ФИЛОСОФИЯ ХИМИИ

раздел философии науки, предметом которой является осознание и реконструкция познавательной деятельности, результатом которой является химическое знание. Обзор современной литературы по философии науки обнаруживает тот факт, что число исследований, посвященных философским проблемам химии, ничтожно по сравнению с аналогичными исследованиями в области физики, математики, биологии и др. наук. 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»178. Можно выделить несколько причин сложившегося положения дел в области философами химии.
Химия как теоретическая наука появилась позже постоянно опережающей ее физики; первичные формы теоретического отношения к предмету (принципы, понятия) в химическом познании возникали вначале в рамках натурфилософских представлений о веществе, затем в рамках алхимии. Длившаяся на протяжении многих веков алхимическая практика обусловила позднее включение химии в состав университетских дисциплин. Значительную роль в падении автономного статуса химии сыграл перенос в химию физических методов исследования и концептуальных схем, т. е. тот факт, что научный характер химия приобрела не в последнюю очередь за счет использования теоретических основ физики в качестве собственной методологии. Все это привело к тому, что химия рассматривалась как частный случай физики и, по мнению многих, не представляла фундаментального интереса. Сложилось мнение, что химии нечего противопоставить квантовой механике, теории относительности в физике и теории Дарвина в биологии, и поэтому в первую очередь именно физика формирует наше представление о мире. Между тем неоспорим тот факт, что химия в той же мере, как физика и биология, оказала свое влияние на развитие человеческой цивилизации; практически весь технический опыт основывается на знаниях о свойствах вещества и умении применять эти свойства. История науки показывает, что истоки химии во многом восходят к собственным, не заимствованным из других областей знания формам научного языка, методам, способам формирования моделей и другим научно-теоретическим знаниям. Более того, многие проблемы современной науки были осознаны только после важнейших достижений химии в области систематики химических элементов и изучения молекулярной структуры вещества. В частности, физика обратилась к изучению сложной структуры атома лишь после создания периодического закона и периодической системы элементов Д. И . Менделеева. Химия является отправной точкой и в решении многих проблем биохимии и микробиологии. Любопытно, что именно центральное положение химии среди естественных наук некоторые исследователи (E. R . Scerri) считают причиной задержки в развитии философских проблем химии, поскольку, если к ним и обращались, то преимущественно в связи с проблемой соотношения химии с физикой и биологией. Два-три десятилетия назад интерес к философским и методологическим проблемам химии явно не соответствовал ее вкладу в развитие современной науки и практики. В прошлом к философским вопросам химии обращались многие крупные химики, начиная с Р. Бойля (А. Лавуазье, Дж. Дальтон, Ю. Либих, М. Бертло, Д. И. Менделеев, А. М. Бутлеров, Н. С . Курнаков, Б. Н . Меншуткин и др.). Химия, как и любая другая наука, в процессе своего развития вынуждала исследователей обращаться к анализу самого процесса познания, его законов, методологических средств, понятийного и логического инструментария. Д. И. Менделеев еще в первом издании «Основ химии» подчеркивал, что одна из задач его сочинения – передать читателям определенное «миросозерцание на предмет исследований», ознакомить с основными выводами химии и показать, что «знание выводов без сведений о способах их достижения может легко привести к заблуждению не только в философской, но и в практической стороне наук»179 . Менделеев, по сути дела, говорил о важности обращения к философским вопросам химии.
Выдающимся ученым всегда было свойственно понимание как предметных, так и метапредметных составляющих научной деятельности, их взаимной дополнительности. В последние десять лет интерес к философии химии заметно возрос. Созданы международное сообщество и два журнала, посвященных философским проблемам химии; уже три года существует Интернет-конференция, которая называется «philchem»; в 2002 г. состоялся съезд Международного общества философов химии. По мнению некоторых авторов, философия химии является достаточно молодой областью исследований, «предпарадигмальной» (E. R. Scerri, L. McIntyre). Пробуждению интереса к философским проблемам химии способствовало то обстоятельство, что 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 философско-методологическим анализом химии; например, Т. Кун и представители других концепций исторического направления современной философии науки для обоснования своих выводов нередко опирались на анализ истории химии. Именно историки химии Джеймс Б. Конант и Леонард К. Неш непосредственно поддерживали и направляли интеллектуальное развитие Т. Куна, о чем он пишет в предисловии к своей работе. 179 Левченков С. И. Краткий очерк истории химии [Электронный ресурс]. URL: http://physchem.narod.ru/Source/Files/ sketch.pdf (дата обращения: 16.08.2016).
В свою очередь Т. Кун отмечает, что на него оказали особое влияние работы французского историка химии Е. Мецгер и философа химии Э. Мейерсона, концепция которого занимает особое место в философии науки начала XX века. Э. Мейерсон начал свою научную карьеру в качестве химика. А в химии теоретическое знание, как правило, не опиралось на исходные математические конструкции, его связь с эмпирическим знанием была (и есть) более тесной. Химия является такой областью научного знания, философское осмысление которой направлено прежде всего на то, чтобы «апостериорным путем познать ... априорные начала»180 (Э. Мейерсон), а не просто каким-то образом обосновать методологические принципы, установленные уже до анализа реальной истории науки. Поэтому философско-методологическая рефлексия по поводу химического знания имеет менее априорно-дедуктивный характер, чем философия физики.
Не случайно, и то обстоятельство, что М. Полани – автор близкой к куновской концепции «неявного знания», которая тоже стоит у истоков исторического направления постпозитивизма, – является известным специалистом в области химической кинетики, одним из основателей теории абсолютных скоростей химических реакций. Таким образом, содержание философии химии составляют проблемы, которые предполагают анализ исторического пути развития химии, способов открытия и формирования химического знания. Философия химии формируется на стыке трех областей: самой химии, ее истории и философии. Можно выделить три основные группы философских вопросов химии: онтологические, мировоззренческие вопросы, касающиеся представлений химии о природе вещества, вклада химии в современную научную картину мира, взаимосвязи химии с другими науками; вопросы эпистемологического 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; вопросы, относящиеся к социальным и ценностным аспектам химии. Химия традиционно была и продолжает оставаться наукой, все внимание которой направлено на исследование природы материи, и это переводит химические проблемы в плоскость традиционных философских вопросов. Важнейшей онтологической проблемой является проблема реальности существования элементов в соединениях, которые они образуют. Проблема редукции химии к физике относится к кругу эпистемологических вопросов философии химии. Возможность редукционизма связана с уникальными онтологическими взаимозависимостями между химией и физикой. 180 Мейерсон Э. Тождественность и действительность: Опыт теории естествознания как введения в метафизику / пер.; под общ. ред. Д. М . Койгена. СПб.: Шиповник, 1912.
Попытки свести химию к физике предпринимались и в прошлом, но в XX в. они приобрели новый смысловой оттенок в связи с успешным применением квантовой механики к решению традиционных проблем химической науки. Многие физики, среди которых В. Гейзенберг, П. Иордан, Дж. Франк, Р. Фейнман и др., признают возможность сведения закономерностей любых химических процессов к фундаментальным физическим законам. Авторитет квантовой механики настолько велик, что и многие ведущие химики убеждены в квантово-механическом характере фундаментальных основ химии. Примечательно в этой связи предсказание Л. Полинга о том, что будущая квантово-механическая теория валентности превратит химию в столь же точную науку, как и теоретическая физика. Проблема редукции химии к физике имеет и философско-онтологический аспект: имеет ли химия собственное понятие бытия или она по самым своим основам является всего лишь частной областью физической реальности? Проблема редукции включает в себя два принципиальных момента: Тождества (или различия) объектов исследования этих двух наук и специфичности (либо отсутствия таковой) химических взаимодействий по сравнению с физическими. Редукционистский вариант ответа на первый вопрос опирается на следующее положение: и химия, и физика, в частности, молекулярная, имеют дело с одним и тем же объектом изучения – атомами и молекулами. В последнее время начинает преобладать позиция, согласно которой собственно физическое в химических системах представлено только их компонентами, тогда как сами химические системы обладают дополнительными (по отношению к физическим) свойствами (M. Bunge). Развитие в XX в. таких разделов химии, как кинетика и эволюционный катализ, показало, что химия имеет дело с очень сложной организацией вещества. Объектами изучения химической кинетики, например, выступают не просто атомы или молекулы, но целостные кинетические системы, сложность которых является не только структурной (статической), но и динамической. Убедительным свидетельством существования такого собственно «химического», которое не может быть выражено на языке чистой физики, является факт химической эволюции в природе, т. е. протекание специфических, целесообразных процессов усложнения химических структур вплоть до возникновения сложнейших предбиологических систем.
Относительно второго вопроса редукционисты считают химическое взаимодействие особой разновидностью электромагнитного взаимодействия. Их логика такова: атом состоит из заряженных частиц – протонов и электронов, между которыми осуществляется электромагнитное взаимодействие. Особенность химических реакций с физической (квантово-механической) точки зрения состоит в том, что происходит потеря электрона одним атомом и присоединение его другим. Но потеря и присоединение электрона еще не могут быть достаточными для понимания сущности химического взаимодействия. На самом деле, сущность химического взаимодействия заключается в перестройке электронных орбиталей атома, которая происходит внутри атома как единого целого, она обусловлена всей структурой атома, а не только и не столько индивидуальными свойствами электронов и протонов. При образовании химических соединений валентные электроны (вследствие перекрывания электронных облаков) оказывают интенсивное влияние друг на друга. При этом они как бы «обобществляются», т. е. принадлежат не одному какому-то атому индивидуально, а всей образующейся молекуле, всем ее атомам сразу. Химические соединения построены не из индивидуальных атомов, а из атомных ядер (атомных остовов), связанных обобществленным электронным континуумом (П. М . Зоркий).
В этом заключается причина особой целостности химических систем, а, следовательно, и несводимости их свойств к свойствам составляющих их компонентов. Другой аспект проблемы затрагивает возможность эпистемологической редукции химии к физике: можно ли теоретическое описание химических взаимодействий свести к фундаментальному физическому (квантово-механическому) описанию? Условием данной редукции является установление формальных отношений между аксиоматиками физических и химических теорий (Э. Нагель). Однако до сих пор не решен вопрос о возможности аксиоматизации химических теорий. Кроме того, исследования последнего времени приводят к выводу о принципиальной невыводимости основных химических закономерностей из уравнений квантовой механики; нельзя получить чисто дедуктивными методами (К. Гедель) все решения уравнений математической физики, уровень сложности которых соответствует химической (биологической или какой-либо другой) форме движения материи. Эпистемологической редукции препятствует сама природа химических понятий. Некоторые авторы считают понятие молекулярной структуры метафорой, поскольку оно отсутствует в чистом квантово-механическом формализме, применяемом к химическим системам. Дело в том, что в математических уравнениях невозможно выразить сущность того, что химики обозначают понятиями химической связи, молекулярной структуры и т. п. (Г. Примас). Понятия состава, химической связи, типа связи, молекулярной структуры и других не могут быть выражены иначе, чем на химическом уровне. Еще одним объектом философского внимания является проблема использования моделей в химии, которая тесно связана с проблемой онтологического статуса химических понятий и формул. Является ли понятие молекулярной структуры, которое служит основой современной химии, реальностью или всего лишь математической моделью? Насколько целесообразно использовать понятие атомной орбитали по отношению к многоэлектронным атомам в химии или оно является онтологически избыточным? Продолжаются дискуссии о статусе структурных формул, их онтологии, начатые еще во времена Ф. А. Кекуле и Ш. Ф . Жерара. Отражают ли структурные формулы реальное строение молекул, или они лишь приблизительные модели, имеющие функциональный характер?
По мнению американского химика Ст. Липпарда, в начале XXI века в химии происходит «тихая революция»; тихая – потому, что не всеми и не вполне осознается, но именно революция, поскольку старые парадигмы уступают место новым. Современная химия переживает переход от классической химии к эволюционной, сущностью которой являются попытки понять химический процесс как жизнь. В эволюционной химии появляются возможности теоретического описания временного становления. Меняется стиль химического мышления и химический язык. Формируется теоретическая химия как совокупность наиболее общих теоретических концепций, отражающая единство химических явлений. Проблемы, связанные с революционными преобразованиями современной химии, достойны повышенного философского внимания. Можно предположить, что философия химии, которая прежде была в тени, будет развиваться быстрее всех других направлений философии науки. Н. М . Черемных