CC BY
9
механизмы циркуляции знания и результатов галилеевской науки, эти статьи также демонстрируют общее проникновение в динамику знания как культурной системы своего времени. Динамика определена системой патронажа, ролью церкви, критическим потенциалом новой науки и многими другими факторами. Новоевропейская наука возникает из интеграции множества усилий и несоизмеримых вкладов, например, таких, как схоластические концепции и инженерное дело. В статьях показано, что эта интеграция зависит от исторически сложившейся инфраструктуры совместного знания эпохи.
О.Е. Столярова
2002.01.008 ВАЙНИНГЕР С.Дж. "СОЗЕРЦАНИЕ ПАЛЬЦА": НАГЛЯДНОСТЬ И СЕМИОТИКА В ХИМИИ.
WEININGER S.J. Contemplating the finger: Visuality a. the semiotics of chemistry/Inter. j. of the philosophy of chemistry. - Karlsruhe, 1998. - Vol. 4, N.1. - P.3-27.
Исторический обзор развития химических знаков обнаруживает центральную роль таблицы (имеются в виду таблицы химических элементов, в том числе и таблица Д.М.Менделеева. - Реф.) как репрезентативного приема и одновременно указывает на ограниченность такого способа их представления. Более того, уменьшение роли лингвистических знаков (таких, как названия) по сравнению с ролью иконических символов (например, структурных формул) находится в соответствии с визуальным характером химии. Символический язык химии в значительной степени копирует черты обыденных языков, в частности способность конструировать слова. В статье Стефана Дж.Вайнингера обосновывается тезис, что "научные фикции" являются столь же полезными в познавательном плане в химии, как и "вымышленные слова" в обыденной жизни.
До недавнего времени была широко распространена точка зрения, будто научные языки коренным образом отличаются от обыденных. Язык науки характеризовался как однозначный, не содержащий скрытых смыслов и значений, точный и ясный. Однако изучение научных языков показало, что они весьма далеки от вышеупомянутого идеала. Несмотря на это остается возможность придерживаться общепринятого мнения, несколько изменив его, а именно разделить научные языки на "формальную" и "нестрогую"
(неформальную) составляющие и затем признать, что нестрогая речь включает в себя скрытые значения, эмоциональные характеристики, риторические схемы, метафорические структуры и т.д. Более того, внутри любого научного языка существует множество различных языков. Они формируют континуум - от обыденных языков до тех, которые основаны большей частью на технических терминах и символах. При этом структура системы химических символов может копировать систему обыденных языков различными способами. Семиотический анализ способов представления информации в химии помогает найти ответы на следующие вопросы.
1. Что является объектом изучения химии: строение вещества или его превращения? (Этот вопрос тесно связан с проблемой автономии химии, особенно по отношению к физике.)
2. Как связаны между собой химическая теория, практика и способы представления информации?
3. Какова роль вымышленного в химии?
Типичной формой представления содержания в химической науке является таблица. Парадигматическим примером может служить "периодическая таблица". "Химики создали потрясающую систему, так что оказалось возможным обозначить в общих чертах все многообразие веществ, каждое со своими свойствами, и многочисленные связи, соединяющие одно вещество с другим. В весьма небольшом количестве знаков и колонок таблиц химики удачно объединили не только реальное во всем его многообразии и полноте, но также и неизвестное и несуществующее" (с.10).
Таблицы связаны с рядом метафорических образов. Наиболее древним является образ карты. Например, в сводной таблице активности растворителей, предложенной в 1777 г., можно видеть, что "на карте Земли есть области, которые еще только предстоит открыть". Лавуазье, Бертолли и другие ученые разработали свою систему обозначений, которая давала возможность охарактеризовать положение новых веществ. И спустя два столетия метафорический образ карты оставался наиболее удачным: "Карта реакций замещения (Э.Ф.Жоффруа) была разработана так, что создавала представление об упорядоченной (насколько это было возможно тогда) области" (с.12).
Термин "карта" приводит, в свою очередь, к появлению других метафорических образов. По мере того как внимание химиков постепенно
переключалось от выделения и анализа к реакции и синтезу веществ, расширялось значение слова "открытие". Понятие "карта" влечет за собой также появление понятия размера. Размер есть параметр, который одинаково применим и к символам, и к физическим телам. Химические "карты"
похожи на двуликого Януса: они одновременно и указывающие, и скрывающие. Что же они скрывают?
Таблица сродства (Э.Ф.Жоффруа), появившаяся в 1718 г., была первой среди топологических конструкций, которые в полной мере обеспечивают структуру, интерпретацию и представление химической информации. В данной таблице во главе каждой из колонок стоит символ вещества или класса веществ, за которыми следуют группы веществ, способных объединяться с первым. Реагенты располагаются в порядке уменьшения сродства к данному веществу. Символы, многие из которых берут свое начало в алхимии, являются большей частью ярлыками -обозначают вещество, но ничего не говорят о его составе. В действительности, предметом этой таблицы является не состав вещества, а его реакционная способность; таблица указывает на возможность превращений, не рассматривая сами вещества.
При поверхностном взгляде таблица Жоффруа не более чем суммирование ряда эмпирических данных, отображающих относительную реакционную способность представителей различных химических групп по отношению друг к другу. Однако за этой видимой простотой скрывается целая теоретическая система. Вещества рассматриваются не только индивидуально, но и в группе, что всегда предполагает наличие метода классификации. Более того, здесь имеет место попытка объяснить порядок относительной реакционной способности путем введения параметра, который сам Жоффруа называет "сродством к соединению". То, что это "сродство" может функционировать каузально, проявляется в его эффективности при рассмотрении того, почему различные способы приготовления сулемы могут приводить к одному и тому же веществу.
Для Жоффруа и его современников любая элементарная причина должна основываться на механике Ньютона. Однако многочисленные попытки объяснить химические явления (например, дифференциальное сродство, представленное в таблице) на основе ньютоновских законов оказались неубедительными. В то время как практика без теории никогда не
смогла бы достигнуть статуса науки, слишком гипотетическая теория вызвала бы появление духа алхимического мистицизма. "Сродство к соединению" дало первое представление о взаимоотношениях между физической и химической теориями. Тот факт, что Жоффруа уделил основное внимание химической реакции, обеспечил модель химической теории. Несмотря на это стремление к механистическим объяснениям никогда полностью не исчезало: "Начиная с Жоффруа химия колеблется между двумя направлениями: науки о веществе и науки о химических реакциях" (с.15).
Историки науки расходятся во мнениях по вопросу о том, в какой степени достижение Жоффруа является значительным прорывом по сравнению с аналогичными попытками его предшественников. Все еще существует сомнение, что его таблица утвердилась как парадигматическое классификационное устройство в химии. С точки зрения автора, таблицы сродства были просто необходимы для установления порядка в накапливающейся информации. Таким образом, таблица заняла устойчивое положение как система всего химического знания. Однако затем ее функция была значительно изменена.
Химическая революция способствовала осуществлению целого комплекса взаимодействий между различными дисциплинами. Например, система Линнея могла бы быть сохранена как модель новой номенклатуры, но "химические вещества, которым следовало дать новые названия, представляли собой класс объектов, в значительной степени отличных от биологических видов. Последние, согласно К.Линнею, были такими, какими их сотворил Бог, первые же - создаются химиками. Таким образом, не могло быть никакой правдоподобной номенклатуры за исключением той, которая основывалась бы на "достоверной теории" (c.17).
В 1787 г. А.Л.Лавуазье предложил систему "двойных названий". Помещенные в 48 таблицах новые названия состояли из двух терминов, происходящих, соответственно, от названий кислоты и основания, которые при взаимодействии образовывали соли. Во главе каждой таблицы указано название кислоты, ниже которого в порядке уменьшения реакционной способности располагаются названия оснований, с которыми данная кислота взаимодействует. Кислоты животного, растительного и минерального происхождения, природные и синтетические, следуют одна за другой без
указания какого-либо качественного различия между ними. Реформа в системе обозначений уничтожила все неинформативные и вводящие в заблуждение названия, которые в значительной степени затрудняли процессы передачи химической информации. С точки зрения самих преобразователей, наиболее серьезным недостатком новой системы было то, что в ее основе лежало то или иное произвольно выбранное свойство вещества: происхождение, внешний вид, возможность использования в медицинских целях и т.д.
В таблицах солей, приведенных Лавуазье в 1790 г., он материализовал свои теории фазовых переходов, горения и кислотности. Однако именно использование понятия "простое вещество" и определило его самый радикальный разрыв с прошлым. Лавуазье отверг устаревшую метафизику четырех элементов и гипотезу механистической философии о непознаваемости простых элементов. В качестве простых элементов он признал все вещества, до которых можно разлагать тела посредством любых методов.
Язык естественным образом приспосабливается к той сфере, на которую направлена деятельность ученого. Это позволяет заранее определить место и названия для новых веществ, которые, возможно, будут обнаружены в дальнейшем. Новые вещества будут иметь не только названия, логически согласующиеся с названиями уже существующих веществ: созданная номенклатура будет задавать прототипы того, что может стать известным. Таким образом, номенклатура действительно создает "сетку карты мира". Таблицы Жоффруа и Лавуазье связаны с
определенными физическими операциями. Для исследователя-практика созерцание знака вещества, будь то лингвистический (Лавуазье) или нелингвистический символ (Жоффруа), позволяет осознать способ его получения; в данном случае налицо согласованность символа и действия. Таблица как зрительное представление отображает значительный визуальный характер химии как таковой.
Попытки вместить органические вещества и их реакции в рамки системы бинарных обозначений не давали, однако, положительных результатов. Электрохимический дуализм, который считался столь успешным для объяснения связи в неорганических соединениях, противоречил эмпирическим наблюдениям. Единственно надежным методом
для характеристики этих веществ было определение элементного состава, что, в свою очередь, зависело от возможностей точного количественного анализа. Осуществление этого в дальнейшем дало начало разработке синтетических методов создания новых органических соединений. Поиск способа выражения результатов химического анализа в определенной и краткой форме привел к введению символов для обозначения химических элементов. Как и во всех случаях модификации химического языка, вопрос о принятии новых обозначений стал предметом долгих споров. В конечном счете всеобщее признание получило предложение Берцеллиуса (1814) выбрать в качестве основы алфавитную систему. Оно включало в себя использование в качестве символа элемента одной или двух алфавитных букв его латинского названия. Но что, строго говоря, представляли собой эти символы?
При сопоставлении с совершенной системой Лавуазье эта система выглядела полностью неупорядоченной. Она допускала возможность большого числа интерпретаций, напоминающих обычный язык. Формулы, основанные на буквенных обозначениях, часто выполняли только функцию аббревиатуры. Более того, так как символы элементов являлись буквами алфавита, они неизбежно оказывались близкими к линейности чтения и письма: чтобы стать действительно топологической, семиотическая система была вынуждена свести к минимуму свое доверие к буквам. Кроме того, точное соответствие этих символов вызывало сомнения. Их можно было бы рассматривать как обозначающие число взятых вместе атомных весов каждого элемента в каком-либо химическом соединении. Однако при детальном рассмотрении обнаружилось, что символы предполагают сходство атомов в молекулах и/или сопоставление их поведения в процессе химических превращений.
Другим вопросом, который также вызывал множество споров, был вопрос о сохранении обзорных таблиц как организующих систем для быстро накапливающихся результатов открытий в органической химии. При этом основной проблемой было не число соединений, нуждающихся в классификации, а природа взаимоотношений между веществами, которые нужно систематизировать. В отличие от таблиц неорганических предшественников, таблицы органических веществ не были способны четко показывать действия, необходимые для синтеза соединений, в них
содержащихся. Множество превращений органических веществ не осуществляются в одну стадию и/или не являются обратимыми.
Чтобы расчистить путь среди этих "джунглей", органическая химия XIX в. строила структурные гипотезы для объяснения реакций. Другими словами, химическая практика сама по себе является семиотическим упражнением, которое строится вокруг естественных знаков. Уже философы эпохи Просвещения признавали, что природные явления можно понимать семиотически. Они полагали, что существует качественное различие между "естественными" и "условными" знаками. Однако автор разделят позицию, которая состоит в том, что соотношение между "естественными" знаками и естественными языками, с одной стороны, и знаками и системами обозначений в естественном мире - с другой, необходимо рассматривать не как связь, идущую от символичного к естественному, от переменного к постоянному, а как систему взаимосвязей между двумя уровнями выражения действительности.
Сильнейшим импульсом для введения символьных представлений было создание в 60-е годы XIX в. теории строения органических соединений. Структурная теория, зависящая от проведенной ранее стандартизации атомных весов и развития концепции валентности, постулировала, что расположение атомов и их тип определяют свойства молекул. Однако ни одна номенклатура, доступная на тот период времени, не могла воплотить ее основные идеи. Вопрос о строении молекул и его представлении оставался предметом горячих споров. В атмосфере претензий, опровержений, неопределенности и агностицизма появилась шестиугольная формула молекулы бензола (формула Ф.А.Кекуле). Это был первый химический символ, абсолютно свободный от буквенных обозначений. Об изменчивой природе этого знака свидетельствует множество значений, приписываемых ему и самим Кекуле, и его последователями. Обычный шестиугольник, который появился в 1865 г., не придавал особого значения расположению бензольных атомов, как это обычно предполагают. Наоборот, он показывал эквивалентность всех шести атомов водорода. "Как оказалось, цель Кекуле заключалась в создании абстрактной и схематичной, а не структурной формулы" (с.20). Привычным для нас смыслом наделил шестиугольную формулу в 1866 г. А.Клаус, по-видимому, без каких-либо возражений со стороны Кекуле. Итак, что же значит эта фигура для тех, кто
ее изучает? Следует ли рассматривать шестиугольную формулу бензола как фотографическое изображение или как рисунок?
Случай "фотографии" представлен в теории А.М.Бутлерова, который провозгласил, что "существует только одна рациональная формула для каждого вещества. И если нужно вывести основные законы, определяющие зависимость химических свойств вещества от его строения, такая формула выразит все эти характеристики. Время и опыт будут для нас лучшими учителями в том, какими должны быть новые формулы, предназначение которых - отразить химическую структуру" (с.22). Бутлеров воскресил мечту Кондильяка и даже идеи алхимиков об обозначающем, которое выражает сущность обозначаемого.
Кекуле не был уверен в том, какой статус следует приписывать его формуле бензола. Полагая, что любой, кто понял теорию строения, мог бы постичь и теорию бензола, он объяснял свой успех эклектическим подходом к теоретическим учениям и своей непреодолимой потребностью в графических изображениях. Второе из указанных обстоятельств способствовало не только его приоритету в установлении гипотезы бензола, но также и ее быстрому принятию: графическое изображение органично подходило для визуального мира химии.
На самом деле, как только молекулярный реализм стал общепризнанным направлением в химическом сообществе (к концу Первой мировой войны), манипуляции с графическими формулами становились все в большей степени частью обычной химии. В учебниках все реже описывались существующие способы выделения и синтеза и основное внимание уделялось уравнениям химических реакций (которые в большинстве случаев рассматривались просто как "реакции"). Молекулярные формулы, собранные в уравнения в соответствии с подходящими синтаксическими правилами, позволяли химикам увидеть то, что происходит в реакционной пробирке, без какой-либо "видимой" информации. С появлением вычислительной химии появилась и возможность проводить "эксперименты" даже над этими "структурами".
Система химических структур может представлять гораздо больше, чем просто тот или иной класс соединений, ее "производительные силы" беспредельны. Была предпринята попытка найти источник этих сил в конкретных структурных сходствах между химическими формулами и
уравнениями, с одной стороны, и словами и предложениями - с другой. Языки, которые конструируются из этих двух строительных блоков, обнаруживают слабое поверхностное сходство, однако они имеют общую черту, так называемую "двойную артикуляцию": значение может быть обнаружено не в элементарных составляющих языка, а только в их измененных формах. Подобным образом система химического представления основана на небольшом наборе знаков, способных к поразительному числу комбинаций. Здесь существуют только два типа символов, которые представляют атомы и связи между ними. Наиболее существенным различием между этими символами и строительными блоками лингвистических систем является то, что химические обозначения не свободны от смыслового содержания. Однако, как и слова, химические формулы очень сильно зависят от контекста при формулировании их значений. Только скрытый смысл может подсказать нам, представляет ли формула H2O молекулу или моль вещества, газ или жидкость, кислоту или основание, нуклеофил или электрофил.
Способность рассматривать вымышленный мир, не отделяя его от реального, - это другая характеристика, в которой химическая система обозначений похожа на естественные языки. Эта способность долго добивалась признания. Химики сегодня считают, что знание имени вещества, которое подразумевает его структуру, дает им огромную власть над молекулой. Набор свойств вещества, его поведение уже заключены в этой структуре. С точки зрения автора, выбор одной из множества доступных форм представления молекулы означает, что знак властвует над нами. Определенные возможности появляются "перед нашими глазами", другие "скрыты" от постороннего взгляда.
Структурные формулы были определены как невербальные системы передачи информации, состоящие из нестандартных и уникальных знаков, отображающих нестандартную и уникальную реальности. Передача информации есть raison d'Ktre для химических символов как способа представления: "Наши системы подвергались эволюции параллельно с эволюцией языков... потому что системы, необходимые для передачи информации в химии, аналогичны средствам коммуникации в обычных языках" (с.25). Таким образом, структурные формулы следует рассматривать как "художественное изображение", конструкции, в которых некоторые
аспекты молекулярной действительности приглушены, а другие - особо выделяются. Идея Бутлерова о единственно возможной молекулярной структуре нереализуема как по причине динамической природы молекул, так и из-за необходимости коммуникации. Если мы считаем химические знаки не более чем "пальцами", указывающими на предопределенную реальность, мы пренебрегаем их уникальными и бесценными творческими функциями. Вещества и их символы объединяются вместе, и этот развивающийся симбиоз дает большие возможности каждой составляющей. Д.Н.Харитонов, Т.В.Харитонова
