле (1748-1822), лідер усієї французької хімії, спадкоємець Лавуазьє і близький друг Лапласа, своєрідний аналог Кюв’є, тільки зі світу хіміків. У «Essai de statique chimique» (1803) Бертолле розглядав хімічну дію як рівновагу сил, що залежить від маси реагентів, розчинності, леткості, температури та умов реакції. Він був схильний вважати, що склад сполук може змінюватися поступово, своєрідним дифузійним шляхом, а не завжди фіксуватися в строгих пропорціях. Суперечка Пруста і Бертолле важлива тому, що вона передувала атомній теорії й окреслила для неї простір аргументації. Пруст захищав дискретність хімічного сполучення, і якщо речовина є певною сполукою, то вона має певний склад. Бертолле звертав увагу на реальні випадки змінного складу, розчини, сплави, нестехіометричні утворення, вплив середовища та рівноваги. Пізніше стало ясно, що обидва бачили різні сторони хімічної дійсності. Для класичних молекулярних сполук закон Пруста був фундаментальним; а для розчинів, сплавів, твердих фаз змінного складу та рівноважних систем бертоллеанська чутливість до умов не була порожньою фантазією. Але на початку XIX століття перемога закону сталих пропорцій створила сприятливий ґрунт для розвитку атомістики.

Для цього вже підготовленого ґрунту нову теоретичну форму дає Джон Дальтон (1766-1844). Його атомна теорія складалася ще на початку 1800-х років і була викладена в «A New System of Chemical Philosophy», перший том якої вийшов 1808 року. Дальтон виходив із того, що кожен хімічний елемент складається з атомів одного роду; атоми різних елементів мають різні ваги; хімічна сполука виникає через поєднання атомів у простих числових відношеннях. Якщо два елементи утворюють кілька сполук, то кількості одного елемента, що сполучаються зі сталою кількістю іншого, відносяться одна до одної як малі цілі числа. Це був закон кратних відношень, який став найсильнішим аргументом на користь атомістики. Якщо вуглець і кисень дають два гази, в одному з яких на дану кількість вуглецю припадає одна кількість кисню, а в іншому — удвічі більше, то це природно виражається через різні атомні сполучення. Якщо азот і кисень дають кілька сполук із ваговими відношеннями, які можна звести до малих цілих чисел, тоді атомна гіпотеза дістає потужну підтримку й стає практичною експериментальною наукою. Дальтон не просто говорив про давні атоми Демокріта, він пов’язав атоми з хімічними вагами, вимірюваннями, систематичними таблицями та законами сполучення. Однак дальтонівська теорія відразу зіткнулася з труднощами. Сам Дальтон часто обирав формули сполук за принципом простоти: якщо два елементи дають одну відому сполуку, він схилявся вважати її бінарною сполукою одного атома з одним атомом. Тому воду він тлумачив як HO, аміак як NH і так далі. Без чіткого розрізнення атомів і молекул, без правильного розуміння двоатомних газів і без прийняття гіпотези Авогадро багато формул виявлялися хибними.

З цим пов’язана друга велика проблематика — об’ємні відношення газів. Того самого 1808 року, коли Дальтон офіційно висунув теорію атомізму, Жозеф Луї Гей-Люссак установив, що гази сполучаються в простих об’ємних відношеннях. Два об’єми водню сполучаються з одним об’ємом кисню й утворюють водяну пару; азот і водень сполучаються в простих відношеннях; газоподібні продукти також часто мають просте об’ємне відношення до вихідних газів. Для хімії це було найважливішим відкриттям, бо воно додавало до вагових законів просторово-об’ємну регулярність. Але для Дальтона це був незручний факт, і він не відразу повною мірою прийняв висновки Гей-Люссака, бо вони вимагали тоншого розрізнення атомів і частинок газу. Амедео Авогадро 1811 року запропонував розв’язання. Рівні об’єми газів за однакових температури й тиску містять однакову кількість молекул. При цьому треба розрізняти молекули простих газів і атоми елементів. Молекула водню може складатися з двох атомів водню, молекула кисню — з двох атомів кисню; під час реакції ці молекули розпадаються й дають молекули води. У такій схемі об’ємні відношення Гей-Люссака й атомна теорія Дальтона узгоджувалися значно краще. Майже одночасно близькі до цього ідеї розвивав і Ампер. Однак гіпотеза Авогадро ще довго не була загальноприйнятою. І причини цієї затримки були цілком конкретними. По-перше, розрізнення атома і молекули ще не закріпилося в хімічній мові. По-друге, багато хіміків не довіряли гіпотезі про однакову кількість частинок у рівних об’ємах, бо вона здавалася надто спекулятивною. По-третє, електрохімічний дуалізм Берцеліуса погано узгоджувався з думкою, що прості гази можуть складатися з двох однакових атомів: навіщо двом однаковим атомам сполучатися, якщо хімічну спорідненість мислять як електричне притягання протилежних начал? По-четверте, експериментальна база ще була недостатньо впорядкована. Тому питання про атоми, молекули, газові об’єми й формули залишатиметься заплутаним аж до середини XIX століття.

Йонс Якоб Берцеліус відіграв у цей період величезну роль. Він не просто прийняв атомну теорію як загальну ідею, а перетворив її на робочу хімічну систему. Берцеліус визначав атомні ваги, аналізував склад сполук, створював таблиці, запровадив систему хімічних символів, близьку до сучасної: літери від латинських назв елементів, числові позначення складу, формульний запис. Його авторитет у 1810-1830-ті роки був колосальним. Через Берцеліуса атомістика дістала близький до сучасного стандарт вимірювання й номенклатури. Але поруч з атомістикою існувала й обережніша теорія еквівалентів. Для багатьох хіміків було досить знати, у яких вагових відношеннях речовини заміщують одна одну або сполучаються одна з одною. Зовсім не обов’язково було вирішувати, чи існують атоми як реальні фізичні частинки. Можна говорити про еквівалентну вагу кисню, водню, металу, кислоти, основи, солі. Така позиція була особливо привабливою для практичної хімії. Вона дозволяла обчислювати реакції, складати таблиці, вести аналіз і промислову роботу, не беручи на себе філософської відповідальності за реальність атомів. Вільям Гайд Волластон 1814 року запропонував «синоптичну шкалу хімічних еквівалентів». Його підхід був значно обережнішим за дальтонівський. Він не заперечував атомну теорію цілком, але надавав перевагу мові еквівалентів як нейтральнішій і менш залежній від спірних уявлень про найдрібніші частинки. Унаслідок цього в хімії початку XIX століття виникла подвійна ситуація. Атомна теорія була надзвичайно плідною, бо пояснювала сталі й кратні відношення через дискретне сполучення частинок. Але теорія еквівалентів залишалася практично необхідною, бо не всі хіміки хотіли або могли вирішувати питання про фізичну реальність атомів. Можна було бути добрим аналітичним хіміком і користуватися еквівалентами без чіткої атомної онтології.

Саме тому суперечка про атоми в XIX столітті не завершилася простою перемогою Дальтона 1808 року. Вона тривала десятиліттями. Додаткову складність внесла гіпотеза Вільяма Праута. У 1815-1816 роках Праут припустив, що атомні ваги елементів є кратними атомній вазі водню, а отже, всі елементи можуть бути побудовані з певної первинної водневої речовини. Ця ідея була філософськи привабливою, і вона повертала хімії майже моністичну картину матерії, де різноманітність елементів зводиться до комбінацій одного первинного начала. Але точні вимірювання Берцеліуса та інших хіміків показували відхилення від цілих чисел. Праутову гіпотезу не можна було прийняти в простому вигляді, хоча сама мрія про єдність матерії продовжувала жити в хімії та фізиці. Як уже говорилося вище, Дюлонг і Пті 1819 року запропонували правило, що пов’язує атомну вагу твердих елементів з їхньою питомою теплоємністю. Для багатьох елементів добуток атомної ваги на теплоємність давав приблизно сталу величину. Це правило стало одним зі способів уточнювати атомні ваги. Ейльгард Мітчерліх від 1819 року розвивав учення про ізоморфізм — концепцію, згідно з якою подібний хімічний склад речовин зумовлює однакову форму їхніх кристалів. Завдяки цьому кристалографія долучилася до дискусії про будову речовини, а кристалічна форма, поряд із вагою, об’ємом газу й теплоємністю, стала важливим непрямим інструментом для визначення атомних мас і пропорцій.

Отже, до 1830-х років хімічна атомістика вже мала сильні позиції, але ще не була завершеною системою. Хіміки знали закони сталих, кратних і об’ємних відношень; вони мали таблиці атомних ваг; користувалися символами Берцеліуса — але розрізнення атома і молекули залишалося недостатньо загальноприйнятим. Гіпотеза Авогадро ще не стала центральним інструментом хімії. До того ж складні органічні сполуки швидко множилися й ускладнювали сам формульний мову. Електрохімічний дуалізм пояснював багато солей і оксидів, але погано давав раду органічним речовинам і реакціям заміщення. Проблем було так багато, що багато хіміків намагалися уникати атомізму й користуватися теорією еквівалентів, а до того ж перемога хвильової теорії над корпускулярною в галузі оптики лише посилювала скепсис щодо існування найдрібніших фізичних частинок як таких. Тріумф атомізму був іще попереду, і про це краще прочитати в нашій статті про атомізм XIX століття.

Електрохімія і природа хімічної спорідненості

Електрохімія виросла з того самого перевороту, який почався з відкриття й застосування вольтова стовпа. Якщо хімічна атомістика за допомогою найдрібніших частинок намагалася пояснити пропорції сполук, то електрохімія прагнула збагнути саму силу цього поєднання. Чому елементи вступають у зв’язок? Чому одні тіла хімічно притягуються, інші лишаються байдужими, а треті витісняють одне одного? Чи можна хімічну спорідненість звести до електричного притягання? Уже перші досліди з вольтовим стовпом показали, що електричний струм здатен розкладати воду. У 1800 році Вільям Ніколсон і Ентоні Карлайл провели електроліз води буквально за кілька місяців після першого повідомлення Вольти про його стовп. Вода розпадалася на водень і кисень. Це відразу поставило електрику в центр хімічного аналізу. Раніше хімік розкладав речовини нагріванням, кислотами, лугами, відновниками, окисниками, але тепер з’явився новий і дуже ефективний агент — постійний електричний струм. Він діяв не як звичайний реагент, доданий у посудину, а як спрямована сила. Гемфрі Дейві швидко вибудував із цього цілу програму. У своїй лекції 1806 року він прямо пов’язував електричні й хімічні дії. У 1807-1808 роках він розклав їдкі луги й землі, виділивши калій, натрій, а потім і інші метали. Ці відкриття були ефектні не лише тому, що дали нові елементи. Вони показали, що речовини, які вважалися простими або майже простими, насправді можуть бути сполуками. Луги й землі переставали бути елементарними началами й перетворювалися на оксиди металів. Електрика ставала найважливішим інструментом перегляду списку простих тіл.

Для Дейві хімічна спорідненість була тісно пов’язана з електричним станом частинок. Якщо під час електролізу один компонент іде до позитивного полюса, а інший — до негативного, отже, речовини несуть протилежні електричні відношення. Сполуку можна мислити як притягання протилежно заряджених начал, а розкладання — як подолання цього притягання зовнішньою електричною силою. Ця картина була особливо переконливою для солей, кислот, основ, оксидів, тобто для мінеральної хімії, де протилежність компонентів часто здавалася природною. Дуже швидко Берцеліус розвинув цю лінію в масштабну електрохімічну теорію. Разом із Вільгельмом Гізінгером він ще на початку століття займався електролізом солей, а згодом вибудував дуалістичну систему хімії. Усі тіла можна розташувати за ступенем електропозитивності та електронегативності. Метали загалом електропозитивні, кисень і багато неметалів — електронегативні. Сполука утворюється через притягання протилежних електричних начал. Оксиди, кислоти, основи й солі посідають місце в загальній ієрархії. Сіль можна розглядати як сполуку електронегативної кислоти й електропозитивної основи; оксид — як сполуку металу з киснем; складні сполуки — як поєднання бінарних електричних пар. Ця теорія була сильною тим, що надавала хімії порядок. Вона пов’язувала склад, спорідненість, електроліз, класифікацію елементів і формули. До того ж Берцеліус створив не лише теорію, а й робочу мову хімії. Його сучасна логіка використання символів, значно уточнені атомні ваги та електрохімічна класифікація разом утворювали одну систему. І в першій третині XIX століття ця система мала величезний авторитет. Але в електрохімічного дуалізму були межі. Він добре пасував до багатьох неорганічних сполук, особливо солей і оксидів, де можна було виділити позитивну й негативну частини. Із органічними речовинами було важче. Їхній склад включав вуглець, водень, кисень, азот, сірку, фосфор у складних поєднаннях; вони не завжди розпадалися на ясні протилежні пари. Ще важче було пояснювати реакції заміщення, коли, наприклад, хлор може замінювати водень в органічній сполуці, а загальний тип речовини зберігається. Такі реакції згодом стануть одним із ударів по строгому дуалізму Берцеліуса.

Проблемою була й сама природа вольтової батареї. Вольта спочатку надавав великого значення контактній електриці: різнорідні метали під час зіткнення створюють електричну напругу. Інша лінія, яку розвивали Дейві, а згодом Фарадей, дедалі тісніше пов’язувала дію батареї з хімічними реакціями. Суперечка контактної й хімічної теорії вольтова стовпа мала принципове значення. Якщо джерело струму міститься в контакті металів, тоді хімія відіграє другорядну роль; але якщо джерело струму — це хімічне перетворення, то електрика й хімічна спорідненість пов’язані набагато глибше. Ця суперечка тривала дуже довго, бо в реальній батареї були і контакти, і хімічні зміни, і рух зарядів через електроліт.

Майкл Фарадей вніс в електрохімію нову строгість. У 1833-1834 роках він сформулював закони електролізу. Кількість речовини, що виділяється на електродах, пропорційна кількості електрики, яка пройшла; маси різних речовин, виділюваних однією й тією самою кількістю електрики, пропорційні їхнім хімічним еквівалентам. Це було найважливіше поєднання електрики й хімічної атомістики. Електрика переставала бути якісним подразником або флюїдом; вона отримувала кількісну хімічну міру. Фарадей також увів нову мову електрохімії: електрод, електроліт, електроліз, анод, катод, іон, аніон, катіон. Частину термінів було запропоновано за безпосередньої участі Вільяма Уевелла (історика індуктивних наук, але водночас критика Мілля і Лайєля). Ця нова мова мала значення тому, що звільняла цю сферу від надто грубих уявлень про полюси як джерела таємничих флюїдів. Фарадей був обережний щодо атомістики, він схилявся заперечувати цю теорію й використовувати її лише як зручний інструмент для розрахунків, але його закони об’єктивно посилювали дискретне розуміння хімічної дії: певна кількість електрики пов’язана з певним хімічним еквівалентом.

Електрохімічна теорія допомогла систематизувати неорганічні сполуки й зміцнила думку, що хімічна спорідненість має фізичну природу. Але її успіх затримав прийняття деяких інших ідей, особливо там, де дуалістична схема погано пасувала до молекул простих газів або органічних реакцій. Наприклад, уявлення про двоатомні молекули водню, кисню, азоту, хлору було важко примирити з дуалістичною думкою про поєднання протилежних електричних начал. Чому два однакові атоми мають з’єднуватися між собою? Таке запитання робило гіпотезу Авогадро менш привабливою для берцеліанської хімії, і тому ще довго зберігалися хибні уявлення в дусі Дальтона. Водночас електрохімія дала хімії один із найважливіших напрямів розвитку, і що найголовніше — хімічне сполучення переставало бути просто «спорідненістю» в старому якісному сенсі. Електрохімія початку XIX століття була однією з головних сфер, де питання про єдність сил набувало експериментальної форми. Електрика розкладала хімічні сполуки; хімічні реакції давали електричний струм; струм діяв на магнітну стрілку; зміна магнітного стану давала струм. Тепло, світло, хімізм, електрика і магнетизм усе частіше виявлялися пов’язаними. Але зрілого закону збереження енергії ще не було; тому вчені бачили зв’язки між силами, але не мали спільної енергетичної міри. Почасти тому ще довго зберігалася мова флюїдів, полярностей, спорідненостей, напруг, струмів і ефірів.

Органічна хімія і межа між органічним та неорганічним

Органічна хімія початку XIX століття посідала прикордонне становище між хімією та фізіологією. Органічні речовини — цукор, крохмаль, жири, сечовина, білкові речовини, рослинні кислоти, алкалоїди, смоли, ефірні олії, барвники, продукти бродіння й гниття — здавалися цілком несхожими на мінеральні та неорганічні речовини. Органіка походить із живих тіл, легко розкладається при нагріванні, містить вуглець, водень, кисень і азот у своїх складних взаєминах і дає безліч близьких за складом, але дуже важко відмінних продуктів. Аналіз органіки був технічно складнішим, ніж аналіз багатьох мінеральних речовин. Органічні речовини часто не можна було одержати з мінеральних вихідних речовин звичайними хімічними засобами. Вони легко обвуглювалися, псувалися, бродили, гнили, змінювали склад. Їхня кристалізація й очищення були вкрай складними, а багато продуктів існували лише у вигляді сумішей. Тому стара межа між органічним і неорганічним спиралася на реальні труднощі, з якими стикалися в лабораторіях, а думка, що жива тканина виробляє речовини особливим способом, довго здавалася цілком розумною. На початку XIX століття органічна хімія почала швидко відокремлюватися як самостійна галузь. Антуан Франсуа де Фуркруа (1755-1809) і Ніколя Воклен ще на межі століть займалися аналізом рослинних і тваринних речовин. Гей-Люссак і Тенар поліпшили методи елементного аналізу органічних сполук. Пізніше Юстус Лібіх (1803-1873) довів ці методи до високої точності (до слова, Лібіх був науковим керівником вульгарних матеріалістів Бюхнера і Фогта). Уже в 1810-1820-х роках хіміки дедалі впевненіше визначали склад цукрів, кислот, жирів, сечовини, алкалоїдів та інших речовин.

Найважливішим напрямом стало виділення активних рослинних речовин. Фрідріх Сертюрнер виділив морфін з опію і показав, що рослинна лікарська дія може бути пов’язана з певною хімічною речовиною лужного характеру. Згодом П’єр Жозеф Пеллетьє та Жозеф Б’єнеме Каванту виділили стрихнін, бруцин, хінін, кофеїн та інші алкалоїди. Це мало велике значення для медицини й фармації. Лікарська рослина переставала бути лише складною природною сумішшю з традиційною назвою; її дію можна було пов’язати з виділеним хімічним тілом, очищеним, зваженим і дозованим. Органічна хімія тим самим входила в медицину як техніка аналізу діючих речовин і відкривала величезні простори для створення принципово нових ліків. Іншою важливою лінією було дослідження жирів. Мішель Ежен Шеврьоль проводив експерименти з тваринними жирами та милом, показавши, що жири складаються з жирних кислот і гліцерину. Його праці 1810-1820-х років руйнували уявлення про жири як про невизначені органічні маси. Вони виявлялися хімічними сполуками, що піддаються розкладу, класифікації та аналізу. Як завжди, чергова речовина, яку раніше сприймали як продукт живого тіла з неясною природою, перетворювалася на об’єкт звичайного хімічного дослідження.

Але найзнаменитішим епізодом став синтез сечовини Фрідріха Вьолера 1828 року. Вьолер одержав сечовину з ціанату амонію, тобто з речовини, не взятої безпосередньо з живої нирки чи сечі. Пізніша історія науки часто зображала цей дослід як миттєвий крах віталізму. Але сучасники не сприйняли синтез сечовини як остаточне знищення життєвої сили. Сечовина була продуктом виділення, порівняно простою органічною речовиною, а не білком, тканиною, ферментом чи живою клітиною. Віталісти могли визнати штучне одержання деяких органічних продуктів і все ж зберігати особливий статус живої організації. Але символічне значення досліду Вьолера все одно було великим. Він показав, що речовина, яку вважали характерним продуктом тваринного організму, може виникнути в лабораторній реакції. Органічна речовина переставала бути абсолютно прив’язаною до живого органа. Межа між органічним і мінеральним стала рухливішою. Хімік міг не лише розкладати органічне тіло, а й одержувати органічну сполуку з простіших вихідних речовин.

Майже відразу поруч постала проблема ізомерії. Ціанат амонію і сечовина мали однаковий елементний склад, але різні властивості. До того ж Вьолер і Лібіх також зіткнулися з речовинами однакового складу, але різної хімічної поведінки, наприклад у царині ціанової та гримучої кислот. Для цих явищ Берцеліус увів термін «ізомерія», і це було дуже важливе ускладнення для атомістики. З’ясувалося, що знати лише відсотковий склад речовини недостатньо. Потрібно розуміти порядок сполучення, внутрішнє розташування атомів, їхню структуру. Отже, однакові елементи в однакових кількостях можуть давати різні речовини. У 1832 році Вьолер і Лібіх досліджували гіркомигдалеву олію та пов’язані з нею сполуки, виділивши бензоїльний радикал як групу, що зберігається в ряді реакцій. Це стало важливим кроком до теорії органічних радикалів. Органічну речовину можна було розглядати не лише як хаотичне сполучення вуглецю, водню й кисню, а як систему стійких груп, що переходять з однієї сполуки в іншу. Теорія радикалів була зручною для органічної хімії, бо давала аналог неорганічних елементів або складних залишків усередині органічних реакцій. Але далі органічна хімія почала створювати труднощі для електрохімічного дуалізму Берцеліуса. В неорганічній хімії легко було мислити сполуку як союз електропозитивної та електронегативної частин. В органічній хімії реакції часто виглядали інакше. Особливо важливими стали реакції заміщення, що їх вивчали Дюма, Лоран та інші автори вже в 1830-ті роки. Хлор міг заміщувати водень в органічній речовині, а загальний хімічний тип при цьому частково зберігався. Для суворого дуалізму це було незручно, бо сильно електронегативний хлор посідав місце водню, і при цьому речовина не розпадалася за наперед очікуваною схемою. Ці суперечки пізніше приведуть до теорії типів і структурної хімії, але на початку ця криза була такою сильною, що й без того слабка атомістика опинилася на межі цілковитого колапсу.

Органічна хімія була пов’язана і з проблемою бродіння. Цукор перетворювався на спирт і вуглекислоту; органічні речовини гнили; молоко скисало; дріжджі спричиняли перетворення; ферменти діяли в малих кількостях. Хіміки намагалися зрозуміти, чи є ці процеси суто хімічними розкладаннями, діями живих організмів або особливими контактними перетвореннями. До появи Луї Пастера і розвиненої мікробіології це питання залишалося відкритим. Але вже в першій половині XIX століття воно поєднувало органічну хімію з фізіологією, медициною та суперечками про самозародження. Окремо стояла проблема білкових речовин. Цукор, сечовина, жирні кислоти, алкалоїди та багато органічних кислот можна було очищувати й аналізувати. Але от білки, желатин, альбумін, фібрин, казеїн були значно важчими для дослідження, і тому вони здавалися ближчими до самої тканини життя. Їхній склад був складним, властивості нестійкими, реакції — важкими для суворого обліку. Тому навіть після синтезу сечовини зберігалася думка, що основні речовини живої організації потребують особливого пояснення. Віталізм відступав не відразу, а по ділянках, тож органічна хімія підривала грубий віталізм, але водночас давала віталістам змогу відступити на складніші позиції. 

Форма, розвиток і природа життя

Класифікація тварин і рослин: штучна система чи природна система

На початку XIX століття суперечка про класифікацію була однією з тих суперечок, де зовні обговорювали майже технічну річ — як розташувати рослини й тварин у книжках, музеях і гербаріях. Але за цією формальністю приховується значно ширше питання: чи є класифікація лише зручним способом упізнавання організмів, чи вона має виражати справжній порядок природи. У старій мові це називали відмінністю між штучною системою і природною системою. Штучна система будувалася за небагатьма й легко помітними ознаками. Її завдання — швидко визначити рослину або тварину, знайти їй місце в таблиці, дати ім’я, не обов’язково розкриваючи всі її «спорідненості». Природна система прагнула враховувати сукупність ознак: будову органів, розвиток, спосіб життя, внутрішню організацію, подібність цілих груп. Вона претендувала не просто на зручність, а на вираження реального порядку природи. До Дарвіна це ще не обов’язково означало генеалогічну спорідненість; частіше говорили про «природні спорідненості», «план організації», «тип», «аналогії», «родини». Вихідною постаттю тут був Карл Лінней, але його значення тут подвійне. З одного боку, усі ці роди, види й бінарна номенклатура постійно асоціювалися з його ім’ям. У книжці «Species Plantarum» (1753) він увів двослівне називання рослин і описав майже 6000 видів; саме це стало основою сучасної ботанічної номенклатури (і, до речі, створювало проблеми для теологів, яким потрібно було розмістити на Ноєвому ковчезі всі ці види..). З іншого боку, його знаменита рослинна система була очевидно штучною: рослини розподілялися головно за числом, положенням і співвідношенням тичинок і маточок. Для визначення це було зручно, але для вираження природної подібності — надто грубо. Сам Лінней розумів обмеженість такої системи, і він не був тупим формалістом, якому байдуже, що з чим споріднене. Але така штучна «статева система» була передусім ключем, і успіх Ліннея був настільки великий, що в навчальній і практичній ботаніці його схема на десятиліття стала майже обов’язковою. У зоології книжка «Systema Naturae» (1735) закріпила ієрархічний порядок царств, класів, рядів, родів і видів. У науці про тварин Лінней також залишив сильну спадщину, але його нижчі групи, особливо комахи й черви, швидко стали тісними мішками, куди складали безліч різнорідних організмів, які просто не були надто цікавими для аналізу.

У ботаніці противагою Ліннею стала французька лінія природного методу. Важливими були не лише Антуан-Лоран де Жюссьє (1748-1836), а й його родинна школа, розміщення рослин у саду Тріанона, традиція Королівського саду. Саме Жюссьє надав класичного друкованого вираження цій програмі в «Genera plantarum secundum ordines naturales disposita» (1789). Уже заголовок цієї книжки говорить про головне — що роди рослин розташовуються за природними порядками. Жюссьє не обирав один орган і не робив його абсолютним критерієм оцінки. Він ураховував сім’ядолі, положення зав’язі, будову віночка й чашечки, число пелюсток, розташування тичинок, будову насінини, загальний вигляд рослини. Важливою була не проста сума ознак, а їхнє значення, вага. Одні ознаки вважалися стійкішими й глибшими, інші — другорядними. Звідси виникали природні родини: злакові, бобові, хрестоцвіті, зонтичні, складноцвіті тощо. У таких групах рослини могли відрізнятися зовні, але зберігати стійку комбінацію ознак. Опір цій системі був зрозумілим, адже ліннеївська система давала швидкий ключ — студент рахував тичинки й рухався за таблицею. Натомість природний метод вимагав анатомічного погляду, знання багатьох ознак, порівняння цілих груп. Він був важчим, менш механічним і гірше пасував для початківця-збирача. Тому наприкінці XVIII і навіть на початку XIX століття штучна система ще довго домінувала.

Але природна система мала перевагу іншого роду. Вона краще пояснювала, чому рослини однієї групи часто мають подібні властивості. У медицині, сільському господарстві, фармакології це було важливіше, ніж проста зручність роботи з таблицями. Якщо одна рослина родини має певний тип плоду, молочного соку, запаху, алкалоїдів, подразнювальних або поживних властивостей, то споріднені рослини можуть мати подібні властивості. Штучна система могла поставити поруч рослини з однаковим числом тичинок, але цілком різною природою, а природна система давала шанс передбачати. Наступна велика постать тут — Огюстен Пірам Декандоль (1778-1841). Його «Théorie élémentaire de la botanique» (1813) мала підзаголовок про виклад принципів природної класифікації та мистецтва описувати й вивчати рослини. Декандоль уже перетворював суперечку на теорію систематики. Саме Декандоль увів слово «таксономія». Декандоль посилив морфологічний бік ботаніки. У нього класифікація була пов’язана з органографією, з вивченням форми органів, з ідеєю модифікації частин рослини. Тут поруч стояв і Ґете зі своїм ученням про метаморфозу рослин: пелюстки, чашолистки, тичинки та інші частини квітки можна було розглядати як перетворення листкового органа. Для Декандоля морфологічне порівняння допомагало бачити єдність будови там, де зовнішня функція відрізнялася. Фактично Декандоль у ботаніці був аналогом Ламарка або Сент-Ілера в зоології. У 1820-ті роки природна ботанічна система отримала новий матеріал. Британець Роберт Браун досліджував саговники й хвойні та виділив найважливішу відмінність голонасінних: насінні зачатки не укладені в замкнену зав’язь. У старій ботаніці хвойні довго включали до загальної маси квіткових рослин; після Брауна стало ясніше, що тут є великий морфологічний розрив. В Англії природну систему популяризував Джон Ліндлі. Його «An introduction to the natural system of botany» (1830) уже в заголовку говорить про систематичний огляд організації, природних спорідненостей і географічного поширення всього рослинного царства. 

У зоології ситуація була складнішою. У рослин штучна система Ліннея була особливо очевидною через її прив’язку до статевих органів квітки. У тварин Лінней теж дав потужну класифікацію, але головна проблема швидко зосередилася на «нижчих тваринах». Хребетні (ссавці, птахи, риби) здавалися порівняно зрозумілими, але молюски, черви, ракоподібні, комахи, павукоподібні, поліпи, медузи, голкошкірі та інфузорії руйнували просту схему. Тут як систематик велику роль відіграв уже знайомий нам еволюціоніст Ламарк. У 1801 році він опублікував «Système des animaux sans vertèbres», а згодом у 1815-1822 роках — багатотомну «Histoire naturelle des animaux sans vertèbres». Ламарк виокремлював безхребетних як величезну сферу самостійної зоології, розчленовував старих ліннеївських «червів» на точніше окреслені класи, розрізняв молюсків, ракоподібних, павукоподібних, кільчастих червів та інші групи. Але ламарківська класифікація була пов’язана з ідеєю градації. Він прагнув розташувати тваринне царство від найпростіших форм до найскладніших, у стару добру драбину істот. Нижчі форми стояли внизу, вищі — нагорі; трансформізм додавав до цієї драбини лише історичний рух від простого до складного. У певному сенсі це був природний метод, бо така класифікація мала виражати реальний порядок організації. 

Кюв’є вдарив саме по цій лінійності. Його праця «Le Règne animal distribué d’après son organisation» (1817) уже пов’язувала класифікацію з організацією тварин і порівняльною анатомією. Кюв’є поділив тваринне царство не на одну драбину, а на чотири окремі великі плани: хребетні, молюски, членисті та променисті. Це був поворот від лінійного «ланцюга істот» до множини типів організації. Для Кюв’є природна система не могла будуватися за однією ознакою, але вона також не могла довільно поєднувати всі форми в один безперервний ряд. Організм є узгодженим цілим. Нервова система, кровообіг, дихання, травлення, кінцівки, органи чуття — усе це слід розглядати разом. Тому молюск не є просто «менш розвиненим хребетним», а члениста тварина не є проміжною сходинкою до хребетної. У них зовсім різні плани організації. Тут суперечка про класифікацію одразу переходила в суперечку з Жоффруа Сент-Ілером (1772-1844), який шукав єдність плану будови. Це очевидно суперечило ідеям Кюв’є. Для Жоффруа природна класифікація мала розкривати приховані аналогії між різними групами; для Кюв’є вона мала зберігати реальні анатомічні розриви. Суперечка 1830 року між ними була не лише суперечкою про молюсків і хребетних, а зіткненням двох варіантів «природної системи»: єдиного морфологічного плану та кількох функціонально-анатомічних типів. У першій половині XIX століття, отже, існували різні значення слова «природний».

• У Жюсьє та Декандоля природне — це сукупність ознак і стійкі родини рослин.
• У Ламарка — градація організації та можливість історичного переходу.
• У Кюв’є — анатомічно замкнені плани будови.
• У Жоффруа — єдність композиції та перетворення частин.
• У Оуена пізніше — гомології та архетип.

Усі вони відкидали грубу штучність, але при цьому не доходили до одного й того самого результату. Однак стара штучна система теж нікуди не зникла. Вона залишилася як корисний практичний інструмент. Для визначення рослини за флорою або тварини за ключем і далі було зручно користуватися помітними ознаками. Навіть сучасні визначники часто є штучними в цьому обмеженому сенсі. Помилка починалася тоді, коли зручний ключ приймали за справжню будову природи. Природна система, навпаки, поступово набула статусу наукової мети. Але до появи праць Дарвіна вона ще не мала твердого пояснення. Чому рослини об’єднуються в родини? Чому у хребетних зберігається спільний план кінцівок? Чому молюски, членисті та хребетні так стійко різняться? Чому викопні та сучасні форми розподіляються групами, а не хаотично? Відповіді давалися найрізноманітніші: план творіння, умови існування, єдність композиції, градація, ідеальний архетип, морфологічний тип. Але Дарвін пізніше запропонує генеалогічне пояснення, згідно з яким природна класифікація має виражати походження з модифікацією. Лише на початку XIX століття цей висновок ще не міг бути загальновизнаним. 

Постійність видів, трансформізм і єдність органічного плану

Звісно, суперечку про еволюцію ми вже частково зачіпали, коли йшлося про вимирання видів. Але цю суперечку не можна зводити до простої лінії «Кюв’є проти Ламарка». На початку XIX століття обговорювалися три різні, хоч і тісно пов’язані питання. Перше: чи є види сталими природними одиницями, чи вони можуть змінюватися аж до переходу в інші форми? Друге: якщо види змінюються, то завдяки якому механізмові — середовищу, звичці, вправлянню органів, внутрішньому прагненню до ускладнення, гібридизації, ембріональному розвитку чи історичній спорідненості? Третє: чому в різних тварин виявляються подібні органи й подібний план будови? Тому що вони мають спільну функцію, тому що побудовані за одним морфологічним типом, тому що пов’язані походженням, чи тому, що людський розум штучно підганяє їх під схему?

У XVIII столітті вже існували передумови для підриву жорсткої незмінності видів. Бюффон обговорював давність Землі, географічне поширення тварин, зміну порід під впливом клімату й їжі, «виродження» свійських і диких форм; хоча так і не став послідовним трансформістом у дарвінівському сенсі. Для Бюффона вид був не просто сукупністю подібних особин, а історичною послідовністю поколінь, пов’язаних матеріальною спадкоємністю через розмноження. У Еразма Дарвіна в «Зоономії» (1794-1796) вже трапляється значно сміливіша формула. Він говорить, що теплокровні тварини могли виникнути з одного живого «волокна», наділеного здатністю набувати нових частин і передавати ці набутки потомству. Але ці ідеї ще не утворювали послідовної зоологічної програми. Вони були радше натурфілософськими, літературними й космогонічними. У подібному дусі можна було знайти чимало протоеволюціоністських думок як у французьких (Дідро, Ламетрі), так і в німецьких (Гердер) або швейцарських (Бонне) просвітителів XVIII століття. Але саме Ламарк зробив трансформізм частиною систематичної зоології. До 1800 року він сам переважно тримався звичайного уявлення про сталість видів, але його праця над безхребетними, з їхнім величезним різноманіттям і слабкою вивченістю, поступово змінила його позицію. Повний перший виклад ламарківської теорії подано в «Recherches sur l’organisation des corps vivans» (1802); цей текст був своєрідним начерком для «Філософії зоології» (1809), де та сама система дістала ширший виклад (спираючись на філософію французьких ідеологів навіть сильніше, ніж Лаплас). Ламарк виходив із того, що природа не створила всі види одразу в готовому вигляді. Ба більше, найпростіші організми, на його думку, постійно виникають шляхом самозародження (див. далі), і лише потім «хід природи» веде їх до ускладнення. Навколишнє середовище не ліпить організм механічно й прямолінійно, але воно змінює обставини його життя, далі обставини змінюють потреби, потреби змінюють звички, звички спричиняють уживання або невживання різних органів, а стійкі зміни передаються потомству. Це не зовсім той карикатурний «ламаркізм», який згодом зводили до шиї жирафа. У теорії Ламарка було дві великі лінії. По-перше, внутрішня прогресія організації, рух від простого до складного, від слабкої подразливості до чуттєвості, до нервової системи й інтелекту. По-друге, допускалися бічні відхилення під впливом таких обставин, як клімат, їжа, середовище, спосіб руху, звички. Тому його картина не була справжнім деревом природного добору, але й не була простою драбиною. Він намагався пояснити водночас ускладнення органічного світу й різноманіття адаптацій.

Головний противник цієї схеми, як уже було сказано вище, — Кюв’є. Він вважав організм функціональною цілісністю. Частини тварини пов’язані одна з одною через «умови існування»: зуби, щелепи, шлунок, кінцівки, кігті, органи чуття, спосіб руху й живлення утворюють узгоджену систему. Якщо різко змінити один орган, тоді порушиться весь ансамбль. Тому вид не може вільно перетікати в інший через дрібні довільні зміни. Кюв’є уявляв тваринне царство не як одну безперервну драбину, а поділяв його на кілька великих планів. У «Le Règne animal» (1817) він розподілив тварин за організацією й зробив порівняльну анатомію підставою для класифікації. У прийнятій формі це були хребетні, молюски, членисті та променисті. Між цими великими гілками не було плавного переходу. Для Кюв’є хребетна тварина, молюск, членисте й променисте тваринне не були різними щаблями однієї форми, а являли собою принципово різні типи організації. На боці Кюв’є працював і матеріал викопних решток. Вимерлі в минулому види зміцнювали його думку про сталість організації. Вони були реальними видами, відмінними від сучасних, і зникли відразу як види, а не поступово перетворилися на форми, що живуть нині. Уже тут неважко помітити, чому теорія катастрофізму гірше поєднувалася з еволюціонізмом, ніж геологічні теорії Лайєля.

Поруч із Ламарком і Кюв’є стоїть Сент-Ілер. Він не був простим ламаркістом і в деталях уже міг істотно відрізнятися, але його морфологія об’єктивно підривала кюв’єрівську ізоляцію типів. Його ключовий принцип — це єдність плану або єдність композиції. Він шукав не стільки функцію органа, скільки його положення, відношення, відповідності та можливі перетворення. Рука людини, крило кажана, плавець кита, передня кінцівка чотириногого могли мати різні функції, але водночас подібну композицію. Коротко кажучи, різні форми тваринного царства організовані за спільним планом, і анатом має простежувати подібності в планах будови, відшукуючи універсальні об’єднувальні принципи. Його «Філософія анатомії» виходила в 1818-1822 роках, тобто вже після «Філософії зоології» Ламарка і після першого видання «Règne animal» Кюв’є. У Жоффруа важливий метод аналогів. Він намагався впізнавати один і той самий елемент у різних тварин навіть тоді, коли елемент змінений, зміщений, зменшений, злився з іншим або змінив функцію. Це була морфологія відповідностей. Кюв’є відповідав, що така анатомія ризикує стати грою у зовнішні подібності та довільні перейменування. Для нього орган визначається не лише своїм місцем і зовнішнім виглядом, а й функцією, яку він виконує в цілому організмі. Якщо орган працює інакше, з’єднаний інакше, розвивається інакше, то не можна легко оголосити його тим самим органом. Ця різниця методів стала явною в знаменитому спорі Кюв’є — Жоффруа 1830 року в Паризькій академії наук. Приводом була одна велика праця про головоногих молюсків, у якій було показано, що розташування органів у молюска відповідає хребетному, якщо хребетне ніби зігнути назад. Жоффруа побачив у цьому підтвердження єдиного плану, який міг би пов’язати навіть хребетних і молюсків, тобто дві кюв’єрівські гілки. Кюв’є виступив проти цього. Він вимагав точних визначень, конкретних анатомічних порівнянь і показував, що розташування органів у головоногих не підтримує схему Сент-Ілера. Їхня суперечка швидко виросла з приватної незгоди щодо молюсків у велике зіткнення двох філософій біології: функціонального підходу Кюв’є та морфологічного підходу Жоффруа.

У короткостроковому сенсі переміг Кюв’є. Він був точнішим, краще володів фактичним матеріалом, мав більшу академічну владу й умів руйнувати невиразні аналогії. Хоча згодом його катастрофізм буде спростований геологією Лайєля, але в 1830 році геологічні концепції Кюв’є залишалися загальноприйнятим науковим мейнстримом, а сам він сприймався як незаперечний піонер вивчення вимерлих світів. Жоффруа справді часто заходив надто далеко в широких відповідностях, де межа між спостереженням і схемою розмивалася. Але в довгостроковому сенсі сама проблема гомологій нікуди не зникла. Різні функції за однакового плану будови стали одним із головних фактів порівняльної анатомії (цікаво зіставити це з аналогічною проблематикою в хімії та будові атомів).

Тут треба не переплутати кілька ліній. Ламарк говорив про історичне перетворення видів, але Жоффруа говорив передусім про морфологічну єдність плану. Ці речі могли зближуватися, бо спільний план легко витлумачити як слід історичної спорідненості; але в Жоффруа це ще не дарвінівська генеалогія. У споріднених із його поглядами німецьких натурфілософів єдність плану часто мала ще більш ідеалістичний характер. Для них природа мислиться як розгортання типів, архетипів, полярностей, повторень. Тому для матеріалістичної історії науки тут треба бути обережним: анти-кюв’єрівська морфологія не завжди була більш тверезою чи більш емпіричною. Іноді вона була прогресивною за наслідками, але цілком туманною у своїй філософській основі. Німецька традиція зоології ще відвертіше рухалася через порівняльну анатомію та Натурфілософію, хоча тут більше значення могла мати ембріологія. У 1790-ті роки Кільмейєр викладав порівняльну анатомію в Карлшуле, і навіть сам Кюв’є визнавав його вплив. Цей німець не був простим шеллінгіанським фантазером, хоча й зближувався зі світоглядом Канта. Інші знамениті німці, Гете та Окен, розвивали ідею про повторення й метаморфози частин; зокрема, теорія хребетної природи черепа, пов’язана з Гете й Океном, розглядала кістки черепа як перетворені хребці. В Окена ця морфологія була тісно пов’язана з романтичною Натурфілософією та реформою природничої історії. Ембріологія дала цій суперечці ще один шар. Меккель і Серр розвивали ранню форму рекапітуляції. Це коли ембріони вищих тварин нібито проходять стадії, що нагадують дорослі форми нижчих організмів. Це пов’язувало сходи істот, порівняльну анатомію та розвиток індивіда (див. думку Ернста Геккеля в другій половині XIX століття: «Індивідуальний розвиток (онтогенез) повторює історію розвитку виду (філогенез)»). У 1828 році Карл Ернст фон Беер виступив проти цієї лінійної схеми. Ембріони не проходять послідовно дорослих нижчих тварин, а спершу виражають загальний тип своєї групи, а потім спеціалізуються. Він фактично зблизився з кюв’єрівською ідеєю кількох великих планів будови, але переніс її в ембріологію. Ця лінія важлива тому, що питання про сталість видів виявилося пов’язаним не лише з викопними рештками, а й із розвитком зародка. Якщо ембріональні стадії різних тварин подібні, то це можна пояснювати по-різному. Для старих сходів істот це означало повторення щаблів, а для ідеалістичної морфології було виявом спільного плану. Але для кюв’єрської школи це тлумачилося як розвиток у межах окремого типу організації, і вже для Дарвіна це буде слідом спільного походження. У 1820-1830-ті роки ще не було загального розв’язання, але матеріал ембріології вже руйнував надто просте розуміння виду як нерухомої зовнішньої форми.

У Франції після смерті Ламарка трансформізм ще довго залишався слабким напрямом. Кюв’є та його школа мали інституційну перевагу. Трансформізм асоціювався з гіпотезою, з філософською спекуляцією, з браком суворих фактів. Водночас він не зник. Його й далі підтримували окремі натуралісти, радикальні лікарі, зоологи, популяризатори, а інколи й люди на периферії офіційної науки. Жоффруа після 1830 року не став переможцем, але його принцип аналогів і єдності композиції пережив саму цю дискусію. Особливо живучою виявилася не всеосяжна схема, а більш обмежена й плідна думка про те, що в межах великих груп одні й ті самі елементи можуть зберігатися при зміні форми та функції. Британська порівняльна анатомія 1840-х років надала цій мові суворішої термінології. У 1843 році Річард Оуен, який подарував динозаврам ім’я, розрізнив гомологію і аналогію: (1) гомологічні органи відповідають одне одному за планом будови, хоча можуть виконувати різні функції; (2) аналогічні органи подібні за функцією, але не обов’язково за будовою, причому його концепція була доеволюційною і пов’язаною з основними планами або архетипами. У 1848 році він видав «On the Archetype and Homologies of the Vertebrate Skeleton», де розвивав уявлення про хребетний архетип. Оуен тут посідає проміжне місце. Він не був дарвіністом до Дарвіна. Його архетип не був буквально спільним предком. Це був ідеальний або конструктивний план хребетного скелета, через який можна впорядкувати відповідності кісток. Але завдяки його працям після 1859 року Дарвін зможе сказати, що подібність руки людини, крила кажана, плавця морського ссавця і ноги коня пояснюється не абстрактним архетипом і не однією функцією, а походженням від спільного предка з подальшою модифікацією. Чарльз Дарвін зумів синтезувати протилежні концепції двох титанів французької зоології. Він показав, що в живій природі водночас діють обидва сформульовані ними закони: «єдність типу» Етьєна Жоффруа Сент-Ілера і «умови існування» Жоржа Кюв’є. З позиції еволюційної теорії обидва принципи дістали логічне пояснення: перший виявився наслідком спільного походження організмів, а другий — результатом дії природного добору.

Преформізм, епігенез і розвиток зародка

В ембріології початку XIX століття тривав старий спір про те, як виникає організм. Преформісти вважали, що майбутній організм уже наперед міститься в зародку в мініатюрному вигляді, а розвиток є головно зростанням і розгортанням уже наявної структури. Епігенетики, навпаки, стверджували, що організм поступово формується в ході свого розвитку: органи з’являються послідовно, тканини розмежовуються, частини тіла диференціюються з простішого початкового стану. Преформізм мав довгу історію і не був простою нісенітницею. У XVII-XVIII століттях він здавався багатьом натуралістам добрим способом захистити неперервність живої форми. Якщо організм виникає з безформної матерії, тоді треба пояснити, звідки береться його складна організація. Як із рідкого й однорідного яйця або насінини постають серце, судини, нерви, кінцівки, очі, внутрішні органи, симетрія тіла? Преформізм відповідав на це просто — тому що все це вже міститься наперед, тільки воно надто мале, прозоре або приховане для спостереження. Розвиток не створює форму, а розкриває її. Звідси виникали овістські та сперматистські версії: одні поміщали майбутній організм у яйце, інші — у сім’яну рідину та сперматозоїди. У більш крайній формі постала теорія вкладених зародків, коли в самому першому організмі вже містилися всі майбутні покоління, вкладені одне в одне. Така схема була пов’язана не лише з богослов’ям, а й з обмеженнями спостереження. Мікроскопи були слабкими, техніка приготування препаратів — грубою, ранні стадії розвитку дуже погано розрізнялися. Якщо спостерігач бачив у яйці вже намічені частини, йому було легко вирішити, що вони існували там від самого початку, тільки були надто малі. Крім того, преформізм добре поєднувався з уявленням про сталість видів а-ля Кюв’є. 

Епігенетична лінія дістала потужний імпульс ще у XVIII столітті завдяки Каспару Фрідріху Вольфу (1733-1794). У «Theoria generationis» (1759) він виступив проти преформізму й на прикладі розвитку курячого зародка показував, що органи не виявляються відразу в готовому вигляді. Вони постають поступово з первісно простіших шарів і складок. Особливо важливою була думка про послідовне утворення кишківника, судин та інших структур. Для Вольфа розвиток був реальним процесом формування, а не простим збільшенням уже готової маленької тварини. Однак його спостереження було важко відтворити, а сам він був недостатньо відомим, і тому преформізм зберігав філософську привабливість. Преформіст завжди міг сказати, що якщо ми не бачимо готового органа, то це не доводить його відсутності; він може бути невидимим, прозорим, надто тонким, прихованим у зародковій масі. Тому, як звичайно, суперечку розв’язувало не одне сильне спостереження, а поступове накопичення даних. На початку XIX століття найважливішим автором став Христіан Пандер (1794-1865). У 1817 році він опублікував працю про розвиток курячого зародка, де описав зародкові листки. Пандер розрізняв основні шари, з яких надалі утворюються різні системи органів. Це був вирішальний крок проти преформізму. Якщо організм будується через послідовне поділення зародкової маси на шари, а потім через утворення тканин і органів із цих шарів, то розвиток має власну морфологічну логіку (до болю схожу на фізіологію Ксав’є Біша). Розвиток не зводиться до росту готового мініатюрного тіла. Дослідження Пандера були пов’язані з колом Ігнаца Дьоллінгера та з молодим Карлом Ернстом фон Бером (1792-1876). Про його роль і головні відкриття ми вже говорили вище, у розділі про еволюцію, але повторімо ще раз. У 1827 році Бер описав яйцеклітину ссавців, а 1828 року видав перший том «Über Entwickelungsgeschichte der Thiere». Ця праця різко змінила загальну мову ембріології. Розвиток почали розуміти як рух від загальнішого до частковішого, від менш визначеної організації до більш спеціалізованої. Бер виступив проти грубої ідеї, ніби ембріон вищої тварини буквально проходить дорослі стани нижчих тварин. На початку XIX століття була поширена паралель між ембріологічним розвитком і драбинкою істот. У Меккеля та Серра в різних варіантах з’являлася думка, що розвиток окремого організму повторює загальний ряд тваринних форм. Ембріон людини нібито спершу схожий на нижчих тварин, потім на риб, потім на рептилій, потім на ссавців і лише після цього набуває людського вигляду. Ця ідея була привабливою для натурфілософії, трансформізму та морфології градацій, але вона була надто прямолінійною.

На думку Бера, ембріон вищої тварини не проходить дорослу форму нижчої тварини. Він проходить стадії, на яких зберігаються загальніші ознаки великого типу. На ранніх стадіях ембріони хребетних справді подібні між собою, але ця подібність не означає, що ембріон птаха був «рибою», а ембріон ссавця був «рептилією». Розвиток іде від загального типу хребетних до частковіших ознак класу, ряду, роду, виду. Спершу формуються загальні структури, потім спеціальні. Тому ембріологія підтримувала ідею спільності плану, але вже не у формі простої драбини. Це уточнення було важливим і проти Ламарка, і проти натурфілософських схем. Ламаркістська лінія легко перетворювала класифікаційну градацію на історичну драбину. Натурфілософи й ламаркісти бачили в ембріоні повторення універсального процесу природи. Бер зберіг питання про закономірний розвиток, але підсилив його порівняльною ембріологією. Він показував, що подібність ембріонів треба читати всередині великих типів організації, а не як буквальне проходження всіх щаблів живого царства.

Ми вже говорили про те, що ембріологія мала прямий стосунок до суперечки Кюв’є та Жоффруа. Кюв’є захищав кілька великих планів організації та відносну замкненість типів. Жоффруа шукав єдність композиції та перетворення частин. Ембріологічний матеріал міг працювати водночас на обидва боки. На початку 30-х років преформізм уже не міг зберігати свою колишню силу. Спостереження послідовних стадій, зародкових листків, закладання органів, розвитку судин, нервової системи та всіх інших елементів тіла показувало, що організм справді формується в процесі, а не міститься в яйці як готова маленька тварина. Але перемога епігенезу не означала повної перемоги механістичного матеріалізму. Залишалося питання: що саме керує цією послідовністю? Чому зародкова маса розвивається саме так, а не інакше? Чому органи з’являються в певному порядку? Чому частини узгоджуються одна з одною? Тут епігенез міг поєднуватися з різними філософіями.

Самозародження і походження нижчих організмів

З іншою межею життя пов’язана суперечка про самозародження. Ембріологія вивчала розвиток організму з яйця або зародка; питання про самозародження стосувалося того, чи може життя виникати наново з неживої або матерії, що розкладається. Чи можуть інфузорії, пліснява, черви, личинки, паразити, мікроскопічні організми з’являтися самі собою в настоях, гниючих речовинах, вологому ґрунті, м’ясі, рослинних рештках? Чи всяке життя походить лише від попереднього життя? Уявлення про самозародження мало дуже давню традицію. Ще антична й середньовічна натуралістична думка допускала виникнення червів, комах, жаб, мишей, паразитів і нижчих організмів із гниючої матерії, мулу, роси, м’яса та рослин. У XVII столітті Франческо Реді завдав сильного удару по самозародженню великих комах, показавши, що личинки в м’ясі з’являються з яєць мух, якщо мухи мають доступ до м’яса. Але дослід Реді не закривав питання про мікроскопічні організми. Коли Левенгук та інші спостерігачі відкрили світ «анімалькулів», стара проблема відродилася на новому рівні. Якщо великі личинки мають батьків, то що тоді робити з інфузоріями, бактеріями, пліснявою та найдрібнішими організмами, що виникають у настоях? У XVIII столітті знамениту суперечку вели Джон Нідгем і Ладзаро Спалланцані. Нідгем кип’ятив органічні настої, закривав посудини, а потім спостерігав появу мікроскопічного життя. Він уважав це доказом самозародження. Спалланцані посилив нагрівання, краще запечатував посудини й показав, що за суворішої обробки життя не з’являється. Якщо ж посудину відкрити, то організми виникають знову. Це підривало висновки Нідгема, але противники Спалланцані ще могли заперечити, що надто сильне кип’ятіння руйнує «рослинну силу» настою або псує повітря, необхідне для виникнення життя. Тому суперечка не завершилася остаточно. Ще не було ясного знання про спори, бактерії, стійкість мікроорганізмів до нагрівання, роль повітря й пилу.

На початку XIX століття це питання зберігалося саме тому, що «нижче життя» було погано відокремлене від хімічного розкладу. Бродіння, гниття, пліснявіння, поява інфузорій, паразитів і червів здавалися пов’язаними процесами. Органічна матерія розкладається, вона змінює запах, виділяє гази, вкривається плівкою, мутніє, в ній з’являються рухомі точки, нитки, пластівці, дрібні тварини. Де в усьому цьому чиста хімія, де життя, де причина і наслідок? Не було ясно також, це дріжджі спричиняють бродіння чи вони самі є продуктом бродіння? Інфузорії з’являються тому, що їхні зародки потрапили ззовні, чи тому, що матерія, яка розкладається, організується в найпростіших тварин? Ці питання не можна було розв’язати без точнішої мікроскопії, стерилізації, культури експерименту та розуміння природи мікроорганізмів.

Самозародження було особливо важливим для Ламарка. Його трансформізм потребував постійного виникнення найпростіших живих форм. Якщо життя розвивається від простого до складного, а вищі організми не повертаються назад до найпростіших, то потрібно пояснити, звідки весь час беруться нижчі організми. Ламарк уважав, що найпростіші форми життя виникають із неживої матерії під дією фізичних умов. Потім, через тривалий розвиток і ускладнення, з них поступово утворюються складніші лінії. Тому самозародження у нього було не частковою гіпотезою про брудну воду, а вихідним пунктом усієї картини органічного сходження істот. Кюв’єрова лінія ставилася до цього значно скептичніше. Для порівняльного анатома організм, навіть простий, має певну організацію. Його не можна легко вивести з безформного гниття. Але Кюв’є займався головно великими тваринами й викопними хребетними з виразною анатомією; мікроскопічне життя залишалося менш помітною сферою. Саме там, де об’єкт був надто малий, швидко виникав і зникав, — там самозародження зберігало свої позиції. Питання про паразитів додавало ще більше труднощів. Усередині тварин і людини знаходили глистів та інших паразитів. Але як вони туди потрапляють? Приходять ззовні через яйця? Виникають із соків організму? Пов’язані вони з хворобою як причина чи як наслідок? До розвитку паразитології та мікробіології багато випадків здавалися зручними для теорії самозародження. Паразит перебуває всередині тіла, і його яйця не видно, до того ж життєвий цикл невідомий; тож легко припустити, що він утворюється безпосередньо з внутрішніх речовин організму. Поступове з’ясування життєвих циклів паразитів руйнуватиме цю схему, але в першій третині XIX століття вона ще зберігала правдоподібність. Іншу проблему створювало бродіння. Хіміки могли описувати перетворення цукру на спирт і вуглекислоту; фізіологи й натуралісти спостерігали дріжджові клітини; лікарі та господарські практики знали умови бродіння — але сама природа цього процесу залишалася загадкою. Прихильники хімічної теорії вважали дріжджі побічним продуктом розкладу, тоді як прибічники біологічної бачили в цих живих організмах причину реакції. До досліджень Луї Пастера цю суперечку не було розв’язано, через що питання про самозародження життя безпосередньо перетиналося з органічною хімією. Розпад матерії та виникнення мікроорганізмів здавалися частинами єдиного процесу.

Не тільки матеріалісти, а й німецька натурфілософія іноді підтримувала самозародження через ширшу ідею творчої продуктивності природи. Якщо природа є єдиним організмом, що розвивається, або системою щаблів, то перехід від неорганічного до органічного здавався філософськи допустимим і навіть необхідним. Але в експериментаторів цей перехід викликав підозру. Надто часто самозародження слугувало затичкою для незнання. Якщо не побачили яйця, не виключили пил, погано закрили посудину, не зрозуміли стійкості спор, прийняли хімічну муть за живе утворення, то ось вам і чудеса природи. Однак не можна зображати прихильників самозародження лише як носіїв архаїки. Вони намагалися пояснити реальну проблему походження нижчого життя. Якщо всяке життя походить тільки від життя, то постає питання про перше походження життя взагалі. Якщо інфузорії та мікроорганізми всюди з’являються в настоях, тоді треба пояснити їхню всюдисущість і шлях потрапляння. Проблеми могли навіть збігатися з атомістичними, і якщо яйця або зародки невидимі, тоді чому їх узагалі слід припускати?

В умовах слабкої мікроскопії гіпотеза самозародження була не просто забобоном, а одним зі способів заповнити прогалину між хімією розкладу та спостережуваною появою організмів. Позиція противників самозародження теж зміцнювалася не просто філософською декларацією, а суворими дослідами. Потрібно було показати, що за суворого виключення зовнішніх зародків життя не з’являється. Для цього були потрібні чисті посудини, достатнє нагрівання, контроль повітря, розуміння ролі пилу й мікроскопічне розрізнення форм. Усе це буде вибудувано лише поступово. Тому в 1800-1830-ті роки суперечка ще зберігалася. Вона була менш оформлена інституційно, ніж суперечка Кюв’є і Жоффруа або суперечка Френеля з корпускулярною оптикою, але методологічно була не менш важливою.

Віталізм проти механіко-хімічної фізіології

Для медицини й фізіології початку XIX століття центральною темою була суперечка про віталізм. Вона стосувалася не одного терміна «життєва сила», а всієї програми пояснення організму. Чи можна звести життя до фізики й хімії? Чи достатньо механіки, збудливості, нервової дії, кровообігу, дихання, живлення, секрецій і хімічних перетворень? Чи, може, організм містить у собі особливий принцип, який не можна вивести з властивостей неорганічної матерії? Ось які питання були в ужитку, і в більшості випадків робили висновок на користь особливого принципу життя, незвідного до фізико-хімічних процесів. Але віталізм не був єдиною доктриною. Під цією назвою існували різні позиції. Одні говорили про душу або духовне начало, що керує тілом. Інші уникали прямої теології й говорили про життєву силу як про особливий природний принцип. Треті пов’язували життя зі збудливістю, чутливістю, органічною реакцією тканин, але все одно вважали, що життя має ще щось, що виявляє себе десь на перетині цих явищ. Четверті ж просто стверджували, що організм не можна пояснювати як машину, бо його частини взаємозалежні, саморегулюються, живляться, ростуть, гояться, хворіють і вмирають інакше, ніж неорганічні тіла. Тому віталізм міг бути містичним, натурфілософським, медичним, фізіологічним або методологічно обережним. Монпельєрська школа XVIII століття дала одну з важливих форм медичного віталізму. Теофіль де Бордьє, Поль-Жозеф Бартез і близькі до них автори розглядали організм як сукупність живих частин, що мають власні сили, чутливість і реакції. Бартез говорив про життєвий принцип, незвідний ані до душі, ані до звичайної механіки. Ця позиція була спрямована проти механіцизму, який уявляв тіло як систему трубок, важелів, насосів і рідин. Лікарі бачили, що тканини реагують, запалюються, гояться, звикають, подразнюються, змінюють функції. Проста механіка твердих тіл і гідравліка судин не пояснювали цього. Ксав’є Бішá став ключовою постаттю в процесі переходу від старого віталізму до нової тканинної фізіології. У «Recherches physiologiques sur la vie et la mort» (1800) він розрізняв тваринне й органічне життя. Тваринне життя пов’язувало організм із зовнішнім світом: відчуття, довільні рухи, мозок, нерви, органи чуття. Органічне життя забезпечувало внутрішні функції: живлення, кровообіг, дихання, секреції, ріст, обмін, роботу внутрішніх органів. У «Anatomie générale» (1801) Бішá поставив у центр своєї системи тканини. Хворобу й життя потрібно було розуміти не лише за органами, а за тканинами з їхніми специфічними властивостями. Бішá часто зараховують до віталістів, але його значення радше подвійне. З одного боку, він справді говорив про життєві властивості, збудливість, чутливість тканин, про відмінність живого й фізико-хімічного. З іншого боку, він руйнував стару метафізичну фізіологію, бо переносив пояснення до тканин, органів, спостереження, розтину й патології. Його віталізм був не чистим спіритуалізмом, а спробою описати специфічні властивості живої матерії ще до появи зрілої клітинної, біохімічної та експериментальної фізіології. 

Протилежна лінія посилювалася завдяки експериментальній фізіології. Особистий лікар Лапласа, матеріаліст і геніальний фізіолог Франсуа Мажанді (1783-1855) став однією з найрізкіших постатей. Він зневажав спекулятивні системи й вимагав досвіду, часто жорстокого, прямого й проведеного на живій тварині (див. вівісекція). Його стиль був свідомо анти-натурфілософським. Мажанді вивчав всмоктування, дію отрут, функції нервів, травлення, кровообіг і експериментально перевіряв усі фізіологічні твердження. Для нього медицина мала перестати бути системою слів і стати наукою про спостережувані функції. Він не завжди давав завершену теорію, але його руйнівна сила була спрямована проти старих пояснювальних сутностей. Ще до нього Легаллуа досліджував зв’язок дихання, спинного мозку й серця, показуючи залежність життєвих функцій від певних нервових центрів і фізіологічних умов. Пізніше Чарльз Белл і Мажанді в суперечці про корінці спинномозкових нервів показали, що нервова система має диференційовані функції. Одні корінці переважно пов’язані з рухом, інші — з чутливістю. Це було важливо в полеміці проти загальної невизначеної «нервової сили». Нервова система переставала бути єдиним туманним провідником життєвого начала й перетворювалася на розчленований апарат із різними шляхами та функціями.

Хімія також підточувала віталізм. Лавуазьє і Лаплас ще в 1780-ті роки вивчали дихання як повільне горіння, пов’язане зі споживанням кисню та виділенням вуглекислоти й тепла. Органічна хімія вже виокремлювала сечовину, жирні кислоти, алкалоїди, цукри, кислоти, діючі начала рослин. Штучний синтез сечовини Вьолера 1828 року, хай і не знищив віталізм одразу, але показав, що окремі речовини тваринного організму можуть бути одержані поза живим тілом. Фізіологічна хімія Лібіха й Дюма згодом ще сильніше розвине цю лінію. Організм дедалі більше ставав хімічною лабораторією, хоча ще не зводився до хімії повністю. Але механіко-хімічна програма в 1800-1830-ті роки теж мала слабкі місця. Вона ще не знала клітинної теорії в зрілому вигляді. Вона не розуміла ферментів, гормонів, мікробів, молекулярних механізмів спадковості, нервового імпульсу в сучасному сенсі, енергетичного обміну як термодинамічної системи. Вона могла руйнувати старі метафізичні терміни, але часто сама не могла дати належного пояснення живої організації. Тому віталізм зберігався не лише з інерції, він тримався на реальних прогалинах механістичної фізіології.

Особливо це видно на прикладі подразливості і чутливості. Після Галера подразливість м’яза і чутливість нерва стали центральними поняттями фізіології. М’яз скорочується у відповідь на подразнення; нерв проводить збудження; тканина має власні реакції. Але що таке подразливість? Чисто механічна пружність? Електрична властивість? Хімічна нестабільність? Особлива життєва здатність? На початку XIX століття відповідь була неясною. Гальванізм посилив фізичне пояснення, але не розв’язав проблему повністю. Можна викликати скорочення струмом, але з цього не випливає, що все життя є електрикою. Німецька фізіологія й натурфілософія давали інші форми віталістичного або напіввіталістичного мислення. Рейль, Бурдах, Окен і багато авторів розглядали організм як динамічну цілість, де частини пов’язані розвитком, полярністю та внутрішніми силами. Тут віталізм легко переходив у натурфілософські спекуляції. Великі медичні системи початку XIX століття теж постійно балансували між фізіологією та спекуляцією. Браунівська теорія збудження, італійська школа контрстимулів Расорі й Томмазіні, школа Бруссе з його подразненням і запаленням — усе це часто перетворювалося на догми й терапевтичні крайнощі; на спроби розв’язувати всі проблеми одним принципом. Але це були також спроби пояснити хворобу через стан живого організму, а не через старі гуморальні чи нозологічні сутності. Хворобу розуміли як порушення функцій, тканин, подразнення, збудження, запалення, реакції організму. Це було ближче до фізіологічного матеріалу, ніж попередня медицина імен і симптоматичних класифікацій.

Історично віталізм відігравав подвійну роль: (1) він заважав редукціоністській фізіології там, де перетворював незнання на особливу силу й забороняв шукати фізико-хімічне пояснення; (2) але також він захищав реальну специфіку організму від надто грубих спрощень. Поки фізика й хімія не могли пояснити розвиток, живлення, регенерацію, нервову дію, саморегуляцію та патологічну реакцію, проста фраза «організм є машина» мало що давала лікареві й фізіологові; вона була радше корисною для філософського матеріалізму, але лікарям не обов’язково було з цим рахуватися.

Організм, нервова система і медицина

Чутливі й рухові нерви

Після загальної суперечки про життя наступний рівень — конкретна фізіологія організму. Тут уже менше міркують про «життєву силу» взагалі й більше сперечаються про те, як саме влаштовані нерви, мозок, подразливість тканин, запалення та хвороба. У цьому блоці особливо добре видно, як медицина початку XIX століття переходила від старої нозології до фізіологічних пояснень. Хворобу дедалі частіше намагалися розуміти не як самостійну сутність із назвою з підручника, а як зміну конкретної тканини, органа чи функції, як процес збудження, запалення, нервової провідності, зараження або впливу середовища. Медицина в цей період перебувала між трьома різними формами. Перша — клінічна медицина лікарні, особливо паризька, з її систематичним оглядом, історією хвороби, розтином, зіставленням симптомів і уражень органів; Друга — експериментальна фізіологія, де тваринне тіло піддавали безпосередньому досліду: перерізанню нервів, подразненню, видаленню органів, уведенню отрут, гальванічному впливу; Третя — великі медичні системи, які ще намагалися одним принципом пояснити майже всі хвороби. Паризька медицина після Біша, Корвізара, Лаеннека, Бруссе, Мажанді та їхніх сучасників різко посилила анатомо-клінічний напрям. Хворобу шукали в органі й тканині. Розтин ставав продовженням спостереження біля ліжка хворого. Симптоми треба було пов’язати з ураженням легені, серця, шлунка, мозку, печінки, серозної оболонки, слизової тканини. Лаеннек 1819 року видав трактат про посередню аускультацію та хвороби легень і серця, фактично створивши нову діагностичну техніку через стетоскоп. Але поруч із цим зростала й експериментальна фізіологія. Вона була грубішою, жорсткішою, часто менш клінічно обережною, проте ставила питання про функції найпряміше. Що буде, якщо перерізати нерв? Що буде, якщо зруйнувати ділянку мозку? Що буде, якщо подразнювати корінець спинномозкового нерва? Що буде, якщо ввести отруту? Чи можна відокремити чутливість від руху, дихання від кровообігу, рефлекс від волі, подразливість м’яза від нервового впливу? На цьому матеріалі медицина дедалі більше перетворювалася на фізіологію живого тіла, а не лише на класифікацію хвороб.

Однією з головних фізіологічних суперечок 1810–1820-х років було питання про розподіл функцій нервів. До того нервову систему часто описували надто загально. Нерв проводить «нервову силу», поєднує мозок з органами, забезпечує чутливість і рух. Але як саме розподілені ці функції? Чи один і той самий нерв відповідає і за відчуття, і за рух? Чи мають різні корінці спинномозкових нервів різні функції? Чи можна анатомічно відокремити шлях чутливості від шляху руху? Старі анатоми знали, що спинномозкові нерви виходять двома корінцями — переднім і заднім, а потім з’єднуються в загальний нервовий стовбур. Але функціональний сенс цього поділу залишався неясним. На початку XIX століття ця анатомічна деталь стала фізіологічною проблемою. Якщо корінці різні за функцією, нервова система перестає бути однорідною провідною тканиною. Вона набуває внутрішньої спеціалізації. 1811 року Чарльз Белл надрукував трактат «Idea of a New Anatomy of the Brain». Він виходив із думки, що різні частини нервової системи мають різні функції, і намагався пов’язати передні корінці з рухом. Його праця була важливою як спроба створити нову анатомію нервової системи, де відмінності будови відповідають відмінностям дії. Але раннє формулювання Белла не було цілком тотожним пізнішому «закону Белла-Мажанді». Він змішував кілька ліній: мозок і мозочок, передні й задні корінці, довільний рух, дихальні нерви та органічні функції. Заслуга Белла полягала в постановці проблеми й у виокремленні рухової ролі передніх корінців, але питання про чутливу функцію задніх корінців у нього ще не було достатньо суворо доведене. 1822 року Франсуа Мажанді провів досліди на цуценятах і показав, що перерізання задніх корінців знищує чутливість, а перерізання передніх порушує рух. Він діяв у типовому для себе стилі: не довіряти системі, доки функцію не перевірено безпосереднім втручанням. Ці досліди були жорстокими, але саме вони дали фізіології те, чого бракувало анатомічному міркуванню, — функціональну перевірку. Передній корінець виявився переважно руховим, а задній — чутливим. Так і виник закон Белла-Мажанді. Суперечка про пріоритет між ними була гострою. Британська сторона наголошувала на першості Белла, французька — на експериментальній визначеності Мажанді. В історичному сенсі правильніше розвести дві заслуги. Белл раніше поставив питання про функціональну відмінність корінців і вказав на рухову роль передніх. Мажанді ясніше й дослідно встановив чутливу роль задніх корінців і надав закону фізіологічної суворості. 

Значення цього відкриття було більшим за приватну неврологічну деталь. Нервова система почала розчленовуватися на шляхи, функції та центри. Чутливість і рух можна було відокремити анатомічно й експериментально. Це змінювало розуміння паралічів, травм спинного мозку, неврологічних симптомів, рефлексів, болю та довільних рухів. Якщо ушкодження одного шляху знищує чутливість, а іншого — рух, то тепер лікар отримує новий спосіб мислити симптоми. Параліч перестає бути просто загальним «нервовим розладом»; він може вказувати на певне місце й тип ураження. Тут же починає формуватися тема рефлексу. Маршалл Голл у 1830-х роках розвивав учення про рефлекторну функцію спинного мозку. Рефлекторний рух не обов’язково потребує свідомої волі й безпосередньої участі головного мозку; подразнення може йти чутливим шляхом до спинного мозку й повертатися руховим шляхом до м’яза. Ця схема стане однією з основ фізіології нервової системи. Вона добре продовжувала закон Белла-Мажанді: якщо є окремі вхідні та вихідні шляхи, можна пояснити автоматичну дугу реакції.

Поділ чутливих і рухових нервів також мав філософське значення. Він руйнував надто загальну психологічну картину, де тіло просто виконує волю душі через нервову силу. Нервова система постава́ла матеріальною системою з різними каналами, напрямами й функціями. Відчуття, рух, рефлекс, довільна дія, біль, параліч, судома — усе це можна було поступово пов’язувати з певними структурами. Це не означало повного зведення свідомості до нервової тканини, але створювало підстави для фізіологічного аналізу поведінки. Водночас не слід перебільшувати й зрілість цієї неврології. Електричну природу нервового імпульсу ще не було зрозуміло строго. Клітинна теорія нервової тканини, нейронна доктрина, синапси, провідні шляхи головного мозку, коркові зони — усе це буде розвинено пізніше. Але в 1810-1830-ті роки було зроблено важливий крок, і відтоді нерв перестав бути невизначеною ниткою життя та став функціонально відмінним провідником. Звідси природно перейти до мозку. Якщо різні корінці спинномозкових нервів мають різні функції, то, можливо, й мозок не є єдиним органом душі, а містить окремі ділянки, що відповідають за різні здібності?

Локалізація функцій мозку і френологія

Френологія була однією з найпомітніших і найсуперечливіших доктрин початку XIX століття. Її творцем був Франц Йозеф Галль (1758-1828), а головним популяризатором разом із ним, а згодом і самостійно — Йоганн Гаспар Шпурцгейм (див. повний огляд і переказ їхньої книги). Френологія претендувала на нову науку про мозок, характер, здібності, схильності, виховання, злочинність, геніальність і соціальну діагностику. Її прихильники вважали, що психічні здібності мають окремі мозкові органи, що розвиток цих органів впливає на форму черепа, а за зовнішньою поверхнею черепа можна судити про характер людини. Історично в Галля було кілька різних тез, і їх потрібно розрізняти. Перша теза: мозок є органом психічного життя. Для матеріалістично зорієнтованої фізіології це було важливе твердження, хоча саме по собі воно вже мало довгу передісторію. Друга теза: мозок не діє як цілком однорідна маса; різні здібності пов’язані з різними ділянками. Це був принцип локалізації. Третя теза: здібності людини вроджені ною мірою і залежать від розвитку відповідних мозкових органів. Тому він свідомо ворогував з усією англо-французькою філософією сенсуалізму й опосередковано посилював німецькі позиції кантіанства. Четверта теза: розвиток цих органів відбивається на формі черепа. П’ята теза: за горбами й западинами черепа можна діагностувати здібності, схильності, вади й таланти. Перші дві тези виявилися історично плідними. Останні зробили френологію вразливою і зрештою дискредитували її як науку.

Галль виступав проти старого уявлення про душу як єдину просту здатність, однаково присутню в усіх актах мислення. Він вважав, що психічне життя складається з безлічі відносно самостійних здібностей: пам’яті слів, почуття простору, схильності до прихильності, агресивності, обережності, музичної здібності, здатності до мови, почуття власності, релігійності, батьківської любові тощо. Кожна така здатність, на його думку, має свій орган у мозку. Якщо орган розвинений сильно, відповідна схильність виражена дужче; якщо слабше — то й слабше. Звідси відкривався шлях до карти мозку. Цей підхід дуже нагадував потяг до локалізації та класифікації тканин у стилі Ксав’є Біша і був цілком типовим для того часу. Проблема полягала в тому, що ці карти будувалися довільно. Френологи часто виводили локалізацію з біографічних анекдотів, спостережень черепів відомих людей, злочинців, душевнохворих, геніїв, дітей, тварин. Якщо в людини з яскравою здібністю знаходили виступ на черепі, цей виступ могли оголосити знаком відповідного органа. Якщо в злочинця знаходили іншу форму черепа, її пов’язували з руйнівною схильністю. Метод був дуже слабким, не було суворого контролю, статистики, патолого-анатомічної перевірки, точної відповідності між поверхнею черепа і корою мозку. І все ж френологія не була лише шарлатанством. Її історична важливість у тому, що вона змусила обговорювати локалізацію мозкових функцій. Противники френології часто боролися не лише з черепною діагностикою, а й із самою ідеєю множинності мозкових органів. Тому суперечка мала реальний фізіологічний зміст. Чи діє мозок як єдиний орган, де кожна частина бере участь у всіх психічних функціях? Чи він складається зі спеціалізованих ділянок? Чи можна пов’язати мовлення, пам’ять, рух, почуття, характер, афекти з певними зонами? Френологи відповідали надто впевнено й надто слабко доказово, але саме питання було поставлено.

Проти Галля і Шпурцгейма виступали різні групи. Одні критикували френологію з релігійних або спіритуалістичних позицій: вона здавалася їм небезпечним зведенням душі до мозку і моральних якостей до органічної будови. Інші критикували її з наукових позицій: анатомічні докази були слабкими, карти мозку очевидно довільні, череп не повторює точно форми мозку, його здібності погано визначені, а спостереження добираються вибірково. У Франції особливо важливим противником френології став П’єр Флуранс (1794-1867). У 1820-ті роки він проводив досліди з видаленням частин мозку у тварин. Він досліджував великі півкулі, мозочок, довгастий мозок, чотиригорбкове тіло та інші структури. Усі його висновки були спрямовані проти френології. Він вважав, що великі півкулі діють більш цілісно, а не як мозаїка безлічі дрібних органів характеру. Водночас він установив важливі функціональні відмінності: мозочок пов’язаний із координацією рухів, довгастий мозок — із життєво важливими функціями, ушкодження деяких структур спричиняє певні порушення. Флуранс руйнував френологічні карти, але не повертався до повної невизначеності мозку. Його експериментальна антифренологія сама вибудовувала фізіологічну локалізацію, тільки обережнішу й масштабнішу. Тут виникала характерна іронія. Френологія була хибною у своїй краніоскопічній практиці та в більшості конкретних карт, але її противники теж були змушені займатися локалізацією. Пізніше, у другій половині XIX століття, відкриття Брока, Фріча, Гітціга, Ферр’є та інших дослідників покажуть, що функції справді локалізуються в корі мозку, хоча зовсім не так, як думали френологи. Галль не мав рації у своїй системі, але він брав участь у руйнуванні старої ідеї мозку як цілком недиференційованої маси.

Френологія мала ще один бік — соціальний. Вона швидко стала популярною поза межами академічної медицини. У Британії, особливо в Единбурзі, виникли френологічні товариства, журнали, лекції, публічні демонстрації. Джордж Комб зробив френологію частиною популярної науки про людину, виховання, мораль і суспільство. Вона обіцяла дати природну основу для педагогіки, кримінального права, оцінювання здібностей людей і для вибору професії. Френологія перекладала моральні й соціальні відмінності мовою тілесної організації. Злочинець, геній, дитина, жінка, «дикун», хворий, бідняк, талановитий учень — усі могли стати об’єктом черепної діагностики. Тут медична теорія легко переходила в антропологічну й політичну практику. Для матеріалістичної традиції френологія була подвійним явищем. З одного боку, вона різко тілесна: психічні здібності пов’язуються з мозком, а не з безсмертною душею. У цьому сенсі вона підривала спіритуалістичну психологію і була очевидно корисною (із цими міркуваннями в пізній період творчості її прийме французький матеріаліст Бруссе). З іншого боку, вона швидко перетворювалася на грубу карту вроджених схильностей, де соціальні відносини, виховання, бідність, злочинність і характер оголошувалися наслідком горбів черепа. Такий фізіологізм легко ставав реакційним або просто псевдонауковим. Тому її не можна ні цілком виправдовувати як значущу для свого часу науку, ні просто відкидати як безглуздя. Вона була симптомом того, як гостро на початку XIX століття постало питання про мозок як орган психічного життя.

Бруссеїзм, подразнення, запалення і медичні системи

У 1810-1820-ті роки у Франції величезну відомість здобув Франсуа-Жозеф-Віктор Бруссе (1772-1838). Його система була однією з найвпливовіших і найсуперечливіших медичних доктрин епохи. Він пояснював більшість хвороб через подразнення тканин, запалення, патологічну реакцію організму, особливо через ураження шлунково-кишкового тракту. Бруссе вийшов із контексту французької анатомо-клінічної медицини та фізіології Ксав’є Біша. Якщо Біш учив дивитися на тканини, їхні властивості, збудливість, чутливість і ураження, то Бруссе спробував зробити з цього загальну медичну систему. Хворобу, на його думку, не можна розуміти як самостійну сутність, що існує окремо від організму. Хвороба є зміною нормального стану тканини, передусім подразненням і запаленням. Лікар має шукати не назву хвороби в старій класифікації, а фізіологічний процес, що лежить в її основі. Головним пунктом Бруссе була gastro-entérite, запалення шлунка і кишок. Він убачав у подразненні слизової оболонки шлунково-кишкового тракту джерело або центр величезної кількості гарячок і хворобливих станів. Гарячка переставала бути самостійною хворобою або особливою сутністю. Вона ставала реакцією організму на місцеве подразнення, часто травної системи. Ця ідея дозволяла зруйнувати стару нозологію, де гарячки, пропасниці, тифи та інші стани класифікувалися за симптоматичними групами. Бруссе хотів замінити класифікацію назв фізіологією запалення.

Його програма була пов’язана з ширшою критикою онтологічної медицини. Стара медицина часто говорила про хвороби як про майже самостійні сутності: така-то лихоманка, така-то гарячка, така-то дискразія, така-то хвороба з набором обов’язкових симптомів. Бруссе вимагав бачити в хворобі модифікацію живого організму. Немає хвороби окремо від подразненої тканини. Немає лихоманки як особливої істоти, що ввійшла в тіло. Є орган, тканина, подразнення, запалення, симпатичні реакції інших органів, посилення або послаблення життєвої активності. У цьому сенсі бруссеїзм мав сильний фізіологічний бік. Але сила системи швидко стала її слабкістю. Бруссе надто розширив один принцип. Шлунково-кишкове подразнення і запалення справді відіграють роль у багатьох хворобах, але не можуть пояснити майже все. Різні інфекції, ураження мозку, серця, легень, крові, печінки, нирок, обміну речовин, травми, отруєння, епідемічні хвороби, нервові розлади не можна звести до однієї схеми gastro-entérite. Чим більше Бруссе перемагав стару нозологію, тим сильніше він створював нову догму.

Терапія випливала з теорії. Якщо хвороба є подразненням і запаленням, потрібно зменшити збудження. Звідси антифлогістичне лікування: кровопускання, п’явки, сувора дієта, спокій, послаблювальні заходи. Особливо славилися п’явки. У Франції 1820-х рр. їхнє споживання зросло до колосальних масштабів, і про це в усіх країнах світу почали складати анекдоти. Бруссеїзм увійшов не лише в медичні диспути, а й у практику лікарень, армії та навіть народного самолікування. Лікар бачив запалення майже всюди й майже всюди лікував послабленням. За деяких запальних станів такі заходи могли давати тимчасове полегшення; в інших випадках вони виснажували хворого й погіршували наслідок. Бруссе був пов’язаний і з політико-інтелектуальною атмосферою післяреволюційної Франції. Його система мала репутацію зухвалої, антисхоластичної, антиакадемічної, спрямованої проти старих медичних авторитетів. Він писав різко, полемічно, нападав на нозологів, метафізиків, прихильників старих класифікацій. У цьому була причина його популярності серед молодих лікарів. Він давав просту бойову мову. Хвороба є фізіологічним подразненням, а не містичною сутністю; медицина має ґрунтуватися на спостереженні тканин і функцій, а не на словесній таксономії. Ба більше, він був свідомим і послідовним матеріалістом. Однак до 1830-х рр. критика бруссеїзму посилилася. П’єр Шарль Александр Луї та прихильники чисельного методу почали перевіряти ефективність кровопускань статистично. Луї досліджував випадки пневмонії та інші хвороби, зіставляв строки кровопускання, перебіг хвороби й наслідки. Його висновки підривали впевненість в універсальній користі агресивного кровопускання. Це був новий тип критики медичної системи. Бруссеїзм швидко почав втрачати вплив, а сам Бруссе, відходячи від крайнощів своєї старої системи, почав активніше долучатися до популяризації та розвитку ідей френології Галля, попутно послаблюючи критику німецької спіритуалістичної філософії, за визнання недоліків англо-французької традиції, що бере початок від Локка. 

Бруссеїзм також можна потрібно зіставити з браунівською та італійською лініями. Джон Браун наприкінці XVIII ст. пояснював усі хвороби через збудження: здоров’я є певний ступінь збудження організму, хвороба виникає від надміру або нестачі збудження, лікування має стимулювати або послаблювати. Ця схема була грубою, але дуже впливовою. Здебільшого Браун радив посилювати збудження, і тому пропонував гедоністичні заходи, вживання вина, опіуму, смачної їжі тощо. В Італії Расорі розвинув теорію контрстимулів; Томмазіні продовжував і переробляв цю лінію. Хворобу розуміли через стимули, контрстимули, збудження, астенію, реакцію організму. Французький бруссеїзм не збігався з італійською школою повністю, але перебував у тому самому контексті медичних систем, які намагалися звести патологію до єдиного фізіологічного принципу. Загальний історичний сенс цих систем полягає в тому, що вони руйнували стару медицину хворобливих сутностей, але самі ще не мали достатньої експериментальної та клінічної бази. У них було більше фізіології, ніж у старих гуморальних схемах, але менше суворої перевірки, ніж вимагатиме медицина пізніше. Бруссе був важливий не тому, що виявився правим у всіх своїх діагнозах і лікуванні, а тому, що зробив хворобу фізіологічним процесом, прив’язаним до органа й тканини.

Заразність хвороб: контагіоністи й антиконтагіоністи

Суперечка про заразність хвороб була однією з тих медичних дискусій, де теорія одразу перетворювалася на державну практику. Йшлося не лише про те, як лікар пояснює чуму, жовту гарячку, тиф або холеру. Від відповіді залежали такі важливі практичні заходи, як карантини, закриття портів, санітарна поліція, ізоляція хворих, обмеження торгівлі, втрати в армії, ризики мореплавства, права бідних кварталів у гаванях і, зрештою, ціна епідемії для держави. Старий контагіонізм мав за собою довгу традицію. Ще від часів раннього Нового часу європейські держави створювали карантинні служби, лазарети, санітарні кордони, правила для кораблів, що прибували з підозрілих портів. Особливо це стосувалося чуми. Середземноморська санітарна практика виходила з того, що хвороба може переноситися людьми, товарами, одягом, кораблями, тюками вовни, бавовни, тканинами, предметами, які контактували з хворими. Чума справді поширювалася через ланцюги контактів, хоча механізм тоді не був відомий. Тому карантинна традиція здавалася розумною навіть без мікробної теорії. Але наприкінці XVIII і на початку XIX століття проти контагіонізму посилилася потужна антиконтагіоністська критика. Вона виходила з того, що багато епідемій виникають не від передавання особливої заразної речовини від людини до людини, а з місцевих умов: гнилого повітря, болотяних випарів, стічних канав, скупченості, бідності, бруду, спеки, вогкості, поганого харчування тощо. Таку мову зазвичай називають міазматичною. Хворобу пов’язували з зіпсованим середовищем, а не з невидимим специфічним агентом. Антиконтагіонізм не був простим запереченням заразності з упертості. У нього були сильні спостережні підстави. Тиф справді лютував у в’язницях, казармах, бідних кварталах і арміях. Жовта гарячка вражала порти, спекотні райони, кораблі та певні міські зони. Холера особливо жорстоко била по бідних, скупчених і брудних кварталах. Лікар бачив зв’язок епідемії з умовами життя. Якщо хвороба поширювалася нерівномірно, якщо багаті райони страждали менше, якщо поліпшення санітарних умов знижувало смертність, то антиконтагіоніст цілком міг вважати, що головна причина міститься в середовищі. Крім того, карантини мали величезну економічну й політичну ціну. Вони зупиняли торгівлю, розоряли купців, породжували корупцію, провокували паніку й посилювали поліцейський контроль, особливо над бідними районами. У торговельних державах антиконтагіонізм часто мав ліберально-економічний відтінок: навіщо душити порти й міста, якщо хвороба виникає з місцевих умов і не зупиняється простими кордонами? У цьому сенсі суперечка про заразність була ще й суперечкою про державне втручання.

Особливо заплутаною була жовта гарячка. Наприкінці XVIII і на початку XIX століття вона спричиняла тяжкі епідемії в Америці, Вест-Індії, Іспанії та середземноморських портах. Одні лікарі вважали її завезеною й заразною, а інші — продуктом місцевих умов. Жовта гарячка передається через комарів, чого тоді не знали. Тому вона могла здаватися хворобою місцевості. Але вона також могла поширюватися з кораблями, людьми й товарами, якщо разом із ними переносилися заражені люди та сприятливі умови для комарів. До відкриття переносника цю суперечку не можна було розв’язати строго. Тиф теж давав поживу обом сторонам. Він явно був пов’язаний із бідністю, війною, брудом, скупченістю людей, голодом, в’язницями й арміями. Тому антиконтагіоністська інтерпретація здавалася переконливою. Але тиф також передавався через вошей і тісний контакт, що робило його заразним у широкому сенсі. Лікарі початку XIX століття бачили соціальні умови хвороби, але не знали переносника. Тому вони й далі сперечалися на рівні «зараза чи міазм».

Головним випробуванням 1820–1830-х років стала холера. Вона ж значною мірою й зруйнувала репутацію Бруссе у Франції. Перша масштабна пандемія почалася в Індії 1817 року й поширилася Азією. Друга пандемія з кінця 1820-х років прийшла до Росії, а потім у Центральну й Західну Європу. У 1831–1832 роках холера стала загальноєвропейською катастрофою. Вона рухалася вздовж торговельних шляхів, військових маршрутів, річок, портів і міських комунікацій. Ця подія підтримувала контагіоністів, адже хвороба явно переміщувалася з регіону в регіон. Але в межах міста вона вражала насамперед бідні, брудні, скупчені квартали, з поганою водою та відсутністю каналізації. Це підтримувало думку антиконтагіоністів. У випадку холери контагіоністи вимагали ізоляції, контролю пересувань, іноді навіть військових заходів. Антиконтагіоністи надавали перевагу очищенню міст, вентиляції, усуненню нечистот, поліпшенню житла, боротьбі з бідністю, належному харчуванню та санітарній реформі. Ця позиція могла помилятися, заперечуючи специфічне передавання, але була корисною в практичному санітарному сенсі. Поліпшення води, каналізації, прибирання та щільності житла справді знижувало епідемічні ризики.

До 1830-х років суперечку так і не було розв’язано. Мікробної теорії ще не існувало, бактеріологія не була сформована, переносники багатьох хвороб залишалися невідомими. У цій суперечці не можна просто оголосити одну сторону «науковою», а іншу — «відсталою». Контагіоністи були ближчими до майбутньої мікробної теорії в тому, що допускали специфічне заразне начало. Але вони часто уявляли це начало надто грубо, не розрізняли механізми передавання різних хвороб, переоцінювали карантин як універсальний засіб. Антиконтагіоністи помилялися, коли заперечували специфічне передавання там, де воно справді існувало, але вони правильно бачили роль середовища й наближалися до правильних методів профілактики. Пізніша епідеміологія візьме елементи в обох сторін.

Людина, відмінність, мова й суспільство

Раса, клімат, людські різновиди

Антропологія початку XIX століття сперечалася про речі, які в XXI столітті можуть видатися дикими. У ходу були дебати про походження людських різновидів, про роль клімату, спадковості, способу життя, харчування, впливу цивілізації, мови, форми черепа, а також кольору шкіри й відмінностей між статями. У науці процвітали сексизм, расизм і шовінізм, і вкрай важко знайти там серйозних учених, які не були б заплямовані цими темами. У расовій теорії головна формальна суперечка точилася між моногенізмом і полігенізмом. Моногеністи вважали, що всі людські групи походять від одного кореня й належать до одного виду. Полігеністи допускали різне походження людських груп або навіть фактичну наявність кількох людських видів. Попри те, що перша група була очевидно ближчою до антирасистських поглядів (хоч і не завжди), проблема полягала в тому, що цю аргументацію зручно підганяли під Біблію та походження всіх людей від одного предка. Друга група, попри те, що оголошувала людей із різним кольором шкіри фактично різними видами, завдавала удару по релігійних уявленнях про творення. До того ж дуже часто полігеністи були політичними лібералами й ворогами рабства та надавали перевагу полігенізмові радше в межах загальної системи поглядів, спрямованих проти засилля Церкви. Але навіть за такої мотивації сама методологія цього підходу неминуче посилювала расові упередження. 

У XVIII столітті впливовою постаттю був Йоганн Фрідріх Блюменбах (1752-1840). Він захищав єдність людського виду, але водночас виокремлював кілька різновидів людини, зазвичай п’ять: кавказьку, монгольську, ефіопську, американську і малайську. Його класифікація спиралася на черепи, колір шкіри, волосся та зовнішні ознаки. Сам Блюменбах був моногеністом, тобто вважав відмінності між людськими групами змінами в межах одного виду, що виникли під дією зовнішніх умов, майже в дусі Ламарка. Він не вибудовував жорсткої полігеністської теорії окремих людських видів. Однак сама черепна й расова класифікація швидко стала двозначною. З одного боку, вона могла слугувати аргументом єдності: відмінності поступові, різновиди переходять один в один, людство утворює один вид. З іншого боку, вимірювання черепів, лицевих кутів, волосся, шкіри й тілесних ознак легко перетворювалося на ієрархію. Європейський череп оголошувався нормою, інші форми розташовувалися нижче, ближче до тварин або до «дитинства людства». Антропологія входила в колоніальну епоху й уже не могла бути нейтральною колекцією кісток. Кюв’є в антропології посідав складну позицію. Він був великим порівняльним анатомом, і його метод легко переносився на людину. Він розрізняв людські раси й описував їх анатомічно, часто в ієрархічному дусі свого часу. Але кюв’єрівська порівняльна анатомія теж не обов’язково вела до полігенізму. У французькій науці початку століття ще була сильною моногеністська рамка, пов’язана і з біблійним походженням, і з уявленням про єдність людського роду. Втім анатомічне розрізнення людських груп створювало матеріал, який пізніше легко використовували жорсткіші расові теорії.

У Британії важливою постаттю був Джеймс Коулз Прічард (1786-1848). Його «Researches into the Physical History of Man» у першому виданні вийшли 1813 року, згодом працю розширювали (див. наш повний переказ цієї праці). Прічард захищав єдність людського роду й намагався пояснити відмінності між народами через клімат, спосіб життя, спадковість, культурні зміни, розселення, мову та історію. Він збирав величезний порівняльний матеріал і був одним із головних моногеністів у першій половині XIX століття. Для нього мови, звичаї та фізичні ознаки мали розглядатися разом, але не для доведення різних людських видів, а для реконструкції історії людства. З іншого боку виступає матеріаліст Вільям Лоренс (1783-1867). У своїх «Lectures on Physiology, Zoology, and the Natural History of Man» (1819) він спирався на праці Блюменбаха й розглядав людину в ряду тварин, користуючись при цьому порівняльною анатомією, фізіологією та природничою історією. Його лекції викликали скандал саме тому, що застосовували до людини натуралістичний підхід і здавалися небезпечними для традиційної релігійної антропології. Лоренс не був простим пропагандистом грубого полігенізму; його цікавили природнича історія людини, тілесні відмінності, спадковість, вплив середовища. Але сама постановка людини як зоологічного об’єкта вже сприймалася як виклик.

У Франції та Англії питання про раси постійно перетиналося з питанням про рабство. Моногенізм міг використовуватися аболіціоністами як аргумент єдності людського роду. Але й моногеністи не завжди були вільні від ієрархії, патерналізму та ідеї «нижчих» станів цивілізації. Полігенізм, навпаки, часто давав зручнішу мову для захисту рабства й колоніального панування. Якщо людські групи мають різне походження або належать до різних видів, тоді рівність можна оголосити хибною абстракцією. В американській і французькій антропології середини XIX століття ця лінія стане особливо агресивною. Кліматична теорія, звісно, була старшою за расову антропологію XIX століття. Монтеск’є, Бюффон і багато авторів XVIII століття пояснювали відмінності народів кліматом, температурою, вологістю, їжею, способом життя, ґрунтом, політичними інститутами. На початку XIX століття клімат зберігав своє значення, але поруч із ним дедалі сильніше звучала спадковість. Якщо відмінності стійко передаються нащадкам, тоді їх уже не можна пояснити лише безпосередньою дією повітря й сонця на окрему людину. Тому антропологія коливалася між моделями з пріоритетом впливу середовища та спадковості. Одні автори наголошували на мінливості: переселення, змішування, спосіб життя, харчування й цивілізація можуть змінювати фізичний тип. Інші підсилювали сталість: череп, шкіра, волосся й тілесні ознаки зберігаються крізь покоління.

Окрему роль відігравала зв’язок мови і раси. До зрілої порівняльної лінгвістики мову часто змішували з фізичним походженням народу. Якщо народи говорять спорідненими мовами, чи означає це, що вони споріднені по крові? Якщо мови різні, чи означає це їхнє різне походження? На початку XIX століття ці питання ще не були чітко розмежовані. Порівняльне мовознавство згодом покаже, що мовна спорідненість не дорівнює біологічній расі. Народ може змінити мову, мова може поширюватися через завоювання, торгівлю, релігію та інші шляхи. Але в ранній антропології мова, череп, звичаї та походження часто складалися в один нестійкий комплекс. А однією з головних технік ранньої фізичної антропології стало вимірювання черепів. Тому краніологія, френологія й расова антропологія частково перетиналися. У Галля та френологів череп говорив про здібності індивіда; в антропологів череп мав говорити про різновид, народ, расу, цивілізаційний рівень. В обох випадках була присутня небезпечна ілюзія, ніби зовнішня кісткова форма дає прямий доступ до внутрішньої розумової та моральної природи.

Антропологи початку XIX століття часто вважали свої класифікації природничо-науковими, збирали черепи, описували колір шкіри, волосся, обличчя, зріст, пропорції, мови та звичаї народів. Але навіть коли автор захищав єдність людства, він усе одно міг зберігати ієрархію цивілізацій і цілу масу колоніальних упереджень. Навіть коли автор говорив про роль середовища й виховання, він міг описувати народи через стійкі стереотипи. Тому рання антропологія була не просто наукою про людину, а небезпечною зоною, де природнича історія, політика й влада над іншими народами тісно змішувалися. До 1830-х років ця суперечка ще далеко не завершилася. Моногеністи зберігали сильні позиції, особливо в британській традиції Прічарда та в релігійній антропології. Полігенізм посилювався, особливо там, де расова ієрархія ставала зручною для рабовласницької та колоніальної політики. А порівняльна анатомія давала матеріал однаково для обох сторін.

Порівняльне мовознавство і походження мов

Порівняльне мовознавство початку XIX століття посідало особливе місце серед наук про людину. Воно працювало з гуманітарним матеріалом — словами, граматичними формами, текстами, давніми пам’ятками, але поступово виробляло метод, подібний до природничо-наукового. У хід пішли порівняння великої кількості форм, виявлення регулярних відповідностей, реконструкція попереднього стану та встановлення історичної спорідненості. У XVIII столітті питання про мову часто ставили філософськи. Звідки походить мова? Чи була вона дана людині Богом, чи виникла з природних криків, з наслідування звуків природи, із суспільного договору, зі пристрастей, із потреби спілкування? Кондильяк, Руссо, Гердер і багато інших авторів обговорювали мову як частину філософії людини. Для сенсуалістичної традиції мова була пов’язана з походженням ідей, знаками, аналізом відчуттів, пам’яттю, спілкуванням, вихованням. Для німецької традиції кінця XVIII століття мова дедалі частіше ставала вираженням народного духу, історичної індивідуальності, внутрішньої форми мислення. Але до порівняльної граматики все це ще не було суворою історичною наукою. Перелом пов’язаний із вивченням санскриту та з розширенням європейського знання про Індію. У 1786 році в знаменитій промові в Азійському товаристві в Калькутті Вільям Джонс (1746-1794) вказав на глибоку спорідненість санскриту з грецькою, латинською, готською, кельтськими та давньоперською мовами. Подібність стосувалася не окремих випадкових слів, а коренів, граматичних форм, дієвідмін, відмін, будови мови. Звідси випливав висновок, що ці мови мають спільне джерело, яке вже не існує в чистому вигляді. Значення цього висновку було величезним. Спорідненість мов стала доведеним історичним фактом. Пізніше, у книзі «Über die Sprache und Weisheit der Indier» (1808) німецький мракобіс Фрідріх Шлегель надав цій темі широкої культурно-філософської форми. Він пов’язував санскрит, індійську давнину, порівняльну граматику й історію народів та романтичний інтерес до Сходу. Для Шлегеля важливою була внутрішня форма мови, багатство й давність індоєвропейських форм. Він іще дуже легко змішував східну мову, фантазії про духовний народ і його глибоку мудрість, міфологію та походження культури, але саме така суміш зробила порівняльне мовознавство частиною великої європейської інтелектуальної моди.

Більш суворий етап пов’язаний з іншим німецьким ученим — Францом Боппом (1791-1867). Його праця 1816 року про систему дієвідмінювання санскриту в зіставленні з грецькою, латинською, перською та германськими мовами фактично відкрила класичну порівняльну граматику. Бопп займався вже не загальними міркуваннями про глибоку мудрість Сходу, а зіставленням граматичних форм. Він порівнював закінчення, корені, допоміжні елементи, форми дієслова, відмінювання, способи творення слів. Пізніше його «Vergleichende Grammatik» 1833-1852 років стала однією з головних праць нової науки. Мовну спорідненість тепер установлювали не за враженням, а за систематичною відповідністю структур. Поруч із Боппом стоїть Расмус Раск. Його дослідження про походження давньоскандинавської або ісландської мови, написане 1814 року й опубліковане 1818 року, мало величезне значення для германістики та порівняльного методу. Раск установлював відповідності між давньоскандинавською, готською, грецькою, латинською, слов’янськими та балтійськими мовами. Він особливо важливий тим, що рухався до принципу регулярних звукових відповідностей. Не кожне схоже слово є доказом спорідненості; треба дивитися, як один звук систематично відповідає іншому в ряді слів. Це відокремлювало порівняльне мовознавство від старої етимологічної фантазії.

Якоб Грімм у «Deutsche Grammatik», особливо в другому виданні 1822 року, сформулював знаменитий закон пересування приголосних у германських мовах. Те, що пізніше назвали законом Грімма, показувало регулярні відповідності між індоєвропейськими зімкненими приголосними та германськими приголосними. Це був один із вирішальних моментів, бо звук змінюється не хаотично, а закономірно. Історія мови стала схожою на природну історію форм. Як геолог зіставляє пласти, а анатом — органи, так і лінгвіст зіставляє звуки, закінчення, корені та граматичні структури. У цьому й полягала методологічна новизна порівняльного мовознавства. Старі етимологи часто діяли довільно. У їхніх працях схожі слова оголошували спорідненими, а всі незручні відмінності ігнорували, тому їхні фантастичні зближення будувалися на зовнішній співзвучності. Нова порівняльна граматика вимагала регулярності. Якщо латинське pater, грецьке patēr, санскритське pitar і германські форми належать до одного давнього слова, то треба показати не лише подібність значення, а й закономірність звукових відмінностей. Якщо германське f відповідає латинському p в одному слові, то це має підтверджуватися ще низкою інших прикладів. Саме регулярність перетворювала лінгвістику на історичну дисципліну.

Походження мови при цьому не зникло як філософська проблема, але поступово відступило перед більш перевірюваним питанням про походження мовних сімей. Можна було без кінця сперечатися, чи виникла мова з крику, жесту, наслідування, чи взагалі була божественним даром. Порівняльна граматика займалася зовсім іншим. Вона намагалася зрозуміти, як із спільного прамовного стану розвинулися санскрит, грецька, латинська, германські, слов’янські, балтійські, кельтські та іранські мови. Це було вужче, але науковіше питання. Воно не пояснювало походження людської мови взагалі, зате дозволяло реконструювати історичну спорідненість конкретних мов. Вільгельм фон Гумбольдт (1767-1835) надав цій науці ширшого філософського значення. Він розглядав мову не як мертвий набір слів, а як діяльність, як формотворчу силу мислення, як внутрішню форму, через яку народ організує свій досвід. Його праця про каві-мову та класифікація мов належать уже до ширшого періоду, але сама гумбольдтівська постановка важлива для першої половини XIX століття. Мови різняться не лише словником, а й будовою. Він розрізняє ізолювальні, аглютинативні та флективні типи; різні способи виражати відношення; різні ступені зрощення кореня й граматичної форми. 

Але тут виникала небезпека змішання мови й раси. Мовну спорідненість легко приймали за спорідненість крові. Індоєвропейську мовну сім’ю пізніше в деяких традиціях назвуть арійською, і цей термін матиме вкрай тяжку політичну долю. У першій половині XIX століття ще не було пізньої расової ідеології в її зрілому вигляді, але змішання вже починалося. Якщо санскрит, грецька, латинська та германські мови споріднені, то чи означає це, що їхні носії належать до однієї раси? Якщо народ говорить мовою індоєвропейської сім’ї, чи означає це його біологічне походження? Порівняльне мовознавство саме по собі не вимагало такого висновку. Мова може поширюватися найрізноманітнішими шляхами. Але спокуса робити широкі практичні висновки, особливо щодо сучасності, часто переважувала будь-яку обережність. Проте порівняльне мовознавство мало ще одну дуже важливу рису: воно давало гуманітарним наукам поняття закону зміни. Звуковий закон не був законом у фізичному сенсі, але вже наближався до уявлень про сувору науку. Лінгвіст уже не міг вільно виводити одне слово з будь-якого іншого. Він мав показати регулярний шлях цієї зміни. Це зближувало мовознавство з геологією та палеонтологією. Геологія реконструювала минулі стани Землі за шарами й породами. Палеонтологія реконструювала зниклі фауни за кістками та мушлями. Ембріологія реконструювала послідовність формування організму за стадіями розвитку. Порівняльна граматика реконструювала давні мовні стани за збереженими формами. В усіх випадках сучасне розглядалося як слід минулого, а видова різноманітність — як результат історичного розходження.

Статистика, народонаселення і “соціальна фізика”

Статистика суспільства стала однією з нових інтелектуальних мод кінця 1820-х і особливо 1830-х років. Вона збирала дані про народжуваність, смертність, шлюби, злочинність, самогубства, хвороби, бідність, ціни, населення, епідемії, міста, армію та освіту. Але передісторія статистики сягає XVII-XVIII століть. Англійська політична арифметика Джона Ґраунта, Вільяма Петті та їхніх послідовників уже працювала з таблицями смертності, населенням, податками, міськими даними. Держави здавна збирали відомості про своїх підданих, землі, торгівлю тощо. У німецьких університетах Statistik спочатку означала опис стану держави та її ресурсів. Але на початку XIX століття ця розрізнена практика почала перетворюватися на ширшу науку про закономірності масових явищ. Томас Мальтус поставив одне з найгостріших питань ще в «Essay on the Principle of Population» (1798). Його теза була простою: населення має тенденцію зростати швидше, ніж засоби існування. Якщо розмноження не обмежується моральним стримуванням, бідністю, хворобами, голодом, війною або іншими стримувальними чинниками, тоді суспільство стикається з тиском чисельності на продовольство й заробітки. Ця теза відразу стала предметом величезної суперечки (див. Апологія Мальтуса). Вона стосувалася питань бідності й самої допомоги бідним, шлюбу, народжуваності, заробітної плати, землеробства, колонізації, суспільної моралі, політичної економії та реформи англійських законів. Але Мальтус був важливий не лише як економіст чи демограф. Він змусив говорити про людське розмноження як про закономірний масовий процес. Бідність переставала пояснюватися лише моральними вадами окремих людей або поганим управлінням. Вона діставала демографічну формулу. Противники заперечували йому з різних боків: одні вважали, що технічний прогрес і землеробство здатні збільшити засоби існування; інші бачили головну причину бідності у власності, розподілі, експлуатації та політичних інститутах; треті відкидали похмуру мораль Мальтуса, згідно з якою бідний сам винен у своїй нужді, бо не обмежив народжуваність, а це означало, що Мальтус радить піти проти природи! Не менш важливими для статистики були праці Кондорсе та французьких ідеологів, зокрема теорія ймовірностей Лапласа. Сліди цієї традиції можна знайти в найрізноманітніших французьких авторів, від психіатра Пінеля, який вимагав вести статистику, щоб зробити з психіатрії науку, до числового методу лікаря Луї, що спростував користь від кровопускання й завдав нищівного удару по умоглядних системах Бруссе. 

Після Наполеонівських воєн європейські держави почали активніше збирати статистику. Переписи, парафіяльні записи, медичні звіти, лікарняні дані, відомості про злочинність, смертність, шлюби, ціни, школи й епідемії поступово утворювали величезний масив чисел. Ці числа часто були неточними, неповними, зібраними різними відомствами й за різними правилами. Але їх ставало досить багато, щоб виникла спокуса шукати стійкі закономірності. Якщо з року в рік у великій країні відбувається приблизно однакова кількість шлюбів, злочинів або самогубств, чи означає це, що суспільство підпорядковується законам, подібним до природних?

Саме тут з’являється Адольф Кетле (1796-1874). У 1830-ті роки він розвивав проєкт «соціальної фізики» та поняття «середньої людини» — l’homme moyen. Кетле застосовував до суспільства методи ймовірності, середніх величин, розподілів, регулярностей масових даних. Його вражала стійкість чисел: скільки людей одружується, скільки чинить злочини, скільки помирає в певному віці, скільки народжується хлопчиків і дівчаток, як розподіляються зріст, вага, фізичні ознаки. Індивідуальна дія здається вільною і випадковою; але масова статистика виявляє повторюваність. Поняття «середньої людини» було двозначним. З одного боку, воно давало змогу відійти від анекдотів і моральних вражень. Суспільство можна було вивчати через великі числа. З іншого боку, середнє легко перетворювалося на норму. Те, що статистично трапляється часто, починали вважати природним, правильним, здоровим. Відхилення від середнього могли тлумачити як патологію. І тут соціальна статистика перетиналася з медициною, антропологією та майбутньою нормалізувальною владою держави. Статистика злочинності особливо сильно діяла на уяву сучасників. Якщо кількість злочинів певного типу з року в рік коливається в порівняно вузьких межах, що це говорить про вільну волю? Кетле й близькі автори не обов’язково заперечували індивідуальну відповідальність, але сама регулярність злочинності підштовхувала до думки, що суспільство продукує певну кількість злочинів за даних умов. Злочин переставав бути лише гріхом або індивідуальним пороком. Він ставав масовим соціальним фактом, пов’язаним із віком, статтю, бідністю, освітою, порою року, професією, зміною цін, алкоголем, сімейним станом тощо. Ця лінія була близька до санітарної статистики. Епідемії, смертність, дитяча смертність, туберкульоз, тиф, холера, професійні хвороби, смертність у бідних кварталах — усе це вимагало таблиць. Незалежно від суперечок контагіоністів і антиконтагіоністів було ясно, що хвороба поширюється як масовий процес і особливо сильно в погано облаштованому середовищі. Санітарні реформатори збирали дані про житло, воду, каналізацію, щільність населення, кладовища, фабрики, в’язниці тощо. Навіть коли теорія хвороби залишалася хибною, сама статистика могла показувати, що смертність тісно пов’язана з умовами життя.

Французькі лікарі та адміністратори активно розвивали чисельний метод. Як уже зазначалося вище, П’єр Шарль Александр Луї застосовував підрахунок випадків для оцінки кровопускань та інших методів лікування. Якщо теорія стверджує, що кровопускання допомагає, потрібно порівняти випадки, строки лікування, смертність і наслідки лікування. Медична істина переставала бути лише авторитетом учителя або красою системи. Її починали перевіряти серіями спостережень. Цей метод ще був грубим порівняно з пізнішою клінічною статистикою, але вже змінював стиль медицини. Політичний бік статистики був не менш важливим. Держава отримувала новий спосіб бачити населення. Люди ставали не лише підданими, платниками податків або вірянами, а й одиницями в таблицях народжуваності, смертності, шлюбності, злочинності та в багатьох інших розділах. Це допомагало проводити грамотні реформи, поліпшувати санітарні умови, вдосконалювати міське управління, сміливіше розвивати сфери страхування, а також ґрунтовніше планувати лікарні, школи, в’язниці, а згодом і цілі міста. Але це також посилювало адміністративний нагляд. Числа перетворювали суспільство на зручний об’єкт управління.

Статистика також змінювала й моральну мову. Якщо бідність, злочинність, хвороба і смертність розподіляються закономірно, їх уже важко пояснювати лише особистою провиною. Але та сама мова могла використовуватися і проти бідних: якщо статистика виокремлює «небезпечні класи», особливі райони злочинності, спадкові вади й патологічні групи, то вона легко стає інструментом упередженої поліцейської класифікації. Тому соціальна фізика, як і антропологія, мала подвійний характер: вона давала матеріал для реформи і водночас для контролю. Кетле хотів зробити суспільство предметом закономірного знання. У цьому він був спадкоємцем фізико-математичного ідеалу XVIII століття, але застосовував його до людських мас. Його «соціальна фізика» не означала, що окрема людина буквально рухається, як планета. Йшлося про те, що за великої кількості спостережень індивідуальні випадковості взаємно гасяться, а стійкі причини виявляються в середніх величинах. Це була статистична форма детермінізму. Вона не знищувала повністю свободу у філософському сенсі, але значно обмежувала стару моральну картину ізольованого вчинку. 

Усі ці суперечки з початку XIX століття не слід зводити до простої зміни старих помилок новими істинами. Вони радше становлять градієнт, смугу між пізнім Просвітництвом і наукою середини XIX століття. Майже в кожній галузі існувала стара система, яка ще мала реальні підстави, і нова програма, яка ще не досягла повної зрілості.

• Нептуністи помилялися, поширюючи водне походження на граніт і базальт, але осадова геологія справді будувалася навколо води.
• Катастрофісти перебільшували різкість геологічних переворотів, але вимирання й катастрофічні події виявилися реальними.
• Лайєль удосконалив геологічне пояснення через діючі причини, але його сувора рівномірність темпів теж була надто вузькою.
• Теплородна теорія поступилася механічному розумінню тепла, але до закону збереження енергії стара теорія залишалася робочою мовою багатьох розрахунків.
• Віталісти часто прикривали незнання посиланням на життєву силу, але механіцизм того часу не міг пояснити розвиток, регуляцію й організацію організму.
• Френологія помилялася в черепній діагностиці, але питання про локалізацію функцій мозку виявилося справжнім.
• Антиконтагіоністи помилялися, заперечуючи специфічну передачу хвороб, але слушно бачили роль міського середовища, бідності, води, скупченості та санітарії.

До 1830–1840-х років із цієї смуги суперечок постали нові обриси знання. Геологія здобула стратиграфію, карти, глибокий час і фауністичну послідовність. Фізика здобула хвильову оптику, ранню електродинаміку, математичну теорію теплопровідності та підготовку до енергетики. Хімія здобула атомні ваги, еквіваленти, електрохімію, органічний аналіз і перші синтетичні речовини. Біологія здобула порівняльну анатомію, природну класифікацію, ембріологію, суперечки про трансформізм і питання про план будови. Медицина здобула анатомо-клінічний метод, експериментальну фізіологію, неврологічну локалізацію, чисельний метод і санітарну статистику. Науки про людину здобули порівняльну граматику, фізичну антропологію, демографію та соціальну статистику. І все це разом перетворить науку середини — кінця XIX століття на класичну модель, на якій і досі значною мірою ґрунтується наша сучасна наукова практика.