Не отбросив все полулжи, которыми для понятности облекают полуистины, нельзя войти в науку, нельзя дойти до целой истины.
Герцен А.И.
Историю теоретической химии с полным основанием можно назвать историей безумных теорий. Вспомним, например, доклад тогда еще начинающего молодого ученого А. М. Бутлерова на съезде европейских врачей и естествоиспытателей в немецком городе Шпейере, там он высказал идею о химическом строении, сродстве между атомами, но серьезных доводов в пользу существования атомов еще не было [1]. Некоторые химики даже не хотели верить в их бытие, например, французский химик Сент-Клер Девилль не доверял Авогадро. Активным противником в Германии был Г. Кольбе, в Англии – химик-органик Райт. Словом, будь Бутлеров настоящим последовательным "классиком», ему следовало бы полностью отказаться от гипотезы об атомах, и уже тем более не рассуждать о каких-то связях между ними. Если бы и все его современники использовали завет И. Ньютона – «гипотез не измышляю», то, кто знает, насколько лет задержалось развитие органической химии. Генуэзский профессор Станислао Канницаро показал разграничения понятий «атом» и «молекула». «Безумная» атомистическая гипотеза все же была признана большинством химиков. С именем Бутлерова связана и еще драматическая страница в развитии химии. Во многих учебниках [2] автором теории таутомерии считают К. Лаара. Правда, в отечественной литературе, включая научно-популярную, отношение к Лаару резко отрицательное, и наши исследователи видят в Лааре чуть ли не идейного противника Бутлерова.
Дело здесь не только в приоритете, а в том, пожалуй, что эти два ученых выдвигали две по существу своему разные гипотезы, обычно их считают даже взаимоисключающими. Вскоре, после своего исторического выступления в Шпейере, где он изложил основные положения теории строения, А. Бутлеров впервые поставил вопрос о возможности обратимой изомеризации некоторых веществ, в частности циановой кислоты. Впоследствии выяснилось, что в этих системах существует сдвинутое влево равновесие. В дальнейшем А. Бутлеров развивает первоначальную мысль об обратимой изомеризации. В 1885 году со статьей: «О возможности нескольких структурных формул для одного и того же соединения» выступил Лаар. Два ряда производных циановой кислоты он объясняет быстрыми внутримолекулярными колебаниями водорода между азотом и кислородом, так, что обе формулы циановой кислоты, относятся к одному и тому же веществу – это два крайних состояния одной и той же молекулы. Случай, когда одному и тому же соединению можно было бы приписать одновременно две равноправные формулы, Лаар обозначил термином «таутомерия». Следовательно, если по А. Бутлерову существует два обратно превращающихся друг в друга вещества, то для Лаара вещество одно, в котором происходит постоянное колебание отдельных атомов. Современники не сразу заметили коренное отличие между взглядами Бутлерова и Лаара, а быстро прижившийся термин «таутомерия», стали употреблять для обозначения обратимой изомеризации, т. е. в его современном смысле.
Вначале сам Лаар считал, что его взгляды в основном совпадают с бутлеровскими, но вскоре понял, что они взаимно дополняют друг друга. А у химиков гипотеза Лаара поддержки не получила, хотя введенный термин «таутомерия» прочно вошел в науку. Напротив, идеи развитие Бутлерова привело к созданию классической теории – таутомерии. Идея Лаара была опровергнута, а вместе с ней на много лет было отброшено и рациональное зерно его взглядов. В туманных и необоснованных физических построениях Лаара содержалась ценная, интуитивная мысль о том, что причиной «двойственного реагирования» могут быть некие специфические особенности исходной молекулы, не укладывающиеся в рамки классической структурной теории. И только, в первой половине XX века была показана возможность двух рядов производных и без обратимой изомеризации.
Развитием идеи Лаара на электронном уровне является теория электронной таутомерии, основной пункт в которой – предположение реального во времени существования предельных структур, очень быстро превращающихся одна в другую. Конечно, сейчас речь идет о быстрой эмиграции электронов между атомами, тогда, как по мнению Лаара, так себя вел только водород. На всесоюзном совещании советских химиков в 1952 г. обсуждались проблемы химического строения молекул, а об электронной таутомерии никто не хотел и слышать. Сейчас это слово уже не вызывает былых эмоций и часто встречается в книгах, статьях [3].
Принято считать, что каждая наука строится на прочном и основательном фундаменте, а дело каждого нового поколения – возведение очередного этажа. На самом деле, это далеко не так. Более того, именно в фундаменте науки часто обнаруживаются серьезные недоделки, и возникает необходимость существенной перестройки основных представлений. Исследования, направленные на совершенствование этих представлений и называют фундаментальными, а не из-за их объема, а именно – за направленность [4].
Есть категория открытий, где решающую роль играет уже не железная логика и точный расчет, а интуиция. В таких случаях особенно важное значение приобретают личные качества ученого. Один из наиболее авторитетных химиков рубежа XIX–XX веков В. Оствальд выделил два типа ученых по стилю мышления и психологическому складу: классики и романтики. «Классики" признают наукой только установление связей между непосредственно измеряемыми величинами, что нельзя наблюдать в опыте. Для ученых этого типа как бы не существует и уж во всяком случае, не может быть включено в логическую цепь научное рассуждение. «Романтики» ищут начало научного открытия не в результатах лабораторных опытов, а в ярких вспышках воображения. Истинный ученый творит так же, как истинный поэт – не по заметкам, накопившимся на письменном столе, а по творческому чутью, по какому-то внутреннему озарению. И сами открытия можно разделить на два типа: во-первых, в ходе накопления новых фактов настает такой момент, когда с помощью логического рассуждения из их совокупности выводится новое положение, носящее характер закона. Это качественный скачок в познании мира, открывающий новую главу в истории той или иной науки. Неизбежность такого открытия вполне очевидна, на долю случая остаются только детали. Понятно, что открытия такого рода зачастую делаются независимо и практически одновременно двумя учеными или группами исследователей, в результате тщательного и строгого анализа накопленных сведений. Этот метод исследования носит название – дедукция. Второй случай – сложнее: имеющихся данных явно не достаточно для создания цельной картины, а множество разрозненных фактов не укладывается в систему.
"Белые пятна" и отсутствие некоторых звеньев можно преодолеть не дополнительными фактами, а фантазией ученого, опирающегося на интуицию и весь свой предшествующий опыт. Выдвигается гипотеза, которую нельзя получить строго логически, при этом часто говорят об озарении, если, конечно же гипотеза впоследствии оправдывается. Это так называемые синтетические открытия, результат получен за счет синтеза логики и фантазии. Такой метод научного мышления – индукция [5]. Надо разрешить теоретику фантазировать, ибо иной дороги к цели для него вообще нет – писал Эйнштейн [6], а Л. де Бройль добавил свое слово на эту тему: «Индукция, основанная на воображении и интуиции, позволяет осуществить великие завоевания мысли, она лежит в основе всех истинных достижений науки».
По мнению Канницаро, «прогресс науки состоит именно в изобретении гипотез, предугадывании законов и причин известных следствий». К синтетическим открытиям предрасположены главным образом «романтики» в силу особенности характера и стиля мышления. Физика рубежа XIX–XX веков переживала трудный период. Кризис физических теорий существенно связан с философскими взглядами некоторых крупных физиков, например, Эрнста Маха. Выход из кризиса был найден с помощью смелых гипотез, поначалу казавшихся фантастическими. Это, во-первых, квантовая гипотеза Макса Планка, замечательно красивая теория атома Нильса Бора, глубокий пересмотр классических взглядов, совершенный Эйнштейном. Именно эти события в науке привлекли талантливую молодежь. В данной статье мы провели экскурс в историю науки, в частности, химии и физики. Мы видим, что путь в науку тернистый, трудный, но увлекательный.
Литература:
Бутлеров А.М. Введение к полному изучению органической химии, М. 1987
"Химия и жизнь", 1993, № 6
Томсон Д. Предвидимое будущее, М. 1958.
Хромов Г.С. Будет ли конец науки //Российский химический журнал, М. 1999, № 1.
Борн М. Физика в жизни моего поколения, М. 1963.
Охлобыстин О.Ю. Жизнь и смерть химических идей, М. 1989.
