16. Функции науки

В методологии науки выделяются такие функции науки, как опи­сание, объяснение, предвидение, понимание. Однако такое понима­ние функций науки сформировалось в результате противоборства различных точек зрения в этом вопросе.

Кант основной функцией науки считал предвидение. Он писал: «Истинное положительное мышление заключается преимуще­ственно в способности знать, чтобы предвидеть, изучать то, что есть, и отсюда заключать о том, что должно произойти согласно общему положению о неизменности естественных законов». Другая точка зрения развивалась известным философом и физиком Э. Махом. Он отмечал: «Дает ли описание все, что может требовать научный ис­следователь? Я думаю, что да!». Объяснение и предвидение Мах сводил к описанию. Теория, с его точки зрения, — это как бы спрес­сованная эмпирия, т.е. общее описание массива экспериментальных данных, и между теорией и простым наблюдением нет никакой су­щественной разницы ни в отношении происхождения, ни в отноше­нии конечного результата. В результате он сделал вывод, что атом-но-молекулярная теория есть не что иное, как «мифология приро­ды». Аналогичную позицию занимал в первый период своей науч­ной деятельности и известный химик В. Оствальд. Интересно отме­тить, что научная деятельность обоих ученых протекала в XIX-XX веках. Касательно этой проблемы А. Эйнштейн писал: «Предубеж­дение этих ученых против атомной теории можно, несомненно, от­нести на счет их позитивистской философской установки. Это ин­тересный пример того, как философские предубеждения мешают правильной интерпретации фактов даже ученым со смелым мыш­лением и тонкой интуицией. Предрассудок, который сохранился до сих пор, заключается в убеждении, будто факты сами по себе, без свободного теоретического построения, могут и должны привести к научному познанию». Философ Нового времени В. Дильтей, извес­тный своими работами о сущности гуманитарных и естественных наук, считал, что познавательная основная функция наук о приро­де — это объяснение природы и природных явлений. Однако на са­мом деле науки о природе также выполняют функцию понимания. Объяснение связано с пониманием, поскольку объяснение аргумен­тированно демонстрирует нам осмысленность существования объекта, а значит, позволяет понять его.

17. Научная этика

Этические нормы не только регулируют применение научных результатов, но и содержатся в самой научной деятельности.

Норвежский философ Г. Скирбекк отмечает: «Будучи деятель­ностью, направленной на поиск истины, наука регулируется норма­ми: «ищи истину», «избегай бессмыслицы», «выражайся ясно», «ста­райся проверять свои гипотезы как можно более основа тельно» — примерно так выглядят формулировки этих внутренних норм науки». В этом смысле этика содержится в самой науке, и отношения между наукой и этикой не ограничиваются вопросом о хорошем или плохом применении научных результатов.

Наличие определенных ценностей и норм, воспроизводящихся от поколения к поколению ученых и являющихся обязательными для человека науки, т.е. определенной научной этики, очень важно для самоорганизации научного сообщества (при этом нормативно-цен­ностная структура науки не является жесткой). Отдельные наруше­ния этических норм науки в общем скорее чреваты большими непри­ятностями для самого нарушителя, чем для науки в целом. Однако если такие нарушения приобретают массовый характер, под угро­зой уже оказывается сама наука. К этическим нормам, которые, бе­зусловно, должны выполняться, следует отнести: признание приори­тета ученого, открывшего то или иное явление или закономерность, опубликование достоверных экспериментальных результатов, оз­накомление широкой научной общественности с деталями экспери­мента с использованием научных публикаций и материалов конфе­ренций, полное цитирование предшествующих работ, относящихся к той же проблеме, указание слабых сторон исследования, откры­тость условий и деталей эксперимента для желающих ознако­миться с ними.

Этическая оценка науки сейчас должна быть дифференцирован­ной, относящейся не к науке в целом, а к отдельным направлениям и областям научного знания. Такие морально-этические суждения иг­рают конструктивную роль.

Современная наука включает в себя человеческие и социальные взаимодействия, в которые вступают люди по поводу научных зна­ний. «Чистое» изучение наукой познаваемого объекта — это методо­логическая абстракция, благодаря которой можно получить упро­щенное видение науки. На самом деле объективная логика развития науки реализуется не вне ученого, а в его деятельности. В последнее время социальная ответстветшостъ ученого является неотъемле-мымТсбмпонентом научной деятельности. Эта ответственность ока­зывается одним из факторов, определяющих тенденции развития науки, отдельных дисциплин и исследовательских направлений.

В 70-е годы XX века ученые впервые объявили мораторий на опас­ные исследования. В связи с перспективами и результатами биоме­дицинских и генетических исследований группа молекулярных био­логов и генетиков во главе с П. Бергом (США) добровольно объявили мораторий на такие эксперименты в области генной инженерии, ко­торые могут представлять опасность для генетической конституции живущих ныне организмов. Тогда впервые ученые по собственной инициативе решили приостановить исследования, сулившие им большие успехи. Социальная ответственность ученых стала органи­ческой составляющей научной деятельности, ощутимо влияющей на проблематику и направления исследований.

Прогресс науки расширяет диапазон проблемных ситуаций, для решения которых недостаточен весь накопленный человечеством нравственный опыт. Большое число таких ситуаций возникает в ме­дицине. Например, в связи с успехами экспериментов по пересадке сердца и других органов остро встал вопрос об определении момента смерти донора. Этот же вопрос возникает и тогда, когда у необрати­мо коматозного пациента с помощью технических средств поддер­живается дыхание и сердцебиение. Нельзя считать, что этические проблемы являются достоянием лишь некоторых областей науки. Ценностные и этические основания всегда были необходимы для на­учной деятельности. В современной науке они становятся весьма за­метной и неотъемлемой стороной деятельности, что является след­ствием развития науки как социального института и роста ее роли в жизни общества.

19. Очистка веществ Определения степени чистоты Как правило, вещества, встречающиеся в природе или синтези­руемые в лабораториях и в производственных условиях, представ­ляют собой смеси индивидуальных веществ. Первая задача иссле­дователей — получить чистые соединения и затем изучать их или готовить композиции со строго определенным составом компонентов. К примеру, полупроводники: технический кремний содержит при­меси с плотностью 10¹⁵ см"³, для туннельных диодов Исаки плотность донорных или акцепторных уровней превышает 10¹⁹ см~³, а при изго­товлении микросхем для современных процессоров достигают сте­пени чистоты в 99,999999%! Для характеристики чистоты вещества используют следующие константы и методы: температуру (плавле­ния, кипения, кристаллизации); коэффициент преломления света; плотность; данные спектров поглощения (электронные и колебатель­ные ИК-спектры: длина волны максимума поглощения, форма ско­бы полосы, коэффициент поглощения) и спектров флуоресценции и фосфоресценции; данные спектров ядерного магнитного резонанса (ЯМР), хроматографический анализ, электрические константы (удельная проводимость) и др.; степень чистоты (весовые, атомные проценты примеси в основном веществе).

Методы очистки

Кристаллизация. Метод основан на том, что примесь имеет более высокую растворимость в растворе (расплаве) по сравнению с ра­створимостью в кристаллическом состоянии основного вещества. Многократная кристаллизация. Метод зонной плавки.

Возгонка (сублимация). Переход в газовую фазу, минуя жидкую фазу основного вещества с последующей кристаллизацией из газо­вой фазы. Градиентная возгонка используется для разделения сме­си веществ с разными температурами сублимации или кристалли­зации. Вакуумная возгонка.

Перегонка (дистилляция). Используется для низкоплавких и жидких веществ. Азеотропные смеси. Дефлегматоры, дистилляци-онные колонки. Вакуумная перегонка. Перегонка с водяным паром.

Хроматография. Основана на различной способности веществ ад­сорбироваться на поверхности сорбента или распределяться между двумя несмешивающимися фазами (жидкость — жидкость, жид­кость"— газ), из которых одна фаза находится на поверхности сор­бента. Отсюда жидкостная адсорбционная и распределительная хро­матография, газовая хроматография. Жидкостная адсорбционная хроматография основана на различной способности веществ сорби­роваться на поверхности сорбента и десорбироваться при пропуска­нии растворителя — элюента, в качестве последнего используют ок­сид алюминия, кремневую кислоту и диоксид кремния (силикагели), а также гранулированные полисахариды, например декстраны, ко­торые в растворителе набухают, образуя гранулированный гель (гель-хроматография). Разделение смеси веществ осуществляется двумя способами: в хроматографических колонках и в тонком слое сорбента (тонкослойная хроматография). Жидкостная распредели­тельная хроматография является разновидностью адсорбционной хроматографии: сорбент покрыт тонкой пленкой жидкости, которая не смешивается с элюентом. При пропускании элюента вещества распределяются между жидкостью и элюентом. Если сорбентом яв­ляется бумага (вода сорбирована на целлюлозе), метод называется хроматографией на бумаге.

В препаративных целях для получения достаточно больших коли­честв веществ используется колоночная хроматография. Высокое дав­ление, подаваемое на элюент, позволяет использовать длинные колон­ки и получать более эффективное разделение компонентов смеси.

Гель-фильтрация. Используется в основном для разделения био­логических объектов. Матрица-гель состоит из множества порис-тых'частиц, между которыми находится элюент. При пропускании через колонку смеси веществ большие молекулы не задерживают­ся в поре и вместе с элюентом выходят первыми. Молекулы мень­шего размера задерживаются в порах и выходят из колонки по мере его уменьшения.

Электрофорез. Метод применяется для разделения заряженных частиц и основан на различной подвижности молекул компонентов смеси в постоянном электрическом поле на сорбенте, обычно в геле (например, в полиакриламидыом геле). Смесь наносится на поверхность геля. В электрическом поле компоненты с отличающимися подвижно-стями заряженных молекул разделяются в геле и с различными ско­ростями поступают в сборную камеру в основании колонки, откуда вымываются элюентом — буферным раствором с определенным рН.

Основные экспериментальные методы исследования строения молекул

21.Рефрактометрия Метод основан на уравнении Лоренц-Лорентца:

Здесь R — молекулярная рефракция, является константой, не зави­сящей от плотности вещества; п — показатель преломления света (обычно для D-линии натрия 589нм); М— молекулярная масса; р — плотность вещества. Опыт, в согласии с теорией, показывает, что молекулярную реф­ракцию можно вычислить аддитивно из атомных рефракций и даже рефракций отдельных химических связей, пользуясь химической формулой соединения, по уравнению:

где R_v R₂, R₃ — атомные рефракции или рефракции химических свя­зей; (Xj, a₂, a₃ -— число однотипных атомов и связей, соответственно, образующих данную молекулу. Например:

R(CH₃) = ЗК(С—Н); R(CH₃NO₂) = 3R(C—H) + R(C—N) + R(NO₂).

Рефракции атомов и связей получены при исследовании большо­го числа соединений и сведены в справочные таблицы. Молекуляр­ные рефракции измеряются на рефрактометрах. Если измеренная молекулярная рефракция синтезированного соединения совпадает с рассчитанной с использованием рефракций составных частей мо­лекулы, то состав и строение молекул синтезированного соединения однозначно доказаны. Рефракцию смеси веществ можно вычислить, зная рефракции и концентрации компонентов смеси. Решение обрат­ной задачи позволяет находить характеристики компонентов.