Figur 1.2
Endnu i slutningen af 1700-tallet kunne de fire elementer optræde i lærebøger i kemi, som her i Tychsens Chemisk Haandbog, hvor de er suppleret med et “brændbart Væsen”, hvilket var Tychsens betegnelse for flogiston.
Også i oldtidens Kina opfattede man stof som bestående af nogle få elementer, men typisk fem i stedet for fire. De tidlige tilhængere af den taoistiske filosofi anerkendte ikke blot vand, jord og ild som grundelementer, men også principperne træ og metal. Derimod optrådte luft ikke som en elementær kategori hos kineserne.
I antikkens litteratur findes der flere omfattende beskrivelser af vand og dets egenskaber, forekomst, virkninger osv., især skrevet af Aristoteles og Plinius. I sin omfangsrige Historia naturalis kunne Plinius berette om, hvordan opløst kalk (calciumcarbonat) kunne adskilles fra hårdt vand, hvilket han fortolkede som, at noget af vandet var blevet omdannet til kalk. Det var almindelig anerkendt til op i 1700-tallet, at vand (eller særlige former for vand) kunne omdannes til mineraler. En anden romersk forfatter, Diodorus Siculus, fortalte således om kvartskrystaller, at de dannedes ud af det reneste vand ved hjælp af solens kraft. Så sent som 1783 kunne Christian Kratzenstein, der var professor i fysik ved Københavns Universitet, beskrive et forsøg, hvorved vand blev omdannet til hårde krystaller.
Alkymiens æra
Med aristotelismens dominerende position i middelalderen og frem til midten af 1600-tallet blev fire-elementlæren det naturlige udgangspunkt for enhver tænkning over stoffer og deres forvandling, sådan som vi finder den blandt alkymisterne i senmiddelalderen og renæssancen. Blandt de fire elementer var det dog ilden og ikke vandet, der havde alkymisternes særlige interesse. Deres eksperimenter var netop karakteriseret ved en udstrakt brug af ovne og destillationer, som de med stor ekspertise anvendte i ofte meget langvarige opvarmningsprocesser. “Ildens filosoffer” betegnede de sig selv. Den første form for kemisk symbolik optrådte i alkymien, hvor vand blev tilskrevet symbolet ∇. Trekanten, der peger nedad, hentyder til, at vand er et element, der søger mod Jordens indre, mens ilden, der søger opad, blev symboliseret med en modsat pegende trekant, som ∇ (figur 1.2). I alkymistiske opskrifter optræder ‘vand’ hyppigt, men navnet kunne både henvise til almindeligt vand, princippet vand og flydende stoffer af enhver art, hvilket gør det vanskeligt at forstå de alkymistiske skrifter. I 1600-tallet var det almindeligt at skelne mellem fx destilleret vand og regnvand, der symbolsk blev fremstillet som henholdsvis ∇D og ∇P; som det fremgår af figur 1.3, kunne man også møde symboler som ∇F og ∇R, der dog kun havde deres tilstandsform og navn fælles med vand. Mens det første symbol henviser til salpetersyre eller ‘skedevand’ (aqua fortis), er ∇R betegnelsen for kongevand (aqua regia), en blanding af salpetersyre og saltsyre. I figur 1.4 ses nogle af de andre symboler for forskellige typer vand.
Figur 1.3
Allerede i 1600-tallet fandtes der kemiske symbolsystemer, som dette fra 1664. I modsætning til det nutidige system dækkede alkymiens symboler ikke blot stoffer, men også apparater og operationer. I skemaet angives to symboler for vand, henholdsvis den nedadrettede trekant og to bølgelinjer. Bølgesymbolet for vand er det ældste, idet det har sin oprindelse i egyptiske hieroglyffer.
Figur 1.4
Symboler for vand i den franske Encyclopédie fra 1751-72. Bortset fra det almindelige symbol ∇ er der symboler for regnvand, kogende vand og havvand; det sidste symbol betegner spiritus eller ‘livets vand’, aqua vita.
I det store og hele holdt den aristoteliske fire-elementlære sig til starten af 1700-tallet, selvom den flere gange blev udfordret af andre kemiske systemer som den af Paracelsus indførte tria prima-teori. Her var der tre grundelementer eller principper, nemlig salt, svovl og kviksølv, hvor kviksølvet havde mange af de egenskaber, der i fire-elementlæren blev tilskrevet vand. Den belgiske kemiker og alkymist Jan Baptista van Helmont afviste både de fire elementer og den paracelsiske teori om tria prima. I stedet antog han, at der kun findes to egentlige elementer eller urstoffer, nemlig vand og luft. Vand kan omdannes til alle andre former for stof, dog undtagen luft. Det interessante er ikke så meget den centrale rolle, Helmont tildelte vandet (og som kan minde om Thales’ opfattelse), men at han argumenterede for sin opfattelse ved hjælp af eksperimenter. I det mest kendte af disse plantede han et piletræ på fem pund i 200 pund tørret jord, hvorefter han gennem fem år vandede det med regnvand. Han fandt, at træet havde øget sin vægt til ca. 169 pund, mens jorden efter tørring stadig vejede 200 pund. Heraf sluttede Helmont – noget naivt, vil vi nok sige – at de ekstra 164 pund af træet udelukkende var blevet dannet af vand.
Vand som geologisk faktor
Vand spillede ikke blot en afgørende rolle for kemikere og alkymister, men også i forsøget på at forstå jordoverfladen og dens tilblivelse, hvad vi i dag ville kalde geologi. I middelalderen forlod man sig på den antikke tradition, hvor Aristoteles’ Meteorologica og Plinius’ Historia naturalis hørte til de autoritative skrifter. Vi kan få et indtryk af den senmiddelalderlige opfattelse gennem bogen Lucidarius, der som dansk håndskrift kendes fra omkring 1460, og som blev trykt i 1510. I denne første populærvidenskabelige bog på dansk får vi at vide, at Jorden “flyder i vandet så som en blomme i et æg.” Ikke blot er Jorden omgivet af vand, der går også flere vandhuller gennem den faste Jord, hvorigennem det vand, vi på overfladen kender som floder og kilder, flyder. I et andet afsnit af Lucidarius diskuteres det, hvorfor havene er salte, hvilket forklares som en virkning af solen, der får “den urene ting, der er i Jorden under havet” til at blandes med vandet. Gennem en cirkulationsproces skilles vandet i ferske og salte dele: “Des mere vandet rinder og sies gennem Jorden, fra det kommer fra havet, des renere og sødere er det vand, som vi ser i kilderne.”
Vandet spillede en central rolle i den tidligste videnskabelige geologi, sådan som vi kender den fra Niels Stensen, bedre kendt under sit latinske navn Nicolaus Stenonis eller blot Steno, og andre af 1600-tallets pionerer. De tidligste geologiske teorier var forbundet med geogonier, spekulative teorier om hvordan Jorden var blevet til og havde opnået sin nuværende form. Disse teorier var stærkt prægede af Bibelen, sådan som tilfældet var med englænderen Thomas Burnets The Sacred Theory of the Earth fra 1684 (figur 1.5).
Burnet startede sin mosaisk-geologiske udviklingshistorie med skabelsesberetningen og den globale syndflod, der af alle blev betragtet som et faktum, og som spillede en afgørende rolle i den tidlige geologi. Heller ikke Steno tvivlede om syndfloden som historisk realitet, og i sit geologiske hovedværk De solido fra 1669 fremkom han med forskellige bud på “de måder, hvorpå vandene kan være stegne … [og som] stemmer med naturens love.” Som en blandt flere muligheder foreslog han, at Jorden var et gigantisk hydraulisk system, idet der omkring den centrale ild befandt sig store reservoirer af vand, som på Noas tid strømmede ud over jordoverfladen.
Der var enighed om, at sammen med ilden (i form af vulkaner) var vandet den agent, der havde skabt Jordens overflade, og som stadig omformer den. Det er derfor forståeligt, at den tidlige geologiske videnskab fokuserede på netop disse to agenter. Ifølge den ‘neptunistiske’ lære, der vandt udbredelse i slutningen af 1700-tallet, var vandet den afgørende faktor, mens ‘plutonisterne’ lagde større vægt på vulkansk aktivitet. Omkring 1800 var udviklingen i geologi stærkt præget af striden mellem neptunister og plutonister.
Figur 1.5
Forsiden af Burnets bog fra 1684, hvori Jordens udviklingshistorie fremstilles i form af en kort tegneserie, der skal læses med uret. De to første faser er skabelsen og paradiset, hvorefter syndfloden følger. I fjerde fase er Jorden beboelig igen, men den vil gå