История, философия и методология химии

История и динамика химического знания

Основная цель данной главы состоит в обеспечении понимания студентом концептуального устройства химии. Она имеет основополагающее значение для всех других глав книги. В результате изучения материала данной главы студент должен:

знать

• • историю химии;
• • основные химические концепции;
• • критерии научности;

уметь

• • определять предмет различных химических концепций;
• • интерпретировать связи химии с другими науками;
• • использовать концепт «трансдисциплинарная наука» применительно к химии;

владеть

• • понятиями проблемного и интерпретационного ряда химических теорий;
• • арсеналом средств, позволяющих критически рассмотреть концепцию отрицания химической реальности.

Ключевые слова: предмет и объект химии, проблемный ряд химических теорий, интерпретационный ряд химических теорий, химическая реальность, язык химии.

Статус и предмет химии и философии химии

Химия занимает достойное место среди других современных наук. По числу публикаций химики превосходят ученых любой специальности. В наши дни под химией, как правило, понимают вполне определенную науку или концепцию. В противном случае к слову «химия» добавляется какое-либо уточняющее слово или частица (сравните: алхимия). Этимология слова «химия» вынуждает вспомнить древних египтян, греков, средневековых арабов. Слово «химия» обозначало: у египтян — землю (черную по определению), у греков — технику литья металлов, у арабов — технику добывания золота. Далеко не сразу термин «химия» стали использовать для обозначения одной из наук. К счастью, словоупотребление термина «химия» сложилось таким образом, что он стал обозначать именно область знания, а не просто какие-то реальные явления.

Под химией всегда имеется в виду определенная область знаний. Разумеется, это обстоятельство не избавляет от сложностей, которые возникают при рассмотрении научного статуса химии. А без этого при выяснении специфики химии не обойтись.

В книгах о химии, как правило, спешат дать формулировку химии исходя из определенного представления об ее предмете. Широко известное клише гласит, что химия является наукой о веществах, их составе, строении, свойствах и взаимных превращениях.

На первый взгляд, такое определение вполне состоятельно, поскольку оно выражает общие черты существующих на сегодняшний день химических наук. Сторонники рассматриваемой точки зрения считают чем-то само собой разумеющимся многоходовую операцию, включающую выделение предмета целого ряда химических наук, например, неорганической, органической, аналитической, квантовой химии, затем определение общих черт спектра предметов и обозначение его посредством термина «вещество», который так или иначе уточняется. Но это лишь первое представление. Стоит лишь задуматься над смыслом термина «вещество», как сразу же возникнет множество трудных для понимания моментов, связанных, в частности, с концептуальным устройством квантовых представлений, в рамках которых рассматриваемый термин считается спорным.

На первый взгляд кажется, что при определении предмета химии можно обойтись без философии химии. Но это мнение, кажущееся ясным и очевидным, в действительности же является поверхностным. А это означает, что следует побеспокоиться об обеспечении философской строгости всех рассуждений, касающихся предмета химии как науки. Как это сделать? На этот сложный вопрос могут быть даны самые различные ответы. Выбор автора определяется желанием иметь дело с философией химии как наукой. Но в таком случае следует, не торопясь с выводом относительно определения якобы универсального предмета химии, рассмотреть, прежде всего, статус химии как науки. Если будет понято устройство химии как науки, то, надо полагать, нетрудно будет определиться и относительно ее предмета.

Без теории не может быть осуществлен осмысленный доступ к предмету химии: знания о химических явлениях сосредоточены в теории. Постольку знания поставляются теориями, постольку, прежде всего, необходимо определиться с их статусом. Но теории бывают всякими, не только научными. Почему же автор с самого начала сделал акцент именно на научной теории? Потому что ее потенциал выше, чем у любой другой теории. На основе научной теории можно понять потенциал ненаучной теории, обратное соотношение неверно. Чтобы определиться со статусом научной теории, следует обратиться к представлению о проблемном ряде концепций.

Любая область знания, имея определенную историю, предстает как ряд теорий:

(11.1).

Теория существует в ментальной и языковой форме. Она предстает в ментальной области как совокупность суждений, в языковой — как совокупность предложений. В максимально вырожденном состоянии теорией является всего лишь одно предложение или суждение. Теория всегда соотносительна с некоторым предметом. Предметом теории могут быть и ментальные, и языковые образования. Но в таком случае следует четко различать, например, какое языковое образование является предметом исследования, а какое — его теорий.

Ряд теорий начинается с первой теории Т1. Выбор определенной теории в качестве начала проблемного ряда является условным актом. Уже древние люди владели определенными теориями. Человек — существо теоретическое. Человек потому и называется человеком, что он изначально отмечен печатью осмысленности, а она как раз и представлена в теоретической форме. Но первые теории за давностью времен нам малоизвестны. Именно поэтому исследователи на свой страх и риск вынуждены, осуществляя подчас нелегкий выбор, избирать некоторую теорию в качестве начала ряда теорий. Разумеется, при этом стараются иметь дело с теориями, в той или иной степени сохраняющими свою актуальность по настоящий день.

Итак, исследователю приходится иметь дело с некоторым рядом теорий, который он вынужден строить вполне определенным образом. Причем всегда используется некоторое правило построения теорий, их исторического ряда. Это обстоятельство в изображении ряда (11.1) выражается стрелочкой Имеется в виду, что каждая последующая теория имеет дело с нерешенными проблемами предыдущей. Беспроблемные теории не нуждаются в их дополнении другими теориями. Но, по сути, они не существуют, поэтому ряд теорий всегда является незаконченным.

Как в подробностях разъяснено в параграфе 5.1, статус научной теории присуждается не любым концепциям, а лишь тем из них, которые задают некоторые образцовые концептуальные идеалы, эффективность которых определяется не иначе, как в ходе многоступенчатого в концептуальном отношении развития теоретического проблемного ряда. Отсюда следует важный вывод: желание освоиться с проблемным рядом теорий неминуемо приводит к необходимости определиться относительно научного статуса концепций, входящих в него.

Теории изобретаются людьми, а потому и наиболее эпохальные открытия не являются безымянными. Разумеется, на лавры первооткрывателей всегда обнаруживается немало претендентов. Но даже при этом условии кому-то всегда отдается предпочтение. По авторитетному мнению Э. Штрёкер, «если бы историк науки был вынужден сейчас указать некоторый переломный год в химии, то он, вероятно, без особых колебаний назвал бы в качестве такового 1808 г., когда Дж. Дальтон опубликовал „Новую систему химической философии“ и тем самым заложил краеугольный камень научной теории атома»^[1]. Соглашаясь с ней, автор приводит основные положения химической атомистики Дальтона.

• 1. Химические элементы состоят из мельчайших частиц, называемых атомами.
• 2. Все атомы данного элемента идентичны друг другу.
• 3. Атомы различных элементов различаются по их относительным весам.
• 4. Атомы элементов могут объединяться, образуя соединения.
• 5. Закон кратных отношений: если два вещества образуют друг с другом более одного соединения, то массы одного вещества, приходящиеся на одну и ту же массу другого вещества, относятся как целые числа, обычно небольшие.
• 6. В процессе химических реакций атомы не могут быть созданы, разделены на части или разрушены; химическая реакция выступает как новая комбинация атомов.

По поводу химической атомистики Дальтона Э. Штрёкер приходит к очень важному заключению: «Главная заслуга Дальтона не в обнародовании нескольких атомных весов, а в идее теоретического обоснования химии. Когда химики начали работать на основе атомного учения Дальтона, они расширили область своих высказываний не только на протокольные записи, но также на гипотезы и законы»^[2]. Сам Дальтон сравнивал себя с Кеплером, который открыл законы движения небесных тел, но не сумел обосновать их. В этой связи Д. Найт остроумно заметил, что «Дальтон был Кеплером в химии, который все еще ожидал своего Ньютона»^[3]. С этим заключением следует согласиться, ибо в отличие от Ньютона Дальтон не был в состоянии предложить динамическую теорию происходящих процессов. Ньютон объяснил законы Кеплера посредством гравитационных сил. У него были определенные ответы на два вопроса: «как?» и «почему?». У Дальтона второй вопрос оставался без ответа, следовательно, его теория была не динамической, а феноменологической.

Феноменологические теории позволяют, по определению, ответить лишь на вопрос «как происходят явления?». Динамические теории отвечают на вопрос «почему явления произошли?» .

Динамические теории появятся в химии лишь после развития теории электромагнитных сил. Главная же заслуга Дальтона состояла в предложении химическому сообществу добротно скомпонованной теории. Как представляется, именно в этом отношении в начале XIX в. Дальтон превосходил своих современников, среди которых было немало выдающихся исследователей.

Каждый из оппонентов Дальтона обладал определенной концепцией. Но их концепции не выдерживали конкуренции с его теорией, и в этом все дело. Компонентами теории являются: 1) эмпирические или же предсказуемые (гипотетические) факты, которые часто называют переменными, 2) связь переменных, т. е. гипотетические и индуктивные законы, 3) принципы. Из этих трех концептов у Дальтона отсутствовали принципы, которые, по определению, должны быть основаниями законов. Он показал, что атомы химических элементов соединяются в определенных весовых отношениях. Эти соотношения как раз и являются законами. Но объяснить эти законы Дальтон не был в состоянии. Это означает, что он не владел научными принципами.

К сказанному следует добавить, что абсолютный атомный вес принимался Дальтоном в качестве неопределяемой, изначально данной величины. Концепция истины, используемая им, была незамысловатой, утверждения должны были соответствовать результатам экспериментов. Эта концепция приходила в противоречие с представлением о существовании атомов, ненаблюдаемых частиц. Тем не менее, ее в XIX в. разделяло абсолютное большинство химиков. Относительно метода химии не было достаточной ясности, считалось, что он должен быть экспериментальным. Наконец, следует отметить, что Дальтон руководствовался представлением об атомах, идентичных для данного элемента. По мнению автора, именно концепт идентичного атома обусловил эффективность теории Дальтона.

Все критики Дальтона не принимали концепт идентичного атома. В этом заключалась их решающая ошибка. Одна группа исследователей, в частности последователи учения выдающегося французского исследователя А. Лавуазье (1743−1794), стремились обойтись вообще без концепции атома. Сторонники учения Р. Бошковича (1711−1787) считали, что все атомы идентичны друг другу, то есть специфика атомов отдельных химических элементов никак не учитывалась. И те, и другие проходили мимо основополагающего концепта теории Дальтона. В результате их собственные теории попадали в полосу непреодолимых трудностей, более масштабных, чем те, с которыми имел дело адресат их критики. Наконец, следует отметить, что в рассматриваемый исторический период (конец XVIII — начало XIX в.) химики, в том числе и Дальтон, относились крайне скептически к теоретическим положениям, не выводимым непосредственно из экспериментальных данных. По своим основополагающим установкам они все были близки к позитивизму, который будет должным образом обоснован французским философом О. Контом лишь в 1843 г.

Итак, решающие события в достижении химией научной стадии случились в начале XIX в. благодаря усилиям Дж. Дальтона, его концептуальным прозрениям. В начале параграфа отмечалось, что предмет химии должен определяться в соответствии с содержанием теории.

По мнению автора, предмет химии можно определить следующим образом: химия изучает принципы, законы и переменные, входящие в состав химических теорий.

Разумеется, следует учитывать, что это определение имеет силу для всех химических теорий и наук. Химия является отраслью науки, которая состоит из групп химических наук, отдельных наук и теорий. В каждой из отдельных химических наук свои принципы, законы и переменные.

Когда подчеркивается, что химия изучает вещества и их превращения, то акцент делается на онтологии, т. е. называется не предмет, а объект химии. Но необходимо иметь в виду, что химия имеет дело не только с химическими объектами, но и с их ментальными и языковыми образами. Эти образы неправомерно исключать из предмета химии. Онтологическим предметом химии действительно являются химические вещества и их превращения. Но наряду с онтологическом предметом химии есть еще ее лингвологический и ментальнологический предмет. Ментальнологическим предметом химии являются ментальные образы химических веществ и их превращений.

От определения предмета химии резонно перейти к предмету философии химии. Она начинается там, где речь заходит о трудностях развития химии, т. е. ее проблемах, которые должны быть преодолены. Если бы химия была лишена всяких трудностей, то не было потребности в философии химии. Кажется, что преодоление существующих проблем неизбежно оставит философию химии не у дел. Но в действительности ее актуальность не только не убывает, а наоборот, возрастает. Это объясняется двумя обстоятельствами. Во-первых, проблемный характер любой науки, в том числе и химии, неизбежен. Одни проблемы преодолеваются, но возникают другие, как правило более замысловатые, чем их предшественники. С ростом научного знания более концептуально насыщенными становятся его проблемы. Этот рост ведет к повышению проблемного напряжения науки, а не к его спаду. Именно такое положение дел наблюдается в науке повсеместно. Химия лишь следует общему правилу.

Философия химии представляет значительный интерес как для философов, так и для химиков. Без химии философия скудеет, ибо оказывается лишенной значительного фрагмента человеческой культуры. Химия без философии химии не в состоянии добиться осознания своего собственного содержания. В силу отмеченного, разумеется, желательно плодотворное сотрудничество философов и химиков. К сожалению, оно налаживается с большим трудом. Широкое химическое сообщество относится к философии химии настороженно, и совершенно напрасно.

Многогранность науки

В этой связи автору представляется знаменательным суждение первоклассного химика ?. М. Зоркого. Он, справедливо отметив, что «в своем современном состоянии методология химии заметно отстает от реального положения дел, не дает достаточных средств для корректного непротиворечивого изложения химических знаний»^[4], делает заявление: «…Методология химии, как и общая методология естествознания, отнюдь не относится к области философии. Оставляя за философией обширное поле интеллектуальной (но не научной) деятельности, обсуждение методологических проблем науки желательно поручить ученым, а методологические проблемы химии — химикам-профессионалам»^[5].

?. М. Зоркий во многом прав, особенно в той части его утверждения, в которой он настаивает на зачислении методологии химии непосредственно в штат химии^[6].

Выводы

• 1. Научная химия начинается с теории атомов химических элементов Дж. Дальтона.
• 2. Предметом химии являются принципы, законы и переменные, входящие в состав отдельных химических наук.
• 3. Предметом философии химии являются проблемы химии.

• [1] Штрёкер Э. Атомистическое обоснование химии и ее развитие как системной науки // Философские проблемы современной химии. М.: Прогресс, 1971. С. 33.
• [2] Штрёкер Э. Атомистическое обоснование химии и ее развитие как системной науки // Философские проблемы современной химии. М.: Прогресс, 1971. С. 48.
• [3] Найт Д. Дальтон и его критики // Философские проблемы современной химии. М.: Прогресс, 1971. С. 100.
• [4] Зоркий Π. М. Структурная химия на рубеже веков // Российский химический журнал. 2001. Т. 65. № 2. С. 3.
• [5] Там же.
• [6] Автор решил оставить утверждение Π. М. Зоркого читателям для его критического рассмотрения.