Формирование философского мышления посредством химических дисциплин

Формирование философского мышления, диалектического взгляда на мир в современное время является сложным многоплановым процессом. Процесс этот очень сложный, так как формирование своего взгляда на мир невозможно без рассмотрений мировоззрений различных исторических эпох. Для решения этих задач можно использовать одну из важнейших отраслей науки и естествознания − химическую науку. В последние годы интерес к философским проблемам химии заметно возрос и это не удивительно. Современная химия развивается стремительными темпами, плодотворно сотрудничая с физикой, математикой, биологией и другими науками. Роль химии в жизни и развитии общества очень велика. Химия очень тесно связана с производством материальных ценностей. Естествознание, в том числе и химическая наука, начиная с давно известных положений и законов, и кончая современными сложными теориями, взаимосвязана с философией.

Колоссальные достижения химической практики столь весомо и зримо ощутимые в повседневной жизни вносят немало нового в общее миропонимание, существенно отражаются на состоянии взаимодействий общества с природой и тоже ставят целый ряд вопросов философского характера. Возникновение этих вопросов и их значение для развития химии и философии связаны, прежде всего, с самим предметом, объектом химии и его ролью в жизни человеческого общества, в практических и познавательных отношениях людей с природой, в формировании мировоззрения.

Роль вещества и знаний о веществе в жизни общества, в трудовой деятельности людей, в их отношениях с окружающей природной средой, природа химических знаний, пути и средства их формирования − вот та основа, на которой, в конечном счете, и вырастают философские вопросы химии; вопросы, для решения которых приходится выходить за рамки химии, её понятий и методов в сферу вопросов об отношении материи и сознания, природы и человека, в сферу общих представлений о мире, о законах его познания.

Начиная с древних времен и вплоть до наших дней в развитии научной, в том числе и химической, и философской мысли почти по всем направлениям бесспорно можно констатировать позитивный и безостановочный прогресс. Наука, включающая философию, и доныне продолжает повседневно углубляться и совершенствоваться. Теории и факты химической науки предоставляют нам конкретные доказательства научности основных положений диалектики. Задачи химии показать, как наука практически подтверждает или опровергает принципы философии, а также продемонстрировать роль философии в руководстве и направлении в научных исследованиях во избежание практических ошибок и теоретических заблуждений.

Химия в содружестве с другими науками и в тесном союзе с философией, дает обширный, фундаментальный материал для выработки у учёного научно-философских взглядов на природу и окружающий мир.

Известно, что практические достижения химии стали одним из важнейших моментов происходящей научно-технической революции, а масштабы производственно-химической деятельности людей стали весьма ощутимыми по своим воздействиям на природу и общество. Стремительный рост химизации производства ставит ряд проблем философского и социологического характера.

Можно выделить три основные группы философских вопросов химии.

Первая из них связана с обобщением того нового, что достигла химия в познании вещества, с выявлением того, как она обогащает общую научную картину вещества, природы, каково мировоззренческое значение сделанных открытий. Это онтологический аспект достижений химии. Разработка этих вопросов позволяет выяснить, глубже понять сущность тех или иных открытых химией явлений, увидеть их связи с другими − физическими, биологическими и прочими − явлениями, осмыслить их место в общей системе природы. Разработка этих вопросов необходима не только для выработки общего научного мировоззрения, соответствующего достигнутому уровню знаний о природе, но и для корректировки дальнейших направлений химического исследования.

Вторую и самую обширную группу вопросов составляют вопросы гносеологические и методологические. В них затрагивается сама познавательская деятельность химика, её логический инструментарий, анализ развивающегося химического знания, применяемых в химии понятий, абстракций, методов исследования и т.д. Результаты познания, оформляясь в виде новых понятий, принципов, теорий, всегда становятся инструментами дальнейшего познания. Раскрыть не только общую естественнонаучную, мировоззренческую значимость новых знаний, но их значение в развитии познавательного аппарата науки, их функционирования в роли орудий и средств познания − вот задача исследований методологической и гносеологической стороны химии. Это вопросы в условиях бурного развития современной химии, растущей математизации, абстрактности знаний приобрели особую остроту и значимость.

Третья группа философских вопросов химии − это вопросы, относящиеся к раскрытию социального аспекта развития химии и химической практики. Это вопросы, связанные с превращением химии в производительную силу, связанные с тем, что вырабатываемые наукой понятия становятся орудиями практической деятельности людей по преобразованию объективной действительности. Это вопросы, связанные и с тем, что изучаемые химией вещества − не только загадочный предмет упорных научных исследований, но и то, жизненно нужно человечеству. Наличие или отсутствие тех или иных видов вещества, доставляемое химией умением переделывать вещество, управлять его свойствами и превращениями, всё это является существенным фактором общественного развития и заметно отражается на различных сторонах жизни общества.

Конечно, деление философских проблем химии на указанные три группы довольно условно. Законы бытия, объективного мира и законы познания, мышления не есть нечто абсолютно независимое друг от друга, они едины, совпадают и в определенном смысле тождественны.

Философские вопросы химии, как и всякой другой частной науки, не являются вопросами абсолютно самостоятельными, внешними по отношению к ней, вопросами, волнующими лишь отдельных любителей, стремящихся удовлетворить свою праздную любознательность. Можно без преувеличения сказать, что философские вопросы выступают как одна из непременных составных частей в разработке научных и практических проблем химии.

Основная проблема химии − это не только ее теоретический, но и исторический стержень, − это именно инвариантное ядро химии.

При формулировании основной проблемы химической науки связывает понятие вещества и химического превращения. Вещество − это предмет материального мира, которому при помощи химического превращения могут быть приданы те или иные требуемые свойства. Вещество выступает и в качестве материала в химическом производстве, и в качестве конечного продукта. Вещество оказывается также и побочным результатом химического производства, загрязняющим окружающую среду. Разумеется, превращения вещества происходят в природе и независимо от человека. Изучение этих процессов сопряжено с воспроизведением их или им подобных в лабораторных условиях и затем на производстве, поскольку лучший способ понять сущность какого-либо явления − это теоретическое обоснование и практическое воспроизведение его.

Важнейшей особенностью основной проблемы химии является то, что она имеет ограниченное и строго определенное число способов решения.

Первый способ решения проблемы генезиса свойств вещества появился в древней натурфилософии.

Отличительными чертами этого способа являются:

• умозрительность, приобретающая большую силу абстракции, но лишённая каких бы то ни было эмпирических основ;

• логическая дедукция, претендующая на всеобщность объяснения, но вовсе не опирающаяся на критерий практики;

• выбор совершенно отвлеченного объекта − "первоматерии", или "субстанции", наделенной всеобщностью, вместо вещества с его спецификой качественных изменений;

Второй способ решения проблемы происхождения свойств вещества появился во второй половине XVII века в работах английского ученого Р.Бойля. Преобразования в области производства, происшедшие в эпоху Возрождения, наряду с прогрессивными изменениями в экономической и политической жизни, вызвали коренные преобразования и в области естествознания. Одним из таких преобразований явилось низвержение первого бесполезного для практики способа решения проблемы генезиса свойств и появление нового способа с принципиально новым − экспериментальным − подходом к изучению природы.

Способ решения извечной проблемы причинной обусловленности свойств, или качественного разнообразия тел, стал выражаться, таким образом, посредством новой схемы: состав свойства. Этот способ положил начало экспериментальной химии, определив её как науку о составе веществ или "науку о химических элементах и их соединениях" (Д. И. Менделеев), которая и стала первым уровнем научных химических знаний. На этом уровне развития химии появилась химическая технология основных неорганических веществ.

Третий способ решения основной проблемы химии был вызван переходом от мануфактурной стадии капитализма с её ручной техникой и ограниченным кругом предметов труда к фабричной системе капиталистического производства, опирающейся на машинную технику и новую сырьевую базу. Появился новый способ решения проблемы генезиса свойств не только в зависимости от состава, но и от структуры:

• структура функция (реакционная способность);

• состав свойства.

Этот способ стимулировал возникновение целого ряда теорий в высокой степени общности и абстракции, необыкновенной эвристичности и практической ценности; эти теории положили начало второй концептуальной системе − структурной химии. Поднявшись на новый, более высокий (по отношению к науке о составе) уровень знаний, химия превратилась из науки преимущественно аналитической в науку главным образом синтетическую. На этом уровне развития химии возникла технология органических веществ.

Химия изучает окружающий нас мир объединяемым понятием материи (mater rerum - мать вещей), существующей вне и независимо от сознания человека, "...материя есть то, что, действуя на наши органы чувств, производит ощущение; материя есть объективная реальность, данная нам в ощущении..." Материя существует в форме вещества и поля.

Употребление термина "вещество" в химии вполне правомерно, т.к. оно указывает на основную задачу, поставленную перед химией, производством и обществом, а именно на проблему получения веществ и материалов с требуемыми характеристиками. Эта проблема движет развитием, как химической промышленности, так и химической науки. Промышленность решает её непосредственно, перерабатывая природные вещества в форму, доступную человеческому потреблению.

Химия нужна человеку, прежде всего для получения из природных веществ по возможности всех необходимых материалов. Для этого химия должна разрешить свою основную проблему: из каких химических элементов состоят вещества и каким образом следует осуществлять взаимные превращения веществ для получения необходимых материалов. Отсюда вытекают задачи химии − получение веществ с заданными свойствами и выявление путей управления свойствами вещества. На достижение первой из них направлена производственная деятельность человека, а второй − его познавательная деятельность.

Первоначально атомное учение предполагало существование только одного вида мельчайших частиц − атомов, из которых образуются все тела окружающего мира. Но уже в самом начале развития химии на основе атомного учения оказалось, что для строго количественного объяснения многих свойств представлений о "двухступенчатой" (атом − макротело) дискретной организации вещества явно недостаточно.

Четкое разграничение понятий атома и молекулы было закреплено в 1860 г. На основе достижений химии в учении о веществе утвердилось, таким образом, представление о существовании двух видов микрочастиц − атомов и молекул. Соответственно сложилось и представление о "трехступенчатой" организации вещества: атом - молекула - макротело.

Коренная ломка сложившихся в XIX в. воззрений на вещество была вызвана открытием электронов, открытием сложности атомов, их делимости, их превращений (радиоактивность). Атом в XX в. предстал как сложная целостная система из более мелких частиц.

Уникальным и принципиально новым явлением в развитии атомистических представлений были труды М. В. Ломоносова, осуществившего дедуктивный или даже своеобразный гипотетико-дедуктивный синтез этих представлений с учением о химических элементах в рамках логистики. Концептуальной основой такого синтеза явились: корпускулярные представления о строении вещества; кинетическая теория теплоты; закон сохранения вещества и движения.

Решение всех этих задач он осуществлял с единых позиций своей "корпускулярной философии", сущность которой можно свести к следующим положениям:

• все тела вне зависимости от агрегатного состояния имеют дискретное строение, они состоят из "корпускул";

• корпускулы могут быть однородными, или простыми, и разнородными, или сложными;

• "теплота не зависит от сосредоточения постоянной материи, а есть некое состояние тела" и далее − теплота твёрдого тела "состоит во внутреннем вращательном движении (частиц) связанной материи";

• явление перехода из одного агрегатного состояния в другое, так же и растворение, сопровождаются поглощением или выделением теплоты и обусловлены перемещением корпускул;

• химические превращения тел обусловлены "изменениями, происходящими в смешанном теле", т. е. изменением элементарного состава.

Рассматривая историю возникновения развития понятия молекулы, нельзя не обратить внимания на то обстоятельство, что по данному вопросу в химии переплетались и боролись две точки зрения. Первую можно назвать аналитической: она рассматривала молекулу как элементарную единицу состава тела. Вторая признавала за молекулой самостоятельное существование в качестве реальной структурно-кинетической единицы материи.

Периодический закон Д. И. Менделеева принадлежит к числу тех законов природы, открытие которых влечёт за собой многочисленные и разнообразные следствия и приложения и творческое развитие их вширь и вглубь.

Д. И. Менделеев обратил внимание на то, что у всех элементов, при всем их различии, есть нечто общее; это их масса, выраженная в атомном весе. Каждый элемент обладает своим атомным весом. Значит, заключил Д. И. Менделеев, все элементы можно сравнивать между собой по их атомному весу. А так как все элементы обладали общим свойством − атомным весом, Д.И. Менделеев расположил в один ряд в порядке возрастания атомного веса у элементов. Первое место занял самый легкий элемент − водород, за ним шёл немного более тяжелый − литий, потом ещё более тяжелые элементы и так до самых тяжелых, которыми заканчивался весь ряд. Когда после этого Д.И. Менделеев посмотрел, как расположились отдельные элементы в общем ряду, то обнаружил замечательное явление. Оказалось, что элементы с одинаковыми химическими свойствами повторяются периодически, через 7 или 17 мест. Заметив это, Д.И. Менделеев разделил весь ряд элементов на части (периоды) и поместил один период под другим так, чтобы химически сходные элементы попали в один вертикальный столбец и стояли друг под другом; в результате получилась таблица, в которой элементы располагались в порядке возрастания их атомного веса, причем элементы с одинаковыми свойствами периодически повторялись на одном и том же месте от начала или от конца каждого периода.

Таким образом, в пределах каждого периода химический характер элементов из резко выраженного металлического постепенно превращается в такой же резко выраженный неметаллический, а затем скачком, через идеальный газ, снова возвращается к резко выраженному металлу, которым начинается новый период. Соответственно этому, по мере роста атомных весов, наивысшая валентность по кислороду последовательно увеличивается в пределах каждого периода: она равна 1 у щелочного металла, 2 − у щелочно­земельного металла и т.д. до галоида, у которого она равна 7. После этого она внезапно падает до нуля у идеального газа, который вообще неспособен к химическому соединению, а затем снова начинает расти от 1 до 2, до 3 и т.д. до 7, после чего снова падает до 0.

Вот как определяет смысл периодического закона сам Д.И. Менделеев: "...Если все элементы расположить в порядке по величине их атомного веса, то получится периодическое повторение свойств. Это выражается законом периодичности: свойства простых тел, также формы и свойства соединений элементов, находятся в периодической зависимости от величины атомных весов элементов".

Исходя из того, что свойства элементов меняются так же закономерно, как и атомные веса, Д.И. Менделеев наперед вычислил предполагаемые свойства не открытых еще элементов; он предсказал, таким образом, не только то, что должны быть открыты новые элементы, но и то, какими свойствами они будут обладать. Более того, он предсказал даже и то, каким способом, вероятнее всего, будут открыты неизвестные элементы. Эти предсказания были сделаны в 1871 г. Вскоре последовали новые замечательные подтверждения предсказаний Д.И. Менделеева. Были открыты элементы скандий и германий, наперёд описанные Д.И. Менделеевым, оправдывались все предложенные им изменения атомных весов.

Д.И. Менделеев показал, что качественная химическая характеристика каждого элемента зависит от количественной характеристики его важнейшего свойства − атомного веса. Постепенное нарастание атомного веса в ряду элементов каждый раз приводит к качественному изменению, обусловливая переход от одного элемента к другому, причем этот переход происходит не плавно, не постепенно, а резким скачком, путем перерыва постепенности.

Всё богатство диалектических связей и переходов, скачков и противоречий, заключенных в периодической системе, было открыто Д.И. Менделеевым, хотя сам он не был сознательным диалектиком-материалистом, а применял диалектику бессознательно, стихийно. Тем не менее, именно фактическое применение диалектического метода позволило Д.И. Менделееву открыть периодический закон, построить систему элементов и сделать свои замечательные предсказания.

Английский ученый Дальтон, введя в химию в начале XIX века понятие об атомах, в сущности применил к учению о веществе старые атомистические воззрения, возникшие еще в древней (индийской и греческой) философии за много лет до нашей эры. Согласно атомному учению, вещество дискретно, т. е. состоит из мельчайших невидимых и неделимых частиц − атомов. Все свойства вещества зависят от расположения, взаимодействия, перемещения атомов.

Атомистика Дальтона основывалась на обширном эмпирическом и теоретическом материале, накопленном в науке к началу XIX века. Назначение её состояло в том, что при помощи представлений об атомах разных элементов и о простейших способах их объединения в молекулы объяснить дискретность химических отношений, скачкообразность перехода от одного соединения с неизменным составом к другому соединению с иным также постоянным составом. Сущность атомистики Дальтона можно выразить в следующих положениях:

• все вещества состоят из громадного числа чрезвычайно малых частиц или атомов;

• одним из свойств атомов является их полное тождество в одном и том же простом веществе;

• важнейшим свойством атомов является атомная масса;

• атомы разных элементов способны соединяться друг с другом по закону наибольшей простоты и образовывать "сложные атомы" (так Дальтон называл молекулы);

• атомная прерывность строения вещества служит основой дискретности всех химических отношений.

Центральным узловым пунктом в системе атомно-молекулярной химической теории стало также понятие о молекуле. Более чем двухвековой период формирования представлений о молекулах как индивидуальных формах дискретности вещества, их составе и строении, сопровождался непрерывной борьбой между метафизическим и диалектическими методами мышления. На основе его или в тесной связи с ним сформировались и другие важнейшие химические принципы и понятия (например, химическое соединение, химическое строение, валентность, химическая связь и т. д.). Наименьшая частица вещества (химического соединения), сохраняющая его основные свойства, − вот чем считалась молекула. Такое определение основывается на представлении о том, что молекула − универсальная микроформа существования химического соединения атома и что все сложные вещества (химические соединения) как макротела состоят из молекул. Этот принцип универсальности молекулярной формы вещества − один из важнейших в атомно-молекулярной химической теории, где исследование химических превращений вещества выступало как исследование изменений молекул.

Структурный принцип получил самое яркое выражение в разработанной А. М. Бутлеровым теории химического строения, основанной на представлении о связи свойств каждого вида вещества с существованием устойчивого порядка химических взаимодействий атомов в молекулах данного вида. Принцип структурного подхода занял с тех пор прочное место в арсенале познавательных средств химика и методов химического научного мышления.

Другой известный русский ученый В. В. Марковников отмечал, что закономерность о взаимном влиянии атомов в молекуле нельзя вывести на основе положений механики, а процесс надо рассматривать глубже. "Во взаимном влиянии атомов в молекуле мы видим проявление одного из законов диалектики, закона всеобщей взаимосвязи предметов и явлений природы. В сфере химических отношений этот закон выступает в своеобразных, специфических формах; с одной стороны, он охватывает межмолекулярные взаимодействия, с другой − отношения атомов внутри молекулы".

Такое диалектическое понимание молекулы позволило Бутлерову объяснить явление изомерии и предсказать существование неизвестных органических соединений, которые в дальнейшем были получены на практике.

Теория химического строения открыла путь к познанию химических функций (или реакционной способности) отдельных структурных фрагментов молекул. Она могла предсказать и объяснить существенно различную реакционную способность отдельных атомов Н, С1, О и отдельных связей С-Н, С-С1, О-Н и т. д.

Это означает, что теория химического строения выяснила генезис химического свойства вещества как макротела посредством изучения взаимного влияния атомов в молекуле и выяснения реакционной способности отдельных её структурных фрагментов. Понятие свойств расчленялось, таким образом, на два понятия: химических свойств макротела и реакционной способности и отдельных структурных элементов, и всей молекулы в целом, и вещества как совокупности молекул. Отсюда следует, что теория химического строения позволила перейти к новому способу научного познания химических объектов: к выяснению причинной обусловленности формирования веществ через функции его структурных элементов.

Современные представления о строении атома позволили по новому объяснить структуру вещества и многие природные явления, способствовали дальнейшей разработке научной картины и поэтому имеют большое философское значение.

Химическое превращение, химическая реакция есть главный предмет химии. Следовательно, важнейшая задача химии − выяснить строение вещества, зависимость свойств вещества от строения получение вещества с заданными свойствами и выявление рациональных путей управления химическими процессами.

Знания в практической деятельности человека являются своего рода инструментом, духовным орудием преобразования вещества, преобразования мира. Знания обеспечивают умение придавать веществам нужные свойства и сдерживать или устранять действие вредных. Они неизмеримо расширяют власть над веществом. Достичь этого, отыскать скрытые механизмы превращений вещества, овладеть средствами этих превращений всегда было страстным стремлением людей, как бы не изменились их представления о природе, о характере этих средств.

Обнаруживается прямая связь многих свойств вещества с определённым типом конструкции молекул (кольцо, простая цепь, цепь с ответвлениями и т. д.), с наличием в молекулах определенных "строительных деталей", состоящих из отдельных атомов или групп атомов. Когда один вид вещества превращается в другой, происходит перестройка молекул, меняются число, характер строительных деталей и сам порядок их соединения. Изменения вещества и его свойств связаны с изменением состава перестройкой конструкции молекул.

Такое понимание превращений вещества внесло существенные коррективы в избранное на основе атомного учения направление исследования. Раз свойства вещества зависят не только от его состава, но и от строения, − значит, необходимо выяснять особенности строения, его связь со свойствами вещества. Только раскрыв это, можно было надеяться на сознательное управление преобразованиями вещества.

Пока в химии еще не сложилось четкое различие атомов и молекул и понятие о химическом строении, химические превращения рассматривались преимущественно как изменения состава, изменения количественного и качественного соотношения атомов в составе вещества.

Исследование строения атомов, законов связи их строения со свойствами вещества, как и исследование строения молекул, открыло широкие перспективы перед сознательным управлением преобразованиями вещества, причем еще более глубоком, чем химические превращения, уровне. Человек научился не только перестраивать химические соединения атомов и изменять связанные с химическим строением свойства вещества; ему стало доступно управление свойствами, обусловленными внутриатомным внутриядерным строением. Важнейшим руководящим принципом практических действий стал проверенный и отлично зарекомендовавший себя в практике управления химическими превращениями структурный принцип: чтобы изменить в желаемом направлении свойства атомов, надо изменить их состав и строение.

Знания, накопленные в процессе изучения химических реакций, а также учение о химической связи и строении вещества обогатили и углубили представления человека о диалектике природных явлений и этим способствовали совершенствованию научной картины мира.

Союз химии и философии имел место на протяжении всей их истории. Будучи составной частью, в истории формирования общей естественнонаучной картины мира, история познания химических свойств вещества, история практического овладения им, тесно переплеталась с историей развития отношения человека с окружающим миром, с историей познания материальной и духовной стороны этих отношений. История химии убедительно свидетельствует о том, что многие крупные представители этой науки отличались высокой философской, гносеологической культурой и в той или иной мере всегда проявляли интерес мировоззренческой, методологической и социальной стороне развития химии, а характер и уровень их философской позиции всегда отражался в направлениях, методах и результатах их исследований.

Вопросы общего мировоззренческого характера и вопросы, касающиеся законов познания, особенно тесно вплетены в повседневную деятельность химика. Химическая наука находится сейчас на пороге грандиозного взлёта. Ей предстоит выяснить процессы образования минералов земной коры, химических соединений на других планетах и звездах, проникнуть в самые тайники биохимических превращений, вооружить промышленность, сельское хозяйство, здравоохранение новыми синтетическими препаратами

Недостаточное понимание действия и природы средств познания, их происхождения и возможностей обычно оказывается причиной методологических ошибок в исследованиях и выводах.

В заключение можно сказать, что философские вопросы химии не являются вопросами, без решения которых эта наука может быстро и успешно развиваться. Эти вопросы, так или иначе, выступают как одна из составных частей и в разработке конкретных научных проблем современной химии, прежде всего ее больших теоретических проблем, и в повседневной деятельности химика по добыванию новых знаний о веществе, по преобразованию веществ природы в жизненно нужные людям материальные блага.

Список литературы:

1. Грядовой В.И. Концепции современного естествознания. – М.: ИД «Единство», 2003.

2. Дульнев Г.Н. В поисках нового мира. – СПб.: ИД «Весь», 2004.

3. Джуа Микеле. История химии. Перевод с итальянского к.х.н. В.Г. Быкова, ред. и примеч. А.С. Погодина. – М.: ИД «Мир», 1965.

4. Ломоносов М.В. Полное собрание сочинений. Т. 1 – 10. – М.: Изд. АН СССР, 1950 – 1959.

5. Менделеев Д.И. Собрание сочинений: В 25-ти т. – М.: Л., 1937 – 1954.

6. Пригожин И., Стенгерс И. Время, хаос, квант. – М.: Прогресс, 1994.

7. Дальтон Дж. Сборник избранных работ по атомистике 1800 – 1810. Перевод с английского А.Л. Либермана, ред. и примеч. Б.М. Кедрова. – М.: Л., 1940.

8. Будрейко Н.А. Философские вопросы химии. – М.: Высшая школа, 1970.

Соловьёв В. Б. (ПГПУ, Пенза)