Лавуазье. Современная химия

ГЛАВА 1 Ученый среди адвокатов

Лавуазье родился в Париже в 1743 году, и его судьба с самого начала была предрешена: он должен был стать адвокатом, как его отец и деды. Но открыв для себя науку благодаря учителям колледжа Мазарини, он не оставлял попыток изучить и понять окружающий его материальный мир. Наследство бабушки позволило Лавуазье вступить в Генеральный откуп, а его страсть к химии сделала его членом Парижской академии наук. Но прежде чем заняться серьезным изучением химии, ученый должен был освободить ее от паутины суеверий, сплетенных вокруг нее алхимией.

Судьбу первого ребенка Жана-Антуана де Лавуазье и Эмилии Пунктис сразу после его рождения предопределили две семейные традиции. Одна из них, которой следовала семья по отцовской линии в течение более чем 200 лет, предписывала, чтобы в числе имен младенца присутствовало имя Антуан. Другая, существовавшая менее 100 лет (однако в обеих семьях), гласила, что мальчик должен посвятить себя праву. Несмотря на то что предками ученого по отцовской линии были крестьяне из Вилле-Котре — поселения в 80 км от Парижа, — семья Лавуазье заработала состояние, служа закону во французской столице. И это состояние было немалым, поскольку они могли позволить себе занимать дом на правом берегу Сены, в самом дорогом квартале города. Семья Пунктис, в свою очередь, благоденствовала в провинции. Таким образом, ничто не предвещало того, что новорожденный самоотверженно посвятит себя науке.

Жан-Антуан де Лавуазье был прокурором парижского парламента, который в то время являлся высшим судебным органом Франции. А поскольку Генеральные штаты не собирались уже более века, парламент являлся единственным учреждением, способным высказываться по поводу решений монарха и его правительства.

Через два года после рождения Антуана появилась на свет и его сестра Мария Эмилия. Но скоро семья погрузилась в траур: мать умерла, когда ее старшему сыну едва исполнилось пять лет. Пустоту, оставленную Эмилией Пунктис, заполнила Констанция — ее младшая сестра, которая отказалась выходить замуж ради заботы о племянниках. Лавуазье переехали в дом матери Эмилии, овдовевшей незадолго до кончины дочери. Смерть Марии Эмилии в возрасте 15 лет стала еще одной трагедией, после которой отец и тетя целиком посвятили себя Антуану.

Несмотря на достаточно молодой возраст, отец Антуана так никогда больше и не женился, и между ним и сыном на всю жизнь сохранилась искренняя привязанность.

Почти все самые важные места в жизни Лавуазье находились на правом берегу Сены, около Собора Парижской Богоматери. Ниже перечислены самые главные из них.

1. Улица Пеке, где ученый родился в 1743 году и прожил до 1748 года, когда умерла его мать.

2. Церковь Святой Марии, в которой его крестили.

3. Улица Фур-Сент-Есташ, где находился дом бабушки Лавуазье, ставший с 1748 года и его домом.

4. Колледж Мазарини (теперь Институт Франции), где он учился.

5. Королевский сад (теперь Сад растений), в котором Руэль проводил свои практические занятия по химии.

6. Лаборатория Руэля, где Лавуазье изучал химию и минералогию.

7. Улица Неф-де-Бон-Анфан, куда Лавуазье переехал после женитьбы.

8. Академия наук (теперь музей Лувра), членом которой он стал в 1768 году, а директором — в 1785-м.

9. Арсенал, где с 1775 по 1792 год находилась лаборатория ученого.

10. Улица де ла Мадлен, где Лавуазье жил после Арсенала.

11. Площадь Революции (бывшая площадь Людовика XV и нынешняя площадь Согласия), место его казни.

Образование Антуана началось дома, с обучения у различных наставников, но когда мальчику исполнилось 11 лет, отец отправил его в колледж Четырех Наций, лучший в то время и известный также как колледж Мазарини — по имени основавшего его кардинала. Заведение находилось на правой стороне Сены, поэтому школьными товарищами Антуана были дети из самых благополучных семей страны.

В колледже преподавали самые блестящие умы Франции. Воспитанники изучали как классические предметы — историю, литературу, письмо и математику, — так и современные науки, которые называли в то время «естественной философией». Хотя Антуан прекрасно успевал по всем предметам, некоторые из них интересовали его особенно. Среди них были астрономия (преподаватель — аббат Николя Луи де Лакайль, который оборудовал в одном из корпусов колледжа обсерваторию, он же учитель математики), ботаника (предмет Бернара де Жюссьё, который рассказывал своим ученикам о классификации Линнея), минералогия и геология (их вел Жан-Этьенн Геттар, с ним Лавуазье будет позднее путешествовать по Франции в поисках минералов). Но особенно увлекла юного ученика химия. Ее преподавал Гийом Франсуа Руэль, и практические демонстрации этого эксцентричного, выдающегося и страстного химика стали столь знаменитыми, что в Королевском саду пришлось отвести под его опыты отдельное помещение, способное вместить всех многочисленных поклонников его экспериментов.

Хотя такие предметы, как химия, еще были недостаточно развиты для того, чтобы заслужить эпитет «научные», все же когда Лавуазье поступил в колледж Мазарини, уровень развития научных исследований был более чем высоким. Большей частью тому способствовали меры, принятые во время царствования Людовика XIV (1638-1715). Они привели к созданию множества академий. Хотя главной задачей этих учреждений было прославление монархии, плоды их работы были значительнее желаний короля. Академия наук пользовалась относительной независимостью от королевского двора и именно поэтому была настолько блестящей. И наоборот, члены других академий, например драматурги Расин и Мольер, баснописец Лафонтен и философ Вольтер, не могли работать независимо от двора; они вынуждены были лавировать между похвалами королю и насмешками над знатью и духовенством.

Академия наук, основанная в 1666 году министром Кольбером, прежде всего должна была стать консультативным органом правительства и решать все технические вопросы — от улучшения качества пороха до разработки проекта обеспечения столицы водой. Ее членам следовало обладать всеми необходимыми знаниями и талантами для решения подобных проблем. Поскольку Академия наук изначально была королевским учреждением, многие страстно желали в нее вступить; однако определяющим фактором для получения членства было не благородное происхождение, а ум и усердие в науке.

[Академия наук] поощряет и защищает дух исследования, содействует прогрессу науки и ее практическому применению; она следит за качеством образования и способствует внедрению научных знаний в культуру человечества наших дней.

Статья 2 устава Академии наук

Эти обстоятельства объясняют, почему французское общество XVIII века, крайне благоприятствующее элите, осыпало лаврами своих блестящих ученых — даже тех, кто происходил из низов. Это касалось многих преподавателей Лавуазье в колледже Мазарини: учителя поразили молодого человека своими знаниями и объяснили важность научного метода и его применения. Но главным образом они привили ему идею о том, что для таких людей, как они, лучший способ служить своей стране — посвятить жизнь науке.

После учебы в колледже Мазарини Антуан был прекрасно подготовлен к продолжению научной карьеры. Прежде всего он слепо верил в науку и считал ее одним из самых прекрасных плодов человеческого разума, а кроме того, испытывал неиссякаемое любопытство к явлениям, казавшимся в то время необъяснимыми. С другой стороны, юный Лавуазье был необыкновенно талантлив, обладал исключительным трудолюбием, дисциплиной и удивительной интуицией, позволявшей ему почувствовать важность открытия или несостоятельность теории. Наконец, хотя он и не имел благородного происхождения, зато являлся единственным наследником значительного семейного состояния и мог рассчитывать на финансовую помощь отца и тети, которые испытывали к нему чувство привязанности и безусловного благоговения. Помимо всего этого Антуан был еще и честолюбив. Наличие материальных благ не могло удовлетворить его, он хотел занять свое место в истории.

Но прежде всего, несмотря на наличие призвания и честолюбия, молодой человек должен был найти способ обеспечить свое будущее и только потом мог посвятить себя научной карьере. Он являлся наследником юридической династии, его предки твердо стояли на земле и воспринимали науку не более как хобби для состоятельных людей. Именно поэтому Антуан три года изучал право в Париже. За данный период он не только нашел себе адвокатскую службу, но и добавил к зарождающемуся научному образованию знание латинских классиков и римского права.

Но про науку он в эти годы не забывал и продолжал посещать занятия и лекции своих бывших преподавателей из колледжа Мазарини, с которыми у него сохранились прекрасные отношения.

Лавуазье часто встречался с Жаном-Этьеном Геттаром, который приглашал его в поездки с целью изучения минералогии и геологии местности. Поскольку Антуан не хотел пренебрегать занятиями правом, то свое время он распределял по принципу наибольшей полезности, сведя к минимуму общественную жизнь. Вскоре он решил, что семейные обеды отнимают у него слишком много времени, и несколько месяцев следовал диете на основе молока, которое пил в своей комнате, не отрываясь от занятий. Позднее Лавуазье отказался от этой экстремальной диеты, но не изменил своей точки зрения на царящие в обществе отношения, которые, по его мнению, являлись лишь пустой тратой времени.

Именно в тот период он начал ежедневно измерять барометром показатели атмосферного давления. Антуан записывал данные апостериори, измеряя температуру, скорость и направление ветра; потом он расширил область наблюдения, попросив знакомых, которые жили за пределами Парижа, записывать и посылать ему свои данные. Если же его самого не было в столице, он прибегал к чьей-нибудь помощи, обычно тети, которая ни в чем не могла ему отказать и делала, если требовалось, измерения за него. Никаких выводов из этих записей не последовало, но Лавуазье на всю жизнь сохранил привычку измерять и записывать атмосферные показатели. Он предчувствовал: такого рода знания смогут помочь в составлении прогнозов погоды, что будет особенно полезно для мореплавателей.

Закончив изучать право в 1763 году, Антуан еще год проработал у своего отца, совершенствуя полученные знания, а потом вступил в прокурорскую коллегию и занялся собственно прокурорской работой. Однако зарабатывал он недостаточно. Для всех, в том числе и для его отца, становилось все более очевидно, что сердце Антуана отдано вовсе не суду. Понадобилось совсем немного времени, чтобы он расстался с правом. И решающий повод к этому дал один из друзей семьи.

Летом 1763 года геолог Жан-Этьен Геттар, друг семьи Лавуазье, пригласил своего бывшего ученика поучаствовать в качестве ассистента в проекте по составлению геологической карты Франции. Этот проект предполагал топографическое описание страны и ее минералогических богатств. Как раз начались каникулы, и Антуан не мог найти лучшей возможности для сопровождения Геттара. Так, едва достигнув 20-летнего возраста, молодой Лавуазье начал ездить со своим учителем по регионам северной Франции, систематично собирая образцы минералов и почвы и, кроме того, измеряя атмосферное давление, температуру и количество осадков. Несколько месяцев — вплоть до 1767 года — Лавуазье посвящал себя исключительно этому занятию. Честолюбивый проект был закончен гораздо позже, и в итоге его официальным автором стал Антуан Монне, который продолжил работу Геттара после его ухода от дел. Атлас увидел свет в 1780 году, и Монне кратко поблагодарил Геттара, стоявшего у истоков данной идеи и спланировавшего объем работ, но забыл о вкладе Лавуазье.

Как бы там ни было, для Антуана составление геологической карты стало настоящим путешествием-посвящением. С Геттаром он научился рутинной работе с почвой, важности систематического сбора данных, составлению таблиц, распределению информации, написанию отчетов и подведению итогов. Антуана снова очаровала химия, то же чувство он испытывал во время демонстраций Руэля. За время этих поездок по Франции Лавуазье изучил свойства веществ, из которых состояли минералы, что, по мнению некоторых биографов, склонило его научные интересы в пользу химии, а не физики (хотя молодой человек опирался в исследованиях разных материальных тел на строгую научную систему, которая принадлежала не химии, но математике и физике). После этого опыта на протяжении всей своей научной деятельности он никогда не делал выводов, не основанных на данных, тщательно записанных и полностью проверенных авторитетными людьми, а желательно им самим. Антуан не принимал теорий, которые не были бы подтверждены опытным путем.

Лавуазье всегда был очарован красотой кристаллов, но не только восхищался их внешним видом, но и пытался определить, как он связан с их свойствами. Парижский гипс особенно привлекал его внимание. В Древнем Египте из-за гибкости данный минерал использовали в основном для украшений, а в XVIII веке в Париже его широко применяли для штукатурки стен зданий. Парижский гипс в изобилии имелся в больших карьерах Монмартра, стены, оштукатуренные им, выглядели гораздо красивее, но особенно привлекательным этот материал был из-за своих огнеупорных свойств. Страшный пожар 1666 года, уничтоживший Лондон, показал уязвимость городов, дома которых были построены из дерева. После этого король издан приказ, обязывающий жителей покрыть стены гипсом, чтобы уберечь здания от огня.

Лавуазье стремился узнать точное соотношение между составляющими веществ, которые превращались одно в другое и должны были иметь очень похожий состав. Он хотел понять суть процесса, известного сегодня как «затвердевание» — когда белая мягкая масса превращается в твердое тело, пусть даже легкое и хрупкое. Результаты этой работы Лавуазье представил Академии наук в 1765 году. Это стало началом очень плодотворных отношений между исследователем и научным учреждением.

Первый доклад, который Лавуазье сделал в Академии наук, был посвящен парижскому, или штукатурному, гипсу. Ученого привлекли в этом материале любопытные формы кристаллов (симметричные соединения кристаллов-«близнецов») и то, что он мог превращаться в другие вещества под простым воздействием тепла или при контакте с водой.

Другой француз, Анри Ле Шателье (1850-1936), веком позже открыл, что химические соединения на основе гипса являются сульфатом кальция (CaSO₄), который при нагреве теряет связанную с ним воду и меняет свойства, в том числе и твердость. Так, при участии двух молей воды и одного моля сульфата кальция получается гипс — одно из самых мягких веществ, которое, стоит его намочить, становится податливым и тягучим. Половина моля воды и один моль сульфата кальция образуют парижский гипс; стоит полностью избавиться от воды — и образуется ангидрид. В химических реакциях, описывающих превращение составляющих вещества в другие элементы, используется терминология, очень похожая на предложенную некогда Лавуазье. Эти реакции выглядят следующим образом:

CaSO₄ • 2H₂O+нагрев ↔ CaSO₄ • ½H₂O+1½H₂O.

CaSO₄ • ½Н₂O + нагрев ↔ CaSO₄ (ангидрит) + ½Н₂O.

Селенит — разновидность гипса, образованная из прозрачных кристаллов.

Пока Лавуазье работал над исследованием гипса, результаты которого должен был представить в Академию наук, последняя организовала конкурс на лучший проект освещения города. Премия победителю составляла 2000 ливров. Несколько позднее внимание ученого также привлекла проблема снабжения города водой. Хотя целью этих проектов было решение технических проблем, Лавуазье не переставал думать о связанных с ними явлениях — горении и природе воды. Предложения Лавуазье по освещению и обеспечению водой большого города не были приняты. Однако знания, которые он получил во время этой работы, заложили основы, позволившие ему впоследствии сделать химию отдельной наукой.

Лавуазье взялся за проект освещения с энергией и решительностью, присущими всем его исследованиям. Он начал с изучения видов освещения того времени — масляных ламп и свечей. Ученый также изучил эффективность используемых предметов и материалов, каждый раз пытаясь найти лучшее соотношение стоимости и качества. Для точного определения этого соотношения он закрылся на шесть недель в абсолютно темной комнате, чтобы глаза смогли различать самые незначительные нюансы интенсивности света. Хотя в ходе этого оригинального и точного исследования Лавуазье получил выдающиеся результаты, премию ему не вручили: по мнению комиссии, это было бы слишком большой честью для столь молодого человека.

Академия наук была основана в 1666 году Жаном-Батистом Кольбером, министром Людовика XIV, по образцу научных учреждений других стран — главным образом по образцу Лондонского королевского общества. Она должна была способствовать развитию и прогрессу науки и выполнять консультативные функции при правительстве.

Но, как и для всех учреждений, созданных в царствование Короля-Солнца, истинным ее призванием являлось восхваление монархии. Однако собранные в Академии наук исключительные знания позволили ей находиться на расстоянии от придворных интриг, и скоро она превратилась в одно из самых уважаемых научных учреждений Европы. В 1699 году Людовик XIV снабдил ее первым уставом, согласно которому академики назначались королем по предложению Академии, и предоставил ей помещение в Лувре. В Академию наук входили, в порядке важности, 12 почетных членов, избираемых из знати, 18 действительных членов, 12 членов-корреспондентов и 12 адъюнктов, пропорционально разделенных по областям знаний: геометрия, астрономия, механика, анатомия, химия и ботаника. Такой была Академия наук, когда в 1766 году 25-летний Лавуазье вступил в нее в самом скромном ранге — адъюнкта. Он получил право присутствовать на заседаниях по средам и субботам с 15.00 до 17.00, и, кроме того, Лавуазье с самого начала вошел в многочисленные комитеты, по результатам работы которых он написал множество отчетов. Его научная жизнь стала украшением Академии, Лавуазье являлся важным ее членом вплоть до 8 августа 1793 года, когда Национальный Конвент упразднил академии. Позднее Конституцией 1795 года был создан Институт Франции, который объединил в себе все академии.

Визит Людовика XIV в Академию в 1671 году, гравюра Себастьяна Леклерка.

В конечном итоге конкурс выиграла компания, которая и должна была заняться освещением города. Но все же работу Лавуазье оценили: король Людовик XV пожаловал ему золотую медаль. Антуану ее вручил президент Академии во время торжественной церемонии в апреле 1766 года, незадолго до 23-го дня рождения ученого. Растущая страсть Лавуазье к науке и публичное признание его работы вдохновили его на попытку стать членом Академии. Его кандидатуру отклонили, однако было очевидно, что принятие Антуана в ряды этой организации — только вопрос времени. И действительно, ему пришлось подождать всего лишь два года до осуществления своей мечты — стать членом самого престижного научного учреждения Франции.

Получив медаль, Антуан вернулся к геологическим работам с Геттаром, проект которого уже получил официальную поддержку правительства. Во время поездок по северу и востоку Франции Лавуазье мог не только собирать данные, но и любоваться пейзажами, а также достопримечательностями посещаемых им городов, позднее рассказывая обо всех своих наблюдениях отцу и тетке. Он также напрямую общался с городскими жителями и представителями разных учреждений. Но самое главное — эти поездки позволили ему осознать свое истинное призвание.

Что представляла собой химия, когда ею увлекся Лавуазье? Согласно определению, данному одним из самых уважаемых химиков того времени, немецким ученым Георгом Эрнстом Шталем (1659-1734), это «искусство разложения разными способами составных тел». Химия тогда считалась не наукой, а искусством. С другой стороны, неясным оставался и предмет ее изучения, поскольку еще не было дано определение составных тел или соединений, образованных из разных элементов, — в том смысле, в каком мы понимаем это сегодня. В то время понятие элемента было напрямую связано с определением, данным греками Эмпедоклом (V в. до н.э.) и Аристотелем (IV в. до н.э.)

Эти философы утверждали, что материя состоит из четырех стихий: огня, земли, воздуха и воды. В Древнем Китае предлагали похожую классификацию: в ней также присутствовали огонь, вода и земля, однако воздух был заменен металлом и деревом. Как древнегреческие, так и древнекитайские философы считали, что все вещества состоят из разных пропорций этих четырех или пяти элементов. Не только категория или предмет изучения химии оставались неясными. Само название этой науки являлось предметом споров, так как химия была ответвлением алхимии — одновременно и ее наследницей, и ее заложницей. Любопытно, что слово «алхимия» происходит от арабского al-kimiya, которое, в свою очередь возникло от греческого κνμεια (quimia), означающего «смешивание соков».

За век до рождения Лавуазье, благодаря рационалистическим усилиям Исаака Ньютона (1642-1727), исследователи, интересовавшиеся химией, попытались отделиться от алхимии, с которой у них были общие инструменты и методы. Возможно, они не знали, что и сам Ньютон был восторженным алхимиком. В самом расцвете своей карьеры английский ученый проводил больше времени у печей своей лаборатории, нежели за написанием изменивших мир «Математических начал...». Его друг Роберт Бойль (1627-1691) разделял страсть Ньютона к алхимии, являясь наследником итальянского алхимика Бернарда ле Тревизана (1406-1490) и большим поклонником швейцарского врача Парацельса (1493-1541). В те времена, когда Бойль и Ньютон обменивались письмами, полными зашифрованных описаний химических процессов, алхимия была философской системой, которая искала метод получения эликсира бессмертия и богатства с помощью философского камня, способного превращать любое вещество в золото.

Однако не все алхимики преследовали столь эгоистичные цели, как материальное богатство и вечная жизнь. Ньютон, например, стремился разгадать загадки природы и тем самым приблизиться к Богу. Вольнодумец Парацельс хотел узнать новые способы лечения других людей, а Роберт Бойль, благородный и богатый сумасброд, возможно, просто искал приятного времяпрепровождения. Последний утверждал, что Парацельс первым рационально подошел к изучению материи, отбросив идеи античных философов о четырех жидкостях (полагалось, что состояние здоровья зависит от соотношения крови, желчи, черной желчи и слизи). Однако именно труд Бойля The Sceptical Chymist {«Химик-скептик»), опубликованный в 1661 году, считается первым трактатом по химии — искусству, возведенному Лавуазье в ранг науки. Помимо того что Бойль являлся одним из основателей Лондонского королевского общества (на данный момент самого старого научного учреждения Европы), созданного в 1660 году, он открыл закон, согласно которому при постоянной температуре объем газа обратно пропорционален давлению. Этим законом химики пользуются до сих пор, правда во времена Бойля понятия газа не существовало.

Несмотря на то что фламандский ученый и алхимик Ян Баптист Ван Гельмонт (1579-1644) попытался навести порядок в мире воздушных флюидов при помощи понятия kaos (греческого слова, от которого, согласно некоторым ученым, произошло слово «газ»), сообщество химиков того времени не было готово к такой лингвистической революции. Бойль и его наследники продолжали использовать понятие «воздух», пренебрегая газом, однако другой придуманный Гельмонтом термин, характеризующий способность воспламеняться, — phlogistos — ученые встретили благосклонно. В измененном виде понятие phlogiston было связано Шталем с процессом горения, который немецкий химик и эрудит Иоганн Иоахим Бехер (1635-1682) называл terra pinguis. Шталь разработал теорию флогистона, хорошо принятую такими выдающимися английскими химиками, как Генри Кавендиш (1731-1810) и Джозеф Пристли (1733-1804).

Лавуазье читает лекцию о составе воды. Рельеф принадлежит скульптурному ансамблю в честь ученого в Париже, произведение Луи-Эрнеста Барриа(1841-1905).

Гравюра Габриэля Переля (1604-1677), изображающая колледж Мазарини (нынешний Институт Франции), где учился Лавуазье.

Шталь полагал, что окисление представляет собой медленный вариант процесса горения (и это соответствует действительности), во время которого горючие вещества теряют часть содержащегося в них флогистона. Другой подобный процесс — прокаливание, во время которого нагреваемые на воздухе металлы выделяют «известь», называемую сегодня оксидами. Эта известь похожа на руду металлов, извлеченную из недр земли. Процесс нагревания извести с углем для получения металла использовали со времен железного века. Предполагалось, что флогистон переходит из угля в руду, которая, получив флогистон, превращается в металл. Согласно этой гипотезе металл утрачивает свои свойства при прокаливании и выделяет известь из-за того, что теряет содержащийся в нем флогистон, который переходит в атмосферу. Флогистон относили к веществам огня и полагали, что он инициирует процесс горения. Считалось, что воспламеняющиеся материалы, такие как дерево, уголь или сера, богаты флогистоном. Сегодня мы знаем: огонь гаснет из-за отсутствия кислорода. Но в то время Шталь полагал, что огонь гаснет из-за потери флогистона, который насыщает окружающий его воздух, после чего растения поглощают его из атмосферы, и дерево снова получает потерянный при горении элемент.

Флогистон — это вещество или начало огня, хотя сам по себе он огнем не является.

Георг Эрнст Шталь, «Основания догматической и экспериментальной химии» (1723)

Флогистона никогда не существовало, однако эта идея давала разумное объяснение обычным реакциям — горению, окислению, росту растений и получению металла из оксида. Теория флогистона настолько утвердилась в научных знаниях первой половины XVIII века, что философ Иммануил Кант (1724-1804) сравнивал ее с опытами Галилея. И с момента принятия этой теории научным сообществом было очень трудно ее опровергнуть. Даже когда стали очевидны противоречащие ей явления, для сохранения теории ее преобразовали. Так, когда стало ясно, что образующаяся при потере металлом флогистона известь весит больше, чем исходный металл, появилось утверждение, что флогистон может иметь отрицательный вес, тогда как в других процессах его вес может быть положительным. Мы вернемся к данному вопросу в следующей главе.

Лавуазье узнал о теории флогистона в особой интерпретации своего учителя по химии Руэля, равно как и о других теориях, которые больше требовали слепой веры, нежели понимания. Химия того времени скорее походила на религию, чем на науку, и это сильно контрастировало с картезианской логикой математики, которую Антуану преподавал Лакайль, а также с систематичностью металлургии, которую вел Геттар. Хотя химия и металлургия были тесно связаны, последняя, в отличие от химии, была понятно описана в учебнике, опубликованном Агриколой в XVI веке, — образце наглядности и лаконичности. В нем были собраны знания, от которых зависели такие важные области промышленности, как добыча руды и работа с металлами, поэтому в данном учебнике не должно было содержаться смутных и витиеватых объяснений, похожих на те, что заполняли работы по алхимии.

Для Лавуазье, очарованного природой материи и ее свойствами, было невозможно принять утверждения, которые Руэль представлял как догмы, не имея возможности проверить их и дать им логическое объяснение. Но он не бросил попыток понять непостоянность химии, а напротив, принялся за ее изучение с яростным усердием. Такое отношение к науке он сохранил на всю жизнь. С отвагой и бесстрашием, свойственным молодым людям, Лавуазье решил навести порядок там, где царил хаос. И он добился своего.

Еще одно очень важное для жизни Лавуазье событие произошло в 1766 году — в то время, когда король пожаловал ему медаль. Его бабушка с материнской стороны умерла, и он стал наследником большого состояния. Получив наследство, Антуан принял решение, которое изменило течение его жизни и определило последующую смерть.

Поскольку для всех было очевидно, что он не желает связывать себя профессией юриста, его семья (в частности, отец) искала другой источник дохода, который позволил бы молодому человеку и дальше заниматься наукой. По совету отца и других членов семьи Лавуазье принял участие в Генеральном откупе. Члены этого учреждения предоставляли государству необходимые для его функционирования средства и собирали от его имени налоги, чтобы возместить свои инвестиции; оно являлось одновременно банковским отделением и министерством финансов. Членство в Генеральном откупе было выгодным, но вступление в него требовало наличия капитала.

Лавуазье наверняка изучил соотношение цены и выгоды, как делал всегда во всех реализованных им проектах, и пришел к выводу, что членство является хорошей сделкой. Но если ученый рассчитывал получать доход, не тратя своего времени, то он сильно ошибался: с момента вступления в Генеральный откуп на Лавуазье свалилось множество обязанностей, связанных с улучшением работы данного учреждения. Антуан постарался внести свой вклад в это дело двумя способами: с одной стороны, он преследовал обман, с другой — наблюдал за работой сборщиков налогов, стремясь наказать злоупотребления и взяточничество. Конечно, это было нелегко, и он не приобрел себе друзей, однако за короткое время достиг поразительных результатов. Его слава росла, и с этого момента всякий раз, когда Лавуазье входил в состав какого-либо учреждения, он прилагал все силы, чтобы улучшить его работу.

В 1767 году ученый во второй раз представил свою кандидатуру в Академию наук, вместе с проектом снабжения водой крупного города. Его желание осуществилось в 1768 году — сначала временно, а потом и окончательно: он занял место адъюнкта, самую низшую ступень в иерархии Академии.

Бюрократические и административные перипетии в Генеральном откупе и Академии наук так никогда и не заставили Лавуазье отказаться от главной цели: создания устойчивых основ, которые помогли бы химии стать наукой. Для этого молодой человек каждый свой день подчинял железной дисциплине. Он тщательно следил за соблюдением условностей и демонстрировал сердечность в отношениях с научными коллегами, однако никогда не тратил времени на светскую жизнь. В возрасте 28 лет у него еще не было невесты, несмотря на приятную внешность, более чем благополучное финансовое положение и легкий характер.

Поэтому когда один из его начальников в Генеральном откупе, Жак Польз, стремясь избавить свою дочь от перспективы несчастливого брака, предложил Лавуазье стать ее женихом, последний не имел ничего против. Все было улажено за несколько недель, церемония состоялась в декабре 1771 года. Брак оказался очень удачным, так как Лавуазье в лице супруги обрел еще и прекрасного помощника в своих научных занятиях, и это несмотря на то, что на момент свадьбы ей даже не исполнилось 14 лет.

У одного из руководителей Лавуазье в Генеральном откупе, Жака Польза, была дочь, Мария Анна Пьеретта. Девушка воспитывалась в монастыре, после того как в три года осталась без матери. Она была недурна собой и обладала значительным приданым, а потому в 13 лет получила предложение графа Д’Амерваля, от которого было трудно отказаться. Потенциальный жених был знатен и пользовался покровительством аббата Жозефа Мари Терре, дяди матери Марии и генерального контролера министерства финансов, то есть начальника Жака Польза.

Однако на момент знакомства с Марией графу уже исполнилось 50 лет, его внешность и финансовое состояние были ужасны, и молодая девушка категорически отказалась от сделанного им предложения. Ее отец бросил вызов двору и написал Терре: «Моя дочь испытывает к нему решительное отвращение, и я не намерен вынуждать ее выходить замуж». Тогда Терре решил отстранить Польза от должности, но президент откупа поддержал коллегу, обратив внимание на его ум, работоспособность и честность, без которых, по его мнению, хорошая работа учреждения была невозможна. В итоге Польз не потерял работу, но и Терре не оставил брачных планов в отношении Марии. Оказавшись в безвыходном положении, Польз предложил Лавуазье, одному из своих самых блестящих подчиненных в Генеральном откупе, жениться на его дочери. Антуан, конечно, не мог похвастаться благородным происхождением, зато был молод и хорош собой, владел значительным состоянием, а главное — нравился Марии. Вся семья Польз радовалась этому смелому решению, но одновременно и беспокоилась о последствиях, которые могли возникнуть из-за неповиновения двору. Однако, поразмыслив над тем, какую пользу приносят деньги Генерального откупа государству, Терре пересмотрел свою позицию и в декабре 1771 года обвенчал в своей часовне Марию Польз и Антуана де Лавуазье. Констанция Пунктис, тетя Лавуазье, взяла на себя заботы о новом доме супругов. Молодая девушка изучала латынь, английский язык и училась рисовать. Позднее она также брала уроки химии у Буке, коллеги Лавуазье. В итоге Мария стала художником, переводчицей и библиотекарем своего мужа, а также полным энтузиазма ассистентом в его лаборатории.

Портрет Марии Анны Пьеретты, жены Лавуазье.

За два года до женитьбы, когда Лавуазье уже был членом Академии наук и участником Генерального откупа, он осуществил свой первый великий опыт, применив методологию, которой затем придерживался всю свою жизнь. Еще с тех пор как Антуан работал над проектом снабжения водой крупных городов, сама природа воды привлекала его внимание. Впрочем, ее повсеместность и особые свойства возбуждали интерес огромного количества ученых.

В греческой философии вода была одной из четырех главных стихий. Жизненно необходимая для живых существ, она очень долго считалась чем-то единым, что невозможно разложить на составляющие. Ван Гельмонт осуществил в первой половине XVII века опыт, который дал ему основание утверждать, что этот изначальный элемент может превращаться в землю. Фламандский ученый посадил плакучую иву в определенное количество влажной земли и следил за деревом в течение пяти лет. Вес дерева увеличился на 75 кг, тогда как вес земли уменьшился всего на 57 г. Ван Гельмонт предположил, что масса дерева увеличилась только из-за дождевой воды, то есть от того, что вода превращалась в землю и оттуда переходила в дерево. Опыт казался неопровержимым, и всякий мог его воспроизвести.

Для проверки гипотезы о возможности превращения воды в землю Лавуазье начал с того, что выбрал гораздо более простую систему, а именно взял сосуд, наполненный водой. Он строго выверил условия опыта: взвесил пустой сосуд, наполнил его водой и снова взвесил, а затем герметично закрыл.

После этого ученый нагревал его в течение 103 дней. Выбранный им сосуд назывался «пеликаном». Как видно из рисунка, при нагреве жидкость в нем испарялась в верхнюю часть, конденсировалась и снова стекала в основную часть.

В течение этого времени Лавуазье наблюдал за небольшим количеством «земли», образовавшейся на дне емкости. Охладив сосуд, он взвесил его с водой и констатировал, что его вес не изменился после начала опыта. Зато вес пустого сосуда уменьшился, причем на величину, равную весу образовавшейся земли. Исходя из полученных результатов, Лавуазье пришел к выводу, что по причине длительного нагревания материал, из которого был сделан сосуд, вступил в реакцию с водой, что привело к образованию твердого осадка. Благодаря этому опыту теория превращения воды в землю была опровергнута.

С тех пор стало ясно, что Лавуазье не примет сторонние теории, какими бы твердыми и укорененными они ни были, не убедившись в их достоверности.

Кроме того, данный опыт наглядно показал, насколько важно использовать точные инструменты для правильного определения исследуемых физических величин. В большинстве случаев вес веществ, если его удавалось установить с достаточной точностью, был необходим для любого процесса исследования. Поэтому прибором, который, наверное, лучше всего символизирует работу Лавуазье, являются весы.

Пеликан — это сосуд, использовавшийся алхимиками для круговой дистилляции, похожей на тот процесс, который происходит внутри живых существ. Название возникло из-за сходства с пеликаном, расправившим крылья.