Меню Рубрики

Физика и химия с точки зрения философии

Классической физика считала свойства, обнаруживаемые при измерении, присущими объекту и только ему (принцип абсолютности свойств). Уже теория относительности вскрыла количеств, относительность таких свойств объектов, как длина, время жизни, масса, зависящих, как оказалось, не только от самого объекта, но и от системы отсчета. Отсюда следовало, что количественная определенность свойств объекта должна быть отнесена не к нему «самому по себе», а к системе «о6ъект + система отсчета», хотя носителем качеств, определенности свойств по-прежнему оставался сам объект. Квантовая теория пошла еще дальше в этом направлении, выдвинув идею дополнительности. Существование дополнительных свойств, не объяснимое с точки зрения принципа абсолютности свойств, получает естественное объяснение с помощью принципа относительности свойств. [7с .323]

С квантовой физикой связано также гораздо более широкое понимание причинности,опирающееся на отказ от характерного для классической физики предположения, что в основе статистических закономерностей всегда лежат однозначно определенные закономерности.

3. Химия и философия, проникновение физики в химию.

Современная химия характеризуется возникновением и разработкой новых дисциплин на стыке химии с физикой, биологией, геологией.

В древности взгляды на превращение веществ и изменения их свойств основывались на натурфилософских представлениях о первоэлементах и первоначалах мира.

Особенно большое влияние на эти взгляды оказала натурфилософия Аристотеля и Эмпедокла. Когда химия (точнее — алхимия) приобрела автономное существование, она сохранила ту же натурфилософскую основу объяснения химических превращений. Однако на мировоззрение алхимиков оказали значительное влияние и различные мистические учения, приведшие к превращению алхимии в «тайную науку» и сближению ее, в лице некоторых представителей, с астрологией и магией. Еще у Парацельса, основоположника ятрохимии, сохраняются довольно ясные следы натурфилософского учения об элементах, постепенно исчезающие у его последователей, уступая место чисто эмпирическим обобщениям.

В работах Бойля, положивших начало современной химии и основанных на утверждении настоящего экспериментального метода исследования, явно ощущается влияние философии эмпиризма. Вместе с тем отвлеченная натурфилософская атомистика, не оказавшая прямого влияния на разработку атомно-молекулярной теории, а лишь создавшая для нее идейные предпосылки, впервые нашла приложение к объяснению химических фактов в корпускулярной теории Бойля. Правда, у современников Бойля атомистика связана с сильными элементами спиритуализма. Еще в средние века атомистика, став предметом осуждения со стороны церкви, сама апеллировала к духовному началу. И эта тенденция сохранилась: например, согласно Кедворту (1617—88), движение атомов регулируется «духовным формообразующим посредником».

Период господства теории флогистона свидетельствует не об отрицательном влиянии какой-либо конкретной формы философии на химию, а о недостаточной разработанности экспериментального метода и вытекающем из этого неумении делать строгие выводы, основанные на наблюдениях и опытных фактах Лавуазье – это, прежде всего победа более совершенного экспериментального метода. Экспериментальная проверка и доказательство гипотез и теорий после Лавуазье стали неотъемлемой частью методологии химии. Вместе с Лавуазье в химии окончательно утвердились количественные методы исследования, а следовательно, и математическая обработка результатов экспериментов.

Во времена Лавуазье Рихтер открыл закон эквивалентов — первый из стехиометрических законов химии. Тем самым опровергалось мнение Канта о том, что химия не поддается математической обработке.

Долгое время применение математики в химии ограничивалось самым элементарным уровнем. В 19 веке, а особенно в 20 века, по мере сближения химии с физикой, в химии стал применяться математический аппарат теоретической физики.

Химия как самостоятельная наука оформилась тогда, когда ученые стали применять количественные методы исследования: взвешивание твердых, жидких и измерение объемов газообразных веществ при помощи физических приборов.

Основной метод химического исследования – эксперимент. Поэтому с полной уверенностью можно сказать, что на прочную научную основу химия стала с момента широкого использования физической аппаратуры и методики расчетов. Это так же способствовало внедрению в химию физических методов исследования.

Развитие современной науки раскрыло и глубокую внутреннюю связь между химией и физикой. Эта связь определяется в значительной степени общностью предметов исследования. Между химией и физикой существует, во-первых, генетическая связь, так как образование атомов химических элементов, соединение их в молекулы веществ произошло на определенном этапе развития неорганического мира, в результате усложнения физической формы движения. Во-вторых, эта связь основывается на общности строения всех конкретных видов материи, в том числе из одних и тех же химических элементов, атомов и «элементарных» частиц.

На различных этапах развития химии в ней выдвигались и разрешались разные основополагающие для своего времени проблемы. Длительное время такой проблемой было соотношение состава и свойства, стремление объяснить многообразные свойства химических соединений их элементарным составом. В последующий период центральным понятием химии стало понятие строения.

Именно на его основе были объяснены разнохарактерные свойства многочисленных химических соединений, был открыт путь к синтезу новых веществ. В 20-х годах узловой проблемой химии становится объяснение свойств молекул с точки зрения электронных представлений, применения принципов и методов квантовой механики.

Сейчас центр тяжести теоретической химии перемещается в область исследованияхимических процессов, механизмов химических превращений. Это направление привело к рождению теории абсолютных скоростей реакций и формулировке узлового понятия современной химической теории — переходного состояния или активированного комплекса.

Понятие активированного комплекса включает в себя процесс постоянного установления новых связей и одновременного ослабления старых связей между химическими элементами. Схема реакции имеет вид:

С + АВ → С. А. В. → СА + В

Промежуточный член представляет собой переходное состояние реагирующих молекул, или активированный комплекс.

Активированный комплекс следует рассматривать, как обыкновенную молекулу, обладающую обычными термодинамическими свойствами, за исключением того, что движение в одном направлении, а именно вдоль координаты реакции приводит к распаду с определенной скоростью.

В отличии от молекулы активированный комплекс находится на электрическом гребне, он обладает энергией активации, которая может быть утверждена лишь на ничтожные доли секунды порядка 10 -13е .

Принципиальная нестабильность, бренность, неустранимое самодвижение — характерные отличительные черты активированного комплекса.

Активированный комплекс не укладывается в понятие частицы или вещества, а становится носителем динамического отношения, направленного времени, момента истории. В этом понятии в первую очередь отражена идея химического самодвижения, напряженного внутреннего противоречия материи, развития и изменения химических тел. Анализ этих моментов требует привлечения всего арсенала химических, физических и биохимических методов исследования.

В отличие от неживой природы, которая является нестабильной в химическом отношении, процесс жизни есть эстафета переходных состояний, активированных комплексов, которая не прерывается, пока протекает обмен веществ.

Переходное состояние, которое является узловым состоянием теоретической химии потому, что концентрирует вокруг себя все ее методы, все подходы к решению химических задач — от квантово-механических до сугубо эмпирических, экспериментальных. Его анализ требует и физических и химических, и биологических методов исследования. Тем самым переходное состояние становится центральным связующим звеном между физикой и биологией.

Исследование переходного состояния есть изучение анатомии скачка от старого к новому в развитии материи, есть обнаружение того, как же осуществляется переход количественных изменений в качественные в сфере химизма.

4. Проникновение физики и химии в биологии.

Биология — совокупность наук о жизни. В предмет биологии входит изучение жизни как особой формы движения материи, законов развития живой природы, а также изучение живого во всем многообразии его проявлений и на всех уровнях организации: субмикроскопическом (макромолекулярном), микроскопическом (клеточном), на уровне многоклеточного индивида (организменном) и на более высоких уровнях — видовом, биоценотическом и живого вещества биосферы в целом.

Биология изучает сущность и закономерности биологической формы движения материи, являющейся по сравнению с химической, физической и механической высшей формой движения материи.

Неправильное понимание соотношения биологической формы движения материи с остальными формами является источником двух крайних метафизических концепций живого: с одной стороны, механической концепции, отрицающей специфику живого и сводящей его к формам движения, действующим в неорганической природе (особенно к физическому и химическому и, в конечном счете, механическому движению), а с другой — виталистической концепциис попыткой разорвать и принципиально противопоставить живое и неживое, абсолютизировать специфику живого и превратить ее в некое самостоятельное «начало» или «субстанцию жизни», которая якобы не может находиться в связи с физико-химическими процессами.

В соответствии с этим выявились два крайних представления о методах познания живого. Согласно одному из них, сущность биологических явлений может раскрыть только химия и физика; согласно другому, химия и физика неприложимы к их познанию. Оба эти подхода односторонни и ошибочны. Поскольку биологическая форма движения материи включает в себя в качестве подчиненного момента более простые — химическую, физическую и механическую формы движения материи, в высшей форме движения материи присущ ряд закономерностей и процессов, связанных с входящими в нее низшими формами, постольку к исследованию жизненных процессов в определенной степени вполне приложимы химические и физические методы (например, к исследованию ферментативных реакций, материальных основ наследственности и др.). Но так как биологическая форма движения материи— качественно новая форма, она требует в то же время новых методов исследования, методов вскрытия специфически биологических закономерностей (например, закономерностей видообразования в живой природе и др.).

В познании свойств живой материи в последнее время все большую и большую роль играют химия и физика. В конце XIX века развитие органической химии привело к возникновению биохимии, которая сформировалась в самостоятельную науку, достигшую в настоящее время высокого уровня развития. Труднее проникала в биологию физика. Еще в прошлом столетии, по мере развития физики, делались многочисленные попытки использовать ее методы и теории для изучения и понимания природы биологических явлений. При этом на живые ткани и клетки смотрели как на физические системы и не учитывали того, что основную определяющую роль в этих системах играет химия. Именно поэтому попытки подойти к биологическим объектам с чисто физических позиций носили наивный характер. Основным методом этого направления являлись поиски аналогий. Биологические явления, сходные внешне с явлениями чисто физическими, трактовались, соответственно, как физические. Например эффект мышечного сокращения объясняли пьезоэлектрическим механизмом на основании того, что при наложении потенциала на кристаллы происходило изменение их длины. На рост клеток смотрели как на явление, вполне аналогичное росту кристаллов. Клеточное деление рассматривали как явление, обусловленное лишь поверхностно активными свойствами наружных слоев протоплазмы.

Таким образом, для познания сущности закономерностей жизненных процессов в соответствии с соотношением и взаимосвязью различных форм движения материи в живой природе должны применяться и биологические, и химические, и физические методы исследования.

Примером конкретного проявления взаимосвязей форм движения материн в природе является единство организма и условий его жизни на основе биологического обмена веществ, раскрытие которого (единства) является крупнейшим завоеванием современной биологии. В этом единстве налицо превращение физическое (например, свет, тепло), химическое (например, пища, влага, воздух) движений и их материальных носителей в биологическое движение материи и его носителей (живое тело). Познать его возможно только на основе комплексного применения методов исследования, соответственно указанным формам движения материи; биологические понятия позволяют объяснять биологические явления только при учете связи этих явлений с их физико-химической стороной.

Современная биология представляет собой сложный комплекс отраслей и является одной из наиболее дифференцированных наук.

Разделение биологии на отрасли совершалось стихийно в связи с ростом потребностей практики, по мере углубления и роста объема знаний, развития методов исследования.

Философия химии. Неронов А.В.

ст. препод. каф. гум. наук СПбХФА

Философия химии представляет собой составную часть философии естествознания, притом что существует собственно философская форма изучения природы, несводимая к естественнонаучному.

Читайте также:  Почему нет детей с точки зрения церкви

Философия природы начиная с трудов Ф.Бэкона и особенно Гегеля ставит своей задачей изучение природы в целом под углами зрения онтологии, гносеологии, космологии, что является предметом, выходящим за рамки научного естествознания, раздробленного на множество частных наук, каждая из которых занята неким особенным аспектом мира без реального учета момента всеобщности. Философское исследование природы или материи отвечает насущным потребностям человечества в целостном знании о мире. Кроме того, рационально интегрированные в систему знания о природе как о космосе выполняют важную социокультурную функцию – только такие знания могут превращаться в формы мировоззрения, на основе которого воспитываются новые поколения людей. Научная картина мира, адаптированная к парадигмам общечеловеческого знания возникает на границе между философией и естествознанием. Именно в этой области выделяются концепции естествознания, исследуется их развитие вплоть до замены на другие концепции, именно здесь обнаруживаются филисофские учения об отдельных науках, изучающих природу, в том числе – философия химии.

Философия не дублирует химию в ее собственном развитии как естественной науки, но рассматривает химические факты и теории под «метатеоретическим» углом зрения. Так, если химия может выступать «индуктивной» базой для философии химии,то последняя может служить «дедукивным образованием» для первой. Именно в этом пункте наиболее явственно обнаруживается объективная необходимость реального взаимодействия между химией и филисофией.

Химическая форма движения материи.

С самого начала своего существования химия интересовалась изменениями веществ и тел, а процессы, лежащие в основании таких изменений стали предметом исследования данной науки, которая в своем становлении не только освободилась от влияния религии и философии, но отделилась от других естественных наук. Подобная эмансипация пошла на пользу ускорения научно-технического прогресса с широким выходом отдельных отраслей естествознания в сферу производства новых товаров. Однако, в своем порыве к прагматической свободе наука заплатила дорогую цену в виде кризиса классической научной парадигмы. С исчезновением единой науки о природе на место которой претендовала первоначальная физики, пропала и сама природа как единое целое. Успехи химии, физики, астрономии, биологии. Помимо очевидной пользы в сфере материальной культуры, наносили ощутимый вред культуре духовной – разрозненные знания об отдельных частях природы никак не соединялись в единую мировоззренческую картину вследствие чего наука стала терять статус универсальной формы познания, а это привело к новой волне религиозного возрождения в 20 веке и появлению целого ряда квазинаук. Вместе с тем в обществе стало возрастать значение гуманитарных наук, призванных создать новые мировоззренческие парадигмы, способные сладить с наступлением культурного релятивизма. Важную роль в подобном процессе играет философия, делающая предметом своего исследования не только отдельные естественные науки, но и природу в целом, следуя логике единства окружающего нас мира.

Именно поэтому философия химии начинается не с рассмотрения частных химических законов или свойств различных веществ, не с истории химии, сколь бы она ни была важна и поучительна, а с химической формы движения материи. В данном случае материя берется в качестве субстанции природы, ее всеобщего основания и первопричины. Мир представляется в виде иерархии уровней организации материи от простого к сложному и каждый такой уровень обладает собственной формой движения материи. С такой точки зрения можно рационально обосновывать единство и целостность вселенной, а также ее познаваемость, эволюцию и многое другое, принятое в современной науке в качестве аксиом.

Химическая форма движения материи лежит в основе возникновения, разрушения и преобразования веществ и тел. Химические превращения предполагают взаимодействие между атомами, поэтому считается, что химическая форма движения материи возникает на определенном этапе развития вселенной. Этот этап связан с формированием в космосе (предположительно в недрах звезд) атомов с относительно стабильным ядром и более или менее устойчивой электронной оболочкой. Современные исследования в области космохимии подтверждают, что межзвездная среда (облака пыли, газа) содержит в себе не только простейшие неорганические молекулы, но и сложные органические соединения, как например, цианацитилен, ацетальдегид. Есть в космосе и молекулы воды, что может свидетельствовать не только о зарождении в космическом пространстве разнообразных химических процессов, но и о возможности появления жизни. Химические процессы превращений становятся возможными при наличии сформированных атомов, поскольку при химических реакциях атомы вступают между собой во взаимодействия прежде всего за счет внешних (валентных) электронов, что предполагает устойчивую определенность ядра и электронной оболочки.

Химическое взаимодействие происходит при появлении единого поля контакта, не принадлежащего ни одному из обособленных атомов. В этом поле контакта возникает качественно новая форма организации вещества, не сводимая по своим физико-химическим характеристикам к свойствам вступивших во взаимодействие веществ. Образовавшиеся частицы (молекулы, ионы, радикалы) представляют собой новые квантово-механические системы, в которых меняются исходные свойства атомов и в результате возникают качественно новые закономерности химичского строения и взаимного влияния. Любопытно, что при всем этом атомные остовы остаются без изменений. Таким образом, химическая форма движения материи предполагает изменение вещества за счет перегруппировки или разрушения старых и возникновения новых связей между относительно стабильными элементами (атомными остовами). Иными словами, носителями химической формы движения материи выступают атомы.

Всякая форма движения предполагает наличие исходного противоречия в единое целое, в котором и происходит движение. Этого требует закон единства и борьбы противоположностей, который, как и прочие законы позитивной диалектики блестяще подтверждается в многочисленных химических открытиях. Так, источником химической формы движения материи является внутреннее противоречие, которое возникает между двумя тенденциями, характеризующими состояние вещества. Первая тенденция связана с устойчивостью системы, стремлением сохранить свою особенность, структуру привычных связей, а вторая – это влечение квантово-механической системы к выходу за пределы, к развитию, что предполагает отрицание собственной замкнутости. Первая тенденция проявляет себя в кинетической неподатливости системы, когда существуют энергетические барьеры, препятствующие разрушению устойчивых связей и хаотизации системы. Вторая тенденция проявляется в стремлении к термодинамически наиболее устойчивому состоянию.

Таким образом, суть химического движения материи заключается в том, что в результате внутреннего противоречия между стремленем к самосохранению и стремлением к самоизменению внутри самой системы проявляется энергия «влечения», которая способствует как изменению внутренних связей (преодолению энергетических барьеров) без привлечения энергии извне, так и при выходе на поверхность эта же энергия способствует соединению и возникновению нового качества. В алхимии суть этого процесса была передана эротической символикой «священного брака», где достижение нового качества предполагалось через момент «смерти-рождения». C точки зрения рациональной философии, изучающей природы, здесь следует применять принципы диалектической логики и тогда описание химического взаимодействия будет выглядеть следующим образом. Кроме двух или более акторов, вступающих в отношение между собой, существует и особо выделяемый момент самого отношения ( единого поля контакта), несводимый к отдельно рассмотренным актором (субъектам контакта). При вступлении в отношения оба соотносящихся субъекта перестают быть замкнутыми консервативными системами (собой-в-себе) и приобретают новые, ранее не обнаруживающиеся качества, определяемые всем процессом взаимодействия. Здесь мы наблюдаем действие еще одного диалектического закона – закона отрицания отрицания, когда отдельные вещества, вступающие во взаимодействие между собой, сначала теряют ранее присущую им определенность (отрицание), а затем стабилизируются в новых качествах (отрицание отрицания). Таким образом, при химическом взаимодействии веществ важную роль играют не только свойства веществ, вступивших в реакцию. Но и поле их контакта, или момент отношения, где существует собственная определенность. Именно в этом поле контакта возникает новое качество вещества, несводимое к свойствам вступивших в реакцию веществ.

Рассматривая химическую форму движения материи, следует не только выделять ее особенную специфику, связанную с химическими процессами изменения веществ, но не забывать также и о том, что есть и другие формы движения единой материи и химическая форма оказывается в близком взаимодействии с некоторыми из них. Речь идет о «квантово-механической» и биологической форма движенсрдгия материи, стоящие «ниже» и «выше» химической формы на ступенях иерархии уровней организации материи. Оба уровня несомненно влияют на своего «посредника»:так должно быть, исходя из положений диалектического подхода, так происходит в согласии с открытиями современной науки. Появление биохимии и физической химии еще раз подтверждает реальность и значимость взаимодействия различных форм движения материи. Здесь философия химии указывает на то, что логика развития химии как науки не совпадает с интересами приземленного прагматизма, думающего лишь о сиюминутной выгоде. Прежняя тенденция на эмансипацию и размежевание различных наук о природе сменяется в наши дни тенденцией на взаимовлияние наук, изучающих единое тело природы, вследствие чего появляются все вовые междисциплинарные науки, призванные заполнить пробелы, возникшие во времена «дифференциации естествознания».

Законы и категории диалектики в химии

При изучении химической формы движения материи, как уже отмечалось, ярко проявляются в особенной форме всеобщие законы диалектики. Логика перехода от прежнего качества к новому также отражена в законе перехода количественных изменений в качественные. Ну а внутренним содержанием перехода старого качества в новое является борьба противоположностей, что вновь указывает на действие первого закона.

К категориям диалектики относят прежде всего такие понятия как качество и количество, сущность и явление, необходимость и случайность, а также категории, выражающие полноту понятия, такие как единичное, особенное и всеобщее. Рассмотрение химических процессов под углом зрения законов диалектики и применение диалектических категорий способствует более глубокому проникновению в суть происходящего, поскольку предмет исследования охватывается во всей логической полноте и развитии.

Вместе с тем, следует учитывать, что универсальные законы и категории диалектики в физических, химических, биологических и прочих формах движения материи проявляются различно, с учетом специфики конкретной формы материального движения. Так, например, основной закон диалектики – закон единства и борьбы противоположностей – указывает на то, что любое явление в мире заключает в себе собственное противоречие, что понуждает данную вещь к развитию и определяет свойства развивающейся вещи. То есть, именно противоречие с борьбой противоположностей задает направление развития каждого предмета и его параметры.

Если вышеуказанное основное противоречие характерно для всей химической формы движения материи, то главное противоречие играет столь же определяющую роль, но уже по отношению к отдельным веществам, то есть главные противоречия это особенные противоречие, характеризующее свойства того или иного рода веществ. Так, например, главным внутренним противоречием аминокислот, выступает противоречие между основным характером аминогруппы и кислотным характером карбоксильной группы. Данные группы выражают прямо противоположные свойства и взаимодействие между ними определяет сущность аминокислот как известного класса органических соединений, с их собственными свойствами и способностью к реакциям.

Второстепенные противоречия могут привести к изменению некоторых свойств без трансформации качества, то есть будет сохранено основное противоречие, определяющее вещество в его качестве. Разрешение второстепенного противоречия может влиять на одну из противоположностей главного противоречия, что скажется на свойствах полученного химического вещества. В случае с аминокислотами это связано с получением следующих производных. Так, карбоксильные группы могут путем реакций образовывать соли аминокислот, сложные эфиры, а также хлорангидриды. В то же самое время характерными реакциями аминогруппы являются образование солей при взаимодействии с кислотами, а также N-ацилированных производных при обработке аминокислот хлорангидридами в щелочной среде.

Тем не менее, разрешение неглавных противоречий не приводит к качественному превращению вещества, что объясняется сохранением главного противоречия. В случае тех же аминокислот, если произвести реакцию, например, дезаминирования, то получится качественно новое вещество. Это уже соединене из другого класса веществ, определенное другим главным притиворечием, где в качестве одной из противопложностей уже нет аминогруппы.

Читайте также:  Волшебная смесь академика филатова для зрения

Закон перехода количественных изменений в качественные в химии также проявляется весьма специфически. Химия особенно тесно связана с диалектическими категориями качества и количества. Например, всякая химическая реакция может быть рассмотрена как качество, а количество участвующих веществ или скорость протекания реакции могут выражать собою количество. Следует особо подчеркнуть, что качество и количество это не просто некие абстрактные термины, а реальные свойства, принадлежащие всем без исключения телам и процессам окружающего нас мира. Закон перехода количественных изменений в качественные и обратно выражает связь между этими противоположными друг другу сторонами одного целого. Для перехода в новое качество необходимо, чтобы количественные изменения превзошли предел меры, которая связывает между собой качество и количество.

Действие данного закона в химии проявляется в особых формах. Здесь количественные изменения связаны не только с изменением химического состава веществ, но и с изменением пространственной структуры молекул. Атомы, соединяясь в молекулы, взаимно влияют друг на друга и поэтому образующаяся молекула по своим свойствам не может быть сведена к сумме свойств образующих ее атомов. Это качественно иное образование, о чем уже говорилось выше. Изучение сущности изомерии из фактов того, что при одном и том же числе атомов различных элементов могут возникать химические соединения, различные по своим свойствам. Оказалось, что причина этого лежит в различном порядке связей атомов. Квантовая механика подтвердила положение Бутлерова о том, что именно строение является важнейшим свойство молекулы, определяющим все другие ее свойства и особенности. Таким образом, не только изменение химического состава, но и изменение строения молекул связано в химии с изменением качества веществ, в чем заключается основная специфика проявления диалектического закона перехода количественных изменений в качественные в сфере химического движения материи.

Плодотворность применения диалектических категорий в химии можно показать на примере таких категорий как явление и сущность. Тело или вещество, данное нам в чувственном восприятии есть явление, которое обычно составляет фактическую сторону естественных наук, в особенности химии, где эмпирические исследования значительно превосходят по объему теоретические, что представляет одну из характерных особенностей данной науки. С точки зрения философии химик почти всегда имеет дело с предметом исследования в виде явления или наличного бытия, легко поддающегося внешнему наблюдению и эксперименту. С другой стороны, целью науки является истина, говорящая языком законов, а законы не лежат на поверхности явлений.

Диалектика связывает между собой категории явления и сущности как противоположные моменты противоречивого отношения. Когда говорят о сущности, то прежде всего имеют ввиду, что вещь на самом деле не такова каковой представляется. Представления возникают на основе восприятия явления, например, наблюдая кислоту, можно составить себе представление о кислоте, однако давно известно, что манипуляции в сознании формами представлений не ведут к углублению знания о предмете. Прежде всего необходимо понять суть изучаемого явления. Этимологические понятие «суть» или «сущность» связано с понятием бытия и в упрощенной форме можно сказать, что сущность явления это то, что есть явление поистине. Сущность противоположна явлению, поскольку первое указывает на всеобщее, родовое, а второе всегда дано как некая единичная вещь или процесс. Если явление всегда дано нам в чувствах, то сущность обнаруживается исключительно посредством мышления. Вот наиболее простой пример: молния и гром во время грозы – это явление, но из наблюдения этого явления невозможно вывести сущность, говорящую о том, что мы имеем дело с разновидностью электрического разряда.

Философия, опирающаяся на рациональный метод позитивной диалектики, утверждает, что сущность и явления неразрывно связаны между собой, находясь в противоречивом единстве, при этом явление содержит сущность как основу, а сущность обнаруживает себя в явлении. Таким образом, можно сказать, что наблюдение и эксперимент сами по себе есть лишь эмпирическая сторона исследования, а в то время как переход к теоретическому уровню должен быть опосредован выявлением сущности изучаемых явлений. При поиске сущности изучаемых явлений приходится абстрагироваться от множества наблюдаемых моментов. Например, химические реакции обычно сопровождаются поглощением или выделением тепла, выпадением осадка, изменением окраски, выделением газообразного компонента, но все это многообразие «несущественно». На самом деле сущность химической реакции заключается в разрушении и образовании связей между атомами и атомными группами, в изменении состава, молекулярных структурных и, соответственно, свойств веществ.

Сущность предмета есть одновременно истинное понятие о предмете, выражающееся в термине, а закон по своей логической форме есть умозаключение, связывающее в себе понятие. Диалектика взаимоотношений сущности и явления в ходе познания указывает на возможность многократного движения от явления к сущности и наоборот, вследствие чего возрастает глубина познания предмета, который предстает все более конкретным. Еще Д.И.Менделеев писал в свое время, что каждый естественный закон лишь тогда приобретает особое научное значение, когда из него можно извлекать практические следствия, то есть, такие логические заключения, которые объясняют еще необъясненное, указывают на явления, до сих пор не известные, особенно когда закон делает возможным давать такие предсказания, которые затем можно подтвердить практическим опытом. Т есть, обнаруженные сущности и закономерности позволяют лучше узнать изучаемые явления, а новые эмпирические исследования, вооруженные указанными теоретическими познаниями позволяют вновь перейти в сферу сущностей и законов, но уже на более глубоком уровне понимания.

Если обратиться к примерам, то можно вспомнить открытие законов стехиометрии, которые позволили производить химические реакции с пониманием их количественной стороны. Вместе с тем законы паев и эквивалентов можно было назвать не более, чем внешними закономерностями, поскольку они были изолированы друг от друга, а внутренний смысл их оставался неясен. Согласно диалектическому подходу к рассмотрению природы, количество есть одна из внешних характеристик материи, так что указанные закономерности не зря выглядели «чисто эмпирическими», покуда Д.Дальтон не применил к объяснению химических явлений атомистическому гипотезу. Последняя позволяла понять сущность химического вещества, основанную на том, что любое вещество состоит из элементарных частиц, названных атомами, обдающими различным атомным весом. В результате Дальтону удалось открыть третий закон стехиометрии – закон простых кратных отношений. В дальнейшем атомистическая гипотеза стала развиваться в атомно-молекулярную теорию и все стехиометрические законы стали наглядно выражаться в символических формулах химиеских веществ, сущностью которого теперь была уже молекула, так как молекула выражает состав, строение и все свойства любого химического соединения. Формульная запись, основанная на атомно-молекулярной теории позволила наглядно изображать суть химических превращений, при помощи химических формул стали вычислять молекулярный вес вещества, составлять уравнения химических реакций. Все это, в конечном итоге позволило производить расчеты, лежащие в основе начавшей развиваться органической химии, а также об открытии Д.И.Менделеевым периодического закона элементов. Произошло дальнейшее углубление в суть того, что есть вещество поистине. Теперь крайне существенными оказались атомный вес элементов и структура молекул. Атомно-молекулярная теория дополнилась углубленными знаниями о внутреннем строении вещества, а химия в целом вышла на новый уровень эмпирических исследований и практических возможностей.

Таким образом, диалектика явления и сущности блестяще подтверждается в истории развития химии, как и другие стороны диалектического уровня, применяемые к процессу изучения природы. Не меньшую пользу современному химику, например, могут принести применение к своему предмету исследования и других диалектических категорий, включая такие как форма и содержание, необходимость и случайность.

Предмет и методы познания химической науки

Начиная с середины 19 века и в первой половине 20 века в науке была широко распространена идеология позитивизма, которая помогала естественным наукам освобождаться от влияния религии и старой метафизической философии. О.Конт так выразил суть позитивизма: «Наука – сама себе философия». Вместе с тем, многие позитивизты пробовали строить «правильную научную философию», либо верили в возможность таковой. Понятно, что философия, проистекающая из науки должна была выступать в форме некоей «наукой наук». Например, О.Конт оставлял за философией место общей науки, а К.Поппер сводил философию не иначе как к теории развития науки.

Однако же все эти попытки изгнать философию из сферы исследования природы потерпели неудачу. Действительно, общая методология науки, или теория развития науки – темы не для частных наук, а для философии, но последняя не ограничивается рассмотрением только таких предметов. У философии есть собственный подход к изучению окружающей нас вселенной, одним из аспектов которого является опора на достижения естественных наук. Переводя современные научные открытия на универсальный язык всеобщих понятий, философы не просто изучают физику, химию, биологию, а выделяют целые научные концепции и методологические формы. Таким образом, философия занимается теорией науки в рамках собственных, более широких природоведческих исследований, о чем уже говорилось ранее. Понятно, что философия химии уделяет особое влияние предмету и методам познания химической науки.

Объектом исследования химии, как и других естественных наук, выступает материальный мир в многообразии его внутренних связей и постоянной динамике развития. Вместе с тем, химия выделяет собственную область изучения указанного объекта, которая, в целом и представляет предмет познания химической науки. Еще в 19 веке Ш.Жерар, формируя данный предмет, писал, что химия занимается последовательными преобразованиями материи, она вникает в происхождения тел, исследует их прошедшее и будущее. Таким образом можно сказать. Что химию интересует в материальном мире особый вид процессов, сутью которых является не простое физическое перемещение объектов, а полное изменение различных материй, их трансформация и взаимопереход, что представляет собой основу всякого химического превращения.

Следует уточнить, что в свете новых научных данных под химическим превращением вещества понимается такое превращение, при котором происходит изменеие строения вещества, его состава, свойств в соответствии с особыми химическими закономерностями. Химические превращения происходят на атомном уровне и осуществляются в процессе специфических взаимодействий определенных структур частиц вещества. Химические превращения сопровождаются возникновением или перераспределением химически связей. Уже этим химические превращения значительно отличаются от других видов превращением материи (ядерных, геологических, биологических).

Гегель в свое труде «Философия природы» рассматривает химический процесс в контексте возникновения тотальной индивидуальности материи, то есть, этап химизма понимается немецким философом как процесс выделения особенных материальных объектов из всеобщей неопределенности исходной материи. В философском смысле речь идет об обретении материальным миром собственной телесно-образной различённости.

Говоря о химии, как о науке в ее связи с философией, необходимо указать на основные методы познания, применяемые в химии.

Еще Д.И,Менделеев в свое время подчеркивал, что изучать в научном смысле значит:

1) не только добросовестно изображать или просто описывать, но и узнавать отношение изучаемого к тому, что известно;

2) измерять все то, что может подлежать измерению;

3) определять место изучаемого в системе известного, пользуясь как качественными, так и количественными методами;

4) находить закон;

5) составлять гипотезы о причинной связи между изучаемыми явлениями;

6) проверять следствия гипотезы опытом;

7) составлять теорию изучаемого.

Все это с необходимостью требует как наличия правильных методов исследования, так и умения пользоваться ими. Методы, применяемые в современной химии, делятся на общенаучные и специальные.

Читайте также:  Острота зрения при работе с компьютером

Общенаучные методы, такие как индукция, дедукция, абстрагирование, анализ, синтез, моделирование и эксперимент являются основой создания теории и представляют собой базис н учного исследования. Специальные методы, такие как метод рентгено-структурного анализа, метод валентных связей, расчеты молеклярных орбит носят вспомагательный характер и используются в дополнении к общенаучным методам.

Следует особо отметить, что общенаучные методы имеют своим основанием философию, поскольку именно в рамках философии были впервые подняты проблемы, связанные с познанием, разработаны формальная, а затем и позитивно-диалектическая логика, что стало базой развивающейся рациональной теории познания. И наше время философская гносеология является главным источником создания объясняющих концепций, касающихся любой формы человеческого познания.

Теперь перейдем к характеристике общенаучных методов исследования, применяемых в химии.

1.Индукция. В данном случае познания движется от частного, единичного – общему. На основе изучения отдельных химических явлений, имеющихся суждений и фактов делаются обобщающие умозаключения, устанавливаются общие свойства, существенные и закономерные связи веществ. Индуктивный метод опирается на опыт, наблюдение, накопление и анализ отдельных фактов. Индуктивный метод является основой эмпирических знаний.

Примером успешного применения индукции в химии можно считать открытие закона сохранения массы веществ М.В.Ломоносовым в процессе проверки опытов Бойля с обжигом металлов, а также выведение эмпирических правил постоянства состава, паев Прустом и Рихтером. Правил, ставших сопутствующими теориями стехиометрии на основе атомных представлений. Обычно индуктивным способом возможно установить количественные и другие внешнеположенные характеристики наблюдаемых явлений и процессов, данных исследователю в непосредственном чувственном восприятии. Индукцию можно определить также как накопление фактов наблюдения, анализ и систематизацию фактов и, наконец, обобщение полученных результатов с целью выведения объективных закономерностей.

2. Дедукция. Это способ логического рассуждения, идущий от общего (например, химический закон, постулат, правило) – к частному, то есть к отдельным химическим фактам.

Как метод дедукции прямо противоположна индукции, поскольку опора делается на творческое мышление, рождающее идеи, предположения, гипотезы и даже теории, – все это затем может быть сопоставлено с фактами и проверено экспериментально, в то время как при индуктивном методе все делается в обратном порядке. Дедукция в химии как и в других естественных науках не просто дополняет индукцию, а играет роль основы теоретическимх исследований. Создание законов невозможно без дедуктивных открытий, поскольку из наблюдений за явлениями невозможно вывести их сущность. В качестве примера стоит запомнить, что правила Пруста и Рихтера стали соответствующими теориями стехиометрии лишь всвязи с первыми успехами развития атомно-молекулярной теории. Надо было найти мысленный ответ на вопрос, к примеру, в чем причина действия правила постоянного состава, но такой ответ не вытекает из наблюдений за химическими реакциями, как не вытекает он и из самого обнаруженного правила. После трудов Декарта и, в особенности, Канта и Гегеля, философия пришла к выводу, что любые теории, в том числе научные логически не выводятся из эмпирических фактов и закономерностей, не являются их индуктивным обобщением, а надстраиваются над эмпирическим знанием в качестве описания особого рода реальности, как сферы идеальных объектов с системой собственных взаимосвязей. Теоретический уровень характеризует зрелость науки, хотя нельзя забывать и то, что истинная теория невозможна без своей эмпирической почвы, как форма неотделима от содержания и наоборот.

Понятно, что роль дедукции все время растет по мере развития химии как науки. Если первые этапы становления научной химии были отмечены прежде всего торжеством индуктивного метода, то с появлением атомно-молекулярной теории, органической химии дедуктивный метод становится все более популярным и востребованным.

3.Анализ и синтез. В процессе познания химических веществ и процессов важное место занимают методы анализа и синтеза. Объекты научного интереса при аналитическом исследовании расчленяются, затем выделяются их составные части, связи и стороны – для более подробного изучения. Анализ позволяет отделить всеобщее от единичного, необходимое от случайного, главное от второстепенного. На таких принципах основан целый раздел химической науки – аналитическая химия, где определение состава химического вещества решается при помощи качественного и количеcтвенного метода анализа.

Вместе с тем, анализ это лишь начало процесса познания, поскольку знание отдельных частей предмета еще не дает знания о предмете в целом. В научно-теоретической мысли давно утвердилось понятие о том, что целое не может быть сведено к механической сумме своих частей. В процессе синтеза происходит практическое или мысленное соединение составных частей изучаемого объекта, его свойств и связей, расчлененных в результате анализа, в новом качественном виде. В результате предмет выступает как неразрывное диалектическое единство частей и целого. Проходя через анализ и синтез, предмет исследования с необходимостью изменяется, становясь более различенным по содержанию, что находится в тесной взаимосвязи с ростом различенности нашего понимания изучаемого предмета во всех его свойствах, связях и качествах.

4.Научная абстракция. Одной из характерных особенностей современных наук и, в частности, химии является широкое использование метода научной абстракции. Абстрагирование предполагает мысленное отвлечение от ряда второстепенных, несущественных свойств и связей, а также – сторон исследуемого предмета при выделении одного общего, существенного признака, свойства или отношения. Полученное в результате таких действий понятие называется абстракцией. В химии научными абстракциями выступают такие важные понятия как кислота, элемент, спирт, гомологический ряд, валентность, химическое строение. Метод научной абстракции особенно необходим при мысленном поиске сущностей и законов.

5.Модеолирование. В тесной связи с абстрагированием находится метод моделирования, который также широко используется в современной науке. Моделирование представляет собой особый вид эксперимента, нередко мысленного. В химии метод моделирования используется относительно давно. Например, химическая символика, первые формулы соединений Берцелиуса реально представляли собой знаковые модели, отражающие состав соединения, а также стехиометрические отношения между элементами. Развитие теории химического строения позволило создать модель молекулы в виде структурной формулы, выражающей уже и порядок связи атомов. В последние годы всвязи с постоянным развитием компьютерных технологий роль метода моделирования значительно возросла.

6.Метод эксперимента. Данный метод нельзя целиком и полностью отнести к сфере чисто эмпирических исследований, хотя на первый взгляд эксперимент напрямую связан с практикой. Лучше сказать, метод эксперимента универсален и годится также для теоретических исследований, например, возможен так называемый мысленный эксперимент. Даже в случае с экспериментом виде лабораторного опыта, как это часто бывает в химии, нельзя не отметить, что любой опыт заранее готовится и тщательно продумывается под углом зрения какой-либо гипотезы, вследствии чего мы имеем дело с практикой, которая опосредована теорией. Иными словами, эксперимент не самодостаточен и не является методом чистого эмпиризма, независимого от теоретических концепций. Напротив, вся структура эксперимента как и его цель, как правило, согласованы заранее с какой-либо объясняющей концепцией, теорией, или системой идей целой научной школы. Подобная «двойственность» может быть отнесена к достоинствам экспериментального метода, заключающего в себе действительное единство теории и практики, формы и содержания. Но данный метод доступен не всем наукам, изучающим природу, в целом ряде наук он либо невозможен, либо крайне затруднителен. В то же самое время именно химическая форма движения материи представляет собой бесконечное поле возможностей для экспериментатора.

Остается подчеркнуть, что грамотность по части научной методологии должна быть составной частью профессиональной культуры современного специалиста-химика.

Философский смысл химических законов

и проблема познания в химии.

Законы можно считать идеализированными образами объективных законов материального мира. Если прибегнуть к логической формулировке, то закон природы есть существенная и повторяющаяся связь между явлениями: телами и их свойствами. Такая связь не случайна, она носит всеобщий и необходимый характер, то есть, имеет место всегда и везде при определенных условиях.

Основными законами и теориями, на которых базируется современная химическая наука, являются законы стереохимии, теория химического строения и периодический закон химических элементов. На базе этих законов получили объединение природа химического строения и состава вещества, химические связи, характер химических превращений. На основе указанных законов стала вырабатываться методология исследования химических веществ и явлений.

Химические законы условно делятся на качественные и количественные. Количественные законы легли в основу многих теорий, например, на законе постоянства состава построено изучение качественного состава вещества. К качественным законам можно отнести прежде всего периодический закон химических элементов Д.И.Менделеева.

Следует указать на то, что законы в химии имеют свои особенности.

1. Химические законы установлены при изучении макросистем и действуют в процессам превращает больших масс частиц, то есть, вещества.

2. Химические законы не принимают в расчет существенные изменения в свойствах и поведении вещества, неизбежные при переходе от масс частиц к отдельными частицам, считая, что поведение каждой частицы как и ее свойства совпадают с поведением и свойствами вещества.

3. Химические законы носят статический характер, то есть считают, что отдельные отклонения (индивидуальные, элементарные химические акты) от статически среднего значения несущественны, а выводы теории вероятности имеют силу закона.

Подобные особенности химических законов подводят философию химии к целому ряду проблем познания в химической науке. Для химика материальный мир предстает прежде всего как мир конкретных тел, которые вступают между собой в сложные взаимодействия, причем каждое материальное тело само состоит из множество отдельных индивидуальных тел (молекул, атомов). Мир химика – это мир постоянно взаимодействующей множественности материальных объектов, в котором множественность конкретна и проявлена, а единство является идеей, гипотезой или предположением, которые удерживают это множество от распадения в понятии.

Согласно Гегелю, химические процессы проявляются между телесными индивидуумами, где не наблюдается связи с субстанцией, породившей эти индивидуумы; связь с субстанцией оказывается неочевидной. Таким образом, если борьба противоположностей в химии выражена вполне отчетливо, то момент объединяющего единства теряется в области «первоматерии», лишенной индивидуальности и проявляется в химических реакциях исключительно в форме самих химических превращений материи, где налицо торжество законов перехода количественных изменений в качественные и отрицание отрицания.

Эта особенность химического взгляда на мир составляет основной источник проблем познания в химии.

1. Проблема сложности построения единой теории химических процессов, что приводит к распадению единой науки химии на множество особенных специфических областей исследования, слабо согласующих свои теоретические находки друг с другом, а часто дающих альтернативные описания одних и тех же процессов.

2. Проблема преобладания фактической стороны и прикладных эмпирических исследований над теоретической стороной науки.

3. Проблема внеисторичности химии. Эта проблема проявляется прежде всего в замене движения во времени суммой неподвижных состояний, когда пытаются пррредставить химическое превращение как цепь промежуточных продуктов.

4. Проблема сложности теоретического установления внутренних генетических связей между отдельными веществами-гомологами. Например, муравьиная, уксусная, пропионовая и многие другие кислоты как представители класса гомологов должны обладать внутренним единством, но до сих пор между ними не удается установить связи происхождения. Можно получить из одной кислоты другую, что и делается в практической химии, но эти переходы множественны, произвольны и не заключают в себе какой-то внутренней линии развития.

Эти и другие проблемы химического познания носят объективный характер, обусловленный особенностями изучаемого предмета. Они могут быть преодолены только через контакты химии с другими науками, как естественными (физика, биология), так и гуманитарными. Здесь прежде всего имеется ввиду философия, как наука, обладающая развитым понятием о природе всеобщего и разработавшая методы теоретического познания.

Источники:
  • http://kursak.net/filosofiya-ximii-neronov-a-v/