رُباعية أرسطو: العناصر في العصور القديمة

أجزاء اللغز

يرتبط مفهوم العناصر ارتباطًا وثيقًا بفكرة الذرَّات، ولكنَّ كليهما لا يتطلَّب الآخر. آمن أفلاطون بالعناصر الأربعة المعروفة في العصور القديمة، لكنه لم يتفق تمامًا مع فكرة الذرَّات. وآمن فلاسفة إغريقيون آخرون بالذرَّات، لكنهم لم يقوموا بتقسيم المادة بأكملها إلى حفنة من المكوِّنات الأساسية.

لماذا ينبغي من الأساس لأي شخص أن يؤمن ﺑ «المادة الأولى»؟ أو في هذه الحالة، بأيِّ مخطَّط للعناصر التي تشكل أساس العديد من المواد التي نجدها في العالم؟ لماذا لا نستنتج ببساطة أن الصخر هو صخر والخشب هو خشب؟ معادن ولحم وعظام وعشب … كان يوجد الكثير من المواد المختلفة في العالم القديم. لماذا لا نقبلها على ظاهرها، بدلًا من كونها تجسيدًا لشيء آخر؟

يقول بعض مؤرخي العلوم إن هؤلاء العلماء القدامى كانوا يبحثون عن الوحدة؛ من أجل اختزال العالَم المتعدِّد الأنواع إلى نظامٍ أكثر بساطةً وأقل إثارةً للحيرة. ثمة ميلٌ إلى «الجواهر الأولى» واضحٌ بالتأكيد في الفلسفة الإغريقية، ولكن يوجد أيضًا سبب عملي لاستحضار عناصر أساسية؛ وهو أن الأشياء تتغيَّر. فالماء يتجمَّد أو يغلي، والخشب يحترق وتتحول قطعه الثقيلة إلى رماد هشٍّ، والمعادن تذوب، والطعام يُبلع ويختفي معظمه بطريقةٍ ما داخل المعدة.

إذا كان يمكن تحويل مادة معينة إلى مادة أخرى، فهل يكون سبب ذلك أنهما — في الأصل — شكلان مختلفان فحسب لنفس المادة؟ بالتأكيد لم تنشأ فكرة العناصر بسبب أن الفلاسفة كانوا منهمكين في سعيٍ يشْبه سعي الفيزيائيين لإيجاد نظرية موحَّدة، ولكن بسبب أنهم أرادوا فهْم التحولات التي لاحظوها يوميًّا في العالم.

ولهذه الغاية، اعتقد أناكسيماندر أن هذا التغيير حدث بسبب وجود خواص متضادة: ساخن وبارد، وجاف ورطب. وعندما طرح إيمبيدوكليس (نحو ٤٩٠–٤٣٠ق.م) نظرية العناصر الأربعة التي سادت في الفلسفة الطبيعية الغربية، أشار أيضًا إلى أن تحوُّلاتها شملت صراعًا.

إيمبيدوكليس أبعد ما يكون عن نموذج الفيلسوف اليوناني الرصين المبجَّل؛ فالأسطورة ترسمه في صورة ساحر وصانع معجزات يمكنه إحياء الأموات. ويُعتقد أنه توفِّي بالقفز في فوهة بركان جبل إتنا؛ حيث كان مقتنعًا أنه إله خالد. وربما لا عجب في أن التراب والهواء والنار والماء عنده شُكِّلَت في صورة خلطات مختلفة — مواد العالم الطبيعي — من خلال الجوهرين النابضين بالحياة: الحب والصراع؛ فالحب يسبِّب الاختلاط، والصراع يسبِّب الانفصال. وصراعهما كرٌّ وفرٌّ أبديَّان؛ ففي وقتٍ ما، يهيمن الحب وتختلط الأشياء، ولكن بعد ذلك يظهر الصراع فيفصل بينها. ويرى إيمبيدوكليس أن هذا لا ينطبق على العناصر وحسب، ولكن على حياة الشعوب والثقافات.

لا تمثِّل عناصرُ إيمبيدوكليس الأربعةُ أشكالًا مختلفة من «المادة الأولى»، وإنما هي تمثيلٌ برَّاقٌ يُخفي تعقيدات هذه المادة. سلَّم أرسطو أنه يوجد في الأساس مادة أوَّلية واحدة فقط، ولكنها كانت بعيدة جدًّا ومجهولة جدًّا لدرجة تمنعها من أن تكون أساسًا لفلسفة المادة؛ لذلك، قَبِلَ عناصرَ إيمبيدوكليس كنوعٍ من العناصر الوسيطة بين هذه المادة التي لا يمكن تحديدها والعالم الملموس. وهذه القدرة الفطرية على اختزال الأسئلة الكونية إلى أسئلة يمكن الإجابة عنها هي أحد الأسباب التي جعلت أرسطو فيلسوفًا مؤثِّرًا للغاية.

من المغري — والواقعي على نحوٍ جزئي — اعتبار هؤلاء الفلاسفة القدماء منتمين إلى نوع من نوادي السادة التي يستعير أعضاؤها بعضُهم أفكار بعض باستمرار، ويوجِّهون مديحًا وافرًا أو انتقادات لاذعة لزملائهم، في حين يَظلون في جميع الأوقات علماءَ «كُسالى» يرفضون، إلى حدٍّ كبير، تلويثَ أيديهم بإجراء التجارب. وتنطبق الصورة نفسها على أولئك الذين يناقشون قَدَر الذرَّات المتذبذب.

شكل ١-١: اعتقد أرسطو أن عناصر إيمبيدوكليس الأربعة كانت مصبوغة باثنتين من الخواص، يمكن من خلالها تحويل كل عنصر إلى الآخر.

ما ميَّز أنصارَ النظرية الذرِّية عن خصومهم لم يكن الاعتقاد بوجود جسيمات صغيرة تشكِّل المادة، ولكن ميَّزتهم مسألةُ ما يفصل بين تلك الجسيمات. افترض ديموقريطس أن الذرَّات تتحرك في فراغ. سَخِر الفلاسفةُ الآخرون من فكرة «العدم» تلك، مشيرين إلى أن العناصر يجب أن تملأ كل الفراغ. ادَّعى أنكساجوراس (نحو ٥٠٠–٤٢٨ق.م) — الذي كان معلِّمًا لبريكليس ويوريبيدس في أثينا — أنه لا يوجد حدٌّ لصغر حجم الجسيمات؛ لذلك كانت المادة قابلة للتقسيم بلا حدود؛ وهذا يعني أن الحبوب الصغيرة من شأنها أن تملأ كافة الزوايا بين الحبيبات الأكبر، مثل الرمل بين الحجارة. وأكد أرسطو — ومَن يستطيع أن يلومه؟ — أن الهواء سيسدُّ أيَّ فراغ بين الذرات (هذا يصبح مشكلة فقط إذا كنت ترى أن الهواء في حد ذاته «مكوَّن» من الذرات).

أدرك أفلاطون كل ذلك بدقَّة؛ فلم يكن مؤمِنًا بالنظرية الذرِّية وفق صورة ديموقريطس، لكنه كان مقتنعًا بالفعل بفكرة الجسيمات الأساسية الشبيهة بالذرَّات لعناصر إيمبيدوكليس الأربعة. وأدَّت ميوله الهندسية إلى اقتراح أن هذه الجسيمات لها أشكال رياضية منتظمة: المجسَّمات الثلاثية الأبعاد التي تسمَّى المجسمات الأفلاطونية المنتظمة. فكان عنصر التراب مكعبًا، والهواء مجسمًا ثمانيَّ الأوجُه، والنار رباعيَّ الأوجُه، والماء مجسمًا له عشرون وجهًا. ويمكن صناعة أسطح كلِّ هذه الأشكال من نوعين من المثلثات. ووفقًا لأفلاطون، تمثِّل هذه المثلثات «الجسيمات الأساسية» الحقيقية للطبيعة، كما أنها منتشرة في كل الفراغ. وتخضع العناصر للتحويل من خلال إعادة ترتيب المثلثات في صورة أشكال هندسية جديدة.

ثمة مجسَّم أفلاطوني منتظم خامس أيضًا: المجسم الاثنا عشري الأوجُه (وكل وجه منها خماسي الأضلاع). وهذا المجسَّم متعدِّد الأوجه لا يمكن أن يُصنع من مثلثات المجسمات الأربعة الأخرى، وهذا هو السبب في تخصيصه من قِبل أفلاطون للسماء؛ ومن ثَمَّ فإنه يوجد عنصر كلاسيكي خامس أطلق عليه أرسطو اسم الأثير. لكن لا يمكن للكائنات الأرضية استشعاره، وهكذا لا يلعب أيَّ دور في تكوين المادة الأرضية.

العناصر من واقع الشِّعر

يعجُّ تاريخ الثقافة الغربية بذكر العناصر الأربعة القديمة. فيَهِيم الملك لير في أعمال شكسبير على وجهه في المطر الشديد والهواء العاصف و«الصواعق المقتلِعة لشجر البلوط»؛ وهي «عناصر الطبيعة الغاضبة». وتتشابه اثنتان من سونيتاته في الاحتفاء بالعناصر الأربعة: «البحر والبر … كثير من التراب والماء المزخرفَيْن»، و«الهواء العليل والنار المطهِّرة». وواصل التراث الأدبي دعْم هذه العناصر القديمة الأربعة، والتي مثَّلَت المبدأ التنظيمي ﻟ «رباعيات» تي إس إليوت.

قَرَنَ الفلاسفة الإغريق نظريةَ العناصر الأربعة بفكرة الألوان «الأساسية» الأربعة؛ فبالنسبة إلى إيمبيدوكليس كانت هذه الألوان هي الأبيض والأسود والأحمر ولون «أوكرون» المحدَّد على نحوٍ غامض، بما يتسق مع تفضيل الرسامين الإغريق الكلاسيكيين لِلَوحة بأربعة ألوان هي الأبيض والأسود والأحمر والأصفر. ونَسَبَ المنجِّمُ الأثيني أنطيوخوس — الذي عاش في القرن الثاني الميلادي — هذه الألوانَ إلى المياه والأرض والهواء والنار على الترتيب.

استمرَّ الإصرار على ربط العناصر الأربعة بالألوان لفترة طويلة بعد طرح الألوان الرئيسية الإغريقية. فمَنَحَ فنانُ عصر النهضة ليون باتيستا ألبرتي اللونَ الأحمر للنار، والأزرقَ للهواء، والأخضرَ للماء، و«لونَ الرماد» (الرمادي) للتربة. وخصَّص ليوناردو دا فينشي اللون الأصفر للتراب بدلًا من ذلك. ومن شأن هذا الربط أن يبيِّن بالتأكيد الأفكار المعاصرة للرسامين حول كيفية خلط الألوان واستخدامها.

امتدت رباعية المبادئ الأساسية تلك إلى أبعد من ذلك؛ حيث شملت نقاط البوصلة الأربع (يقرُّ التراث الصيني بخمسة عناصر، وخمسة «اتجاهات») و«الأخلاط» الأربعة للطب التقليدي. ووفقًا للطبيب اليوناني جالينوس (نحو ١٣٠–٢٠١ ميلاديًّا)، فإن صحتنا تعتمد على توازن هذه العصارات الأربع: الدم الأحمر والبلغم الأبيض ومادة الصفراء التي يفرزها الكبد بلونَيْها الأسود والأصفر.

حتى مع السماح بهَوَس العصور القديمة والوسيطة بوجود «توافق» بين سمات الطبيعة وكائناتها، فمن الواضح أنه يوجد شيء يتعلَّق بالعناصر الأربعة الأرسطية له جذور عميقة في التجارب الإنسانية؛ فيكتب المؤلِّف الكندي نورثروب فراي قائلًا: «إن العناصر الأربعة ليست مفهومًا مستخدمًا في الكيمياء الحديثة؛ أي إنها ليست عناصر الطبيعة. ولكن … التراب والهواء والماء والنار لا تزال العناصرَ الأربعة للتجارب الخيالية، وسوف تظل هكذا دائمًا.»

هذا هو السبب في أن الفيلسوف الفرنسي جاستون باشلار يرى أنه من المناسب استكشاف تأثير «التحليل النفسي» لهذه العناصر (ولا سيما الماء والنار) في الأساطير والشعر.

على الرغم من المَيْل إلى المبالغة في تقدير أهمية مخطَّط العناصر الأربعة — كانت توجد عناصر كثيرة غيرها كما رأينا — فإن هذه الفكرة تمضي لتوضِّح قِدَم عناصر إيمبيدوكليس. فهذه العناصر «ملائمة»، وتتفق مع خبراتنا، كما تميِّز «الأنواع» المختلفة للمادة.

ما يعنيه هذا حقًّا هو أن العناصر الكلاسيكية تمثيلات مألوفة ﻟ «الحالات المادية» المختلفة التي يمكن أن تتخذها المادة. فالتراب لا يمثِّل التربة أو الصخور فحسب، بل يمثِّل كل المواد الصلبة. والماء هو النموذج الأصلي لجميع السوائل. والهواء نموذجٌ لجميع الغازات والأبخرة. أما النار فهي عنصر غريب؛ لأنها في الواقع ظاهرة فريدة وملفتة للنظر؛ فالنار في الواقع بلازما راقصة من الجزيئات والشظايا الجزيئية، مُثارة إلى حالة متوهِّجة بفعل الحرارة. وهي ليست مادة على هذا النحو، ولكنها مزيج متغيِّر من المواد في حالة معينة وغير عادية ناجمة عن تفاعل كيميائي. وبالمصطلحات التجريبية، النار رمز مثالي للجانب الآخر غير الملموس من الواقع؛ وهو الضوء.

رأى القدماء الأشياء على هذا النحو أيضًا؛ إذ اعتبروا العناصر «أنواعًا»، فلا يمكن تحديدها على نحو وثيق جدًّا من خلال مواد معينة. فعندما يتحدَّث أفلاطون عن عنصر الماء، فإنه لا يعني الماء نفسه الذي يتدفَّق في الأنهار؛ فماء النهر مَظهر من مظاهر الماء الأوَّلي، ولكن الرصاص المنصهر هو أيضًا كذلك. الماء الأوَّلي هو «الذي يتدفَّق». وبالمثل، التراب الأوَّلي ليس مجرد المادة الموجودة في الأرض، بل اللحم والخشب والمعدن.

يمكن لعناصر أفلاطون أن تتحوَّل فيما بينها بسبب القواسم الهندسية المشتركة لذرَّاتها. وبالنسبة إلى أنكساجوراس، فإن جميع المواد المادية مزيجٌ من كل العناصر الأربعة؛ ومن ثم تتغيَّر مادة إلى أخرى بسبب الزيادة في نسبة واحد أو أكثر من العناصر ونقص مقابل في العناصر الأخرى. إن وجهة النظر تلك التي ترى المادة خليطًا من العناصر تُعَد محوريةً في نظريات العناصر القديمة، وتُعَد واحدة من التناقضات الصارخة مع الفكرة الحديثة للعنصر باعتباره مادةً أساسية يمكن عزلها وتنقيتها.

عصر المعادن

بتصديق من أرسطو، ظلَّت عناصر إيمبيدوكليس مزدهرة حتى القرن السابع عشر. ومع استمرار تلك المباركة، ذَبَل المذهب الذري. أنشأ الفيلسوف اليوناني إبيقور (٣٤١–٢٧٠ق.م) نظامًا ذَرِّيًّا أشاد به الشاعر الروماني لوكريتيوس في قصيدته «حول طبيعة الأشياء» في عام ٥٦ قبل الميلاد. وقد أُدينَت هذه القصيدة المنضوية تحت المذهب الذرِّي من قِبل المتعصِّبين الدينيين في العصور الوسطى، ونَجَت بالكاد من التدمير الكامل. لكنها ظهرت في القرن السابع عشر بأثرها الكبير على العالِم الفرنسي بيير جاسندي (١٥٩٢–١٦٥٥م)، الذي كانت رؤيته لعالَم ميكانيكي من الذرَّات المتحرِّكة تمثِّل واحدةً من بين العديد من التحديات الناشئة للعقيدة الأرسطية.

لم يكن الجميع على استعداد لمثل هذه التغييرات الراديكالية؛ ومع ذلك، أيَّد مارين ميرسين (١٥٨٨–١٦٤٨م) — زميل جاسندي الذي كان مفكِّرًا تقدُّميًّا في نواحٍ كثيرة — الإدانةَ الصادرة عام ١٦٢٤م، التي أُلقي فيها القبض على إتيان دو كليف بدعوى أن مثل هذه التجمُّعات شجَّعت على انتشار أفكار «الخيمياء». رغم ذلك، كان لدى الخيمياء الكثير مما تقوله عن العناصر.

قد يبدو غريبًا بمنظورنا اليوم أن العديد من المواد المعترَف بها حاليًّا كعناصر — مثل معادن الذهب والفضة والحديد والنحاس والرصاص والقصدير والزئبق — لم تُصنَّف على هذا النحو في العصور القديمة، على الرغم من أنه كان يمكن تحضيرها في حالة نقية على نحو مذهل. إن علم الفلزات واحد من أقدم الفنون التقنية؛ ومع ذلك قلَّما اصطدم بنظريات العناصر وصولًا إلى ما بعد عصر النهضة. فكانت المعادن — باستثناء الزئبق السائل — تُعتبر ببساطة من أشكال عنصر «التراب» الأرسطي.

غيَّرت الخيمياء — التي قدَّمت الأساس النظري لعلم الفلزات — هذا الأمر تدريجيًّا، وأضافت تطورًا أعمق للأفكار حول طبيعة وتحوُّل المادة، مقدِّمةً جسرًا بين المفاهيم القديمة والجديدة للعناصر.

وإذا كانت فكرة «المادة الأولى» مثَّلت في البداية طريقًا مسدودًا أمام نظرية المادة، فلم تكن عناصر أرسطو أفضل في هذا الأمر؛ فالاختلافات بين الرصاص والذهب كانت مهمَّة كثيرًا في المجتمع، ولكن نظرية العناصر الأربعة لا يمكنها أن تفسِّرها. وكانت ثمة حاجة إلى مخطَّط أكثر دقَّةً من أجل المعادن.

الذهب والنحاس أقدم المعادن المعروفة؛ لأنهما يوجَدان في الطبيعة في صورة نقية. وتوجد أدلة على تعدين الذهب واستخدامه في منطقة أرمينيا والأناضول قبل عام ٥٠٠٠ قبل الميلاد، واستخدامُ النحاسِ قديمٌ على نحوٍ مشابه في آسيا. ومع ذلك، لا يظهر النحاس في الغالب في صورة معدن، ولكن في صورة خامٍ معدنيٍّ؛ أي في صورة مركَّب كيميائي من النحاس وعناصر أخرى؛ مثل كربونات النحاس (الملكيت المعدني وكربونات النحاس القاعدية). واستُخدِمت خامات النحاس كأصباغ ومواد تلوين لطلاء الزجاج، ومن المرجَّح أنَّ صَهْر النحاس — الذي يرجع تاريخه إلى نحو عام ٤٣٠٠ قبل الميلاد — نَتَجَ بالصدفة خلال طلاء زخارف حجرية من مادة تسمَّى الفخار في الشرق الأوسط. ويعود تاريخ تركيبة البرونز — سبيكة من النحاس والقصدير — إلى الوقت نفسه تقريبًا.

صُهر الرصاص من واحد من خاماته (كبريتيد الرصاص، «جالينا») منذ نحو عام ٣٥٠٠ قبل الميلاد، ولكن لم يصبح شائعًا إلا بعد ألف سنة من ذلك التاريخ. ويبدو أن القصدير ظهر للمرة الأولى في بلاد فارس في الفترة من عام ١٨٠٠–١٦٠٠ قبل الميلاد، والحديد في الأناضول نحو عام ١٤٠٠ قبل الميلاد. وتعكس هذه السلسلة من اكتشافات المعادن درجةَ صعوبة فصل المعدن النقي من خامه؛ فالحديد يلتصق بإحكام بالأكسجين في خام الشَّاذَنَج المعدني الشائع (المغرة الحمراء أو أكسيد الحديد الثلاثي)، ويستلزم فصلهما حرارة شديدة وفحمًا.

كان هذا المعتقَد الرئيسي في الخيمياء. وإذا كان من الممكن تحويل أي معدن إلى آخر بالفعل في أعماق الأرض، فربما يستطيع الخيميائي أن يجد وسيلة لتسريع العملية صناعيًّا ويصنع الذهب من المعادن الخسيسة. ولكن كيف يمكن أن يحدث ذلك؟

أُجريت محاولات تحويل المعادن الأخرى إلى الذهب منذ فترة طويلة تعود للعصر البرونزي. ولكن بعد القرن الثامن الميلادي لم تَعُدْ تلك المحاولات اعتباطية؛ فقد كانت تستند إلى دعمٍ مِن نظرية الكبريت-الزئبق التي وضعها الخيميائي العربي جابر بن حيان. يُعد اسم جابر أكثر دلالةً على مدرسة فكرية من دلالته على شخص؛ فيُعزى من الكتابات إليه أكثرُ مما يمكن أن يكون قد كَتَبَه بنفسه، وتوجد بعض الشكوك حول كونه شخصًا حقيقيًّا من الأساس. فمنهج جابر يصنع أشياءَ عجيبة بعناصر أرسطو؛ إذ إنه يَقبلها ضمنًا، ولكن بعد ذلك، عندما يتعلَّق الأمر بالمعادن، يضيف طبقةً أخرى بين هذه المواد الأساسية والواقع.

ووفقًا لجابر، «السماتُ الأساسيةُ» للمعادن هي السمات الأرسطية؛ السخونة والبرودة والجفاف والرطوبة، ولكن «السمات المباشرة» تتمثَّل في «جوهرَين»: الكبريت والزئبق. وتُعتبر جميع المعادن خليطًا من الكبريت والزئبق. وفي المعادن الأساسية يكونان غير نقيَّيْن، أما في الفضة والذهب فإنهما يبلغان أعلى مستوًى من النقاء. وأنقى خليطٍ من الكبريت والزئبق لا يُنتِج الذهبَ، ولكن يُنتِج أهمَّ منتَج في الخيمياء: «حجر الفلاسفة»، الذي يمكن لأصغرِ كميةٍ منه تحويلُ المعادن الخسيسة إلى ذهب.

اعتبر بعضُ العلماء الكبريتَ والزئبق، اللذين أشار إليهما جابر، بمنزلة المتضادَّيْن الأرسطيَّين المتمثِّلَين في النار والماء. ثمة شيء واحد مؤكَّد؛ وهو أنهما ليسا الكبريت الأصفر اللامع والزئبق السائل الموجود في مختبر الكيمياء، اللذين كانا معروفَيْن في صورة أقل نقاوةً حتى بالنسبة إلى الخيميائيين. بدلًا من ذلك، كان هذان الجوهران بالأحرى مماثِلَين للعناصر الكلاسيكية الأربعة: مادتَيْن «مثاليَّتَيْن» متجسِّدتَيْن في صورة غير نقية فقط في المواد الأرضية.

إذن، تبنَّى نظامُ جابر بن حيان العناصرَ الكلاسيكية الأربعة ثم دَفَنَها، تمامًا مثلما سمحت العناصر الأرسطية بوجود «المادة الأولى» الكونية ولكن تجاهلَتْها. ومثَّل ذلك بداية توجُّه لتأييد أرسطو بالكلام فقط مع مواصلة المزيد من عمليات البحث العملية حول ما تُصنَع منه الأشياء.

الخطوة التالية التي تبتعد عن أعراف العصور القديمة شملت إضافة «جوهر» ثالث لكبريت وزئبق جابر؛ وهو الملح. وفي حين أن الكبريت والزئبق كانا من مكوِّنات المعادن، اعتُبر الملح عنصرًا أساسيًّا في الأجسام الحية. وبهذه الطريقة أصبحت النظرية الخيميائية أكثر من مجرد نظرية للمعادن وشملت كل العالم المادي. تُنسَب نظرية الجواهر الثلاثة عمومًا إلى الكيميائي السويسري باراسيلسوس (١٤٩٣–١٥٤١م)، على الرغم من أنها أقدم على الأرجح. وأكَّد باراسيلسوس أن الكبريت والملح والزئبق «تكوِّن كلَّ ما يكمن في العناصر الأربعة.»

لذلك، فإن جواهر باراسيلسوس لم يكن من المفترض أن تكون عناصر في حد ذاتها، بل تجسيدًا ماديًّا للعناصر القديمة. وبحلول نهاية القرن السابع عشر، كانت الأمور قد تطوَّرت من جديد، فلم يَعُد يوجد أي التزام ملحوظ بتوفيق وجهات نظر الشخص مع وجهة نظر أرسطو، واعتُبرت «الجواهر» على نطاق واسع بمنزلة عناصر في حدِّ ذاتها. وقدَّم جان بيجين مخطَّطًا شهيرًا لخمسة عناصر: الزئبق والكبريت والملح والبلغم والتراب، وادَّعى أنه ليس هناك عنصر واحد منها يتَّسم بالنقاء؛ فكلٌّ منها يحتوي على قدر بسيط من العناصر الأربعة الأخرى.

سلَّم يوهان بيشر (نحو ١٦٣٥–١٦٨٢م) — وهو عالم كيمياء ألماني شهير كان متخصصًا في عمليات الاحتراق — بفكرة أن الهواء والماء والتراب كانت عناصر، ولكنه لم يمنحها مكانة متساوية؛ إذ كان يعتقد أن الهواء خامل ولا يشارك في عمليات التحول، ورأى أن الاختلافات بين المواد الكثيفة الكثيرة في العالم تنبع من ثلاثة أنواع مختلفة من التراب. كان «تيرا فلويدا» عنصرًا سائلًا يمنح المعادن اللمعان والثقل، وكان «تيرا بينجويس» ترابًا «دبقًا» غنيًّا بالمادة العضوية (الحيوانية والنباتية) التي تجعل الأشياء قابلة للاحتراق، وكان «تيرا لابيديا» ترابًا «زجاجيًّا» يجعل الأشياء صلبة. وهذه الأنواع الثلاثة من التراب ليست في واقع الأمر إلا الزئبق والكبريت والملح في صورة مقنَّعة، ولكن سنرى لاحقًا كيف نشأت الكيمياء الحديثة منها.

الكيميائي المتشكِّك

غالبًا ما كانت التجارب هي مصدر زخم هذه الوفرة المفاجِئة والتوسُّع في مخطَّطات العناصر. ونظرًا لعدم رضا الكيميائيين في أوائل القرن السابع عشر بتقسيم المادة إلى عناصر الإغريق المجرَّدة القديمة، بدءوا في محاولة فهْم المادة بوسائل عملية.

كان للخيمياء دائمًا جانب تجريبي قوي؛ ففي سعيهم الحثيث من أجل الحصول على حجر الفلاسفة، أحرق الخيميائيون جميع أنواع المواد، وقاموا بتقطيرها وإذابتها وتكثيفها، وتعثَّروا في العديد من المركَّبات الجديدة المهمة من الناحية التكنولوجية؛ مثل الفوسفور وحمض النيتريك. ولكن في بداية القرن السادس عشر ظهرت مجموعة انتقالية من فلاسفة الطبيعة الذين لم يعد هدفهم الرئيسي هو إجراء أعمال التحويل الخيميائي العظيمة، وإنما دراسة المادة وفهْمها على مستوًى أكثر واقعيةً. ولم يكن هؤلاء خيميائيين ولا كيميائيين، بل بالأحرى كانوا — إلى حدٍّ ما — مزيجًا من الاثنين معًا. وكان أحد هؤلاء روبرت بويل (١٦٢٧–١٦٩١م).

كان بويل ابنًا متعلِّمًا لأحد الأرستقراطيين الأيرلنديين من إيتون، وقد أصبح واحدًا من أهم الشخصيات في مجال العلوم في بريطانيا في منتصف القرن السابع عشر. وكان على علاقة جيدة — إن لم تكن حميمة — مع إسحاق نيوتن (لم يكَد يوجد أي شخص في علاقة صداقة حميمة مع نيوتن)، وشارَك في تأسيس الجمعية الملكية في عام ١٦٦١م. وعلى غرار العديد من معاصريه، كان مهتمًّا بشدة بالخيمياء، ولكنه كان أيضًا — وعلى نحوٍ حاسم — مفكِّرًا مستقلًّا وذكيًّا.

على الرغم من الوصف المعتاد لكتاب بويل الكلاسيكي الذي بعنوان «الكيميائي المتشكِّك» (١٦٦١) بأنه بمنزلة هجوم شديد على الخيمياء عمومًا، فإنه كان في الواقع يهدف إلى التمييز بين «خبراء» الخيمياء المتعلِّمين والمحترمين (مثل بويل نفسه) و«المجرِّبين المبتذلين» الذين كان هدفهم الحصول على الذهب عن طريق اتباع الوصفات العمياء. وتنبع قيمة الكتاب الدائمة بالنسبة إلى الكيمياء من هجوم بويل على جميع المدارس الفكرية الرئيسية حول العناصر. فكما أشار، هذه المدارس ببساطة لا تتفق مع الحقائق التجريبية.

بعبارة أخرى: لن يمكن العثور على العناصر من خلال التنظير، ولكن من خلال إجراء التجارب؛ «لا بد أن أمضي قُدُمًا لأقول لكم إنه بالرغم من أن أنصار العناصر الأربعة يقدِّرون المنطق إلى حدٍّ كبير … فإنه لم يستطِع أيُّ شخص حتى الآن أن يُجري أيَّ تجربة معقولة لاكتشاف عددها.»

لكنه ينتقل بعد ذلك إلى السؤال عن وجود أيِّ شيء من هذا النوع فعلًا؛ بمعنى، هل هناك وجود للعناصر من الأساس؟ بالتأكيد، لم يقدِّم بويل أيَّ بديل لمخطَّطات العناصر التي هَدَمَها، على الرغم من إظهاره بعضَ التعاطف مع الفكرة التي نادى بها العالِم الفلمنكي يان بابتيست فان هيلمونت أنَّ كل شيء مصنوع من الماء.

وبحلول نهاية القرن السابع عشر، لم يكن العلماء في واقع الأمر أقرب إلى إحصاء العناصر من الفلاسفة الإغريق. مع ذلك، بعد مرور مائة عام، ألَّف الصيدلي البريطاني جون دالتون (١٧٦٦–١٨٤٤م) كتابًا وَضع فيه الخطوط العريضة لنظريةٍ ذرِّية حديثة معترَف بها، وقدَّم قائمةً من العناصر، كانت في محتواها وجوهرها تمهيدًا واضحًا للتصنيف الحالي للعناصر التي تزيد على المائة، رغم أنها لا تزال غير مكتملة وأحيانًا خاطئة على نحو صريح. لماذا تغيَّر فهمنا للعناصر بهذه السرعة؟

تُعد مطالبة بويل بأن يكون التحليلُ التجريبي هو الحكم على حالة العنصر جزءًا رئيسيًّا من هذا التغيير. وثمة سبب آخر للثورة هو التخلِّي عن الأفكار المسبقة القديمة حول ما ينبغي أن تكون عليه العناصر. فبالنسبة إلى العلماء الكلاسيكيين، كان يجب أن يتوافق العنصر مع الأشياء التي يمكنك العثور عليها من حولك (أو على الأقل، أن يكون قابلًا للتعرُّف عليه فيها). إن العديد من المواد المشار إليها في الوقت الحالي كعناصر هي المواد التي لن يراها جميعنا تقريبًا أو يمسكها بيديه. أما في العصور القديمة، كان ذلك سيبدو تعقيدًا سخيفًا (صحيح أنه لا أحد يمكنه أن يمسك بالأثير، ولكن يستطيع الجميع أن يرى أن السماء فوق الأرض). وقد تبدَّدت أيضًا بعض الحيرة؛ حيث بدأ العلماء يدركون أن المواد يمكن أن تغيِّر حالتها المادية — من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة إلى الحالة الغازية — دون تغيير تركيبها العنصري. فالجليد ليس ماءً تحوَّل إلى «مادة صلبة»، بل هو ماء متجمِّد.

باختصار، لا يوجد شيء «بديهي» حول العناصر. وحتى القرن العشرين، لم يكن العلماء لديهم أدنى فكرة عن السبب في وجوب وجود الكثير منها، ولا أدنى فكرة في الواقع عن السبب في عدم وجوب وجود المزيد منها بالآلاف. فلا يمكن استنتاج العناصر عن طريق المعاينة العرضية للعالم، ولكن فقط عن طريق التدقيق الشديد باستخدام جميع الأدوات المعقَّدة الخاصة بالعلم الحديث.

وربما هذا هو السبب في أن بعض الناس يحبون التمسُّك بالتراب والهواء والنار والماء. إنها ليست عناصر الكيمياء، ولكنها تقول شيئًا مهمًّا حول كيفية تفاعلنا مع العالم وحول تأثير المادة علينا.