ИСТОРИЯ И ФИЛОСОФИЯ ХИМИИ

«Химия – это древнейшая из наук. История цивилизации может быть написана как история химии»

А. Азимов

Тема 1. ХИМИЯ И ФИЛОСОФСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ЕЕ ИСТОРИИ

Предмет химии. Химический способ мышления и химический язык. Философские проблемы химии. Место химии в системе естественных наук. Взаимоотношения физики, химии и биологии. Специфика химизма. Проблема «сведения» химии к физике. Химия и химическая технология.

Химия и её история. Предмет истории химии. Периодизация истории химии (Г. Копп, М. Джуа, А. Азимов, В. Штрубе).

Основная проблема химии как науки и производства. История химии как закономерный процесс смены способов решения её основной проблемы. Концептуальные химические системы, их критерии. Методология концептуальных химических систем как основа реконструкции истории химии.

Аксиологическая модель истории химии.

Химия как наука. Химический способ мышления и химический язык

Лайнус Полинг, один из выдающихся химиков XX века, лауреат Нобелевской премии, определил химию как науку о веществах – об их строении, свойствах, о реакциях, в результате которых одни вещества превращаются в другие. Химия охватывает все области человеческой деятельности, в которых используются превращения веществ. А превращения веществ происходят повсюду, поэтому область применения химических знаний необычайно широка. Правда, ещё в 1967 году В. И. Кузнецов в своей фундаментальной монографии «Эволюция представлений об основных законах химии» пришел к важному выводу о том, что определение химии как науки о веществах и их превращениях в настоящее время явно устарело. Его позиция совпадает с мнением Ю. А. Жданова, согласно которому современная химия не исчерпывается изучением состава, строения и свойств химических соединений; её можно назвать наукой об атомно-молекулярной истории природных и искусственных тел.

Смысл, вкладываемый в слова «химия», «химический», может быть различным. Можно говорить о химических явлениях в окружающей природе, о химии как одном из видов практической деятельности человека, о химической промышленности, о химии как школьном и вузовском предмете, о химии как науке. Здесь речь идёт в основном о химии как естественной науке.

4

Химия, как всякая естественная наука, основывается на опыте, его осмыслении и систематизации. Несмотря на бесчисленное разнообразие природных явлений, практически все они воспроизводимы, т.е. могут быть повторены в некоторых существенных чертах неограниченное число раз. Эта возможность повторения, воспроизведения означает, что природные явления «подчиняются» некоторым законам, которые можно вывести опытным путем и проверить их применимость также с помощью опыта. Таким образом, объект химической науки – воспроизводимые химические явления, а её цель – установление химических законов, описывающих эти явления.

Законы формулируются с помощью понятий, поэтому следует констатировать,

что в химии существует особый способ мышления, выражающийся в особом химическом языке. Химический язык включает в себя химические термины и понятия, а также правила их употребления.

Все химические понятия и термины взаимосвязаны. Они существуют не сами по себе, независимо друг от друга, а объединены в некоторую упорядоченную систему, в которой можно обнаружить уровни и подсистемы. Так, термин может относиться либо к эмпирическому, либо к теоретическому уровню. За понятием эмпирического уровня стоит реальный объект или процесс (или, как часто говорят, «физический референт» понятия), который поддаётся наблюдению и исследованию. Напр., понятие «вещество» – поваренная соль, сода и т. д. Понятие теоретического уровня отличается той или иной степенью абстрактности и означает некоторый идеальный (идеализированный) объект или процесс. Пример – понятие «химическое вещество» - хлорид натрия, карбонат кальция и др. Здесь химическое вещество – идеализированный объект, так как получить его в совершенно чистом виде невозможно, и любой физический референт этого понятия, например, поваренная соль, всегда содержит некоторое количество примесей. Законы химии формулируются только через понятия теоретического уровня и также имеют идеальный характер.

Подсистемы понятий обычно называют теориями. Существует огромное количество химических понятий, входящих в различные теоретические системы. Но есть и основные, фундаментальные понятия, образующие основу химического языка.

К ним относятся понятия химического элемента, атома, молекулы, химического вещества, химической связи, химического процесса. Эти понятия имеют разный смысл в зависимости от включённости в ту или иную теоретическую систему. Одной из первых теоретических систем в химии является атомно-молекулярное учение. В результате работ Канницаро и ряда других ученых оно превратилось в согласованную

5

непротиворечивую систему понятий, которой на 1-м Международном съезде химиков (Карлсруэ, 1860 г.) был придан конвенциональный (условный) характер. В этой системе основные понятия сформулированы следующим образом:

Атом – неделимая химическая частица, характеризуемая неизменной атомной массой и некоторым набором целочисленных валентностей.

Молекула – наименьшая частица химического вещества, характеризуемая определённым атомным составом, который может быть изменён только в результате химических превращений.

Химический элемент – определённый тип (сорт) атомов, каждому из которых присвоен индивидуальный символ: Н – водород, О – кислород и т.д.

Далее следует обратиться к понятию закона. Здесь возникают два важных вопроса: 1) что представляют собой законы химии и 2) каким образом эти законы могут быть установлены? В самом общем смысле научный закон – это способ описания воспроизводимых явлений. Закон только констатирует некий реальный факт и не претендует на его объяснение.

Закон отличается объективным характером, поскольку он может быть экспериментально проверен любым желающим (способным выполнить такую проверку). Ещё одной особенностью закона является его общий характер, поскольку он описывает не какую - либо конкретную реакцию, а все в принципе осуществимые реакции, даже те, которые пока экспериментально не исследованы. И последнее. Химический закон должен быть сформулирован грамматически правильно (с точки зрения химического языка), то есть закон входит в качестве составной части в определённую систему химических понятий и выражает существующие взаимосвязи между понятиями этой системы. Поэтому закон – ключевой элемент теории, которая есть система законов.

Философские проблемы химии. Философия химии и история химии

Химия, как и любая другая наука, в процессе своего развития вынуждает исследователей обращаться к анализу самого процесса познания, его законов, методологических средств, понятийного и логического инструментария. Д. И. Менделеев ещё в первом издании «Основ химии» подчёркивал, что одна из задач его сочинения – передать читателям определённое «миросозерцание на предмет исследований». Здесь Менделеев, по сути дела, говорит о важности обращения к Химия, как и любая другая наука, в процессе своего развития вынуждает исследователей обращаться к анализу самого процесса познания, его законов, методологических средств, понятийного и логического инструментария. Д. И.

6

философским вопросам химии. Какова связь между философией и химией? Интересный (впрочем, несколько карикатурный) взгляд химиков и философов друг на друга приводит американский методолог Э. Р. Скерри. Он пишет, что химики и философы традиционно относятся друг к другу в некоторой степени с подозрением, а иногда даже с некоторым презрением. Химики справедливо гордятся тем, что они познают необыкновенный мир экспериментально и, следовательно, могут обосновать свои теоретические и практические знания. На взгляд химиков, философы, которые вообще не занимаются каким-либо экспериментированием, не достойны уважения. В свою очередь, философы гордятся своим доскональным, всеобъемлющим мышлением. Они открыто заявляют, что не желают вникать в неряшливые детали экспериментального мира, потому что это может ограничить всеобщность их суждений и попытки обрисовать реальность в самом широком ракурсе. Некоторые из философов свысока смотрят на химиков за то, что они понимают научные модели буквально, за то, что они всего лишь наивные реалисты. Д. И. Менделеев подчёркивал важность философского анализа для развития самой науки. Другие исследователи, наоборот, отмечают конструктивное влияние науки на развитие философии. Провести резкую границу между специально-научным и философским знанием трудно. В истории человеческого познания есть немало примеров, когда проблема, бывшая в своё время предметом исключительно философского размышления, становится содержанием специальной науки. Например, релятивная концепция пространства и времени Лейбница стала одним из основных постулатов теории относительности Эйнштейна.

Вместе с тем области философского и специально-научного познания обладают собственной спецификой. Область философии начинается там, где мы рассматриваем науку как результат деятельности, показывая, каким образом достижение объективного знания обусловлено деятельностью субъекта. Философия представляет собой теоретическое воспроизведение, осознание той деятельности, результатом которой является наука.

Философские проблемы науки – это не проблемы науки; не следует возлагать на философию тех задач, которые не входят в сферу её компетенции. Философские проблемы науки – это философские проблемы, которые возникают в ходе реконструкции, теоретического воссоздания процессов и результатов научного познания.

Обратимся вновь к философским проблемам химии. По мнению некоторых авторов, философия химии является достаточно молодой областью исследований. Причину они видят в том, что большинство философов науки полагают, что химия

7

всего лишь частный случай физики и поэтому не представляет фундаментального интереса. Химии нечего противопоставить квантовой механике, теории относительности в физике и теории Дарвина в биологии. Так или иначе, ещё два-три десятилетия назад интерес к философским и методологическим проблемам химии явно не соответствовал её вкладу в развитие современной науки и практики. По образному замечанию Ю. А. Жданова, активно обсуждают свои методологические проблемы, спорят и шумят биологи и физики, кибернетики и астрономы, а голоса химиков в этом хоре почти не слышно. Последние десять лет интерес к философии химии существенно вырос. Созданы международное сообщество и журналы, посвященные философским проблемам химии.

Можно выделить три основные группы философских вопросов химии:

1)онтологические, мировоззренческие вопросы, касающиеся достижений химии в познании вещества, вклада химии в современную научную картину мира, взаимосвязи химии с другими науками;

2)вопросы гносеологического и методологического характера, связанные с познавательной деятельностью химика, с применением в химии современных методов математики, физики, квантовой механики, с анализом развивающегося химического знания, его логического и понятийного инструментария;

3)вопросы, относящиеся к социальным и ценностным аспектам химии. Философия химии возможна только на основе анализа исторического пути

развития химического знания. Современная философия науки, особенно начиная со второй половины 60-х годов прошлого века, ориентировалась именно на анализ истории науки и реальной практики научного познания. Обращает на себя внимание тот факт, что само возникновение проблемы теоретической реконструкции истории науки имеет некоторую связь с философским анализом химии. Важную роль в появлении этого нового направления играла, как известно, книга Т. Куна «Структура научных революций», в которой он для обоснования своих выводов нередко опирался на анализ истории химии.

Место химии в системе естественных наук. Специфика химизма

«Химия относится к числу естественных наук, изучающих мир со всем богатством его форм и многообразием происходящих в нем явлений», – такими словами начинается учебник «Общая химия» Н. Л. Глинки. Как известно, естествознание есть совокупность наук о природе, которая, кроме химии, включает в себя астрономию, физику, биологию, геологию и т.п. Каждая из перечисленных

8

отраслей естествознания, в свою очередь, представляет собой сложную систему взаимосвязанных научных дисциплин.

Взаимное влияние естественных наук в процессе их исторического развития является важнейшей тенденцией развития науки, что подтверждается словами М. В. Ломоносова: «Слеп физик без математики, сухорук без химии». Смысл этого утверждения в связи с химией понятен, – ведь наиболее распространенным, практически важным и доступным объектом исследования на Земле является химический вещественный уровень организации материи в виде химических соединений.

На разных этапах своего становления и развития химия постоянно находилась во взаимодействии с другими естественными науками. Ещё Р. Декарт включил химию в механическую картину мира, объясняя многообразие химических веществ и их свойств тем, что атомы огня, воздуха и земли механически взаимодействуют друг с другом и образуют «cмешанные тела». Стремление Д. И. Менделеева к изучению первопричин химических превращений привело к решению поставленной им задачи через физические подходы; не случайно он заявлял, что главный предмет его занятий есть физическая химия.

Как ни парадоксально, химия в системе современного естествознания занимает несколько двусмысленное положение: её охотно признают в качестве необходимой научной основы для понимания биологических, геологических явлений, для проектирования технологических процессов, но нередко ей отказывают в статусе теоретической науки, сводя к квантовой механике, статистической физике, термодинамике. Ю. А. Жданов, известный химик и методолог химии, остроумно заметил, что существует немало авторитетных свидетелей как из среды философов, так и из числа естествоиспытателей, готовых поклясться, что химия как наука в принципе не существует, что под термином «химия» скрывается смесь точной, элегантной физической теории и грязной вульгарной кухни, которую лишь из сострадания можно назвать наукой.

Действительно, наиболее тесно химия контактирует именно с физикой. Можно сказать, что химия окружена физикой с двух сторон. Дело в том, что предметом химии является атомный уровень организации вещества. Атом химически неделим; хотя атомы являются сложными системами, в химии они рассматриваются как своего рода «химические единицы». Д. И. Менделеев писал в «Основах химии», что, хотя в принципе атомы, конечно, делимы, но химики рассматривают их как целые частицы материи и строят из них, как из кирпичей, сложнейшие химические постройки – молекулы. Физики же имеют дело как с молекулами, так и атомами, но атомы

9

являются предметом изучения физики не сами по себе, а с точки зрения взаимодействия внутри атомов электронов и атомных ядер. Поэтому химия граничит, с одной стороны, с макроскопической физикой (физикой твёрдого тела, физикой тепловых явлений, молекулярной физикой, физикой сплошных сред и т.п.), а с другой

– с микрофизикой (квантовой механикой, физикой элементарных частиц, физикой атомного ядра и т.п.).

Такие близкое соседство физики и химии оказалось для химии весьма плодотворным (особенно в XIX веке), поскольку обусловило перенос в химию идей, методов и концептуальных схем теоретически более развитой физики. Математический формализм ньютоновской динамики лёг в основу химической кинетики. Термодинамика породила химическую термодинамику – учение о химических равновесиях. Квантовая механика вскрыла сущность периодического закона Менделеева.

Роль физики в развитии теоретических концепций и методов исследования в химии можно оценить, посмотрев, например, список лауреатов Нобелевской премии по химии. Не менее трети в этом списке – авторы крупнейших достижений в области физической химии. Среди них те, кто открыл радиоактивность и изотопы (Резерфорд, М. Кюри, Содди, Астон, Жолио-Кюри и др.), заложил основы квантовой химии (Полинг и Малликен) и современной химической кинетики (Хиншелвуд и Семенов), развил новые физические методы (Дебай, Гейеровский, Эйген, Норриш, Портер и др.).

На современном этапе химия в значительной мере связана не только с физикой, но и биологией, геологией и другими науками. Их взаимное влияние подчас имеет и отрицательную сторону. Различный уровень теоретического развития взаимодействующих естественных наук порождает проблему лидерства в естествознании, когда более развитая в фундаментальном отношении наука может мешать развитию основополагающих положений смежной науки. Как правило, на роль лидера претендовала физика. Её претензии значительно усилились в связи с созданием квантовой механики, которая стала играть роль концептуальной основы не только химии, но и биологии.

Нередко высказывается мысль о том, что между живой и неживой природой нет принципиальной разницы, живое только сложнее устроено и хуже изучено. Обсуждение затрагивает главным образом одну проблему: можно ли сводить все биологические явления к химическим, а химические – к физическим. Такое сведение «высшего» к «низшему» в науке получило название редукционизма (от латинского термина reductio – возвращение, сведение к прежнему).

10