Спор о дематериализации и реальности в химии

В параграфе 11.1 рассматривался вопрос о химической реальности. Сейчас, после рассмотрения динамики химического знания, есть возможность рассмотреть его более основательно. Центральная проблема такова: если доступ к химической реальности получают исключительно благодаря теории, то есть ли возможность составить представление о ней самой как таковой?

Этот вопрос был интерпретирован в довольно радикальном стиле бельгийцем П. Ласло^[1]. Он считает, что исследовательская работа химика постепенно отдаляет его от изучаемых объектов. Так, если он проводит спектроскопический анализ, то ему приходится удовлетворяться полученными спектрами, но они ведь не являются непосредственно химическими молекулами.

Многогранность науки

Если на заре химии работа в лаборатории понималась как непосредственный контакт с материей, то теперь она предстает как трансформация знаков. Ласло поэтому сравнивает деятельность химика и лингвиста. Оба имеют дело с определенными языками. Заканчивает он статью следующим выводом: «Таким образом, мы приходим к выводу, что химия является наукой о материи лишь в формальном смысле. Это в значительно большей мере наука ума. Подобно музыке, химия — комбинаторное искусство и наука. Подобно тому, как музыка находится по ту сторону акустики, химия превосходит материю и является местом обитания интеллекта»^[2].

Химик, руководствуясь теорией, остается в ее рамках; подлинной реальностью, с которой он имеет дело, оказывается химический язык в качестве системы знаков. Ласло не утверждает, что химическая реальность вообще не существует, но он очень близок к этому выводу. Его позиция, по сути, является антиреалистической. Что касается понятия материи, то оно, в конечном счете, полностью оказывается не у дел.

Концепция дематериализации была подвергнута критике Э. Франсуером^[3]. По его мнению, материальность трехмерных моделей молекул имеет действительное значение. Недопустимо считать химию всего лишь инскрипцией, то есть системой знаков. Реальные молекулы существуют и не совпадают с инскрипциями. Линия аргументации Франсуера состоит в учете уроков использования в стереохимии структурных моделей, руководствуясь которыми, исследователи ставили определенные эксперименты по измерению, например, пространственных характеристик химических связей. Найденные экспериментальным путем величины параметров могли быть приписаны реальным молекулам. Структурные трехмерные модели молекул, бесспорно, отличаются от реальных молекул. Решающее различие состоит в том, что непосредственно эксперименты проводятся не с моделями, а с молекулами как таковыми.

Благодаря своей философской позиции Франсуер должен быть зачислен в разряд реалистов. Его логика вроде бы довольно убедительна. Но дело в том, что он ограничивается анализом классической химии. Если же принять во внимание материал квантовой химии, то выявляются новые сложности. По крайней мере, очевидно, что невозможно обойтись без учета ее новаций. Именно этому учету посвящена статья польского философа П. Зейдлера^[4].

Зейдлер считает, что в классической химии со времен Бутлерова и Кекуле некритично использовались так называемые структурные модели, характерной особенностью которых считалась их схожесть с химическими молекулами. Но при этом не учитывалось, что модели имеют теоретический характер. В качестве таковых они не являются копиями молекул, а имеют информативный характер. Необходимо учитывать, что эмпирические системы, включенные в научное исследование, не даны непосредственно. В этой связи Зейдлер считает необходимым занять антиреалистическую позицию.

Интерпретации, проводимые на основе квантово-механических моделей, являются не семантическими, а инструментально-прагматическими. В своем критическом отношении к научному реализму Зейдлер старается занять умеренную позицию. Теоретические модели представляют эмпирические системы, но не в их структурном, а в динамическом плане. В соответствии со структурными моделями геометрическое устройство молекул является неизменным, жестким. В рамках динамических моделей жесткие структуры неприемлемы. Можно признать, что модели представляют, репрезентируют эмпирические системы, но не в семантическом виде. Проблемы, поднятые в статьях международного журнала по философии химии «HYLE», исключительно актуальны. Имеет смысл обсудить их в систематическом виде.

В любой науке можно выделить три ее представления: ментальное, языковое и объектное. Несомненная сложность состоит в том, что их приходится определенным образом сочетать. Длительное время на языковое и ментальное представление теории не обращали должного внимания. В таком случае вопрос о реальности считался самоочевидным. Если же учитывать актуальность всех трех представлений химической теории, то вопрос о реальности обрастает новыми проблемными аспектами. В этой связи резонно вспомнить о языковом повороте, которые ранее всего случился в философии, прежде всего благодаря усилиям Л. Витгенштейна и М. Хайдеггера.

Интересно, что в химии исключительная значимость языка была осознана, пожалуй, раньше, чем во многих других науках. Химическая номенклатура энергично развивалась уже в конце XVIII в., особенно А. Лавуазье. Й. Берцелиус ввел в 1814 г. знаки химических элементов, а таблица Д. Менделеева вообще смотрится как запись алфавита химии. Если к этому добавить еще указание на уравнения химических реакций, структурные формулы и обилие аналитических выражений, записываемых с помощью функций, а также графы и диаграммы, то становится очевидным, что язык химической науки представляет собой исключительно развитый феномен с яркой спецификой.

Языковой поворот при всей его радикальности первоначально сопрягался с теорией копирования. В философии Л. Витгенштейна, изложенной в его «Логико-философском трактате» (1921), теория рассматривается как картина фактов. Причем сами факты интерпретируются в качестве материальных явлений. Но постепенно число сторонников теории копирования стало убывать. Во многом это было обусловлено усилением в философии семиотической и прагматической составляющих.

Интерпретация языка как системы знаков привела к семиотике, которая по определению является наукой о знаках. Отцом научной семиотики по праву считается американец Ч. С. Пирс. Но он является основателем не только семиотики, но и прагматизма как философского движения, в рамках которого на первое место водружается не семантика с ее приверженностью к терминам-описаниям, то есть к дескрипциям, а прагматика с ее акцентом на процессах достижения поставленных целей. Усиление американской философии более всего способствовало облачению языкового поворота в семиотические и прагматические одежды.

В данном месте заслуживают упоминания работы Б. Латура, французского социолога, оказывающие значительное влияние на современную философию науки^[5]. Он полагает, что наука выступает в качестве не сети принципов и понятий, а языковой субкультуры, которая конструируется в процессе социальной практики. Явления не существуют вне процедур измерения и их интерпретаций. Возможность перехода от языка к референтам отрицается. Концепция дематериалиции в химии в значительной степени инициирована желанием ряда химиков соответствовать латуровской социологии научного знания. Но ее недостаточность состоит в отчужденности от актуальных химических теорий.

С антиреалистических позиций применительно к химии выступает немецкий философ Н. Псаррос^[6]. Он принадлежит к так называемой Эрлангенской школе, объединяющей исследователей (П. Лоренцен, П. Яних), защищающих конструктивистские позиции. Эти исследователи стремятся избежать логического круга в определении теории и фактов. Он имеет место, если факты объясняются на основе теории, а теория — на основе фактов. Чтобы избежать упомянутого логического круга, вводится представление о донаучных действиях, исходя из которых совершается научная практика. В свете такого представления все химические концепты не описывают реальность, а представляют нормы исследования. Рассматриваемая позиция неоднократно подвергалась критике. В частности, указывалось, что она не позволяет истолковать эффективность научных операций. С реалистических позиций это объясняется соответствием концептов и самой химической реальности. Весьма спорным является также представление о наличии в науке донаучных концептов. Как бы то ни было, без основательной интерпретации самой химической науки в философии химии никак не обойтись. И вот тут резонно обратиться к урокам квантовой механики.

Многочисленные попытки совместить постулат волновой функции с теорией копирования, как правило, заканчивались конфузом. С одной стороны, физики, а вслед за ними и химики, были убеждены, что именно благодаря указанному постулату они получают знания о реальности. С другой стороны, она, насыщенная вероятностными эффектами, приобрела неуловимый, виртуальный характер. В этой связи возникли многочисленные коллизии. Физики были обеспокоены проблемой скрытых параметров элементарных частиц. Длительное время знаменитый парадокс Эйнштейна — Подольского — Розена, придуманный с целью доказать их существование, оставался непреодоленным. Но экспериментальная проверка так называемых неравенств Д. Белла, а также разработка концепта запутанных состояний позволили существенно прояснить ситуацию со скрытыми параметрами. Они не существуют, вероятностное описание выражает не недостаток наших сведений о поведении элементарных частиц, а их имманентные черты^[7].

Еще один острый вопрос философии физики касается проблемы реальности. Можно ли говорить о природе объектов вне их контакта с макрообстановкой? Современная физика внесла ясность и в вопрос о природе микрообъекта, не взаимодействующего с прибором. Физики различают три состояния квантовой системы: чистое, запутанное и смешанное. Измерение переводит чистое (когерентное) состояние в запутанное (существует корреляция между признаками ранее взаимодействовавших объектов), а затем в смешанное (упомянутая корреляция отсутствует). Измерение выступает как процесс декогеренции, разрушения исходного состояния. Реальность исходного состояния не отрицается.

Таким образом, современные физики не только не отказываются от признания наличия квантово-механической реальности, но и классифицируют ее определенным образом, выделяя, как показано выше, три ее состояния. Разумеется, при этом возникает сложный вопрос получения знаний о чистых состояниях. Непосредственно в экспериментах его невозможно заполучить. Ситуация кажется безвыходной, но это лишь первое впечатление. Чистое состояние реконструируется на основе результатов измерений благодаря творческому воображению физика или химика. Измерения свидетельствуют о нем косвенным образом.

Развитые представления позволяют уточнить наши знания об онтологической значимости волновой функции. В соответствии со статистической интерпретацией волновой функции, разработанной М. Борном, эта функция имеет вспомогательное значение, она необходима для расчета результатов измерений. В таком случае она ничего не описывает, то есть начисто лишена онтологической функции. Но этот вывод противоречит наличию чистых состояний, отображением которых как раз и является волновая функция.

В химии сложилась специфическая проблемная ситуация. На первый план выходит вопрос о соотношении макрои микропроцессов, а также о концептуальной значимости аппроксимаций. При решении уравнения Шрёдингера, описывающего поведение системы, состоящей из трех и большего числа частиц, возникают значительные трудности, которые преодолеваются посредством приближений, например, Борна — Оппенгеймера или Хартри — Фока. Лишь после этого образ химических объектов и процессов получает отчетливое выражение.

Конечно же, возникает подозрение, что упомянутые аппроксимации приводят к утрате части квантово-механических признаков химических систем. Оно усиливается у каждого, кто знаком с теми рисунками, которые приводятся в руководствах, например, по физической химии. Может создаться впечатление, что благодаря аппроксимациям язык квантовой теории переводится на язык классической теории, в частности, когда речь заходит о таких параметрах, как расстояние между атомами, углы между химическими связями, вычисленные на основе спектроскопических данных, и др. Разве эти параметры не позволяют создать пространственный образ молекулы? Очевидно, позволяют. Но каждый, кто так считает, встречается со значительными трудностями.

Дело в том, что пространственный образ молекулы создан на основе экспериментальных измерений, но при этом она считается объектом, существующим безотносительно к ее окружению. Однако согласно методологии квантовой механики такого рода объекты недопустимо приравнивать к реальным объектам. Молекула находится в когерентном состоянии, а оно по своему статусу резко отличается от смешанного состояния. Но в химических руководствах на этот счет, как правило, не обращается должного внимания. Расстояние между атомами (длина химической связи) считается параметром, который определяется экспериментально, то есть не учитывается принципиально различный статус молекулы до и после измерения. Таким образом, действительно в значительной степени происходит утрата части специфической квантово-механической концептуальности. На первый план выходят вопросы интерпретации химических концептов, а им не уделяется должного внимания. Если они в той или иной степени игнорируются, то непременно возникают нежелательные коллизии. О справедливости этого предположения свидетельствуют и труды рассмотренных выше авторов.

Ласло редуцирует квантово-механическую химическую трансдукцию к феномену языка. Но химический язык — это всего лишь одно представление из трех, онтологического, лингвологического и ментальнологического. Ментальность Ласло упоминает всего лишь по случаю. Химическая реальность «перекачивается» всецело в область языка. Исследователь, знакомый с развитием современного французского постструктурализма (Ж. Деррида, Ж.-Ф. Лиотар), легко распознает идеологию именно этого учения в построениях Ласло, равно как и Латура. Налицо явный лингвистический фетишизм. Ласло попытался, по сути, обосновать его посредством анализа методологии научного исследования в химии, но, думается, потерпел неудачу.

Франсуер достаточно убедительно показал ограниченность трансдукции в исполнении Ласло, но он продемонстрировал это обстоятельство, оперируя материалом классической органической химии. Лишь применительно к этой области все выглядит просто. К сожалению, Франсуер оставил эту иллюзию в полной неприкосновенности.

Зейдлер в отличие от Франсуера обратился непосредственно к квантовой химии, но при этом он не избежал, по крайней мере, трех ошибочных заключений. Во-первых, он склонился на сторону инструментализма, которому, как известно, недостает концептуальности. Во-вторых, Зейдлер обратился к прагматизму, исходя из поверхностных представлений о нем. Судя по его аргументации, он находится значительно ближе к операционализму, чем к прагматизму. Согласно операционализму, отвергаются все концепты, которые не представлены непосредственно в процессе измерения. Прагматизм же имеет дело с целеполаганием на основе ценностей. Операционализм Зейдлера привел его к отрицанию той химической реальности, которая выше была названа нами чистой, или когерентной. Показательно, что она вообще не попала в поле зрения ни одного из трех рассматриваемых авторов.

Таким образом, проблематику химической реальности невозможно всецело «перекачать» ни в область языка, ни в область ментальности. Разумеется, строго говоря, нет каких-либо серьезных оснований для признания наличия дематериализации. Концепт «материи» фигурирует в концепциях, научный статус которых весьма сомнителен. Есть немало философов, особенно в нашей стране, в которой до недавнего времени господствовал диалектический материализм, полагающих, что они вправе сначала определить материю как не зависящую от сознания реальность, а затем потребовать оправдания этой позиции от ученых, прежде всего, физиков и химиков. Но в развитых физических и химических теориях концепт «материя» отсутствует, в них речь идет о частицах, атомах, молекулах, веществе и поле, но не материи. Материалисты никак не могут понять, что концептуальное устройство всех наук, в том числе химии, является вполне определенным, его недопустимо подгонять под философские схемы, развитые без достаточных на то оснований. Что касается дематериализации в смысле отсутствия химической реальности, то она не существует. Материал данного параграфа можно считать введением в довольно сложную проблематику, которая будет рассматриваться на протяжении нескольких параграфов, посвященных ступеням трансдукции.

Выводы

• 1. Выделение трех представлений химической теории, а именно, онтологического, лингвологического и ментальнологического, привело некоторых исследователей к отрицанию химической реальности.
• 2. Такое отрицание, как правило, связано с недооценкой онтологического представления химической теории.
• 3. Нет никаких оснований отказываться от признания химической реальности.

• [1] Laszlo Р. Chemical analysis as dematerialization // HYLE — International Journal for Philosophy of Chemistry. 1998. V. 4. No. 1. P. 29−38.
• [2] Ibid. P. 38.
• [3] Francoeur E. Beyond dematerialization and inscription. Does the materiality of molecular models really matter? // HYLE — International Journal for Philosophy of Chemistry. 2000. V. 6. No. 1. P. 63−84.
• [4] Zeidler Р. The epistemological status of theoretical models of molecular structure // HYLE — International Journal for Philosophy of Chemistry. 2000. V. 6. No. 1. P. 17−34.
• [5] Latour В. Science in action: how to follow scientists and engineers through society. Cambridge, Mass.: Harvard University Press, 1987; Latour B. Politics of nature: how to bring the sciences into democracy. Cambridge, Mass.: Harvard University Press, 2004.
• [6] Psarros N. Die Chemie und ihre Methoden. Eine philosophische Betrachtung. Weinheim: VCH-Wiley, 1999.
• [7] Менский Н. Б. Квантовая механика: новые эксперименты, новые приложения и новые формулировки старых вопросов // Успехи физических наук. 2000. № 6. С. 631−647.