Концептуальное устройство химии: переменные, законы, принципы, эксперимент, модели. Дедукция, эксперимент, абдукция и индукция как типы связи концептов.

Химия как система знания состоит из взаимосвязанных друг с другом химических концептов, каковыми являются отдельные переменные (факты), законы и принципы. Это оказывается возможным лишь потому, что все концепты представляют собой специальное множество, класс. Класс образуют только те элементы, которые обладают, по крайней мере, одним общим признаком. Например, понятие массы обычно обозначается символьным значком m_i. Понятие одно (m), но оно представляет разом все массы как признаки некоторых объектов.

Отдельные переменные – это наиболее простые концепты, например, такие, как понятия массы, заряда, кратности связи. Но даже среди них приходится выделять элементарные конструкты, то есть не выводимые и в этом смысле не определяемые, и производные от них. Если, например, считается, что химические свойства атомов находятся в периодической зависимости от зарядов их ядер, то эти заряды выступают в качестве элементарных конструктов. Все остальные химические свойства атомов зависят от них, то есть являются производными конструктами.

Связь конструктов называется законом. Иллюстрируя природу закона, рассмотрим два соотношения.

ρ_i = m_i/V_i , (3)

P_iV_i = const. (4)

Соотношение (3) является записью определения плотности. Оно гласит, что плотность – это масса, приходящаяся на единицу объема некоторого химического объекта. Нет необходимости проверять это определение на предмет его истинности. Лишен смысла вопрос: «А действительно ли плотность есть масса единичного объема вещества или поля?» С принципиально другой ситуацией встречаемся мы в случае выражения (4), являющегося записью закона Бойля–Мариотта. Действительно ли «произведение двух величин равно константе» зависит от самой природы? Закон связывает концепты, каждый из которых, может быть сведен, в конечном счете, к элементарным конструктам.

Большое значение имеет переход от гипотетических образований к эмпирическим. Он позволяет увязать законы со спецификой изучаемых явлений. Исследователь не может ограничиться всего лишь законами, которые не учитывают особенностей определенного круга явлений, именно тех, которые интересуют исследователя. Как раз в этой связи приходится обращаться к эксперименту. Таким образом, эксперимент занимает в теории только ему присущее место.

Характерная черта гипотетического закона состоит в том, что он имеет дело со всеми пока еще не изученными возможными ситуациями. Если же речь идет не о всех возможных ситуациях, а лишь об изучаемых в данном случае, то говорят о предсказываемых фактах. В этом смысле можно утверждать, что посредством дедукции гипотетические законы превращаются в предсказания (прогнозы).

Обратимся теперь к принципам. Принцип – положение теории, позволяющий интерпретировать содержание законов, а,  следовательно, также фактов. Посредством принципа задается основной концептуальный узел теории. Именно в этом состоит значение, например, принципа относительности в механике Ньютона или принципа наименьшего действия в квантовой физике и химии, принципа естественного отбора в дарвинизме, принципа конвариантной редупликации в генетике. В современной квантовой химии решающее значение имеет принцип (постулат) волновой функции и тесно связанный с ним принцип наименьшего действия. Разумеется, необходимо учитывать, что исходные принципы имеют гипотетический характер.

Концепт эксперимента также нуждается в истолковании. Без эксперимента нет химической науки. Эксперимент предстает как манипулирование непосредственно химическими явлениями, вмешательство в их ход с тем, чтобы добыть экспериментальные факты. Теория открывает доступ к осмыслению эксперимента. Сам же он необходим для обеспечения прироста знания.

Но и экспериментом не исчерпывается химия в качестве науки. Он открывает доступ к химическим явлениям как таковым, то есть к химическим референтам. Референты (от лат. referre – сообщать) – это наиболее простые объекты теории (выборочные средние). Реализация их потенциала позволяет нам, наконец-то, понять каковыми являются химические процессы. От референтов за счет операции индукции восходят к эмпирическим законам, а от них к эмпирическим принципам. Но и этим не заканчивается цикл познания.

Необходимо не только констатировать эмпирические концепты, но и приготовиться к новому циклу познания. А для этого необходимо придать эмпирическим законам и принципам статус гипотетических образований, посредством которых можно предсказывать ранее не изученные факты.

Итак, структуру химической теории можно представить в следующем виде:

гипотетические принципы ð гипотетические законы ð предсказанные факты ð

ð эксперимент ð референты ð эмпирические законы ð эмпирические принципы ð

ð гипотетические законы ð гипотетические принципы.

Разумеется, крайне важно понимать, что концептуальное содержание химии предстает в качестве динамического процесса. Оно выступает как своеобразная развертка потенциала химического знания. Между составляющими теории существует определенная концептуальная координация, причем следует различать четыре перехода.

1. Дедукция имеет место при выводе: a) из гипотетических принципов гипотетических законов, а также б) из последних гипотетических фактов.

2. Эксперимент позволяет перейти от гипотетических, всего лишь предсказуемых фактов к их эмпирическим аналогам.

3. Абдукция реализуется как переход: в) от эмпирических фактов к эмпирическим законам, г) от эмпирических законов к эмпирическим принципам.

4. Индукция представляет собой также два перехода: д) от эмпирических законов к гипотетическим законам, е) от эмпирических принципов к гипотетическим принципам.

В результате концептуальные переходы внутри теории реализуются как следующая последовательность:

дедукция – эксперимент – абдукция – индукция.

Рассматривая устройство науки, необходимо также уделить должное внимание концепту модели, который очень часто используется учеными, в тои числе и химиками. Под моделью часто понимают конструкцию, изоморфную оригиналу. Две системы считаются изоморфными друг другу, если между некоторыми или всеми их элементами и отношениями существует соответствие.

Считается, что достаточно, исходя из реальности, трансформировать ее в соответствии с операциями абстрагирования и идеализирования, что-то отбросить, что-то прибавить и т.д. Природа модели определяется воссозданием ею в концептуальной форме химических референтов, причем в качестве концептуального образования она не сводима ни к абстракциям, ни к идеализациям.

Модель должна быть концептуально содержательной, усиливающей потенциал теории. Это и есть самый главный критерий моделирования. Если он выполнен, то можно поставить вопрос и о простоте модели, целесообразности отказа от рассмотрения ее некоторых черт, не существенных в том или ином отношении. Любители принципа простоты всегда не без энтузиазма подчеркивают необходимость выделения существенного в противовес несущественному, но при этом они забывают о другом важнейшем аспекте научно-теоретического творчества. В науке отсутствует такой критерий, который позволил бы провести абсолютную грань между существенным и несущественным. То, что несущественно в одном аспекте, существенно в другом. К тому же следует учитывать, что выбор простой модели не всегда оправдан, ибо он не позволяет достичь той полноты теоретического воспроизведения объекта, которая доступна при данном уровне развития науки.