Изобретение пороха радикально повлияло на ход мыслей теоретиков, размышлявших о сути огня и о природе реальности вообще. Порох стал одним из катализаторов волнующего брожения в умах, которое охватило Европу в XVII столетии и дало толчок развитию современной науки. Порох — воплощение стихии огня — мог дать ключ к пониманию этого лучезарного природного явления. Серу мыслители отождествляли с «серной сущностью», воплощением горючих свойств. Древесный уголь, сгорающий полностью, почти не оставляя золы, явно был идеальной пищей для огня. А вот селитра, которая и давала пороху жизнь, оставалась загадкой. Чтобы объяснить ее действие, требовалась надежная теория.
Однако химии — науке, которая в конечном счете и объяснит действие пороха, — еще только предстояло выработать собственные методы. Естествоиспытатели, изучавшие явления природы, не имели, в отличие от математиков или астрономов, предшественников в классической древности. Тем, кто пытался познать материальный мир, не могли помочь ни Евклид, ни Птолемей. Предшественниками натуралистов были алхимики, чародеи, составители эликсиров. Нарождающаяся область знания еще не была структурирована, не была вооружена последовательным научным методом. И порох, который с точки зрения практической был наиболее важным шагом на пути овладения силами природы, с точки зрения теории оставался полной загадкой.
В Европе, как и в Китае, алхимики разработали некоторые лабораторные методы и процедуры для очистки химических веществ. Их опыт работы с селитрой был очень важен для ранней истории пороха. Однако со временем причудливые гипотезы алхимиков стали помехой на пути прогресса. Алхимики пытались объяснить мир теорией резонансов, соответствий, объединяющих невидимыми связями планеты и металлы, небеса и жизнь человеческую. Материю, согласно их представлениям, пронизывали божественные эманации, звезды были живыми. Алхимик не видел разницы между наукой и мистикой, между эмпирическим наблюдением и вольной фантазией.
Противоположностью этого целостного взгляда на мироздание была философия Аристотеля. Его в высшей степени долговечные идеи (в том числе и представление о мире, в основе которого лежат четыре первоэлемента), по-прежнему пользовались влиянием во времена Шекспира. В университетах Аристотеля чтили как источник всех знаний, хотя его языческая философия и не вполне укладывалась в христианскую концепцию Вселенной.
Однако неутомимые умы позднего Ренессанса начали постепенно подвергать сомнению и Аристотеля, и алхимию. Изобретатели, уже подарившие человечеству компас, печатный станок и порох, могли, как предсказывал Фрэнсис Бэкон, легко обнаружить и новые чудеса, о которых древние и не подозревали. Постепенно формировался новый научный подход — систематический эксперимент. Университетские теоретики начали присматриваться к работе пороховых дел мастеров: здесь они наблюдали явления, которые не могли объяснить. Их попытки разобраться в происходящем сблизили практику и теорию, помогли пролить свет знания на неведомое.
Роберт Гук родился в 1635 году. Он рос таким болезненным ребенком, что его отец, священник с острова Уайт, решил не отправлять мальчика в школу. Парень читал дома книжки, мастерил часы, возился с кустарными ружьями и порохом. После смерти отца тринадцатилетний Роберт отправился в Лондон, пошел учиться на портретиста, но бросил это и поступил в лучшую школу Англии. Через десять лет, уже в Оксфорде, он встретил Роберта Бойля. Опыты, которые поставят эти ученые, в корне изменят представление о мироздании, казавшееся незыблемым в течение двух тысяч лет.
Бойль происходил из совершенно иной социальной среды, нежели Гук, ставший его ассистентом. Сын ирландского аристократа, он был чрезвычайно богат и мог позволить себе посвятить время изучению природы — для него это было ученое хобби. Гуку, напротив, приходилось зарабатывать свой хлеб. Его покровитель устроил для него вакансию куратора экспериментов в группе прогрессивных лондонских ученых, которым скоро предстоит основать Королевское общество. Так Гук стал первым в мире человеком, зарабатывающим на жизнь наукой.
Гук и Бойль разработали насос, способный создать почти полный вакуум под стеклянным колоколом. Выяснилось, что в безвоздушном пространстве не может гореть свеча. Затем обнаружилось, что если при помощи увеличительного стекла сфокусировать солнечные лучи на куске серы, помещенном в вакууме, сера дымится, но не загорается. Воздух явно играл какую-то роль в процессе горения. Однако когда ученые поместили в вакуум раскаленную докрасна железную пластинку, а затем насыпали на нее порох, тот вспыхнул, как обычно. Как это объяснить? Что этот опыт говорил о природе огня? Какой свет он мог пролить на загадку пороха?
Бойль не смог сформулировать удовлетворительного объяснения. В конце концов он пришел к выводу, что селитра выделяет «смешанные испарения, подобные воздуху», однако это наблюдение не поддерживала ни одна из существующих теорий. Книга Бойля «Химик-скептик» стала одним из основополагающих документов новой науки — химии. Однако, отвергнув аристотелевскую концепцию четырех первоэлементов, Бойль так и не сумел предложить для нее надежную замену. Опыты Бойля продолжил его бывший ассистент.
Сэмюел Пепис в своем дневнике называл Роберта Гука «величайшим и самым многообещающим из всех, кого я знаю». Измотанный работой, но по-прежнему блестящий Гук обнаружил связь опытов, которые он проводил вместе с Бойлем, с двумя другими фактами. Первый из них был описан еще итальянским пиротехником Бирингуччо. Металл, нагреваясь, увеличивается в весе, образуя окалину. Кусок свинца, к примеру, после нагревания весит почти на десять процентов больше. Второй факт продемонстрировал сам Гук: если откачать воздух из сосуда, в котором сидит мышь, она умрет. Гук чувствовал, что дыхание, прокаливание металла и горение как-то связаны между собой.
В то время никто не знал, что такое воздух. Бойль предположил, что в воздухе содержатся «испарения», которые тот захватывает из земли и солнечного света. Может быть, эти испарения играют какую-то роль во всех трех процессах? Гук считал, что разгадку может подсказать порох. В воздухе, по его предположениям, тоже имелось нечто вроде селитры — какое-то вещество, необходимое и для горения, и для дыхания, и для образования окалины при нагревании. Подобно пороху, в состав которого входила горючая сера, это вещество содержало «сущность» горючего элемента. «Разложение на составные части серных или горючих веществ, — заявлял Гук, — происходит под действием присущей им субстанции, смешанной с воздухом. А субстанция эта если и не та же самая, что в селитре имеется, то весьма с нею сходна».
Таким образом, Гук предложил первую последовательную теорию горения. Огонь вызывался неким веществом, которое содержалось в воздухе, подобно тому как селитра содержалась в порохе. В состав горючих материалов входила серная «сущность» и воздух, действующий как растворитель. В процессе горения часть горючего материала «растворялась и обращалась в воздух, обретая способность взлетать вверх и вниз вместе с ним». В результате выделялись жар и дым. «Огонь — это не элемент», — заключил Гук в 1665 году. Это было революционное открытие.
Экспериментами Гука крайне заинтересовался его младший современник по имени Джон Мейоу. Он получил степень магистра права в Оксфорде и занимался медицинской практикой в Бате. Мейоу позаимствовал у Гука предположение, что в процессе горения принимала участие только часть воздуха. Ссылаясь на опыты с порохом, он постулировал существование «селитряно-воздушного духа», который содержался и в воздухе, и в селитре. Когда частицы серы или ее горючей «сущности» встречались с «селитряно-воздушными», рождались жар и свет. «Селитряно-воздушный дух и сера вечно враждуют друг с другом, — писал Мейоу. — И по-видимому, именно их борьба порождает все изменения вещей».
Еще только начиная размышлять о свойствах пороха в XIII столетии, люди уловили связь между грохотом взрыва и раскатом грома. Взрыв и был громом, низведенным на землю. Теперь Мейоу теоретически обосновал это поэтическое сравнение: взрыв порохового заряда был не просто похож на раскат грома — на самом деле и гром, и взрыв происходили из-за взаимодействия «сущностей» селитры и серы, веществ, входивших в состав пороха. Все химические реакции были результатом столкновения этих «сущностей». Будучи врачом, Мейоу пришел к выводу, что дыхание — это поглощение организмом «селитряно-воздушного духа». Он обнаружил, что в вакууме артериальная кровь выделяет пузырьки газа, а венозная — нет, и предположил, что сокращение мышц есть результат крошечных «взрывов серы и селитры». Всем миром, интуитивно чувствовал он, движут простые силы, те же, что скрыты в порохе.