1. Игра в классиков
Круглый стол проводился в виде деловой игры.
Задача игры: «прожить» с участниками фрагмент истории химии с конца 16 века до конца 18.
Цель: проверить возможности перехода из одной парадигмы в другую.
Рабочая гипотеза при подготовке: перейти из одной парадигмы в другую, даже владея ТРИЗ, крайне трудно.
Участникам были предложены следующие условия работы:
1. Не пользоваться никакими понятиями и моделями, кроме тех, которые даны изначально или получились и сформулированы в процессе работы.
2. Не пользоваться иной терминологией, кроме той, которая будет названа в ходе работы.
3. Не использовать свои знания. Прежде чем высказать идею, проверить, решает ли она поставленную задачу, или просто вспомнилась из курса химии.
16-17 вв.
Понятия, события и пр.
«Новая наука» отбросила аристотелевские и схоластические объяснения, которые сводились к сущностям материальных тел. На рассуждение о камне, который упал потому, что его «природа» движет его по направлению к центру Вселенной, стали смотреть лишь как на тавтологичную игру слов. С этого времени весь поток сенсорных восприятий, включая восприятие цвета, вкуса и даже веса, объяснялся в терминах протяженности, формы, места и движения мельчайших частиц, составляющих основу материи.
Комментарий
При работе с непривычными для нас понятиями тех времен следует пользоваться тем же правилом, что и при изучении иностранных языков: ни в коем случае не переводить на современные понятия. Просто стараться «вжиться». Если употребляется термин «земли», то не надо искать его современный эквивалент. Тогдашний термин «кислоты» тоже не имел отношения к современному смыслу этого слова.
Вопрос
Почему опиум успокаивает нервы? Дать ответ в рамках «новой науки».
Контрольный ответ
Сферическая форма частиц опиума дает им возможность успокаивать нервы, по которым они распространяются.
Понятия, события и пр.
Тела весомые смешивались с «невесомыми» (то есть теплотой, светом и пр.), присоединение тела могло уменьшить вес, отделение — увеличивать, и так далее. Вес не является существенным параметром.
Все методы, как всегда, делятся на научные и ненаучные. Взвешивание относится к ненаучным методам.
1630
Понятия, события и пр.
Все состоит из корпускул, все явления объясняются движением, столкновением, сцеплением корпускул.
Новое событие
Книга Декарта закрепила корпускулярную парадигму.
Понятия, события и пр.
Мерой количества материи является число корпускул.
Химические реакции — это процессы перераспределения корпускул, процессы превращения вещества.
В результате химических реакций меняется цвет, объем, плотность и другие параметры ингредиентов.
Оптика — механика корпускул света.
Теплота — механика корпускул тепла.
Кроме «весомых» тел есть еще «невесомые». Это флюиды. Если есть явление, не связанное с материальным телом, то есть и флюид, который реализует это явление. Есть тепло — значит есть флюид тепла — теплород. Есть горение, значит есть флюид горения — флогистон.
Вопрос
1. Почему тела горят?
Контрольный ответ
1. Потому, что они богаты флогистоном.
Вопрос
2. Почему металлы имеют намного больше общих друг с другом свойств, нежели их руды?
Контрольный ответ
2. Металлы полностью состоят из различных элементарных земель, соединенных с флогистоном, а поскольку флогистон содержится во всех металлах, постольку он создает общность свойств.
Вопрос
3. Почему, если окисление происходит в ограниченном объеме воздуха, этот объем уменьшается?
Контрольный ответ
3. Флогистон высвобождается при нагревании, которое «портит» упругость воздуха, абсорбирующего флогистон, точно так же, как огонь «портит» упругость стальной пружины.
Понятия, события и пр.
Опыты, подтверждающие теорию флогистона: при горении древесины, свечи и т.п. вес вещества уменьшается. Некоторые вещества при горении практически исчезают. Другие вещества просто не горят.
Комментарий
Обратим внимание: хотя взвешивание не является научным методом, его результаты могут в ряде случаев иллюстрировать и даже считаться доказательством модели. Здесь не больше нелогичности, чем в современной науке.
Понятия, события и пр.
Арабские химики установили, что некоторые металлы в процессе прокаливания увеличивают свой вес.
Комментарий
Средневековое христианство уничтожило все, связанное с античной наукой. К счастью, ряд античных трудов попал к арабам. В Европу античная наука вернулась через арабских алхимиков. Они считались авторитетными учеными.
Понятия, события и пр.
Высказаны отдельные предположения, что при прокаливании металлы могут присоединять какой-то ингредиент из воздуха.
Вопрос
Что мешает нам сделать тот же вывод?
Контрольный ответ
Это объяснение не было необходимым. Если меняется цвет или объем, то почему не может меняться вес? К тому же такие опыты оставались отдельными.
Новое событие
Создание воздушного насоса и применение его в химии.
Нач. 18 века
Понятия, события и пр.
Известно только два состояния вещества — твердое и жидкое. Некоторые вещества при нагревании выделяют флюиды.
Комментарий
Флюиды — это невесомые жидкости. Флюид тепла, света, горения. Самый распространенный упругий флюид — воздух. Это, к тому же, элемент. Так же, как и вода.
Понятия, события и пр.
Две пробы воздуха могут различаться только благодаря различному содержанию загрязняющих примесей.
Массовое открытие новых элементов и соединений.
Среди идей, которые всегда «виртуально» существуют в научном пространстве, промелькнула такая: элемент воздух, возможно, является активным участником химических реакций.
Комментарий
Скорее всего, речь еще не шла о чисто химическом взаимодействии. Вероятнее, имелось в виду такое же взаимодействие, как и между веществами и флогистоном. Воздух, все-таки, такой же флюид.
1756
Новое событие
Джозеф Блэк выделяет из воздуха некий «тяжелый воздух».
Комментарий
Научно объяснить, что это такое пока не удалось.
Понятия, события и пр.
Появляется еще одна «виртуальная» идея: возможно, воздух имеет какие-то части.
Новое событие
Кавендиш, Пристли и Шееле разрабатывают приборы, позволяющие отличать одну пробу воздуха от другой.
1772
Новое событие
Лавуазье показывает, что сера и фосфор при сгорании увеличивают свой вес. Он объясняет это соединением с частью воздуха.
Шведский аптекарь Шееле проводит серию опытов, пытаясь «дефлогистировать» теплоту. Он получает некий новый флюид.
1774
Новое событие
Лавуазье прокаливает олово и показывает, что вес прибора не изменился. Олово превратилось в «землю», его вес увеличился ровно настолько, насколько уменьшился вес воздуха в приборе.
Английский ученый и богослов Джозеф Пристли, нагревая красную землю ртути, получил странный газ, который отличался от воздуха, но не отличался от него.
Комментарий
Существовала общепринятая научная процедура проверки воздуха на «доброкачественность» (см. приложение 1). По этой процедуре «воздух» Пристли не отличался от любого другого.
Вопрос
Объясните происхождение и сущность нового газа.
Контрольный ответ
Земля ртути, превращаясь в металл, отнимает у воздуха флогистон, остается «дефлогистированный воздух». При сгорании же ртуть выделяет флогистон: получается «флогистированный воздух». С этой точки зрения воздух является однородной материей, которая, однако, может превращаться в один газ, выделяя флогистон, или в другой газ, насыщаясь флогистоном.
1775
Новое событие
Пристли повторяет опыт, и полученный газ считает «дефлогистонированным воздухом».
Понятия, события и пр.
Этот и подобные опыты заставляли решать «головоломки», чтобы вписать их в теорию флогистона. В результате возникло множество вариантов теории флогистона (см приложение 2).
Комментарий
«Головоломками» Томас Кун назвал проблемы, которые возникают, когда парадигма сталкивается с новыми фактами. Решая «головоломки», ученые согласуют парадигму с этими фактами. Таким образом парадигма сохраняется и развивается.
Понятия, события и пр.
Весы все чаще начинают применяться для химических опытов.
Комментарий
Взвешивание еще не является официально-научной процедурой — для этого нет теоретического обоснования, — но интерес вызывает.
Понятия, события и пр.
Развитие химии газов потребовало методов сохранения газообразных продуктов реакций.
Число случаев увеличения веса при прокаливании растет.
Входит в обиход теория Ньютона. Вес начинают осознавать как меру количества материи.
Комментарий
Вот теперь появилась научная основа для взвешивания.
Ньютоновская парадигма не была нужна химикам. Но она попала к ним через астрономов. Поскольку астрономы были членами научного сообщества, причем уважаемыми членами, теория Ньютона была принята химиками без слишком больших проблем.
Понятия, события и пр.
Появляются работы, в которых проблема увеличения веса при прокаливании становится основной.
Комментарий
Накопилось слишком много сообщений об этом, чтобы их игнорировать.
Новое событие
Лавуазье повторяет опыт Пристли, но газ считает воздухом, «более пригодным для дыхания».
1776
Новое событие
Лавуазье переосмысляет полученный газ, как атомарный элемент кислотности. Отдельный газ получается только когда этот «элемент» соединяется с флогистоном.
Комментарий
Есть явление — есть и его корпускулы, элементы. Явление кислотности химикам было известно. Они вправе были ожидать и его элемент.
1777
Новое событие
Лавуазье: полученный газ не воздух, а часть воздуха.
Понятия, события и пр.
Ньютоновское тяготение не поддавалось корпускулярному объяснению. Постепенно возникло понимание, что тяготение является «внутренней силой природы». Возрождалась схоластическая концепция. К протяженности, времени, месту и движению, как к первичным свойствам материи добавились еще и силы притяжения и отталкивания.
Между химическими веществами существуют дифференцированные силы притяжения — сродство. Не у всех веществ и не со всеми.
Новое событие
Начались массовые эксперименты по поискам сродства. Все смешивалось со всем. Составлялись списки и таблицы сродства.
Лавуазье разрабатывает весовой метод (см. приложение 3).
Понятия, события и пр.
Шееле издает трактат о воздухе, в котором среди прочего доказывает, что два весомых элемента — «огненный воздух» и флогистон, — соединяясь, дают невесомую материю, которая проходит сквозь стенки сосуда и исчезает в виде теплоты и света.
Вопрос
Как с позиций Шееле можно объяснить результаты опытов Лавуазье по прокаливанию олова?
Контрольный ответ
При прокаливании олова из него выделяется флогистон. Вес олова при этом может и увеличиться — ничего необычного в этом нет. Но выделившийся флогистон соединяется с «огненным воздухом», который есть в воздухе. Получается невесомая материя, которая уходит через стенки прибора. На сколько увеличился вес прокаленного олова, столько же флогистона и огненного воздуха ушло из прибора в виде «невесомой материи».
Вопрос
Что общего есть во всех химических процессах, если стать на точку зрения Лавуазье?
Контрольный ответ
Все известные на то время химические процессы — горение и прокаливание — связаны с этой «частью воздуха» — элементом кислотности.
Новое событие
Нагревая землю ртути в присутствии угля, Лавуазье получил «тяжелый воздух».
Вопрос
Объясните с позиций Лавуазье, что такое тяжелый воздух.
Контрольный ответ
При нагревании из земли ртути выделяется «элемент кислотности». Соединение его с углем и является «тяжелым воздухом».
Вопрос
Что такое горение с позиций Лавуазье?
Контрольный ответ
Всякое горение есть соединение тела с «элементом кислотности»; результат его — сложное тело, а именно «металлическая земля» (по современной терминологии — окисел) или кислота (сейчас — ангидрид).
Вопрос
Известны три группы веществ: земли, кислоты, соли. Как их классифицировать с позиций Лавуазье?
Контрольный ответ
Земли (окислы) — соединения металлов с началом кислотности; кислоты — соединения неметаллических тел с началом кислотности; и соли — соединения земель и кислот.
Новое событие
Проверка. Горение серы в «начале кислотности» дает серную кислоту, фосфора — фосфорную кислоту, угля — угольную кислоту.
Понятия, события и пр.
Самый яркий пример горения — так называемый «горючий газ». Нужно понять его роль в процессах горения.
Вопрос
Какое предсказание должен был сделать Лавуазье относительно результатов горения «горючего газа» в «начале кислотности»?
Контрольный ответ
Лавуазье ожидал, что должна получиться какая-то кислота.
Новое событие
Сжигание «горючего газа» в «начале кислотности» не дало в результате вообще никакого вещества.
Понятия, события и пр.
Кавендиш показал, что при сжигании «горючего газа» образуется вода.
Вопрос
Почему такой опытный экспериментатор, как Лавуазье, не заметил воду?
Контрольный ответ
Он не ожидал ее увидеть. В то же время влага является обычным явлением, на нее редко обращают внимание.
1783
Новое событие
Лавуазье представил академии «мемуар, имеющий целью доказать, что вода не есть простое тело».
Комментарий
Лавуазье объяснил результаты Кавендиша: вода получается от соединения «горючего газа» и «элемента кислотности».
Вопрос
Объяснить с позиций Лавуазье, откуда берется вода при дыхании.
Контрольный ответ
Вода образуется при дыхании вследствие горения «горючего газа», содержащегося в органических тканях;
Понятия, события и пр.
Известно, что при растворении металла в кислоте выделяется «горючий газ» и получается соль.
Вопрос
Объясните эту реакцию с позиций Лавуазье.
Контрольный ответ
«Горючий газ», выделяющийся при этой реакции, происходит от разложения воды, «начало кислотности» которой соединяется с металлом.
Вопрос
Из чего с позиций Лавуазье могут состоять органические вещества?
Контрольный ответ
В основе состава органики лежат «горючий газ» и «начало кислотности».
Вопрос
Что на данном этапе составляет наибольшую трудность при описании химических процессов.
Контрольный ответ
«Горючий газ», «начало кислотности», «самая чистая часть воздуха», «масло антимония» — вот тогдашняя терминология. В ней уже невозможно разобраться.
Понятия, события и пр.
Лавуазье в сотрудничестве с Гитоном де Морво, Фуркруа и Бертолле разрабатывает химическую номенклатуру.
Приложение 1: Используя стандартный способ проверки воздуха на «доброкачественность», и Пристли, и Лавуазье смешивали два объема обнаруженного ими газа с одним объемом окиси азотистой кислоты, встряхивали смесь в присутствии воды и измеряли объем оставшегося газа. Предыдущий опыт, на основе которого была установлена эта стандартная процедура, гарантировал им, что для атмосферного воздуха остаток должен быть равен одному объему и что для любого другого газа (или для неочищенного воздуха) он должен быть больше. В эксперименте с кислородом как Пристли, так и Лавуазье обнаружили остаток, близкий одному объему, и в соответствии с этим идентифицировали газ. Только значительно позже и в какой-то степени случайно Пристли отбросил стандартную процедуру и попытался смешивать окись азотистой кислоты с газом в другой пропорции. Тогда он и обнаружил, что с учетверенным объемом окиси азотистой кислоты остатка вообще не наблюдается. Его предписание относительно исходной процедуры контрольного эксперимента — процедуры, санкционированной большим предшествующим опытом, — было одновременным предписанием отрицать существование газов, которые могли вести себя так, как кислород. (78.92)
Приложение 2: Эти выводы не являются следствием отказа от теории флогистона, ибо данная теория могла быть согласованна многими различными способами с такими выводами. Например, можно было предположить, что флогистон имеет отрицательный вес, либо частицы огня или чего-то еще проникают в прокалываемое вещество, как только флогистон покидает его. Были и другие объяснения.
Приложение 3: Сначала Лавуазье вырабатывает метод исследований. Этот период завершается в 1779 году работой «О природе воды». Передадим вкратце ее содержание.
Давно было замечено, что при выпаривании воды в стеклянном сосуде получается землистый осадок. Отсюда заключение о способности воды превращаться в землю; другие думали, что земля уже существует в воде в виде особого соединения; третьи приписывали образование осадка материи, присоединяющейся извне.
Лавуазье решился проверить эти мнения. Для этого он в течение 101 дня перегонял воду в замкнутом аппарате. Вода испарялась, охлаждалась, возвращалась в приемник, снова испарялась и так далее. В результате получилось значительное количество осадка. Откуда он взялся?
Общий вес аппарата по окончании опыта не изменился: значит, никакого вещества извне не присоединилось. Вес воды после опыта не изменился: значит, она не превратилась в землю. Вес стеклянного сосуда уменьшился на столько же, сколько весил полученный осадок: значит, осадок получился от растворения стекла.
| 2. Даешь децентрализацию? |
|
.gif){kind=small}
