Представления о естественных видах в химии

Чтобы лучше уяснить специфику теоретического знания в химии, полез­но обратиться к концепции естественного вида, за которой стоит боль­шая философская традиция. «Естественные виды — классы предметов, обладающих с точки зрения современной науки общностью глубинных характеристик. Скажем, вид сумчатых, включающий в себя кенгуру, опоссума, сумчатую мышь (хотя исключающий обычную мышь), явля­ется естественным, а вид круглых предметов, включающий теннисный мяч, Земной шар и головку сыра — нет. Примерами естественных видов могут служить также золото, лимон, тигр, кислота».

Как известно, в химии большое место занимают классификации. Физика, по-видимому, меньше занята классификациями. Важно также подчеркнуть, что химия стремится к естественным классификациям, выражающим естественные виды. Однако проблематика естественного вида позволяет сказать больше о природе химического знания. Она не только подчеркивает значение классификаций в химии. Эта проблема­тика проясняет природу химических понятий. Многие из химических понятий суть понятия о естественных видах.

Естественными видами в химии являются индивидуальные вещества: вода, серная кислота, царская водка и т.д., классы химических соединений — кислота, основание, металл и т.д. Естественные виды — это также «сложное вещество», «простое вещество», «химический элемент». В то же время к естественным видам не относятся идеализации, используемые в физике. Скажем, материальная точка, представляющая Землю на орбите, груз на длинной нити и камень, брошенный под углом к горизонту, это не естественный, а искусственный вид. То же можно сказать про идеализа­цию «твердое тело». Это и физический маятник, и Земля, совершающая суточное движение, и твердый диск, катящийся по Земле.

Естественные виды не поддаются строгим теоретическим определе­ниям. На это указывал еще И. Кант. Они определяются через совокуп­ности признаков, причем эти совокупности открыты уточнению и изме­нению. Как отмечает американский философ X. Патнем, чтобы определить естественный вид, нужен некий стереотип, образец, с кото­рым сопоставляются иные тела, входящие в данный естественный вид. Нужны также квалифицированные специалисты, пользующиеся дове­рием научной общественности (эксперты), идентифицирующие пред­ставителей этого естественного вида.

Объясняя концепцию естественного вида, можно было бы воспользо­ваться приведенными выше примерами: «кислота», «металл», «химичес­кий элемент». Обратимся, однако, к еще одному примеру, часто фигури­рующему в современной философской литературе, — воде. Вода долгое время трактовалась как элементарное вещество. Как известно, у Аристо­теля, чьи воззрения определили теоретическую базу средневековой хи­мии, вода, наряду с воздухом, огнем и землей, была одним из четырех эле­ментов. В алхимии список элементов был расширен до семи, но вода неизменно понималась как элемент. В период господства теории флогис­тона стали высказываться гипотезы, касающиеся сложного состава воды. Например, вода рассматривалась как соединение «дефлогистированного воздуха» с флогистоном. Химики начала второй половины XVIII в. виде­ли в составе воды «горючий газ» (сейчас — водород) и «дефлогистированный воздух» (кислород). И, наконец, Лавуазье, отказавшийся от теории Флогистона, установил двухэлементный состав — водород и кислород, ко­торый после уточнения атомных весов дал современную формулу — Н₂0³.

Это открытие позволило по-новому оценить отношение воды к тому, что считается ее твердым и газообразным агрегатными состояниями — льдом и паром. А вот живая история, показывающая роль экспертных оценок в опре­делении естественного вида «вода». Как-то научный мир облетела вол­нующая новость: открыта сверхплотная вода, так называемая полувода, удельный вес которой почти в 1,5 раза больше, чем у обычной. А на по­верку оказалось, что обнаружили всего-навсего сложный раствор, полу­чившийся в результате выщелачивания вещества из стенок сделанного из кварца оборудования, в котором проводился опыт.

Казалось бы, вопрос о специфике естественного вида «вода» теорети­чески решен. Вода — это Н₂0. Однако не все так просто. К воде относят соединения HDO и D₂0, где D — изотоп водорода, дейтерий. Соедине­ние, состоящее из двух атомов дейтерия и одного атома кислорода, назы­вают тяжелой водой. Кроме тяжелой воды известна также сверхтяжелая вода — Т₂0, где Т — тритий. Существует также тяжелокислородная вода: в нее входят тя­желые изотопы. Надо также учитывать, что «формула Н₂0 дает лишь состав воды, но не определяет ее структурную специфику. Согласно закону постоянства соста­ва, состав — необходимая характеристика индивидуального вещества, на­зываемого химическим соединением... Микроструктура воды не описана еще полностью. Ясно, однако, что мы имеем здесь дело с огромным много­образием. Любой данный образец чистой воды обнаруживает различные микроструктурные характеристики... если его испытывают на химическую идентичность... меняя условия, как это предусмотрено у Оствальда. Образ­цы воды в растворах обнаруживают также различные микроструктуры, дажe когда выдерживается одна и та же температура и одно и то же давление».

Структурные исследования воды продолжаются и сейчас.

Обычно в философской литературе химические примеры использу­ются, чтобы пояснить важное для философов понятие естественного ви­да. Здесь же, наоборот, понятие естественного вида используется, чтобы пояснить специфику химии. Для этой науки типичны понятия, выра­жающие естественные виды.