На II Всероссийском съезде учителей профессор МГУ Сергей Каргов представил материал доклада Вадима Еремина «Связь химии с другими науками», после которого понимаешь, что учить надо не только химию.
Наука вне законов
Наука описывает реальные явления, созданные человеком, и главный способ описания – модель. А модель обычно создается на основе наблюдения. Но качество модели и ее структура зависят от конкретного вопроса. Если рассматривать человека, то лучшей его моделью, с точки зрения портного, будет манекен. Очевидно, что для физиолога такая модель не подойдет.
Химия как область знаний наделена необычными свойствами. Во-первых, у нее нет собственных законов. Тогда почему же мы считаем ее отдельной наукой? Потому что есть уникальный предмет изучения – колоссальное разнообразие веществ. На сегодняшний день известно более девяноста миллионов. Во-вторых, химия сама создает свой предмет. Большинства известных нам веществ в природе не существует – они созданы химиками.
Синтез математики и химии
Георг Лихтенберг говорил: «Кто не понимает ничего, кроме химии, тот и ее понимает недостаточно». То есть нельзя быть односторонним специалистом, и университетское образование стремится к тому, чтобы человек обладал знаниями по многим предметам.
Химики обычно определяют математику как науку о числах. Но не только в числе счастье! Математика для химика – это, в первую очередь, полезный инструмент решения задач. Любая химическая задача сводится к количественным показателям. Интересно ведь не только произойдет или не произойдет реакция, а сколько и чего получится на выходе.
Безусловно, химия накладывает некоторые ограничения на решение математических задач. Например, число атомов в молекуле должно быть положительным и целым. Возьмем уравнение: для математика это может быть уравнение с бесконечным количеством вариантов решения, а вот для химика существует только одно, обладающее химическим смыслом.
В химии вообще нет бесконечно малых величин и самого понятия бесконечности. Время в химии ограничено временем самой быстрой химической реакции. И есть понятие минимального размера – размера атома.
Но выяснилось, что и химия может быть полезной для математики. Знаете историю об открытии колебательных химических реакций? Белоусов открыл колебательную реакцию, пытаясь найти химические аналогии биологическим процессам. Он хотел опубликовать свои исследования в некоторых журналах, но отзывы оказались отрицательными, рецензенты утверждали, что это невозможно.
Через несколько лет биохимики попросили сообщить точку эксперимента. Но поскольку Белоусов не вел записей, то ему пришлось открывать реакцию заново: подбирать условия, чтобы воспроизвести уже открытое. Систематически эту реакцию стал изучать физик Жаботинский. В англоязычных журналах она известна как реакция Белоусова-Жаботинского. Обнаружилось, что в зависимости от условий многие химические реакции проявляют неустойчивость.
Эта реакция легла в основу целой отрасли в математике. Мне кажется, эта история отлично иллюстрирует нашу тему.
Подготовила Мария Левунова
Фото: Анастасия Давлетгильдеева
