Robert Boyle i początki nauki laboratoryjnej

Rys. Sławomir Makal

Tylko eksperymenty przeprowadzane w laboratorium mogły być podstawą do ustalania nowych faktów naukowych. Cechą konstytutywną jego myślenia było przekonanie o możliwości „wytwarzania wiedzy poprzez działanie”. Włączył w obszar nauki akademickiej wiedzę praktyczną, której wartość była deprecjonowana przez jemu współczesnych.

Obserwując doniesienia ze świata nauk przyrodniczych, nie mamy wątpliwości, że współczesne badania naukowe prowadzone są przede wszystkim w laboratorium. Fakt ten ogłosił Ian Hacking w artykule pt. The Self-Vindication of the Laboratory Sciences (1992). Badacz ten dostrzega nie tylko specyfikę współczesnej laboratoryjnej praktyki badawczej, ale również stwierdza, że nie wszystkie nauki określane dotychczas jako eksperymentalne są zarazem naukami laboratoryjnymi. Te drugie badają obiekty i fenomeny, które nie występowały w świecie przyrody, dopóki ludzie ich nie wykreowali w laboratorium. Przykładem może być już dziś wszechobecny polichlorek winylu czy też zabarwione kolonie bakterii lub genetycznie zmodyfikowane nasiono. Hacking dodaje, że w laboratoriach możemy badać zjawiska w izolacji od czynników, które wpływają na nie w warunkach pozalaboratoryjnych. W efekcie możemy zjawiska te lepiej kontrolować, dzięki czemu wzrasta nasza wiedza o nich.

Kiedy pytamy o genezę wydarzenia, szukając w dziejach postaci, która uczestniczyła w jego narodzinach, będąc akuszerem, pojawia się wątpliwość: czy we właściwym miejscu sytuujemy interesujący nas moment narodzin? Tak też jest w przypadku początków nauki laboratoryjnej. Nietrudno dostrzec ogromną przepaść pomiędzy współczesnymi, sterylnymi i wypełnionymi zaawansowaną aparaturą laboratoriami, a pracowniami nowożytnych badaczy lub, w skrajnym przypadku, warsztatami alchemicznych mistrzów. Można nabrać przekonania, że pomiędzy tymi światami wytworzyła się ogromna przepaść. W rzeczywistości nie ma sensu porównywać współczesnego laboratorium z mitycznymi pracowniami alchemików. Jednak nie oznacza to, że nic nie łączy tych oddalonych w czasie i przestrzeni miejsc. Pomostem pomiędzy przeszłością a teraźniejszością nauki laboratoryjnej jest postawa epistemologiczna wykrystalizowana dzięki intelektualnej i badawczej działalności Roberta Boyle’a (1627-1691).

Mechanicystyczne ujęcie materii

Robert Boyle był za życia „człowiekiem instytucją”. Cieszył się powszechnym uznaniem wśród siedemnastowiecznych filozofów naturalnych. W gronie jego współpracowników znalazły się między innymi takie postacie jak Robert Hook i John Locke. Intensywnie korespondował z Izaakiem Newtonem, z którym dyskutował wartość doświadczeń przeprowadzanych przez alchemików. W 1663 roku wraz z Alexandrem Bruce’em, Johnem Wilkinsem i Christopherem Wrenem założył skupiające do dziś najwybitniejszych naukowców Królewskie Towarzystwo w Londynie dla Rozszerzania Wiedzy o Przyrodzie (The Royal Society). W 1661 roku opublikował rozprawę pt. The Sceptical Chymist, która – podobnie jak Principia Newtona dla fizyki – uważana jest za symboliczny początek nowożytnej chemii. W The Sceptical Chymist Boyle prezentuje polemikę pomiędzy trzema różnymi obrazami świata przyrody: filozofią przyrody Arystotelesa, witalistyczną filozofią przyrody Paracelsusa i podejściem mechanicystyczno-korpuskularystycznym. Rozprawa ma postać dialogu (co oczywiście jest nawiązaniem do tradycji platońskiej), w którym biorą udział trzy osoby: Themistius – zwolennik Arystotelesowskiej teorii żywiołów, Philoponus – spagiryk, wyznawca witalistycznej koncepcji Paracelsusa, i Carneades – który prezentuje poglądy autora rozprawy. Głównym celem dialogu było wykazanie, że akceptowane koncepcje czterech żywiołów i Paracelsusa w świetle przeprowadzanych prac laboratoryjnych muszą być odrzucone i zastąpione mechanicystycznym ujęciem materii.

Duchowy wymiar alchemii

W powyższym kontekście należy powiedzieć kilka słów o stosunku Roberta Boyle’a do tradycji alchemicznej. Pod wpływem „pozytywistycznej historiografii” długo pokutowało przekonanie, że dla Boyle’a alchemia była pseudonauką. Oczywiście krytykował on praktyki alchemiczne, ale nie odrzucał całkowicie ich wartości. Dla przykładu, Michael Hunter – jeden z najwybitniejszych badaczy dorobku intelektualnego Boyle’a i autor najnowszego opracowania jego traktatów – stawia tezę, że Boyle’a interesował duchowy wymiar alchemii.

Hunter w artykule z 1990 pt. Magic and Moralism in the Thought of Robert Boyle przekonuje, że idąc za The Sceptical Chymist, należy uznać, że Boyle negował wartość alchemii praktycznej, ale również wykorzystał elementy myślenia alchemików w swoich rozważaniach teologicznych. Również tym tropem podąża Jana Wojcik w książce pt. Robert Boyle and the Limits of Reason. Stwierdza w niej, że Boyle był przekonany, iż wiedza chemiczna, filozofia naturalna, tradycja alchemiczna i myśl teologiczna stanowią odróżnialne, ale ściśle połączone gałęzie pnia ludzkiej wiedzy. Z kolei mocną tezę stawia L.T. More, który w artykule pt. Robert Boyle as An Alchemist dowodzi, że Boyle prowadził badania nad zagadnieniem transmutacji metali nieszlachetnych w złoto.

Wydaje się, że Boyle poświęcał swoją uwagę dociekaniom alchemików. Wykorzystał wiele pojęć i procedur alchemicznych na potrzeby własnej praktyki i na rzecz uzasadnienia doniosłości korpuskularnej teorii materii. Dokonał tego, unikając konieczności wyrażania się w ezoteryczno-mistycznym języku alchemii. Intrygującą kwestią jest jego stosunek do idei transmutacji. Analiza dat wydania kolejnych rozpraw Boyle’a pokazuje, że problematyka alchemiczna była obecna w jego rozważaniach przez cały okres kariery naukowej. W latach 1650–55 intensywnie pracował nad szeregiem procedur alchemicznych, między innymi opierając się na traktatach Basila Valentine’a, van Helmonta i Paracelsusa. Prowadził systematyczną korespondencję z amerykańskim alchemikiem George′em Starkeyem. Od 1661 roku, w którym publikuje The Sceptical Chymist, rozpoczyna się okres krytyczny. W latach 1670–1689 Boyle „odkrywa alchemię na nowo”. Publikuje w 1670 roku rozprawę Dialogue on Transmutation, a w 1678 roku traktat Of a Degradation of Gold.

Prawo Boyle’a-Mariotta

Pytając o wkład Boyle’a w rozwój nowożytnego przyrodoznawstwa, należy wskazać dwie role, które przyjął: przyrodoznawcy i filozofa. W czasach, w których żył, połączenie tych dwóch profesji było oczywiste.

Boyle przyrodoznawca pozostawił po sobie ogromną ilość sprawozdań z wykonanych prac doświadczalnych. Do najsławniejszych należą badania z wykorzystaniem pompy próżniowej, które w większości ogłosił w rozprawie Spring of the Air (1660). W ich wyniku sformułowano prawo nazwane z czasem prawem Boyle’a-Mariotta. Położył podwaliny pod nowożytną chemię, prowadząc szeroko zakrojone badania z zakresu analizy chemicznej. Przypisuje mu się również sformułowanie pierwszej nowożytnej definicji pierwiastka. Pompa Boyle’a stworzyła jego „legendę”. W swoim czasie była nowatorskim, niezwykle precyzyjnie wykonanym i najdroższym narzędziem do przeprowadzania eksperymentów. Jak twierdzą znawcy, przez długi czas nikt nie był w stanie wykonać podobnego urządzenia. Boyle nie ukrywał swojego wynalazku. W celu propagowania wiedzy przyrodniczej organizował pokazy, podczas których przeprowadzał eksperymenty z wykorzystaniem pompy. Urządzenie to, obok teleskopu Newtona czy mikroskopu, jest symbolem nowożytnego paradygmatu poznania naukowego, który stanowi splot racjonalnego rozumu, przekonania o prymacie metody eksperymentalnej i zaawansowanej techniki.

Należy podkreślić, że naukowa droga życia Boyle’a to pokonywanie kolejnych przeszkód epistemologicznych utrwalonych przez tradycję filozoficzną. Wyniki jego laboratoryjnych badań doprowadziły do upowszechnienia fundamentalnych dla rodzącej się chemii przekonań między innymi: o złożoności i jednorodności związków chemicznych, a także o tym, że właściwości makroskopowe substancji chemicznych ulegają zmianie wraz z przekształceniem układu korpuskuł tworzących jej strukturę. Argumentował, że to struktura związku chemicznego przesądza o właściwościach makroskopowych danej substancji, a z obserwacji jej właściwości makroskopowych można wywieść wiedzę o oddziaływaniach mechanicznych zachodzących pomiędzy tworzącymi ją korpuskułami.

Doskonalsze niż w naturze

Boyle’owska myśl filozoficzna przeplatała się z jego dociekaniami z zakresu przyrodoznawstwa. Podobnie jak inni, luminarz nowożytnej nauki Izaak Newton ściśle wiązał badania nad światem przyrody z rozważaniami filozoficznymi, a także teologicznymi. W tym duchu rodził się scjentystyczny światopogląd o panteistycznych inklinacjach, który wiarą w naturalizm zastąpił magiczny sposób patrzenia na świat przyrody. Odrzucił jeden z dogmatów Arystotelesowskiej tradycji filozoficznej, twierdząc, że wytwarzane w jego laboratorium substancje są identyczne jak ich naturalnie występujące odpowiedniki. Podniósł rangę kunsztu ludzkiego, któremu dotychczasowa filozofia przypisywała tylko możliwość niedoskonałego naśladowania natury. W ten sposób utorował drogę do zrealizowania przez człowieka „prometejskiej ambicji” tworzenia doskonalszych wytworów niż te, które są dziełem natury. Tylko eksperymenty przeprowadzane w laboratorium mogły być podstawą do ustalania nowych faktów naukowych. Cechą konstytutywną jego myślenia było przekonanie o możliwości „wytwarzania wiedzy poprzez działanie”. Włączył w obszar nauki akademickiej wiedzę praktyczną, której wartość była deprecjonowana przez jemu współczesnych. Podkreślał wartość poznawczą wiedzy rzemieślników, kupców, medyków, akuszerek i gospodyń domowych. Z podobnym zainteresowaniem czerpał z wiedzy rdzennych mieszkańców brytyjskich kolonii: Indian, Chińczyków, Hindusów. Krytykował tradycję alchemiczną, ale doceniał wartość technik stosowanych w warsztatach alchemików. Herbert Butterfield w dziele pt. Rodowód współczesnej nauki 1300–1800 stwierdza jednoznacznie, że Boyle był zarówno chemikiem-praktykiem ,jak i filozofem przyrody.

Robert Boyle był prekursorem laboratoryjnego stylu badawczego i zapoczątkował proces standaryzacji badań laboratoryjnych. Uświadomił społeczności naukowej, że naukowiec musi kierować się ściśle określonym zbiorem reguł, a centralną w nim rolę odgrywała zasada intersubiektywnej sprawdzalności, która pełni ją również współcześnie. Nauki laboratoryjne mają przede wszystkim pojetyczny charakter, w którym twórcze działanie człowieka realizuje się w sztuce eksperymentowania. W tej aktywności z jednej strony maestria badacza – również rozumiana jako jego manualne umiejętności – łączy się z wiedzą teoretyczną. Z drugiej zaś złożoność instrumentarium badawczego w jego materialnym wymiarze scala się z subtelnością wykorzystywanych w laboratorium procedur postępowania badawczego. Tą złożoność pracy w laboratorium dostrzegał Boyle i określił swoisty aksjologiczny wyznacznik laboratoryjnego stylu badań. W pierwszej kolejności są to decydujące o specyfice badawczej nauki laboratoryjnej: skrupulatność, precyzja, systematyczność i ostrożność. Jednakże nie mniej ważne są wartości, które stały się fundamentem nowożytnego paradygmatu poznania naukowego: krytycyzm, obiektywizm, pluralizm metodologiczny i naturalizm metodologiczny. Pod wpływem, między innymi, działalności Boyle’a wartości te upowszechniły się wśród kolejnych pokoleń badaczy. W ten sposób uruchomiony został proces samodoskonalenia się instrumentarium i praktyki badawczej nauki laboratoryjnej, który wyewoluował z wczesnej siedemnastowiecznej działalności laboratoryjnej do praktyki współczesnych nauk laboratoryjnych.

Można zapytać, kim był Robert Boyle? Historycy nauki ze skłonnością do „fizykalistycznego redukcjonizmu” stwierdzą, że oczywiście był fizykiem. Jednak jest to pogląd dalece nieadekwatny. Śledząc intelektualny dorobek Boyle’a, widzimy, że był człowiekiem o szerokich horyzontach i zainteresowaniach. W jego dociekaniach przeplatają się badania przyrodoznawcze z dociekaniami filozoficznymi i teologicznymi. W mojej ocenie Boyle był „człowiekiem swojej epoki”, filozofem przyrody, dla którego świat przyrody nie był domeną działania irracjonalnych sił, demonów i tajemniczych zjawisk. Rzeczywistość była dla Boyle’a dynamiczną strukturą, którą można poznać za pomocą rozumu i zmysłów, ale przede wszystkim za sprawą eksperymentów przeprowadzanych w laboratorium naginać ją, aby czynić świat przyrody przyjaznym dla człowieka.