3. Возможно ли предвидение научных открытий?

По вопросу о причинах и механизме научных от­крытий, об их принципиальной непредсказуемости, даже об их иррациональности и выходах за пределы логики высказано множе­ство различных мнений*. Чаще всего такие мнения принадлежат выдающимся ученым, чьи открытия становились началом поистине новой эры в развитии науки. И со всеми этими утверждениями нель-

* Этим вопросам посвящен специальный выпуск Журн. Всес. хим. об-ва им. Д. И. Менделеева [9], научным консультантом которого был автор этих строк. В настоящем разделе частично использован материал из этого выпуска.

226

зя не согласиться, потому что открытие, «делающее новую эпоху в науке», является, как правило, неожиданным, непредсказуемым, так как оно противоречит прогнозам функционирующей теории. По той же причине оно иррационально, ибо выдвигает некую противо­положность логике принятых теорий.

История науки дает бесчисленное множество примеров откры­ тий, резко различающихся по типам: эмпирические и теоретические; индуктивные и дедуктивные; открытия, сделанные исходя из лож­ ных предпосылок (например, поиск А. М. Бутлеровым свободных метиленовых радикалов привел к открытию реакций получения уротропина и сахаристых веществ); открытия явлений в «пере­ вернутом» виде (флогистон) и т. д. Но для того, чтобы обсуждение типологии открытий принесло реальную пользу для дела интенси­ фикации развития химии и химического производства, наиболее важным представляется решение двух взаимосвязанных вопросов: 1) о случайности научных открытий и закономерностях развития науки и 2) о неожиданности открытий и возможностях их пред­ видения.

Решение первого вопроса не вызывает трудностей: оно вытекает из соотношения диалектических категорий случайности и необходи­мости. Любое научное открытие в принципе яnвляется и не может не являться случайным. Но случайность, согласно диалектике, есть дополнение и проявление необходимости. И если внешне действи­тельность развития науки представлена господством случайностей, то внутренне в ней все скоординировано и соподчинено. Неизбеж­ность научного открытия запрограммирована, во-первых, самим объектом исследования и, во-вторых, социальными факторами раз­вития науки.

В самом деле, если объект исследования (например, молекула любого химического соединения) состоит из n частей и обладает т свойствами, степень сложности которых возрастает в порядке а, b, с,...., х, то можно утверждать, что рано или поздно в том или ином месте тем или другим исследователем все эти части и свойст­ва будут открыты и изучены. Что же касается исторических рамок и условий этих открытий, то они зависят от тех коррективов, кото­рые вносятся в познание логики объекта такими внешними факто­рами, как общественные потребности, господствующий стиль мыш­ления, взаимодействие отраслей науки и т. д. Но при всем этом от­крытия будут осуществляться приблизительно в той же последова­тельности от а до х, которая продиктована логикой объекта. В пра­вомерности этого вывода легко убедиться на примере величествен­ного шествия структурной химии (см. гл. III), состоящего из серии открытий структурных аспектов молекулы: Берцелиуса (а), Жера-ра (Ь).Кекуле (с), Бутлерова (а), Вант-Гоффа (е), Льюиса и Ленг-мюра (/), Полинга и Малликена (g) —авторов открытия существо­вания молекул в форме резонансных гибридов тысяч электронных таутомеоов (h).

227

О закономерной обусловленности научных открытий свидетель­ствуют многочисленные случаи одновременных открытий: Кекуле и Купер (открытие формульного схематизма), Ван-Гофф и Ле Бель (создание основ стереохимии); Густавсон и Фридель с Крафтсом (обнаружение каталитического действия галогенидов алюминия); Ипатьев и Сабатье (открытие каталитического органического син­теза); Семенов и Хиншельвуд (создание теории цепных разветвлен­ных реакций) и т. д. Правда, в истории химии известны немногие случаи несвоевременных открытий: как преждевременных (законы Бертолле), так и запоздалых (открытие металлоорганических ка­тализаторов), что объясняется редкими реалиями временных дис­пропорций между случайностью и необходимостью.

Что касается решения второго вопроса — о неожиданности от­крытий и возможности их прогнозирования, то его следует искать в области соотношений эмпирии и теории, а это уже более сложно. Во всяком случае, надо прежде всего решительно отказаться от отождествления понятий случайности и неожиданности открытий. Как было уже сказано, всякое открытие является необходимым, ибо оно запрограммировано логикой объекта изучения, и одновременно случайным, ибо обязательной программы места, времени и персо­ны, совершающей открытие, не существует. Но далеко не всякое открытие является неожиданным: это зависит во многом уже от степени развитости теорий химии.

До появления периодического закона и периодической системы Д. И. Менделеева все химические элементы были открыты не толь­ко случайно, но и неожиданно. Периодическая система дала воз­можность прогнозировать существование еще не открытых элемен­тов, точно описывать их свойства и до известной степени даже планировать их открытие. Разве синтезы трансурановых элементов Г. Н. Флеровым в СССР и Г. Т. Сиборгом в США не свидетельству­ют о планировании открытия элементов?

Так же почти обстоит дело и с открытием химических соедине­ний. До появления структурных теорий А. Кекуле и А. М. Бутлеро­ва все органические соединения (парафиновые и ароматические углеводороды, спирты, амины и т. д.) были открыты неожиданно, как нечто принципиально непредвиденное. С появлением же струк­турных теорий появилась возможность не только предвидеть, но прямо-таки планировать открытие до того неведомых новых соеди­нений путем их синтеза.

Но если на уровне учения о составе теория периодичности дает возможность очень точно прогнозировать существование, а значит, и открытие любого химического элемента, то на уровне структур­ной химии такой возможности нет. Никто не мог предвидеть суще­ствование, например, ферроцена, дибензолхрома и других «цено­вых» соединений, так как теорией валентности, составляющей ядро структурных теорий, такие соединения «запрещены». Как показы­вает история химии, еще труднее прогнозировать научные открытие

228

на уровне третьей концептуальной системы — учения о химическом процессе. Хотя и здесь можно назвать ряд открытий, которые были если и не запланированы, то поставлены в ряд наиболее вероят­ных. К ним можно отнести, например, открытие СВС* (саморас­пространяющегося высокотемпературного синтеза) как прямого результата развития цепной теории и теории горения.

Это означает, что на разных уровнях развития химии существу­ют теории различной степени эвристичности: одни теории (и среди них первое место занимает теория периодической системы) по­зволяют осуществлять точные и далеко идущие прогнозы открытий, а другие — только в ограниченных пределах. И в этом отношении можно заметить определенную логическую закономерность: по ме­ре того, как химическое знание поднимается от первой концепту­альной системы на вторую, третью и четвертую, т. е. на все более высокие уровни своего развития, точность эвристических прогнозов («попадание в цель») уменьшается, зато число и величина наибо­лее вероятных областей все более крупных научных открытий в хи­мии (площадь мишени) увеличиваются. Или, иначе говоря, сегодня в русле учения о химическом процессе и эволюционной химии труд­но предвидеть открытие какого-либо прouecca с точным описанием его параметров и других характеристик (как были описаны свойст­ва 110-го или даже 115-го химического элемента). Но зато легче указать наиболее вероятные области революционизирующих науч­ных открытий. И объясняется такая закономерность тем, что на первых двух уровнях развития химии материальными объектами исследования (а следовательно, открытия и описания) являются предметы — элементы и их соединения, отражение которых в созна­нии характеризуется неизмеримо меньшей информационной ем­костью, чем отражение процессов как объектов третьего и четвер­того уровней.