Hennig Brandt: Từ giấc mơ luyện vàng đến phát hiện phốt pho

Một đêm năm 1669, Hennig Brandt nung hỗn hợp gồm cát, than và chất đặc sệt thu được sau hai tuần cô nước tiểu. Ông không tìm thấy vàng hay hòn đá triết gia như mong muốn. Thay vào đó, hơi trắng xuất hiện trong lò rồi ngưng tụ thành những giọt đặc, sáng rõ suốt nhiều giờ. Theo Science History Institute, chất giống sáp ấy chưa từng được biết đến và được Brandt gọi là phosphorus, từ Latin dùng cho những thứ phát sáng. Câu trả lời cho nghịch lý này khá rõ: giả thuyết của Brandt sai, nhưng thao tác của ông vẫn tạo ra một hiện tượng có thật, đủ khác thường để được nhận diện, trình diễn và cuối cùng trở thành một phần của hóa học. [1]

Brandt thực sự định tìm thứ gì?

Mục tiêu của Brandt là hòn đá triết gia, vật chất được các nhà giả kim tin rằng có thể biến kim loại thường thành vàng. Brandt đun cô nguyên liệu trong thời gian dài, lấy phần giống nhựa đường rồi tiếp tục nung với cát và than ở mức nhiệt cao nhất mà lò của ông có thể đạt tới. Đây là một quy trình cực nhọc, nhưng toàn bộ công sức ấy vẫn hướng đến một mục tiêu không thể thực hiện: tạo vàng bằng hòn đá triết gia. [1]

Điểm đáng chú ý không nằm ở việc Brandt “gần đúng” về vàng. Ông đã sai ngay ở tiền đề. Tuy nhiên, một tiền đề sai không khiến mọi thao tác bên dưới trở nên vô nghĩa. Khi vật liệu được cô đặc, trộn và nung, chúng vẫn biến đổi theo đặc tính thực của chúng, bất kể người thực hiện dùng cách giải thích nào. Có thể hình dung như việc tìm nhầm đường nhưng tình cờ gặp một địa điểm chưa có trên bản đồ: mục tiêu ban đầu không đạt được, song điều quan sát thấy trên đường vẫn có giá trị nếu người ta dừng lại, ghi nhận và tìm cách tạo lại nó. [1]

Vì sao ánh sáng trong lò là một phát hiện?

Sau nhiều giờ nung, Brandt nhìn thấy hơi trắng rồi những giọt đặc phát sáng. Chi tiết quyết định là chất này không chỉ lóe lên trong khoảnh khắc; nó tiếp tục phát sáng hàng giờ. Sự khác biệt rõ rệt ấy khiến sản phẩm không thể bị xem đơn giản là phần cặn vô dụng của một mẻ luyện vàng thất bại. Brandt đặt tên cho nó dựa trên đặc tính dễ nhận thấy nhất: khả năng phát sáng. Ông chưa có hệ thống hóa học hiện đại để xác định cấu tạo, nhưng vẫn có thể phân biệt một vật chất mới bằng quan sát trực tiếp và hành vi đặc trưng của nó. [1]

Phát hiện ở đây diễn ra theo hai bước. Trước hết là sự xuất hiện ngoài dự kiến của một chất lạ. Sau đó là quyết định coi hiện tượng ấy như đối tượng đáng chú ý, thay vì chỉ như dấu hiệu rằng thí nghiệm đã hỏng. Nếu Brandt chỉ quan tâm đến vàng, những giọt sáng có thể đã bị gạt sang bên. Việc đặt tên giúp tách chúng khỏi mục tiêu giả kim ban đầu và mở ra một câu hỏi mới: chất này là gì? Chính sự chuyển hướng chú ý ấy biến một kết quả ngoài ý muốn thành khám phá có thể được người khác biết đến. [1]

Thế giới quan bốn nguyên tố ảnh hưởng ra sao?

Brandt sống trong thời kỳ nhiều người vẫn hình dung thế giới được cấu thành từ bốn nguyên tố: lửa, không khí, nước và đất. Ông cùng những người được ông cho xem chất phát sáng mới đều cho rằng nó phải là sự kết hợp của các thành phần ấy. Cách giải thích này khác hẳn khái niệm nguyên tố hóa học ngày nay. Hơn một thế kỷ sau, Antoine Lavoisier mới thay thế cách nhìn đó bằng quan niệm nguyên tố là chất đơn giản không thể tiếp tục phân giải. Vì thế, Brandt có thể nhận ra một chất mới mà chưa hiểu nó theo đúng hệ thống phân loại về sau. [1]

Trường hợp này cho thấy quan sát và diễn giải không phải lúc nào cũng tiến cùng tốc độ. Điều Brandt thấy là một vật chất giống sáp, có thể phát sáng; đó là phần quan sát. Việc quy nó về bốn nguyên tố là cách diễn giải theo tri thức đương thời. Quan sát vẫn có thể được giữ lại khi cách diễn giải cũ bị thay thế. Đây cũng là lý do lịch sử hóa học không chỉ gồm những khoảnh khắc một nhà nghiên cứu lập tức hiểu đúng mọi thứ. Đôi khi một vật thể được tìm thấy trước, còn ngôn ngữ và lý thuyết thích hợp để mô tả nó chỉ hình thành nhiều năm sau. [1]

Phốt pho rời phòng giả kim như thế nào?

Ban đầu, phốt pho hấp dẫn công chúng nhờ vẻ ngoài ngoạn mục. Trong vòng khoảng nửa thế kỷ sau phát hiện, nó đã được sản xuất và bán cho các hiệu thuốc, những người nghiên cứu tự nhiên và người biểu diễn. Họ dùng chất này trong các buổi trình diễn tại triều đình và hội khoa học. Khoảng một thế kỷ sau phát hiện, phốt pho xuất hiện trong sách giáo khoa hóa học, trong đó có Elements of Theoretical and Practical Chemistry của P. J. Macquer. Một sản phẩm bí mật của giả kim thuật như vậy dần trở thành đối tượng được lưu thông, mô tả và giảng dạy. [1]

Hành trình ấy còn làm thay đổi ý nghĩa của chất phát sáng. Trên bàn thí nghiệm của Brandt, nó là kết quả bất ngờ và hiếm lạ. Khi có thể được sản xuất cho nhiều người xem, nó trở thành hiện tượng dùng để minh họa kiến thức. Sau thêm khoảng nửa thế kỷ, phốt pho đi vào diêm, phân bón và bom, khi phosphate khoáng sản thay nước tiểu để trở thành nguồn nguyên liệu tốt hơn. Chuỗi chuyển đổi này không có nghĩa Brandt đã dự đoán các ứng dụng đó. Nó cho thấy một khám phá có thể vượt xa câu hỏi đã sinh ra nó khi phương pháp sản xuất và nhu cầu xã hội thay đổi. [1]

Vì sao khoảnh khắc ấy trở thành biểu tượng?

Tên Brandt không nổi bật trong những ghi chép sớm nhất về phát hiện, nhưng Macquer về sau ghi công chính thức cho ông trong sách giáo khoa. Macquer cho rằng việc biến kim loại thành vàng là bất khả thi, đồng thời nhìn nhận các thao tác hóa học sai mục tiêu vẫn có thể tạo cơ hội cho những khám phá đáng chú ý. Cách đánh giá này đã gợi cảm hứng cho Joseph Wright of Derby. Năm 1771, Wright vẽ The Alchymist, tái hiện nhà giả kim trước nguồn sáng phát ra từ sản phẩm trong phòng thí nghiệm, hơn một thế kỷ sau đêm thí nghiệm của Brandt. [1]

Bức tranh khác thường vì hội họa lịch sử trước đó thường dành vị trí trung tâm cho thánh nhân, vua chúa hoặc thủ lĩnh quân sự, chứ không phải một người đang làm việc trong phòng thí nghiệm. William Pether sau đó chuyển tác phẩm thành bản khắc mezzotint năm 1775. Kỹ thuật này thể hiện được độ chuyển từ vùng trắng sáng sang nền đen sâu, rất phù hợp với cảnh ánh sáng xuất hiện giữa bóng tối. Hình ảnh ấy cô đọng ý nghĩa lâu dài của câu chuyện Brandt: khám phá không nhất thiết bắt đầu bằng một lý thuyết đúng, nhưng phải bắt đầu từ việc nhận ra rằng kết quả bất ngờ đang đặt ra một câu hỏi mới. [1]