Философские проблемы химической картины мира

Специфика объекта изучения в химической картине мира и проблема редукционизма

Рождение химии, так же как и всей европейской науки, несмотря на их долгую историю становления, связывают с возникновением идеи существования законов природы в Новое время. Классическим определением химии является определение, согласно которому, химия — это наука о веществах, об их строении, свойствах, о реакциях и законах, которым подчиняются их превращения; одна из отраслей естествознания¹. Однако уже в 1967 г. в фундаментальной монографии «Эволюция представлений об основных законах химии» В. И. Кузнецова сделан вывод, что определение химии как «науки о веществах и их превращениях» устарело^[1][2]. Изменились понимание структуры вещества и динамики химических процессов и, соответственно, методология их исследования. Это привело к плодотворному развитию всех основных направлений химических исследований. Были открыты новые химические соединения. Так, современная химия располагает более 15 млн химических соединений и химических реакций, обнаруживающие неожиданные свойства и потребовавших введения совершенно новых понятий.

Ю. А. Жданов, обращаясь к проблеме специфики химической формы движения, отмечает, что как это ни парадоксально, но химия в системе современного естествознания занимает несколько двусмысленное положение: ее охотно признают в качестве необходимой научной основы для понимания биологических, геологических явлений, для создания технологических процессов, но нередко ей отказывают в статусе теоретической науки, сводя к квантовой механике, статической физике, термодинамике^[3]. Жданов пишет, 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. В такой ситуации справедлив вопрос, который ставит в своих исследованиях не только К). А. Жданов, но и многие ученые и философы: если теоретическая сторона химии исчерпывается физикой, то от химии остается лишь практическое экспериментирование, но кто же решится считать наукой область деятельности, лишенную своей собственной теории?^[4]

Несмотря на то, что возникают оценки современного состояния химии как рождения повой химии, одной из проблем, которая требует прояснения, является вопрос о редукции химического знания к физическому^[5]. Эта проблема — философский вопрос, поскольку, по сути, это вопрос, как он сформулирован В. Декельманом о том, имеет ли химия некоторое собственное понятие бытия или же она по самым своим основам является всего лишь частной областью физики^[6]. Традиция сведения химических изменений к физическим имеет свои истоки в представлениях о том, что атомы огня, воздуха и земли механически взаимодействуют друг с другом и образуют «смешанные тела» (Р. Декарт, Р. Бойль, И. Ньютон). Согласно М. Волькенштейну, не существует теоретической химии, кроме физики. Это понимание утвердилось с развитием, во-первых, классической механики (М. Фарадей) и разделялось многими химиками; например, Д. И. Менделеев признавал, что блеск химических открытий сделал современную химию совершенно специальной наукой, при этом отмечал, что «несомненно, должно настать время, когда химическое сродство будет рассматриваться как механическое явление»^[7]. Во-вторых, с развитием квантовой механики, принципы и положения которой применимы для решения традиционных проблем химической науки, что дает основания для убеждений в квантовомеханическом характере фундаментальных основ химии.

Физической основой химического знания являются следующие главные постулаты квантовой механики: 1) понятие волновой функции электрона как распределенного в пространстве и времени заряда и спина (углового момента); 2) принцип Паули, «организующий» электроны по энергетическим уровням, спиновым состояниям и, но их собственным орбиталям (волновым функциям); 3) уравнение Э. Шрёдингера как квантовый наследник уравнений классической механики.

В связи с этим многие физики XX в., например, В. Гейзенберг, П. Иордан, Р. Фейнман, развивали тезис о возможности сведения закономерностей любых химических процессов к фундаментальным физическим законам. Более того, физиками выражается уверенность в том, что непременно наступит момент, «когда биология также полностью сольется с физикой и химией, как нынешняя квантовая механика слила воедино физику и химию»^[8]. Многие представители отечественной физики и философии также разделяют эту точку зрения. Так, С. В. Вонсовский пишет, что во всех химических процессах мы встречаемся, прежде всего, с атомизмом тел природы^[9]. Химия понимается им как одна из важнейших естественно-научных дисциплин, прежде всего наука о структуре молекул, а также о процессах взаимодействия молекул и поведении веществ при различных химических реакциях.

Проблема редукции в химической картине мира — это попытки превратить химию в столь же точную науку, как и теоретическая физика. Однако существует и другая основа химии — математическая, выражением которой стало установление множества количественных закономерностей, точных законов (включая электронную периодичность закона Менделеева), высочайшего измерительного уровня определения атомно-молекулярных, термодинамических и кинетических констант, характеризующих вещество и химический процесс. Наряду с фундаментальной физико-математической основой химии на сегодняшний день сформировалось большое количество исследовательских областей самого химического знания. Более того, тенденции развития междисциплинарных взаимодействий как на стыках химических дисциплин, так и между всеми естественными науками, привели к действию обратных связей между дисциплинами.

Основной тезис традиции, противостоящей редукции химии к физике: «В явлении химическом всегда есть нечто большее, чем в просто явлении физическом» (В. Оствальд, Н. Н. Семенов, Ю. А. Жданов, Б. М. Кедров, А. Н. Несмеянов и др.). Это положение приводит к необходимости постановки проблемы объектной основы химии. Выражением этой проблемы может служить вопрос: имеют ли химия и физика дело с одним и тем же объектом изучения?

Как отмечает Г. А. Крестов, химия изучает мир объединяемым понятием материи, которая существует в форме вещества и поля, обладающих массой, энергией и характеризующихся диалектическим единством корпускулярных и волновых свойств^[10].

Однако понятием «поля» оперирует физика. В. М. Кедров отмечает, что атомы и молекулы могут быть конечной ступенью развития объекта по отношению к своим исходным структурным элементам и являться объектом изучения физики, однако они могут быть и исходной химической единицей по отношению к возникающим из него молекулярным структурам и в этом случае выступать объектом изучения химии¹¹.

Сторонники сведения химических связей к физическим постулируют понимание химического взаимодействия как особой разновидности более общего электромагнитного взаимодействия. Если принять во внимание, что индивидуальный атом еще не является химическим веществом, то и периодическая система элементов Д. И. Менделеева не является химической концепцией. Как справедливо отмечает В. А. Энгельгардт, проводя анализ химического процесса: «…часть, ранее бывшая самостоятельной, перестает существовать как таковая, становится компонентом внутренне объединенного интегрального целого. Возникает нечто новое, ранее не существовавшее, со свойственными ему новыми качествами»^[11][12].

Особенность химической картины мира заключается в том, что основными объектами изучения являются не просто атомы или молекулы, но очень сложная организация вещества. Необходимо принять во внимание, что перестройка электронных орбиталей атома происходит внутри атома как единого целого. То есть перестройка электронных орбиталей обусловлена всей структурой атома, а не только индивидуальными свойствами электронов. Только в рамках целого можно говорить о том, что-то или иное взаимодействие является химическим. Необходимо принять во внимание, что химические соединения построены не из индивидуальных атомов, а из атомных ядер (атомных остовов), связанных обобществленным электронным континуумом^[13]. Это обусловливает то, что процесс потери электрона одним атомом и присоединение его другим не может отражать сущность химического взаимодействия.

В этом вопросе такие исследователи, как Н. М. Черемных^[14] и О. С. Сироткин^[15], справедливо полагают, что именно наличие химической связи в веществе является критерием того, что оно является объектом химического исследования; ни элементарная частица, ни атом (считающийся иногда «законным» объектом химии) этому критерию не удовлетворяют, и поэтому модели элементарного и атомного уровня организации вещества нельзя экстраполировать на химический уровень. Химическая система — это некоторая целостность, поэтому описание отдельных элементов, на основе которых она возникла, не может дать цельную картину химического процесса, например, образования гликогена из глюкозы и т. д. Справедливо утверждение того, что существует различие между физикой и химией, оно не сводится только к различию химического и физического (электромагнитного) взаимодействий. Н. Н. Семёнов выделяет основные принципы, из которых могут быть выведены все химические закономерности, не сводимые к законам физики:

— принцип электронного строения молекулярных систем; учение о взаимосвязи строения и свойств молекулярных систем;

• — учение о реакционной способности химических соединений;
• — концепция единства химических явлений^[16].

Более того, если принять во внимание то, что, согласно авторитетному мнению физикохимика Н. Н. Семёнова, сущностью химического является химический процесс, рассматриваемый в современной химии как кинетический континуум множества веществ, то именно химический процесс образует мост между объектами физики и объектами биологии^[17].

• [1] См.: Химический энциклопедический словарь. М.: Советская энциклопедия, 1983.
• [2] См.: Кузнецов В. И. Эволюция представлений об основных законах химии.М.: Наука, 1967.
• [3] См.: Жданов Ю. А. Углерод и жизнь. Ростов н/Д: Изд-во РГУ, 1968; Жданов Ю. А. Очерки методологии органической химии. М.: Высш. школа, 1960.
• [4] См.: Кузнецов В. И. Диалектика развития химии. М.: Наука, 1973; Соловьёв Ю. И., Трифонов Д. II., Шамин А. II. Развитие основных направлений современной химии. М.: Просвещение, 1978; Полит Л. Общая химия. М.: Мир, 1974.
• [5] См.: Баблоянц А. Молекулы, динамика и жизнь.

  Введение

  в самоорганизацию материи. М.: Мир, 1990. С. 159; Устынюк Ю. А. Химия и химическое образование на рубеже веков: смена целей, методов и поколений специалистов // Российский химический журнал. 2001. T. 45, J4? 2. С. 83.

• [6] См.: Декелъман В. Онтологическое значение основных химических понятий// Философские проблемы современной химии: сб. переводов. М.: Прогресс, 1971. С. 191.
• [7] Соловьёв Ю. ИКурашов В. И. Химия на перекрестке наук. Исторический процесс развития взаимодействия естественно-научных знаний. М.: Наука, 1989. С. 15.
• [8] Гейзенберг В. Беседы о взаимоотношении между биологией, физикой и химией // Природа. 1973. № 4. С. 79.
• [9] См.: Вонсовский С. В. Современная естественно-научная картина мира. Екатеринбург: Изд-во Гуманитарного ун-та, 2005. С. 380 — 385.
• [10] См.: Крестов Г. Л. Теоретические основы неорганической химии: учеб, пособие для студентов хим.-технол. вузов. М.: Высшая школа, 1982. С. 4, 10.
• [11] См.: Кедров В. М. Классификация наук. Прогноз К. Маркса о науке будущего. М.: Мысль, 1985. С. 247.
• [12] Энгельгардт. В. А. Познание явлений жизни. М.: Наука, 1984. С. 209.
• [13] См.: Зоркий П. М. Критический взгляд на основные понятия химии// Российский химический журнал. 1996. T. 40, № 3. С. 20; Его же. Критический взглядна основные понятия химии // Российский химический журнал. 1996. T. 40, № 3.С. 5 — 25; Его же. О фундаментальных понятиях химии // Соросовский образовательный журнал. 1996. Jslb 9. С. 47 — 56.
• [14] Черемных Н. М. Философские проблемы современной химии // Философия естественных наук. М.: Академический проект; Фонд «Мир», 2006. С. 167 —212.
• [15] Сироткин О. С. Химия на своем месте П Химия и жизнь. 2003. № 5.С. 27−28.
• [16] См.: Семёнов Н. Н. Химическая кинетика — проблемы и перспективы: докл. на Юбилейной сессии Академии наук СССР. М.: АН СССР, 1975. С. 28.
• [17] См.: Семёнов Н. //. Химическая кинетика — проблемы и перспективы. С. 28.