Часть 2. Естественный мир и знание о нем: познание природы в интеллектуальных коллизиях научных знаний

Введение

В начале мы рассмотрели природу научного знания и методы получения нового знания, затем — результат познания мира в виде наиболее фундаментальных знаний о пространстве, времени и ходе всемирной естественной истории. В этой части будут проанализированы процессы генезиса знаний о структуре и функциях неживых и живых естественных систем преимущественно на атомно-молекулярном уровне их рассмотрения. Процессы становления знаний о микромире в истории науки происходили в результате интенсивного взаимодействия различных естественных наук, технологии и техники, общеметодологических и философских знаний. Отсюда и название данной части.

Естествознание — сложная многоуровневая система, развитие и формирование которой происходит отнюдь не только по упрощенной эмпирико-рационалистской схеме: теоретический анализ и обобщение экспериментальных сведений или подтверждение концептуально-теоретических идей экспериментом. Рост и развитие естествознания, или знаний о природе, в не меньшей, а пожалуй, в большей мере связаны с разнообразными процессами взаимодействия знаний, происходящими в интеллектуально-информационной атмосфере деятельности научного сообщества. В этой атмосфере формируются “идеалы научного познания”, “внутринаучные идеологии”, парадигмы и стереотипы научной деятельности, зарождаются новые идеи, происходят селекция научных знаний (как стимуляция, так и подавление), их переосмысление, трансформация, модификация и многое другое. Словом, происходит интенсивный процесс гносеодинамики.

Все эти процессы осложняются не только интердисциплинарностью естествознания и связанными с этим интердисциплинарными проблемами, но и многими субъективными факторами: тенденциозностью тех или иных представителей научного сообщества в подходах к принципиальным проблемам конкретного знания и методологии, нетривиальным функционированием научных идеалов, целей и норм исследований, разными взглядами представителей различных естественнонаучных направлений на мир и принципы его познания. Все это позволяет говорить об общем взгляде на проблему интеллектуальных коллизий знаний при познании мира человеком.

Более того, всякое методологическое исследование науки волей-неволей рассматривает именно интеллектуальную сферу науки, сферу “жизни” готовых научных знаний, что более связано не с гносеологией, а с гносеодинамикой (т.е. не с теорией познания, а с динамикой научных знаний). Действительно, всякое методологическое исследование науки неизбежно основывается на эмпирическом материале, представленном в форме готовых научных знаний. Интимные механизмы взаимодействия исследователя-естествоиспытателя с природой, генезис научного знания ab initio не содержатся в опубликованных научных результатах и остаются для методолога “вещью в себе”. В то же время процесс зарождения новых идей неадекватно или искаженно осознается и их творцами, т.е. “свидетельские показания” авторов новых идей не могут быть приняты как абсолютно достоверные, самое большее — они могут быть приняты как честные и искренние. Впрочем, и это далеко не всегда так, вспомним хотя бы спор о приоритете открытия дифференциального и интегрального исчислений между Лейбницем и Ньютоном. В свете сказанного выше можно говорить о неизбежной тенденции методологов науки к “методологическому позитивизму” или — при попытках избежать этого — к “методологической метафизике”. Вместе с этим можно выделить проблемы гносеодинамики и интеллектуальных коллизий научных знаний как реальный предмет любого методологического исследования, любой формы рефлексии науки вообще.

В данном разделе рассматриваются все основные естественные науки, т.е. он в известной мере “химикоцентричен”. Связано это не с тем, что автор ставит химию над другими науками, а с тем, что химия действительно находится в центре наук в смысле разнообразия пограничных областей знания. Кроме того, такой акцент позволяет выровнять сложившийся дисбаланс общенаучных исследований, традиционно смещенный в область физики, а с недавнего времени и в область биологии. При этом практически все основные пограничные области естествознания входят в предмет анализа настоящей работы.

Исследования большинства философов и методологов, занимающихся проблемами теоретико-методологических реконструкций роста научного знания, обедняются ввиду их традиционной ориентации на эмпирический материал физики, причем преимущественно на материал ее теоретической части. Обращение к другим естественным наукам специалистов названной ориентации происходит реже и “наскоком”. Отсюда как следствие при конструировании теоретико-концептуальных моделей развития науки из предметного поля методологических исследований выпадают многие существеннейшие реалии интердисциплинарных научных процессов: историко-логические процессы взаимодействия научных знаний в их всеобщности; трансдисциплинарная, а не только монодисциплинарная историческая динамика знаний (“гносеодинамика” в терминологии настоящей работы); идейная внутринаучная интеллектуальная атмосфера, задающая активность ученых в интердисциплинарных областях (“внутринаучные идеологии” в терминологии настоящей работы). Эти выделенные проблемы составили концепцию настоящей работы.

Наконец, следует отметить, что эмпирической основой данной работы являются преимущественно не родственные методологические исследования (что обычно выливается в малопродуктивную полемику философов науки за пределами живой естественнонаучной мысли), а конкретные материалы, взятые из специальных естественнонаучных изданий, а также результаты исследовательской работы автора в различных областях естествознания и техники.

Все это позволило усилить позитивную часть исследования и избежать излишней полемичности: достаточно обоснованные и корректные результаты сами по себе подтверждают, опровергают или дополняют те или иные идеи и концепции, выполняя эту функцию вне контекста работы без прямого участия автора.

 

Глава 1. Интердисциплинарные “познавательные идеалы” и “внутринаучные идеологии” в процессах формирования естественнонаучных знаний

Исторический подход к проблеме взаимодействия естественных наук показывает, что ее рассмотрение целесообразно начать с вопросов исследования роли субъективных факторов научной деятельности: “внутринаучных идеологий” (этот термин вводится мной) и “идеалов научного познания”.

В данной главе анализируются пути зарождения и регуляционные функции таких субъективных факторов динамики научных знаний, как познавательные идеалы и внутринаучные идеологии: “физический идеал” в химии, “математический идеал” в химии, “химический идеал” в биологии, “минералогический идеал” в химии, “биологический идеал” в химии и соответствующие этим названиям внутринаучные идеологии.

Функционирование внутринаучных идеологий в процессах регуляции познавательной деятельности имеет нетривиальный характер. В частности, в исторический период XVII—XIX вв., в период от И.Ньютона до Д.И.Менделеева, “механическая идеология” в химии определила становление в химии и пограничных областях нового знания и вместе с этим устойчивых механистических тенденций.

Классическая ньютонова механика, не имея общего предмета с химией и воздействуя на нее в связи с этим только по “идейному каналу”, тем не менее ориентировала ряд направлений в химии, которые привели к важным открытиям: атомно-молекулярному учению, ряду положений химической кинетики, в том числе закону действующих масс. Поскольку в научной литературе нет общепринятого определения понятия “идеал научного познания”, для данной работы введу следующее рабочее определение:

Идеал научного познания на том или ином историческом этапе — это некоторая высшая цель научной творческой деятельности в данной отрасли знаний, достижение которой является на определенном этапе чрезвычайно трудным, но в то же время представляет огромный духовный (познавательный) или практический интерес.

В философско-методологической литературе идеалы и нормы исследовательской деятельности разделяются на три основные группы: идеалы объяснения и описания; идеалы доказательности и обоснованности знаний; идеалы строения (организации) знаний (см.: [Степин, 1985, c. 74]). Названные группы идеалов целесообразно дополнить идеалом создания искусственных объектов с заданными свойствами, что находит обоснование во многих разделах исследования.

Следует также отметить, что в контексте работы под интеграцией научного знания предлагается понимать процесс и результат простого аддитивного соединения разнородных научных знаний при разностороннем исследовании какого-либо целостного объекта. Под синтезом я понимаю процесс и результат органичного слияния разнородных научных знаний в единой теоретической конструкции в случае пересечения предметных областей соответствующих наук. Для анализа процессов взаимодействия наук я ввожу также такие рабочие понятия, как “физический идеал в химии”, “биологический идеал в химии”, “химический идеал в биологии”, “химический идеал в геологии” и т.п. Под такими интегрирующими понятиями следует понимать весь комплекс идеалов из числа перечисленных выше четырех групп.

Подчеркну, что если бы я использовал, например, вместо понятия “биологический идеал в химии” понятие “идеал биологии в химии”, то мы имели бы более узкое по содержанию понятие, связанное с идеалами научности. В этом случае из поля исследования выпал бы, например, идеал химического синтеза веществ, выделенных из живых организмов, который обусловил развитие органической химии, но возник в результате собственного развития химии без прямого воздействия биологической науки.

В работе я ввожу и использую понятие “научная идеология”, которое всегда дается в кавычках и обозначает в контексте данной работы только идеологию (т.е. систему взглядов, идей, убеждений и т.п.), зарождающуюся и распространяющуюся внутри института науки. К примеру, термин “физическая идеология” в химии обозначает систему взглядов, идей и их пропаганду о значимости физического знания для знания химического, имеющих место внутри сообщества ученых. То же можно сказать о “математической идеологии” в химии, “физико-химической идеологии” в биологии и т.д. Для единства терминологии в данной работе я пользуюсь термином “идеология” в обозначенном выше понимании, хотя в ряде случаев можно было бы использовать близкий по значению термин “методологическая установка”.

“Физико-математическая идеология” и “познавательные идеалы” в химии

Ньютонова (если называть ее именем основателя), или классическая (если характеризовать ее научную законченность и непреходящее значение для науки и техники в целом), механика, или же, наконец, механика макроскопических тел (если подчеркивать предметное отличие ее от квантовой механики — механики микроскопических тел) оказала большое воздействие на развитие химии. Надо сразу сказать, что для характеристики отношений этих двух наук использование понятия “взаимодействие” не вполне подходит, так как исторически имело место однонаправленное действие механики на химию.

Особенностью воздействия механики на химию являлось то, что оно осуществлялось не в связи с “посреднической ролью” общих объектов или предмета исследования, а через субъективные факторы: “механическую идеологию” в химии и связанный с ней научно-познавательный идеал механики.

Поскольку мы берем рассмотрение проблемы не обезличенно, отметим, что при анализе взглядов ученых на вопросы взаимоотношений химии и механики возникают большие, порой не разрешимые до конца проблемы. А именно: трудно различать в тех или иных высказываниях о том, что химия должна стремиться преобразовать свое знание по образцу или в соответствии с механикой, имеется ли в виду приведение законов химии к законам механики или же построение химического знания в соответствии с идеалом научности, представляемым механикой, но необязательно на основе законов механики. Проблема анализа и оценки персональных позиций осложняется еще и тем, что некоторые авторы подобных высказываний (выполняя роль распространителей соответствующей “научной идеологии”) сами не отдают себе полного отчета в указанной разнице и имеют в виду нечто среднее.

Как будет показано ниже, глубина и трагизм противоречий в развитии химии и ее пограничных областей в связи с “механической идеологией”, долгое время доминировавшей в химии, особенно ярко проявились в работах Д.И.Менделеева, на долю которого в конце XIX в. выпал период, когда химия закономерно подошла к окончательному вырождению идеала классической механики и теоретических представлений, исходящих из идей Ньютона.

Идейное влияние классической механики на развитие химии необходимо проанализировать в существенных исторических деталях. Как уже отмечалось, в связях между механикой и химией (в период XVII—XIX вв. от Ньютона до Менделеева) установилось одностороннее воздействие: механика выступала донором, химия — акцептором идей, сложившихся в естествознании в связи с влиянием “механической идеологии”.

Картина дискретной материи, даваемая небесной механикой, послужила моделью и основанием для развития соответствующих концепций о строении микромира. Уверенность в абсолютной всеобщности основных понятий и законов ньютоновой механики (механики макроскопических тел) порождала представления, что при переходе в область микропроцессов (гипотетических в то время атомов, корпускул) все эти законы должны сохранить свою силу. Ньютон высказывал подобные предположения, но в то же время (см. ниже) совершенно строгой аналогии между макро- и микромиром не устанавливал. В свою очередь М.В.Ломоносов высказывался, что “надо специально сказать о механике мельчайших частичек и что к ним не везде можно приложить законы чувствительных (макроскопических. — В.К.) тел” [Меншуткин, 1936, c. 195], хотя он же в “Элементах математической химии” (см. ниже) строит рассуждения в духе механизма в химии.

Основная причина активного внедрения идей классической механики в область химического знания (равно как и в области физического и биологического знаний) достаточно ясна. В 1687 г. вышли в свет “Математические начала натуральной философии” И.Ньютона, в которых, в отличие от картезианской, в науку была введена новая концепция, объяснявшая взаимодействие тел действием сил различной природы с обоснованием возможности их математического описания. По словам Ньютона, “новейшие авторы, отбросив субстанции и скрытые свойства, стараются подчинить явления природы законам математики” [Ньютон, 1936, c. 1]. Важно, что сам Ньютон, видя большое продуктивное начало в созданной им механике, не абсолютизирует ее значения для других областей естество-знания, что нельзя сказать о многих его последователях, в том числе и в химии. Ньютон, скорее, представляет как образец развитые им принципы, чем собственно законы механики. “Я вывел, — писал он, — с помощью математических соображений движение планет из действующих на них сил. Желательно было бы и другие явления природы объяснить из механических начал с помощью такого же способа рассуждения. Многие соображения побуждают меня догадываться, что явления эти зависят от некоторых сил, которыми частицы тел, вследствие причин нам еще неизвестных, гонятся одна к другим и соединяются в правильные фигуры и сталкиваются взаимно” [Ньютон, 1954, c. IX]. Здесь обороты Ньютона “зависят от некоторых сил” и “вследствие причин нам еще неизвестных” показывают, что он не считал законы механики абсолютно универсальными, хотя и предполагал возможность их применения в других областях естественнонаучного знания (“натуральной философии”).

Гипотетические предположения Ньютона о природе сил химического взаимодействия (частиц тел, соединяющихся в правильные фигуры) в той их части, где предполагается аналогия с открытыми им механическими законами, оказались неверными, однако для своего времени они были естественными и оправданными. В частности, в химии они утверждали “научную идеологию” и идеал механики, определившие в XVIII—XIX вв. развитие тенденций перехода химии от экспериментального искусства к теоретическим построениям с применением математического аппарата. Гипотеза Ньютона служила для многих химиков XVIII и XIX вв. удовлетворительной основой объяснения явления химического сродства как силы, подобной тяготению, но в то же время она не давала (да и не могла дать) никаких конкретных указаний для постановки химических экспериментов. Поэтому химики-экспериментаторы исследовали явление химического сродства чисто химическими методами, изучая реакции вытеснения одного соединения другим и составляя соответствующие систематические таблицы (первая таблица — Э.Ф.Жофруа, 1718). Характерно, что сложившаяся ситуация является, пожалуй, первым ярким примером расхождения объяснительных и предсказательных возможностей физики (в лице механики) в химии.

Продолжающиеся успехи классической механики в естествознании и технике в XVIII—XIX вв. служили основанием для укрепления “механической идеологии” в химии (отметим, что понятие “механицизм в химии” я употребляю в общепринятом значении и в тексте не беру его в кавычки). Такая идеология являлась фактором интенсификации исследовательской деятельности в направлении объяснения всего многообразия химических процессов на основе нескольких фундаментальных принципов, подобных механическим. Можно сказать, что физика (в лице механики) была идеалом химии XVIII в.

Прежде чем перейти к взаимосвязанным вопросам становления “математической” и “физической идеологии” в химии, проведем краткий анализ историко-логического процесса реализации регуляционных функций “механической идеологии” в химии. Ньютон ввел в химическое знание представление о химическом сродстве как проявлении особой силы притяжения на малых расстояниях. Он предполагал, что “частицы притягивают одна другую некоторой силой, которая очень велика при непосредственном соприкосновении и производит на малых расстояниях химические действия, но не простирается со значительным действием на большие расстояния от частиц” [Ньютон, 1954, c. 255].

Согласно механистическому миропониманию, постигнуть причины процесса изменения вещества означало понять эти причины как следствие механического движения материальных тел, следствие их пространственного перемещения. Поскольку же химические изменения представлялись как следствие движения вещества, то они должны объясняться на основе законов механики как универсальной науки о движении материальных тел. Тенденция к осуществлению в химии идеала механики Ньютона нашла наиболее полное выражение в XVIII в. в работах А.Лавуазье, П.Лапласа и К.Бертолле. Эти ученые поставили задачу создать фундаментально-научные основы химии, которые позволили бы сжать в единой теории нараставшую лавину эмпирического материала химии. За основу была принята ньютонова механика как идеальный образец системы научных теорий. “Быть может, — писал А.Лавуазье в 1783 г., — однажды точность имеющихся данных будет доведена до такой степени, что геометр сможет рассчитывать в своем кабинете явления, сопровождающие любое химическое соединение, тем же, так сказать, способом, каким он рассчитывает движение небесных тел. Взгляды, имеющиеся на этот счет у г. Лапласа, и эксперименты, которые мы запланировали на основе его идей, чтобы выразить силы сродства различных тел, уже позволяют не рассматривать эту надежду как некую химеру” (см.: [Дорфман, 1962, c. 200—201]).

Находившийся в сфере того же идеологического влияния Лаплас не без излишнего оптимизма писал: “То, что он (Ньютон. — В.К.) говорит о химических сродствах, весьма значительно для его времени и подтвердилось в большей части трудами новейших химиков” [Лаплас, 1861, c. 176]. Утверждающееся в химической науке направление выражается и в высказывании Лавуазье о том, что “наиболее способна стать со временем точной наукой та часть химии, которая трактует о химическом сродстве” (см.: [Погодин, 1943, c. 355]). Первые шаги по реализации намечаемой программы в конкретных химических исследованиях основывались, в первую очередь, на механических представлениях о массе и весовом экспериментальном методе.

Эти шаги на начальных этапах оказались весьма успешными и способствовали утверждению в химии “механической идеологии”. Так, понятие о массе и обусловленные этим количественные весовые измерения в химии, которые особенно активно вводил в химию А.Лавуазье, революционизировали развитие теоретической химии и всего естествознания. Это уже ярко проявилось в XVIII в. с открытием Лавуазье закона сохранения вещества. На этом же пути химия пришла к научной атомистике. “Поставив массу (вес) веществ во главе всех своих обобщений, — отмечал Д.И.Менделеев, — химия пошла за Галилеем и Ньютоном” [Менделеев, 1958, c. 475]. В 1803 г. Дж. Дальтон на материале обширных химических экспериментальных исследований весовых соотношений при вещественных превращениях создал основы научной (а не натурфилософской, как это было, по существу, до него) атомистики и ввел понятие “атомный вес”. В этот период еще не были осознаны границы и вообще ошибочность переноса концепций классической механики в химию, что, однако, хорошо видно при ретроспективном взгляде, особенно с позиций современного естествознания. Как мы сейчас знаем, масса вещества сама по себе, равно как и атомная масса сама по себе, не является непосредственным фактором химического движения, химических качественных превращений вещества. Вплотную к этой проблеме подошел Д.И.Менделеев, исходивший при поисках закономерностей взаимосвязи химических свойств элементов с их атомной массой из концепций механики и пришедший к противоречию с ними в созданной им же периодической таблице.

Таким образом, хотя введение в химию представлений о массе и весового метода привело к созданию такого важнейшего раздела естествознания, как учение об атоме (в начальной фазе — атомистическое учение Дальтона), это не было, как мы сейчас знаем, основным направлением взаимодействия химии и физики вопреки стойким убеждениям химиков от Лавуазье до Менделеева. Вес химического вещества, в данном случае атомный или молекулярный вес, не определяют сами по себе химические свойства вещества. Так, например, изотопы, заметно различаясь по массе, практически эквивалентны по своим химическим свойствам. Именно поэтому до создания базы научных знаний о субатомной структуре вещества, теории химического строения и квантовой механики приведение даже малой части химического знания (в области атомно-молекулярного учения) к знаниям физики, особенно на основе классической механики, было безнадежным делом. В то же время этот путь химического знания к познанию “внутренней” стороны химизма на основе механики привел к становлению многих важнейших областей химии и естествознания в целом.

Последнее подтверждается также становлением знаний о химическом процессе. Так, в начале XIX в. К.Бертолле, основываясь на концепциях механики Ньютона, открыл фундаментальное для химии положение о зависимости скорости протекания химических реакций от масс реагентов, что связывалось с проявлением сил сродства, аналогичных силам притяжения в механике. Также и Вильгельми, предложивший первое математическое выражение для скорости химических реакций, в которое входило значение массы реагентов, видел в своей работе подтверждение идей ньютоновой механики в химии. Наконец, выведенный во второй половине XIX в. К.Гульдбергом и П.Вааге закон действующих масс — основной закон химической кинетики — также подтверждал, по мнению ученых, действенность законов классической механики в химии.

Таким образом, мы видим интереснейший путь становления нового научного знания в химии под воздействием механики, когда “механическая идеология” в химии обусловливала неверные теоретические посылки о природе химического сродства как процесса механического, что, однако, привело к принципиально важным открытиям в химии. Так, роль “действующей массы” определялась, как полагали тогда ученые, основываясь на концепциях механики, спецификой химического взаимодействия, подобного тяготению, известному для макроскопических тел в ньютоновой механике. Как нам сейчас известно, закон действующих масс имеет иное объяснение: пропорциональность скорости химической реакции массе реагентов связана со статистикой столкновений молекул — чем больше “действующая масса”, или, иными словами, концентрация, тем больше вероятность встреч частиц соответствующих реагентов и больше скорость соответствующей реакции.

Введение понятия “атомная масса” не претерпело со времен Дальтона принципиальных изменений, хотя долгое время атомная масса измерялась только в относительных единицах, поскольку не было известно число Авогадро.

Вместе с “механической идеологией” в химии формировалась и “математическая идеология”, причем ее влияние на развитие химического знания всегда было опосредовано через влияние физического, включая механику, знания.

Математика как идеал построения научного знания стала утверждаться с глубокой древности. Хорошо известно, что пифагорейцы (V—IV вв. до Р.Х.) провозгласили количественные отношения как основу сущности вещей, а число — основой Мира. Идеи пифагорейцев получили развитие в философии Платона, который определил математику как эталон науки. Наконец, идеальный образ математики в связи с ее внешней удаленностью от грубой эмпирии нашел утверждение со времени создания дедуктивно-аксиоматической теории Евклида.

При этом важно заметить, что, несмотря на такое “идеологическое давление”, химики (алхимики) с древних времен до XVI в., а далее химики (иатрохимики) в XVI—XVII вв.

не видели особой пользы в использовании образцового метода познания и описания Мира. Распространение “математической идеологии” и математических методов в химии было связано с посреднической ролью физики (на начальных этапах — механики). Этому способствовало распространение “математической идеологии” в естествознании в целом. Пропаганда значения математических знаний для наук о природе и утверждение идеала математики в науке XV—XVIII вв. связаны с именами Леонардо да Винчи, Г.Галилея, Р.Декарта, Б.Паскаля, И.Ньютона, И.Канта и многих других мыслителей. “Истинная наука всегда от первых и доступных познанию начал, — писал Леонардо, — постепенно передвигается к делу при помощи истинных заключений, как это явствует из математических наук, называемых арифметикой и геометрией, т.е. числа и меры” [Леонардо, 1970, c. 86]. Общеизвестны слова Галилея о том, что книга природы “написана на языке математики, ее буквами служат треугольники, окружности и другие геометрические фигуры, без помощи которых человеку невозможно понять ее речь; без них напрасное блуждание в темном лабиринте” (см.: [Льоцци, 1970, c. 80]). Для философа-рационалиста Р.Декарта было вполне естественным принять математику за идеал научного знания (см., напр., [98]). Тенденция утверждения “математической идеологии” в науке нашла продолжение в трудах Б.Паскаля, который, в частности, заметил: “Все, что превышает геометрию, превышает нас” [Стрельцова, 1979, c. 114]. Наконец, И.Ньютон утвердил значимость математики для наук о природе (натуральной философии) в созданной им механике, что отражено в его известных словах: “Я вывел с помощью математических соображений движение планет из действующих на них сил. Желательно было бы и другие явления природы объяснить из механических начал с помощью такого же способа рассуждения” [Ньютон, 1954, c. 44].

Идеал математики для науки в целом пропагандировал и И.Кант. “В любом частном учении о природе, — писал великий мыслитель, — можно найти науки в собственном смысле столько, сколько имеется в ней математики” [Кант, 1966, c. 58].

Развертывание приложений математики в физике (механике) и, более того, развитие математики в области физического знания (например, создание основ дифференциального и интегрального исчислений Ньютоном в связи с проблемами описания движения) послужили решающим фактором для внедрения “математической идеологии” в химию. В XVIII в. передовые ученые-химики устремились к математике, стремясь привести ее вслед за механикой к образцам точности и математической строгости последней. Здесь показательны устремления Лавуазье в союзе с Лапласом, о чем мы говорили выше, приводя замечание Лавуазье о том, что в будущем “геометр сможет рассчитывать в своем кабинете явления, сопровождающие любое химическое соединение” [Дорфман, 1962, c. 200—201]. В этот период М.В.Ломоносов пишет работу “Элементы математической химии” (1741), в которой были представлены программа и методологические основания математизации химии. Принципиально важно именно то, что в этой работе нет ни конкретной химии, ни конкретной математики и сам труд по современной классификации является исключительно методологическим. Обоснование возможностей и путей математизации химии Ломоносов строит по следующей логической схеме. “Химия — наука об изменениях, происходящих в смешанном теле, поскольку оно смешанное”, — делает первую посылку ученый [Ломоносов, 1950, c. 67]. Далее им выстраивается следующая цепочка рассуждений: “Все изменения тел происходят посредством движения. Следовательно, изменения смешанного тела происходят также посредством движения” [там же, с. 73]. В итоге ученый приходит к выводу: “Наука о движении тел есть механика; итак, изменения смешанных тел происходят механически. А поэтому изменения эти могут быть объяснены законами механики” [там же, с. 73]. Механицизм Ломоносова в последней фразе выражен вполне отчетливо.

Итак, по Ломоносову получается в итоге следующая логическая цепь, определяющая пути математизации химии: химия есть наука о смешанных телах — изменения смешанного тела происходят посредством движения — наука о движении есть механика — механика основана на математике — химия должна находить основания в математическом аппарате механики.

Заключительная позиция Ломоносова выражается словами: “В самом деле, если математики из сопоставления немногих линий выводят очень многие истины, то и для химиков я не вижу никакой иной причины, вследствие которой они могли бы вывести больше закономерностей из такого обилия имеющихся опытов, кроме незнания математики” [Ломоносов, 1950, c. 75].

Позиция Ломоносова механистическая, в этом — ее некоторый отрицательный заряд, но ее положительное значение намного больше, поскольку на раннем и ответственном этапе становления химии она утверждала значимость для химии аппарата математики.

Если выделить только математический аппарат химии XVIII в., который, действительно, вошел в практический инструментарий химии, то это будет аппарат арифметики и некоторое подобие алгебраических уравнений в виде химических уравнений. Количественные физические инструменты в химических исследованиях дали возможность включить в описание химических процессов количественные арифметические соотношения. Отмечая элементарный уровень математизации химии до конца XVIII в., важно иметь в виду, что использование простых физических инструментов и элементарных численных расчетов определило открытие важнейших для всего естествознания законов: постоянства состава Ж.Прустом, простых кратных отношений Дж.Дальтоном, соединительных объемов Ж.Л.Гей-Люссаком, составивших научную основу атомно-молекулярного учения XIX в.

Атомно-молекулярное учение, получившее интенсивное развитие в XIX в. во взаимодействиях химии и физики, качественно обогатилось в ХХ в. новыми пограничными физико-химическими областями, предполагающими применение различных разделов математики.

Что же касается XIX в., то математизация химии в разделах исследования микроскопических процессов (атомно-молекулярного учения) не состоялась, механистические ньютонианские концепции оказались несостоятельными, ошибочными (в частности, развитые в “Элементах математической химии” Ломоносова), а время квантовой механики и квантовой химии еще не пришло.

Положительная роль атомно-молекулярной теории XIX в. в процессе математизации химического знания заключалась в том, что в ней были определены понятия “атом”, “элемент”, “молекула” и, естественно, была получена возможность перейти от рецептурных химических описаний к языку химических и математических символов. Последнее, в свою очередь, предполагало возможность арифметических и алгебраических операций. В результате к началу XIX в. под влиянием вдохновляющих успехов механики и математики и вследствие энергичного развития химической науки, основывавшейся во многих важных частях на концепциях механики, стал утверждаться “математический идеал”. Идеальный образ математики стал одним из заметных факторов регуляции исследовательской деятельности в химии. Последнее хорошо выражается в словах Ш.Жерара, который в 1847 г. в предисловии к учебнику химии писал: “Я старался, насколько возможно, сочетать в изложении явлений точность с ясностью, приняв за образец математиков, которые всегда предварительно определяют смысл каждого термина. Настанет время, когда учебники химии будут писаться так, как пишется геометрия или алгебра” [Фаерштейн, 1968, c. 42]. Относительно середины XIX в. мы еще не можем говорить о сколько-нибудь заметной математизации химии; в это время Жерар ориентируется только на образцы логической стройности математического знания, не используя операционально-математический аппарат.

Обсуждая тенденции математизации химии в XIX в., надо сказать, что, как и в XVIII в., в химии наблюдается влияние “математической идеологии” и “идеалов математики”, которое не во всех случаях выражается в конкретном использовании математического аппарата.

Можно также сказать, что с развитием химической атомистики язык химии стал более определенным как в понятийной, так и в символической части, что создало определенные условия для более эффективного использования в химии формальной логики. Последнее, в свою очередь, послужило в будущем фактором математизации ряда содержательных разделов химического знания. Становление этой тенденции особенно проявилось в развитии теорий строения химических соединений. Так, например, Ш.Жерар назвал свои исследования по теории типов “химической алгеброй” [Фаерштейн, 1968, c. 141] (хотя и не использовал в своей теории математический аппарат), подчеркивая тем самым значение логических подходов при анализе обширного экспериментального материала химии. Если говорить о непосредственном использовании математического аппарата в химии XIX в., то необходимо подчеркнуть, что в то время количественные математические методы применялись главным образом в сфере феноменологических химических дисциплин, таких как химическая кинетика и химическая термодинамика. Только в этой сфере, позволяющей получать количественные данные интегральных характеристик систем (изменения массы реагентов, тепловые эффекты и т.п.), оказалась возможной математическая формализация некоторых разделов химического знания, точнее, знания в пограничных областях химии и физики.

В XIX в. становление и развитие временных представлений в химии определили принципиально новый уровень ее математизации. Действительно, если исследования весовых и объемных характеристик химических превращений привели к использованию в химии элементарного аппарата арифметики и алгебры, а также (с развитием атомистики) способствовали, как отмечалось, увеличению в творчестве химиков доли логических рассуждений по отношению к опытному творчеству, искусству, то исследования химических превращений как происходящих во времени определили использование в математическом аппарате химии первой независимой переменной — времени. В химической кинетике была вскрыта предметная область химии, в свою очередь определившая использование в ней математического аппарата обыкновенных дифференциальных уравнений — аппарата, имеющего принципиальные отличия от ранее использовавшихся арифм