19
“Истина скрыта в глубине (лежит на дне морском)”
Великий философ древности Демокрит
V в. до н. э.
Часто встречающееся утверждение: главная цель естествознания –
установление законов природы, открытие скрытых истин – явно или неявно
предполагает, что истина где-то уже есть и существует в готовом виде, ее
надо только найти, отыскать как некое сокровище.
Приведенное выше утверждение имеет два аспекта. Первый, – в какой мере
можно доверять научным результатам, т. е. вопрос о качестве работы
ученого. Второй аспект – философский – гораздо более тонкий и связан с
вопросом о том, что же называть истиной.
Начнем с первого. Приходится констатировать, что научная продукция на
своем пути к научной истине переполнена ошибочными результатами.
Ошибочными не в том объективном смысле, что некоторые теории и
представления со временем отмирают, уступая место новым, или результаты
эксперимента всегда сопровождаются вполне определенной абсолютной
ошибкой, а в гораздо более простом смысле, когда предлагаемый результат
не выдерживает проверки на соответствие актуальным критериям
правильности. Ошибочные формулы, неверные доказательства, неправильные
условия, несоответствие фундаментальным законам естествознания и тому
подобные являются, к сожалению, не исключением, а правилом. Для
определения состоятельности или несостоятельности научных результатов
проводятся их экспертная оценка, оппонирование и рецензирование.
Эффективна ли такая процедура? Приведем некоторые цифры. В годы Второй
мировой войны национальный совет изобретений США рассмотрел 208975
заявок на изобретения. Из них, не противоречащих здравому смыслу,
оказалось 8615 (чуть больше 4%), а реализовано всего 106 (меньше 0,05%).
До недавнего времени в отечественных академических журналах после
рецензирования публиковалась примерно каждая пятая работа из всех
представленных к публикации. Добросовестное оппонирование позволяет
существенно сократить поток несостоятельных работ, представленных на
соискание ученой степени.
Естествознание тем или иным способом систематизирует наши наблюдения над
природой. При этом нельзя считать, например, теорию кривых второго
порядка приближенной на том основании, что в природе в точности кривых
второго порядка нет.
В современном представлении истина – правильное, адекватное отражение
предметов и явлений действительности познающим субъектом,
воспроизводящее их так, как они существуют вне и независимо от сознания.
Истина объективна по содержанию, но субъективна по форме как результат
деятельности человеческого мышления. Можно говорить об относительной
истине как отражающей предмет не полностью, а в объективно обусловленных
пределах. Абсолютная истина полностью исчерпывает предмет познания.
Всякая относительная истина содержит элемент абсолютного знания.
Абсолютная истина складывается из суммы относительных истин. Истина
всегда конкретна.
Как бы ни представлялось содержание истины, занимающее умы великих
ученых с древних времен, и как бы ни решался весьма сложный вопрос о
предмете науки в целом и естествознании в частности, одно очевидно:
естествознание есть чрезвычайно эффективный, мощный инструмент, не
только позволяющий познать окружающий мир, но и приносящий громадную
пользу.
Вряд ли вызывает сомнение утверждение: математика нужна всем вне
зависимости от рода занятий и профессии. Однако для различных людей
нужна и различная математика: для продавца может быть достаточно знаний
простейших арифметических операций, а для истинного естествоиспытателя
обязательно нужны глубокие знания современной математики – только на их
основе возможны открытие законов природы и познание ее гармонического
развития. Иногда к познанию математики влекут и субъективные побуждения.
Об одном из них Луций Анней Сенека (4 до н. э. – 65 н. э.), римский
писатель и философ, писал: Александр, царь Македонский, принялся изучать
геометрию — несчастный! — только с тем, чтобы узнать, как мала земля,
чью ничтожную часть он захватил. Несчастным я называю его потому, что он
должен был понять ложность своего прозвища, ибо можно ли быть великим на
ничтожном пространстве». Возникает вопрос: может ли серьезный
естествоиспытатель обойтись без глубокого познания математики? Да,
может. Например, Чарльз Дарвин, обобщая результаты собственных
наблюдений и достижения современной ему биологии, вскрыл основные
факторы эволюции органического мира. Причем он это сделал, не опираясь
на хорошо разработанный к тому времени математический аппарат, хотя и
высоко ценил математику. Кто знает – может быть, обладание
математическим чувством позволило бы Дарвину внести еще больший вклад в
познание гармонии природы.
Известно, что еще в древние времена математике придавалось большое
значение. Девиз первой Академии – платоновской Академии – “Не знающие
математики сюда не входят” – ярко свидетельствует о том, насколько
высоко ценили математику на заре развития науки, хотя в те времена
основным предметом науки была философия. Академия Платона (428/427 –
348/347 до н. э.), одного из основоположников древнегреческой философии,
– первая философская школа, имевшая на первый взгляд весьма косвенное
отношение к математике.
Простейшие в современном понимании математические начала, включающие
элементарный арифметический счет и простейшие геометрические измерения,
служат отправной точкой естествознания.
Тот, кто хочет решить вопросы естественных наук без помощи математики,
ставит неразрешимую задачу. Следует измерять то, что измеримо, и делать
измеримым то, что таковым не является.
Химией называют науку о химических элементах и их соединениях. Любое
вещество состоит из химических элементов и их соединений. Свойства
вещества определяются:
· его элементным и молекулярным составом;
· структурой его молекул;
· термодинамическими и кинетическими условиями, в которых вещество
находится в процессе химической реакции;
· уровнем химической организации вещества.
История развития химических концепций начинается с древних времен.
Демокрит, Эпикур и другие представители древней натурфилософии
высказывали гениальные мысли о том, что все тела состоят из атомов
различной величины и разной формы, что и обусловливает их качественное
различие. Аристотель и Эмпедокл объясняли все видимое разнообразие тел
природы с антиатомистических позиций: они считали, что в телах
сочетаются различные элементы-стихии или элементы-свойства: тепло и
холод, сухость и влажность. Подобное учение об элементах-свойствах было
развито в алхимии, которая изобиловала такими, например, рецептами
приготовления необходимых веществ: ” возьмите немного горючести,
прибавьте к нему текучести, отнимите влажность…” и т.п. Однако ни идеи
Демокрита об атомах, ни представления Эмпедокла об элементах-стихиях не
нашли применения ни в металлургии, ни в стеклоделии, ни в гончарном
ремесле.
Первый, по-настоящему действенный, способ определения свойств вещества
был предложен во второй половине XVII в. английским ученым Р. Бойлем
(1627- 1691).
Результаты экспериментальных исследований Р. Бойля показали, что
качества и свойства тел зависят от того, из каких материальных элементов
они состоят. Возникшее таким образом учение о составе вещества
существует и сегодня и продолжает развиваться на качественно новом
уровне.
Учение о составе занимало монопольное положение вплоть до 30-40-х годов
прошлого века. К тому времени мануфактурная стадия производства с ручной
техникой и ограниченным ассортиментом сырья сменялась фабричной стадией
с машинной техникой и широкой сырьевой базой. В химическом производстве
стала преобладать переработка огромных масс веществ растительного и
животного происхождения, качественные разнообразия которых потрясающе
велики – сотни тысяч химических соединений, а состав крайне однообразен
– лишь несколько элементов-органогенов: углерод, водород, кислород,
сера, фосфор. Объяснения необычайно широкому разнообразию органических
соединений при столь многообразном их элементном составе стали искать не
только в их составе, но и в структуре молекул.
В 1860 г. выдающимся русским химиком А.М. Бутлеровым (1828- 1886) была
создана теория химического строения вещества – возник более высокий
уровень развития химических знаний – структурная химия.
Период становления структурной химии иногда называют, “триумфальным
маршем органического синтеза”. В этот период зарождалась технология
органических веществ. Были получены всевозможные красители для тканей,
искусственный шелк и т.п.
Интенсивное развитие автомобильной промышленности, авиации, энергетики и
приборостроения в первой половине XX в. выдвинуло новые требования к
производству материалов. Необходимо было получать высокооктановое
моторное топливо, специальные синтетические каучуки, пластмассы, высоко
стойкие изоляторы, жаропрочные органические и неорганические полимеры,
полупроводники. Для получения таких материалов знаний о составе и
структуре вещества было недостаточно.
Под влиянием новых требований производства возникло учение о химических
процессах, в котором учитывалось изменение свойств вещества под влиянием
температуры, давления, растворителей и других факторов. Такое учение
способствовало организации много тоннажного производства синтетических
материалов, заменяющих дерево и металл в строительных работах, пищевое
сырье в производстве олифы, лаков, моющих средств и смазочных
материалов. Производство искусственных волокон, каучуков, этилового
спирта и многих растворителей стало базироваться на нефтяном сырье, а
производство азотных удобрений – на основе азота воздуха. Появилась
технология нефтехимических производств с ее поточными системами,
обеспечивающими непрерывные высокопроизводительные процессы.
В 1960- 1970 гг. появился следующий, более высокий, уровень химических
знаний – эволюционная химия. В основе ее лежит принцип самоорганизации
химических систем, т. е. принцип применения химического опыта
высокоорганизованной живой природы.
Молекула – наименьшая структурная единица химического соединения,
обладающая его главными химическими свойствами. Молекулы простых веществ
состоят из одинаковых атомов, сложных – из разных атомов. Инертные газы
(гелий, неон, аргон, криптон, ксенон, радон) находятся в одноатомном
состоянии. Существует большое количество соединений, молекулы которых
состоят из многих тысяч атомов (искусственные полимеры, белки,
целлюлоза). Такие молекулы называются макромолекулами.
Как известно, химия изучает процессы превращения молекул при
взаимодействиях и при воздействии на них внешних факторов (теплоты,
света, электрического тока, магнитного поля), во время которых
образуются новые химические связи. Под химической связью понимается
результат взаимодействия между атомами, выражающийся в создании
определенной конфигурации атомов, отличающих один тип молекулы от
другого.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19
Рис. 1а «Ионная вязь» Рис. 1б «Ковалентная связь»
В молекуле выделяют два основных типа связей: ионную и ковалентную, а
также водородную.
При ионной связи один атом отдает другому один или несколько электронов,
и так каждый атом становится обладателем стабильного числа электронов.
Например, у атома хлора для стабильности недостает одного электрона, а у
атома натрия во внешней оболочке – только один электрон. Его принимает
атом хлора, и тогда у натрия протонов становится больше, чем электронов.
Атомы натрия и хлора, превратившись в положительно и отрицательно
заряженные ионы, притягиваются друг к другу и образуют поваренную соль.
При ковалентной связи двух атомов возникает обобществленная пара
электронов, по одному от каждого атома (пример – молекула водорода). Оба
атома притягивают эту пару электронов с одинаковой силой, и электроны
(или электронное облако) находятся большее время между ними. Если
ковалентная связь образуется между атомами разных элементов, то
электронное облако оказывается смещенным, т.е. большее время находится
ближе к более притягивающему атому. Такую связь называют полярной, или
электрически несимметричной (в последнем случае одна приближается к
ионной).
Водородная связь названа так из-за атома водорода, который соединен
ковалентной связью с другим атомом (например, кислорода или азота) так,
что положительной оказывается водородная часть молекулы. Этот частично
положительный водородный «край» притягивается третьим, отрицательно
заряженным атомом (опять же кислорода или азота). Эта связь слабее, чем
две предыдущие, но широко распространена в живой материи. Практически,
можно сказать, что на ней держится мир живого.
Силы взаимодействия между атомами являются короткодействующими (радиус
действия r ~10-9 м, размер атома ~ 10-10м). Причем одновременно
действуют как силы притяжения, так и силы отталкивания, но они
по-разному зависят от расстояния. При r = r0 – состояние устойчивого
равновесия, на этом расстоянии и находятся атомы, образующие молекулу.
Если увеличить r – увеличиваются силы притяжения и возвращают систему в
исходное состояние. При r
Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter
