Естественные виды  

Как известно, в химии большое место занимают классификации. Физика, по-видимому, меньше занята классификациями. Важно также подчеркнуть, что химия стремится к естественным классификациям, выражающим естественные виды. Однако проблематика естественного вида позволяет сказать больше о природе химического знания. Она не только подчеркивает значение классификаций в химии. Эта проблематика проясняет природу химических понятий. Многие из химических понятий суть понятия о естественных видах.

Естественными видами в химии являются индивидуальные вещества: вода, серная кислота, царская водка и т.д., классы химических соединений — кислота, основание, металл и т.д. Естественные виды — это также «сложное вещество», «простое вещество», «химический элемент». В то же время к естественным видам не относятся идеализации, используемые в физике. Скажем, материальная точка, представляющая Землю на орбите, груз на длинной нити и камень, брошенный под углом к горизонту, это не естественный, а искусственный вид. То же можно сказать про идеализацию «твердое тело». Это и физический маятник, и Земля, совершающая суточное движение, и твердый диск, катящийся по Земле.

Естественные виды не поддаются строгим теоретическим определениям. На это указывал еще И. Кант[158]. Они определяются через совокупности признаков, причем эти совокупности открыты уточнению и изменению.

Объясняя концепцию естественного вида, можно было бы воспользоваться приведенными выше примерами: «кислота», «металл», «химический элемент». Обратимся, однако, к еще одному примеру, часто фигурирующему в современной философской литературе, — воде. Вода долгое время трактовалась как элементарное вещество. Как известно, у Аристотеля, чьи воззрения определили теоретическую базу средневековой химии, вода, наряду с воздухом, огнем и землей, была одним из четырех элементов. В алхимии список элементов был расширен до семи, но вода неизменно понималась как элемент. В период господства теории флогистона стали высказываться гипотезы, касающиеся сложного состава воды. Например, вода рассматривалась как соединение «дефлогистированного воздуха» с флогистоном. Химики начала второй половины XVIII в. видели в составе воды «горючий газ» (сейчас — водород) и «дефлогистирован- ный воздух» (кислород). И, наконец, Лавуазье, отказавшийся от теории флогистона, установил двухэлементный состав — водород и кислород, который после уточнения атомных весов дал современную формулу — Н20[160].

Это открытие позволило по-новому оценить отношение воды к тому, что считается ее твердым и газообразным агрегатными состояниями — льдом и паром. Принципиальное родство этих веществ предполагалось и ранее, но высказывались и противоположные точки зрения, например, еще в 1734 г. шведский ученый М. Тривальд предполагал, что пар — это нагретый влажный воздух. Но не только пар, лед и жидкая вода составляют естественный вид «вода». Сюда следует отнести морскую воду, речную воду, ключевую воду, талую воду, росу и т.д. Морская вода, скажем, замерзает при t -1,9°С и имеет максимальную плотность при t -3,5°С (пресная вода имеет максимальную плотность при 14°С).

А вот живая история, показывающая роль экспертных оценок в определении естественного вида «вода». Как-то научный мир облетела волнующая новость: открыта сверхплотная вода, так называемая полувода, удельный вес которой почти в 1,5 раза больше, чем у обычной. А на поверку оказалось, что обнаружили всего-навсего сложный раствор, получившийся в результате выщелачивания вещества из стенок сделанного из кварца оборудования, в котором проводился опыт.

Казалось бы, вопрос о специфике естественного вида «вода» теоретически решен. Вода — это Н20. Однако не все так просто. К воде относят соединения HDO и D20, где D — изотоп водорода, дейтерий. Соединение, состоящее из двух атомов дейтерия и одного атома кислорода, называют тяжелой водой. Известный российский химик Н.Д. Зелинский писал в 1934 г. по поводу открытия тяжелой воды: «Кто бы мог подумать, что в природе существует еще другая вода, о которой мы до прошлого года ничего не знали, вода, которую в весьма небольшом количестве мы ежедневно вводим в свой организм вместе с питьевой водой. Однако небольшое количество этой новой воды, потребляемое человеком в течение жизни, составляет уже порядок величины, с которой нельзя не считаться»[161].

Кроме тяжелой воды известна также сверхтяжелая вода — Т20, где Т — тритий. Существует также тяжелокислородная вода: в нее входят тяжелые изотопы 170 и 180, а не обычный кислород 160.

Надо также учитывать, что «формула Н20 дает лишь состав воды, но не определяет ее структурную специфику. Согласно закону постоянства состава, состав — необходимая характеристика индивидуального вещества, называемого химическим соединением... Микроструктура воды не описана еще полностью. Ясно, однако, что мы имеем здесь дело с огромным многообразием.

Да, вода — это Н20. Но что такое жидкая вода? Уже В. Рентген в 1892 г. публикует статью «Строение жидкой воды», ставшую важным этапом в понимании фазовых состояний этого вещества. Он исходит из того, что смесь молекул лада (Н20)п и мономерных молекул Н20 наилучшим образом объясняет свойства воды. В представлениях У. Брега Н20 соответствует водяному пару, в жидком состоянии вода состоит из групп, имеющих четыре, пять или шесть кислородных атомов. Для лада характерны шестичленные кольца бензольного типа. Структурные исследования воды продолжаются и сейчас.

Обычно в философской литературе химические примеры используются, чтобы пояснить важное для философов понятие естественного вида. Здесь же, наоборот, понятие естественного вида используется, чтобы пояснить специфику химии. Для этой науки типичны понятия, выражающие естественные виды.