2.6. Химия и физикализм

В современной науке господствует глобально-эволюционный подход, согласно которому любая наука имеет дело с изменчивыми объектами. Признавая это, наблюдается редкое для ученых единодушие относительно понимания истоков ныне существующей изменяющейся Вселенной. Все началось с Большого Взрыва. Час же химии пробил значительно позже, лишь через 10 миллионов лет, то есть после образования звезд, в недрах которых происходило образование атомов химических элементов. Начиналось все с метаморфоз физических частиц. С этим утверждением согласны едва ли не все ученые. Но если химические объекты являются результатом взаимодействия физических частиц, то не следует ли отсюда, что химия может быть сведена к физике? Вроде бы этот вопрос появился вполне естественно. Как ответить на него?

Следует отметить, что, пытаясь определить соотношение физического со всем остальным миром, философы науки всегда испытывали серьезные трудности. Недоставало то теоретических, то экспериментальных данных. Пристальное внимание привлекла в 1920-1930-х годах новация знаменитых неопозитивистов Отто Нейрата и Рудольфа Карнапа - авторов концепции физикализма. Они стремились определить незыблемый фундамент всех наук, которым они посчитали язык физики, начинающийся с так называемых протокольных предложений, фиксирующих результаты экспериментов.

Попыткой ответить на этот вопрос стала диалектико- материалистическое учение Фридриха Энгельса о многообразии форм движения материи. Материи приписывается атрибут развития. Поскольку материя развивается, то она проходит ряд ступеней своего созревания. Развитие сопровождается качественными скачками. Именно поэтому качественно различны физическая, биологическая и социальная формы движения материи, равно как и соответствующие им науки.

В этой концепции очень спорен концепт скачка. Скачки всего лишь констатируются, но ничего не сообщается относительно их поэтапной процессуальности. По этой причине диалектико- материалистическое учение о развитии материи вызывает у многих исследователей большие сомнения. В современной западной философии науки редко вспоминают о диалектико-материалистическом процессе развития, призванном объяснить несоизмеримость наук. Но зато в ходу его аналог - эволюционная теория. Логика та же: эволюция ответственна за дискретные скачки.

По сравнению с эволюционной теорией в современной философии науки значительно более популярна теория супервениенции (от лат. super - дополнительно и venire - появляться).

Вернемся непосредственно к химии. Здесь приходится иметь дело с самой природой. Она не изобретена людьми. Сходство и различие физического и химического необходимо объяснить особенностями самого природного материала. Как это сделать? - Вот в чем вопрос. На этот счет весьма интересные идеи сформулировал английский философ Робин Хендри , опирающийся на ряд идей, разработанных другими философами науки.

Допустим, мы бы обратились к статусу аналитической химии. Было бы достаточно «применить» к ней избранную замкнутую физическую теорию, например квантовую механику, чтобы выяснить действительно ли аналитическая химия сводится к квантовой механике как физической теории. Но квантовая механика является незамкнутой наукой, физики не представляют ее в форме закон- ченного набора предложений. С учетом этого обстоятельства сравним квантовую механику как физическую теорию с квантовой химией. Обе теории незамкнуты, причем по-разному. Учет этого обстоятельства приводит к выводу о нередуцируемости квантовой химии к квантовой механике. Развивая тезис о незамкнутости физических и химических теорий, Хендри указывает на неординарность аппроксимаций, которые, как известно, могут проводиться неоднозначным образом.

Соглашаясь с ним, мы интерпретируем незамкнутость теорий с позиций внутритеоретической трансдукции. Вышеупомянутая неоднозначность относится, пожалуй, к каждому этапу трансдукции. Действительно, уже при записи уравнения Шрёдингера формула для гамильтониана не задается единственным образом, а избирается после целого ряда дополнительных рассуждений. Это обстоятельство специально отмечается Робином Хендри. Впрочем, на наш взгляд, его анализ был бы более полным, если бы он рассмотрел также принцип волновой функции. На первый взгляд, этот принцип является общим для квантовой механики и квантовой химии. Лишь при переходе к уравнению Шрёдингера проявляется незамкнутость двух рассматриваемых теорий.

Равносильность физического и химического принципа волновой функции можно поставить под сомнение, учитывая разные пути его реализации в квантовой механике и квантовой химии. Поскольку эти пути действительно различны, постольку и принципы, служащие их исходным началом, также различны.

Крайне важно подчеркнуть, что этот принцип стоит во главе многих физических и химических наук, в каждой из которых он реализуется не одинаковым образом. Отсюда следует довольно неожиданный вывод: он плюралистичен. Если же его содержание принципа волновой функции интерпретируется как нечто единст- венное, то неизбежно переходят от содержательных представлений к поверхностным. В таком случае определение «состояние физической или химической системы описывается волновой функцией» имеет всего лишь номинальный характер, то есть оно является именем, краткой записью для целого ряда содержательных представлений, реализующееся в совокупности квантовых физических и химических наук. Это обстоятельство, насколько нам известно, никогда не учитывалось ни физиками, ни химиками. Мы полагаем, что оно является следствием слабости в физике и химии плюралистических представлений. А между тем от них не следует уклоняться. Современная физика и химия стоят перед плюралистическим вызовом. Пока это не осознается в полной мере.

Итак, имеется совокупность как физических, так и химических наук, которые, на первый взгляд, руководствуются одним и тем же принципом. Но при ближайшем рассмотрении выясняется, что в действительности есть ряд принципов, которые все обладают семейным сходством. Концепт семейного сходства ввел в философию Людвиг Витгенштейн. Он его использовал для описания языковых игр. На наш взгляд, в случае анализа квантовых физических и химических теорий концепт семейного сходства довольно уместен. Действительно, речь идет о фамильном сходстве, но никак не о тождественности. У физических и химических теорий нет семейного сходства, например, с экономическими теориями, для которых характерен не принцип волновой функции, а принцип максимизации ожидаемой полезности.

Но не все ладилось и у тех, кто считал сведение химии к физике уже решенным делом. И им было очевидно, что различие химических и физических теорий не преодолено даже после эффектных достижений квантовой химии. Весьма показательна в этом отношении позиция такого авторитетного философа химии, как Эрик Сэри, который критически относится к антиредукционистам. Однако встать решительно на позиции редукционистов он не решается. Но в таком случае необходимо как-то объяснить, почему именно не удается свести химию к физике. Сэри нашел выход из затруднительного положения. Состоит он в апелляции к двусмысленности редукции. Согласно его логике мы не можем признать редукцию химии к физике лишенной двусмысленности в силу проблемного характера самой квантовой физики (принципы Паули и Хунда107 вводятся автономно от постулата волновой функции, не преодолен корпускулярно-волновой дуализм, отсутствует строгое теоретическое объяснение процесса возникновения атомов и молекул) . Позицию, занимаемую им с 1999 года , можно суммировать следующим образом: эпистемологическое сведение химии к физике возможно, но пока оно не случилось.

На наш взгляд, концептуальная позиция Сэри неубедительна постольку, поскольку она не учитывает подлинные уроки квантовой химии. Проблемный характер квантовой механики, конечно же, следует иметь в виду. Но вряд ли он когда-либо будет окончательно преодолен. К проблеме возможности редукции химии к фи- зике он имеет косвенное отношение. Кстати, редукционисту не возбраняется утверждать, что сведение химии к физике состоялось, но при этом для них характерны одни и те же проблемные вопросы.

Значительно более существенное значение в вопросе о возможности редукции химии к физике имеет плюрализм квантовых теорий. Именно об этом свидетельствуют успехи квантовой химии. В свете этого плюрализма, а он набирает темпы, химия никогда не будет сведена к физике. Впрочем, это совсем не означает, что химия отстоит от физики на значительное концептуальное расстояние. Все обстоит как раз наоборот. В концептуальном отношении физика и химия - родные сестры. Подобно тому, как правая рука не может стать левой, химия не в состоянии превратиться в физику.

Термины «физика» и «химия» приобрели ярко выраженный нормативный характер. Можно быть уверенным, что научное сообщество не откажется от их использования. Вряд ли оно воспримет спокойно какой-либо термин, например, «физико-химическая наука», который призван заменить собой и «физику» и «химию». Остается отметить, что нормативно-терминологические вопросы, при их должном концептуальном прояснении, не является в науке самыми значимыми.

Выше мы в основном рассматривали работы зарубежных авторов. Что касается отечественных авторов советского периода, то они, опираясь на учение о формах движения материи, в основном защищали тезис о несводимости химии к физике . Отход от диа- лектико-материалистической схематики сопровождался более взвешенными оценками взаимоотношения физики и химии . В указанном отношении, пожалуй, наиболее значимыми оказались работы А.А. Печёнкина. Его позиция такова: «Благодаря развитию системных представлений химия как бы «убегает» от физикализации: на каждый новый шаг по физикализации химии химики реагируют новыми системными химическими идеями, еще не оформленными в физических понятиях и не имеющих твердой физической осно- вы»108. Как видим, речь идет еще об одной теоретической позиции.

На наш взгляд, термин «физикализация химии» спорен. По нашему мнению, вполне правомерно подчеркивать междисциплинарные связи физики и химии, в силу которых они влияют друг на друга. Учитывая это обстоятельство, можно рассуждать не только о физикализации химии, но и о химизации физики (вспомним, в частности, о ядерной химии, о синтезе веществ, привлекающих внимание физиков, в том числе и тех из них, которые изучают нанояв- ления). Строго говоря, термины «физикализация химии» и «химизация физики» неудачны. Они наводят на мысль, что происходит внедрение физики и химии друг в друга. Но для них характерны разные принципы, аппроксимации, модели, эксперименты и т.д. Внедрение физики в химию непременно приведет к развалу последней. Химия отторгает чуждые ей ткани. Что действительно происходит, так это рост концептуальной рафинированности как химии, так и физики. Но при этом обе они сохраняют свою специфику.

Итак, подведем итоги. По вопросу о возможности сведения химии существует разные теории. Перечислим основные из них. •

Антиредукционистская позиция: химия, являясь наукой специфического уровня бытия, принципиально отличается от физики и, следовательно, не может быть сведена к ней (Й. Шуммер, Н. Псарос, Я. ван Бракель)109. •

Физикалистская позиция: химия - это физика, она не является самостоятельной позицией (К. Поппер, П. Суппес) . • Химия в будущем, видимо, будет сведена к физике, но пока это не случилось (Э. Сэри). •

Химия не сводима к физике, ибо обе они являются незамкнутыми, незаконченными системами, которые реализуются неодинаковым образом (Р. Хэндри). •

Происходит физикализация химии, но она всегда не поспевает за ее концептуальными новациями (А.А. Печёнкин). •

Физические концепции, с одной стороны, и химические теории, с другой стороны, обладают семейным сходством.