Ojcem jego jest Słońce, matką Księżyc; wiatr wynosił go w swym łonie; karmicielką jego jest ziemia.
Tablica szmaragdowa
Około roku 1667 lub 1668 Newton poważnie zainteresował się chemią. Już wcześniej czytał Boyle'a Eksperymenty i konsyderacje dotyczące kolorów oraz traktat o zimnie, które zapoczątkowały doświadczenia nad światłem i ciepłem. Teraz przeczytał inne jego świeżo wydane dzieło Pochodzenie form…. Systematyzując w charakterystyczny dla siebie sposób nową wiedzę w miarę jej nabywania, ułożył słownik terminologii chemicznej. Słownik świadczy o solidnej znajomości technik i materiałów stosowanych w chemii. Opisane są tam i narysowane m. in. różne rodzaje pieców: piec powietrzny, piec piaskowy, Bain-marie (łaźnia wodna), Balneum roris (łaźnia parowa) oraz Atanor, czyli leniwy Henryk (Piger Henricus), zwany też Furnus Acediae, stosowany przy powolnych trawieniach.
W 1669 r. w czasie pobytu w Londynie Newton zakupił dwa piece, szkło laboratoryjne, odczynniki oraz Theatrum chemicum, wielki, sześciotomowy zbiór traktatów alchemicznych. Wiadomo, że przynajmniej w latach osiemdziesiątych miał pracownię w ogrodzie Trinity College. Wcześniej być może prowadził doświadczenia w swoim pokoju. Newton miał jakieś kontakty z alchemikami, o czym świadczą kopie nie drukowanych traktatów wśród jego papierów. Niewiele jednak wiadomo o tych jego alchemicznych znajomościach ani też w jakim stopniu wprowadzony był w Sztukę przez innych adeptów, a ile odkrył sam na podstawie lektur, jak to było z innymi dziedzinami wiedzy.
W latach siedemdziesiątych, gdy toczyła się dyskusja na temat teorii światła i zaczęły rozchodzić się wiadomości o matematycznych osiągnięciach Newtona, on sam zajmował się już głównie alchemią i teologią. Pozwala to częściowo zrozumieć zniecierpliwienie, jakie budziła w nim polemika na temat optyki. Collins informował w 1676 r. Jamesa Gregory'ego, że niemal od roku nie ma kontaktu z Newtonem, ponieważ ten jest
skupiony na studiach i praktykach chemicznych, i zarówno on, jak i doktor Barrow i inni zaczęli uważać, że spekulacje matematyczne stają się co najmniej pedantyczne i suche, jeśli nie odrobinę jałowe [43].
Zainteresowanie się Newtona chemią było chyba nieuniknione. Reakcje chemiczne są fascynujące dla każdego, kto ma okazję zobaczyć je na własne oczy, zjawiska są skomplikowane, zaskakujące, czasem nawet dramatyczne, zależne od wielu czynników i niełatwe do szczegółowego opisania, nawet jeśli dysponuje się obecną wiedzą. Jedną z charakterystycznych cech procesów chemicznych jest aktywność, nasuwająca obserwatorowi skojarzenia z życiem. Trudno się dziwić, że Newton zajął się badaniem zjawisk, które tak naocznie świadczyły o działaniu skomplikowanych sił w naturze.
Newtona zawsze interesowały przede wszystkim kwestie podstawowe. Filozofia mechanistyczna dostarczała pojęć potrzebnych do opisu zjawisk, na razie jednak była raczej programem badawczym. Naukowa chemia, oparta na eksperymentach i pomiarach, miała powstać dopiero później. Nieuniknione było więc sięgnięcie do ezoterycznej tradycji alchemicznej, która mogła kryć cenną wiedzę o materii. Alchemia pozostawała przedmiotem badań Newtona przez trzydzieści lat. Mniej więcej połowa alchemicznych manuskryptów Newtona przypada na ostatnie lata w Cambridge, w tym również na okres już po napisaniu Principiów i odkryciu, że spekulacje matematyczne bynajmniej nie muszą być jałowe. Matematyczna nauka Principiów najwyraźniej nie wykluczała dociekań alchemicznych.
Humphrey Newton, krajan z Grantham, był jego pomocnikiem w latach 1685-1690. To on przepisywał powstające wtedy Principia. W jego późniejszych wspomnieniach lata spędzone przy Newtonie kojarzyły się jednak nie z Principiami, lecz z pracą w laboratorium. Newton rzadko wtedy kładł się spać przed drugą, trzecią w nocy, a czasem nawet o piątej lub szóstej rano – na kilka godzin,
zwłaszcza na wiosnę albo na jesieni, w których to porach zwykł on spędzać około sześciu tygodni w swym Elaboratorium przy ogniu prawie nie gasnącym tak w noc, jak w dzień, on siedział przez jedną noc, a ja przez następną, zanim nie skończył swych chemicznych eksperymentów, w których przeprowadzaniu był najbardziej akuratny, dokładny, ścisły: jaki mógł być jego cel, tego nie potrafiłem przeniknąć, ale jego trudy, jego pilność w tych okresach nasuwały mi myśl, iż mierzy w coś poza zasięgiem ludzkiej sztuki i umiejętności; cyt. w [14, 23, 73].
Humphrey Newton niewątpliwie miał w oczach nieco faustowski wizerunek alchemika, choć dorzucił również trochę konkretów. Spośród rozmaitego sprzętu swej znakomicie wyposażonej (część urządzeń zbudował oczywiście sam) pracowni Newton używał tylko tygli, w których stapiał metale (głównym składnikiem był antymon), zaglądając z rzadka do „starej, zapleśniałej księgi” – najprawdopodobniej De re metallica (O metalach) Agricoli.
Prace alchemiczne Newtona nie były nigdy publikowane i w przeważającej części mają charakter roboczych notatek sporządzanych wyłącznie dla siebie. Już samo ustalenie ich kolejności i chronologii jest niełatwe. Podstawowym kryterium jest tutaj wielkość pisma Newtona, które w młodości było tak drobne, że aż trudne do odczytania, a z wiekiem stopniowo się powiększało. Liczba zewnętrznych odniesień pozwalających datować rękopisy jest bardzo niewielka – Newton większość czasu spędzał w Cambridge, zatopiony w pracy, bez kontaktów ze światem zewnętrznym, z rzadka tylko wyjeżdżając. Zwykle sporządzał od czasu do czasu jakieś manuskrypty podsumowujące wyniki pracy, nawet jeśli potem traktaty takie pozostawały nie opublikowane. Nie zachował się wszelako żaden taki traktat poświęcony alchemii, co rzecz jasna nie znaczy, że nigdy takiego traktatu nie było.
Cele i motywy prac alchemicznych Newtona nie są całkiem jasne. W nielicznych wypowiedziach na ten temat był jeszcze bardziej powściągliwy niż zwykle. Alchemia nie należała do dziedzin o dobrej reputacji, wciąż obowiązywała ustawa przeciw „pomnażaczom”, którą uchylono dopiero w roku 1689. W praktyce ustawa ta nie przeszkadzała co prawda uczonym w ich eksperymentach, narzucała jednak pewną ostrożność. Jest też zrozumiałe, że późniejszy wysoki urzędnik mennicy królewskiej wolał nie być łączony w publicznej opinii z podejrzanymi eksperymentami nad złotem.
Newton, podobnie jak Robert Boyle, nie wykluczał możliwości transmutacji materii, w tym również metali. W roku 1676 na łamach „Philosophical Transactions” autor ukryty pod przejrzystymi inicjałami B.R. opisał pewien rodzaj merkuriuszu, który zmieszany ze złotem wydziela ciepło. Newton napisał wtedy do Oldenburga komentując odkrycie i podkreślając potrzebę zachowania sekretu produkcji owego merkuriuszu. Stwierdził, że nie wydaje mu się, co prawda, aby ów merkuriusz miał wielkie znaczenie dla operacji chemicznych, ale inni, którzy go znali, uważali za stosowne ukryć proces jego sporządzania, ponieważ
może być wstępem do czegoś szlachetniejszego, co nie powinno być przekazywane bez wielkiej szkody dla świata, jeśli jest jakaś prawda u hermetycznych pisarzy [43].
Dodaje też, że w tej kwestii opinia prawdziwego filozofa hermetycznego powinna ważyć więcej niż poglądy całego świata.
List Newtona zawiera również cząsteczkową teorię zjawiska wydzielania owego ciepła. Zajmując się alchemią Newton nie przestał myśleć w kategoriach oddziaływających ze sobą cząsteczek. Jednocześnie dopuszczał możliwość istnienia jakiegoś sekretu przekazywanego wybranym adeptom, nie wierząc, aby w sposób czysto mechaniczny udało się wyjaśnić tajemnice aktywności i życia. Dla Newtona materia lub przynajmniej prawie cała materia była bierna i musiała być wprawiana w ruch przez jakieś aktywne zasady. Chociaż jego poglądy zmieniały się z upływem lat, zawsze uważał za absurd przypisywanie materii jakiejkolwiek spontanicznej, przyrodzonej aktywności, takiej jak np. przyciąganie na odległość.
Już w rękopisie Wegetacja metali Newton pisał, iż istnieją dwa rodzaje działań Natury, „roślinne” oraz „czysto mechaniczne” – te drugie są po prostu mechanicznym łączeniem się i rozdzielaniem cząsteczek.
istnieje [...] bardziej subtelny, sekretny i szlachetny sposób działania w każdej wegetacji, który sprawia, że jego produkty różne są od wszystkich innych, a bezpośrednim siedliskiem tych operacji nie jest cała objętość materii, lecz raczej nadzwyczaj subtelna i niewyobrażalnie mała część materii rozproszona w jej masie, która gdyby została oddzielona [od masy], pozostawiłaby jedynie martwą i nieaktywną ziemię; cyt. w [73].
Wegetacja miała być oddziaływaniem dojrzalszej i bardziej rozwiniętej części ciała na resztę. Ta najbardziej dojrzała część ciała była jego nasieniem, znikomą cząstką całości, nigdy nie oglądaną osobno i rozproszoną w całym ciele. Koncepcje korpuskularne, alchemiczne i arystotelesowskie połączyły się tu w jedną całość. Filozofia korpuskularna nakazywała, aby wszystko było cielesne, nawet jeśli jest niewidzialne. Zarówno arystotelesowskie formy, jak i alchemiczne alegorie musiały zatem mieć swoje materialne odpowiedniki. Koncepcje te zostały później zaprezentowane publicznie w Hipotezie, jednak bez wyraźnego wskazania na alchemiczną inspirację.
Późniejszym uczonym często wydawało się nieprawdopodobne, aby umysł tego formatu co Newton mógł serio traktować alchemiczne alegorie. W tamtych czasach alchemia mogła jednak zdawać się całkiem wiarygodnym źródłem wiedzy, zwłaszcza dla kogoś, kto wierzył w starożytną mądrość. Również inne przekonania Newtona są obecnie trudne do przyjęcia. Newton wierzył niezachwianie, że księga Genesis zawiera dosłowny opis, sprawozdanie ze stworzenia świata – przeświadczenie, które trudno dziś uznać za zupełnie oczywiste. Stworzenie świata i alchemia niekoniecznie zresztą były dla ówczesnych uczonych odrębnymi zagadnieniami. W jednym z traktatów przepisanych ręką Newtona przeprowadzona została paralela między dziełem stworzenia a procesem alchemicznym: Bóg tworząc świat przeprowadzał alchemiczne ekstrakcje, separacje, sublimacje i koniunkcje.
Jak tylu innych również Newton starał się rozszyfrować alchemiczne znaczenie mitów i zastanawiał się nad znaczeniem symboli oraz prawdziwą rolą niektórych sławnych postaci z historii pogańskiej i chrześcijańskiej:
Smok zabity przez Kadmosa jest przedmiotem naszej pracy, a jego zęby – oczyszczoną materią.Demokryt (adept grecki) utrzymywał, że istnieją pewne ptaki (substancje lotne), z których krwi zmieszanej razem rodzi się pewien rodzaj węża (merkuriusz), który gdy zostanie zjedzony (przez strawienie), sprawia, że człowiek rozumie głosy ptaków (natura lotnych substancji, jak można je zestalić).
Św. Jan Apostoł i Homer byli adeptami.
Sacra Bacchi (vel Dionysiaca) [święta Bachusa lub inaczej Dionizja] zapoczątkowane przez Orfeusza miały znaczenie chemiczne; cyt. w [14, 23].
Newton pozbawiony był zupełnie wyobraźni poetyckiej, a nawet zdolności rozróżnienia poezji od niepoezji, wszelako w swym rzeczowym nastawieniu, w upartym sprowadzaniu symboli do sprawdzalnych faktów, w programowym odrzucaniu metafor, był postacią nie tak znów niezwykłą na tle swojej epoki. W pracy nad alchemią Newton konsekwentnie stosował całą swoją inteligencję i fenomenalną pamięć do przekształcenia zagmatwanej i pełnej sprzeczności tradycji w naukę nie ustępującą w ścisłości optyce albo mechanice.
Badanie tekstów było zaledwie jedną stroną pracy alchemicznej. Jej drugą stroną były prace eksperymentalne pozwalające sprawdzić, czy właściwie rozumie się sekrety opisywane przez autorów. Badania te były jak zwykle u Newtona bardzo intensywne. Gdy wcześnie posiwiał, żartował nawet, że to z powodu doświadczeń z rtęcią.
Zrozumienie sensu doświadczalnej pracy Newtona w zakresie alchemii nie jest łatwe i być może nigdy nie będzie możliwe do końca. Dzięki zestawieniu laboratoryjnych notatek z wyciągami z lektur i komentarzami do czytanych dzieł udało się mniej lub bardziej precyzyjnie ustalić, o co chodziło w niektórych przynajmniej eksperymentach z lat 1669-1675.
Część wczesnych doświadczeń obracała się wokół kwestii merkuriuszu filozoficznego, podstawowej substancji alchemików. Pierwsza grupa doświadczeń zainspirowana była przepisem Boyle'a (podanym w jego Physiological Essays, 1669), dotyczącym sporządzania merkuriuszu „innego niż zwyczajny i bardziej niż on odpowiedniego do pewnych zastosowań w chemii”. Procedura polegała najpierw na rozpuszczeniu rtęci w aqua fortis (kwasie azotowym), a następnie dodawaniu metalu, co powoduje strącanie białego osadu oraz wydzielanie się płynnej rtęci. Newton zastosował ten przepis do ołowiu, cyny i miedzi. Uwolnioną w reakcji rtęć Newton uważał przez jakiś czas za merkuriusz danego metalu, później zorientował się, że w rzeczywistości jest to ta sama rtęć, która została rozpuszczona w kwasie na początku.
Po kilkudziesięciu latach znajdujemy wyniki tych doświadczeń zinterpretowane na nowo w 31. Query Optyki. Newton argumentuje tam za istnieniem sił krótkozasięgowych działających między cząsteczkami materii. Uważa teraz zgodnie z prawdą, że zachodzi tu reakcja wymiany z uwolnieniem rtęci. Świadczy to, iż kwaśne cząstki aquae fortis są silniej przyciągane przez ołów, cynę, żelazo i miedź niż przez rtęć. Jest to koncepcja dość bliska aktywności chemicznej. Newton zdawał sobie też sprawę, że można te metale uszeregować stosownie do wielkości owego przyciągania.
W kolejnych cyklach doświadczeń główną rolę odgrywał antymon, który w przyrodzie występuje najczęściej jako siarczek Sb2S3 (stibnit), nazywany tradycyjnie antymonem. Przez ogrzewanie go z węglem albo np. żelazem (i boraksem jako topnikiem) można otrzymać czysty antymon o metalicznym połysku. W odpowiednich warunkach antymon można wykrystalizować w postaci wydłużonych ramion ułożonych gwiaździście wokół centrum – właśnie ta gwiazda antymonowa przyciągała uwagę alchemików. W ówczesnej terminologii antymon nazywany był regulusem. Nazywano go, zależnie od metalu biorącego udział w reakcji, regulusem Wenus – gdy użyto miedzi, regulusem Marsa – gdy użyto żelaza, itp. Istniał również regulus per se – otrzymywany z węglem. Gdy kryształ przyjmował formę gwiazdy, mówiono, że jest to regulus stellatus – gwiaździsty. Alchemiczne znaczenie gwiaździstego regulusa pochodziło prawdopodobnie stąd, że gwiaździste rozmieszczenie kojarzono z jakiegoś rodzaju przyciąganiem ku centrum. Basilius Valentinus twierdził, że w antymonie znajduje się „duch, który jest jego siłą i przenika go niewidzialnie, jak właściwości magnetyczne przenikają magnes”.
Regulus Marsa uważany był przez Newtona za istotny etap pracy, opisywany jako sprowadzenie do chaosu albo dziób czy głowa kruka (nigredo), nic też dziwnego, że kolejny cykl jego doświadczeń dotyczył metod otrzymywania gwiaździstego regulusa. Zdaniem Valentinusa była to sztuka trudna, która tylko nielicznym się powiodła. Newton uzyskał przepis na preparację gwiaździstego regulusa w wyniku długich i cierpliwych prób, w których trakcie szukał nie tylko najlepszych proporcji składników, lecz również właściwej temperatury, odpowiedniego momentu na dodanie topników itd. Uzyskany przepis sporządzony był bardzo starannie i wykorzystywany przez wiele lat. Newton próbował nawet użyć swego regulusa jako materiału na zwierciadło w teleskopie.
Wśród rękopisów przepisanych przez Newtona znajduje się Clavis (Klucz), pochodzący z końca lat siedemdziesiątych, autorstwa Starkeya. Należy wziąć gwiaździsty regulus Marsa, odpowiednie proporcje złota, srebra i rtęci. Regulus powinien być stopiony razem ze srebrem, następnie zamalgamowany z rtęcią. Po skomplikowanej sekwencji rozpuszczań, płukań, destylacji, osuszań itd. cała czerń zostanie wyeliminowana i „za siódmym razem powinniście mieć merkuriusz rozpuszczający wszystkie metale, w szczególności złoto”. Następnie stwierdza:
Wiem, o czym piszę, mam bowiem na ogniu liczne szklane naczynia ze złotem i owym merkuriuszem. Rosną one w tych szkłach w postaci drzewa i poprzez ciągłą cyrkulację drzewa te ponownie rozpuszczają się z fermentacją i znów dają merkuriusz [...] Bo sprawia on, że złoto zaczyna pęcznieć, staje się napęczniałe, gnije i wypuszcza odrośla i gałęzie, zmieniając co dzień kolor, co fascynuje mnie swym widokiem każdego dnia; cyt. w [14, 73].
Proces opisany przez Starkeya przedstawiony został na jednym z najbardziej znanych emblematów alchemicznych: Zielony Lew pożerający Słońce. Lew oznaczał antymon, zieleń symbolizowała jego niedojrzałość – chodziło więc o surowy antymon. Duchowe nasienie symbolizowane było przez Słońce, a krew płynąca z paszczy lwa przedstawiała „ożywiony” merkuriusz.
Starkey twierdził, że otrzymany przez niego „merkuriusz wprawiony w ruch” może rozpuścić wszystkie metale, w tym złoto. Alchemicy znali dobrze proces rozpuszczania złota w aqua regia – wodzie królewskiej, lecz uważali go za zwykłe mechaniczne rozdrabnianie cząstek złota, w którym nie zmienia się jego natura.
Trudno ustalić, w jakim stopniu Newton wierzył w prawdziwość tego rodzaju opisów. Kilkakrotnie sam chyba uważał, iż jest bliski jakiegoś podstawowego odkrycia. W maju 1681 r. Newton sporządził całą serię krótkich notatek świadczących o częściowych sukcesach. Zapiski te są trudne do rozszyfrowania: „Zrozumiałem, że gwiazda poranna to Wenus i że jest ona córką Saturna i jednym z gołębi”. W późniejszym okresie fragmenty te zostały przekreślone – zapewne rzekome odkrycie nie wytrzymało próby czasu. Również w roku 1684 znajdujemy zapiski pełne uniesienia: „Piątek 23 maja. Sprawiłem, iż Jowisz wzniósł się na swym orle”. Istnieje również rękopis ułożony przez Newtona na podstawie różnych źródeł i zatytułowany Praxis, w którym opisany jest proces pomnożenia – multiplikacji.
Pomimo rozczarowań sekrety alchemii wciąż chyba kusiły Newtona. Wiosną 1684 r. Newton zatopiony był w eksperymentach alchemicznych, a w drugiej połowie roku zajął się mechaniką, czego wynikiem miały być Principia. W roku następnym pochłonięty był pisaniem Principiów, ale wkrótce po ich ukończeniu wiosną 1686 r. wrócił do przerwanych doświadczeń. Nadchodzące lata były okresem najbardziej intensywnej pracy w alchemii. Ostatnią serię doświadczeń wykonał mniej więcej dwa miesiące przed wyjazdem do Londynu w celu objęcia stanowiska w mennicy, tj. w 1696 r.
W latach osiemdziesiątych Newton zaczął zestawiać Index chemicus, który z czasem osiągnął 879 haseł i zawierał odsyłacze do ponad stu pięćdziesięciu dzieł alchemicznych od starożytności po czasy mu współczesne. Praca ta świadczy, że Newton był największym bodaj znawcą literatury alchemicznej w jej długich i dobiegających już wtedy kresu dziejach. Również do alchemii Newton wniósł ducha pedantycznej ścisłości – najdłuższym hasłem Index chemicus było hasło Pondus – ciężar. Swoje własne eksperymenty powtarzał wielokrotnie, dobierając najbardziej odpowiednie proporcje składników. Potrafił w razie potrzeby osiągać dokładność ułamka grana (1gran = ok. 65 mg), mieszając odczynniki czubkiem noża na szkle zwierciadła. Jednym z ubocznych wyników tych doświadczeń była skala temperatur opublikowana w „Philosophical Transactions” oraz niewielka praca chemiczna De natura acidorum (O naturze kwasów).
Niejednoznaczny stosunek Newtona do alchemicznych tajemnic ilustrują listy do Johna Locke’a z 1692 r. Locke sam również praktykował alchemię i był jednym z egzekutorów testamentu niedawno zmarłego Boyle'a. Newton przekonywał Locke'a o niemożliwości transmutacji, lecz mimo to usiłował wydostać od niego szczegóły recepty na merkuriusz ogrzewający złoto – ten sam, o którym niemal dwadzieścia lat wcześniej Boyle pisał w „Philosophical Transactions”. Listy te pomagają wyobrazić sobie ową atmosferę sekretów i niedopowiedzeń, częściowych zwierzeń i czujnej nieufności, tak charakterystyczną dla Sztuki i tak jednocześnie odległą od ideału nauki jako wiedzy publicznej.