"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.