VIVOS VOCO: Роалд Хоффман, "ТАКОЙ ОДИНАКОВЫЙ И РАЗНЫЙ МИР"

11. ХИМИЧЕСКАЯ СТАТЬЯ

"Научный" писатель (например, автор статьи в химическом журнале) всегда находится в двусмысленной, но достаточно удобной позиции то отношению к предмету своего повествования. С одной стороны, он вполне сознательно предполагает, что красочность языка здесь не играет существенной роли (поскольку действует негласное соглашение, что ученые должны излагать только "сухие" факты и ничего кроме фактов). К тому же общепринято мнение, согласно которому математические уравнения и химические структуры уже сами по себе не могут быть истолкованы как-то неоднозначно, что и должно обеспечивать полное понимание мыслей автора для читателей в любой точке земного шара.

С другой стороны, лишь с помощью этого изложения (на каком бы языке это не делалось, письменно или устно) химик может убедить общество, что его знание (добытое ценой тяжкого труда и изощренной изобретательности) действительно достоверно и, более того, оно в чем-то даже ценнее тех знаний, которые получены другими его коллегами, работающими в той же области. Поэтому сам процесс рассказа о химическом открытии или о создании нового химического вещества вскрывает некое важное напряжение, лежащее в основе науки о молекулах.

Предположим, что вы открываете свежий номер современного химического периодического издания, например известного немецкого журнала Angewandte Chemie или Journal of the American Chemical Society. О чем сообщают нам в этих журналах? Разумеется, о новых достижениях и открытиях, о том, что чудесные молекулы, еще вчера не мыслимые и недостижимые, сегодня уже синтезированы и могут был получены в больших количествах. Химик читает о невероятных свойствах новейших высокотемпературных сверхпроводников, об органических ферромагнетиках и растворителях с немыслимыми свойствами Новая измерительная техника, быстро обрастающая названиями-акронимами (например, EXAFS, INEPT или COCONOESY), позволяет сразу разгадать строение этих новых структур. Информация буквально льется потоком. При этом совершенно неважно, излагается ли она по-английски или по-немецки. Все это химия - что-то сообщающая, возбуждающая и живая!

Подойдем, однако, к всей этой ситуации под несколько другим углом зрения. Предположим, что тот же журнал берет в руки ученый-гуманитарий, тонкий и восприимчивый читатель, уже одолевший и усвоивший Шекспира, Пушкина, Джойс и Поля Селина. Здесь я имею в виду человека, который интересуется не только тем, что написано, но и тем, как и зачем это написано. Этот гуманитарий сразу заметит, что журнальные статьи очень невелики по объему и содержат обычно всего около 10 страниц текста. Отметит обилие ссылок, которые встречаются и в литературоведческих работах, но их число (в пересчете на объем текста) явно больше, чем у филологов. Увидит, что большая часть страниц заполнена рисунками или графиками, причем молекулы обычно изображены в очень общем и даже абстрактном виде без обозначения всех атомов. Некоторые изображения молекул выполнены в изометрической проекции и не отвечают реальным правилам перспективы, хотя частично и являются трехмерными.

Этот любопытствующий читатель (или читательница) изучает текст, возможно не понимая его из-за обилия жаргонных выражений или добираясь до смысла с помощью друзей-химиков. В таких текстах заметны некоторые "ритуальные" особенности. Например, первое предложение такой статьи часто имеет вид: "Структура, связи и спектроскопия молекул типа Х привлекают особое внимание [ссылки на литературу)". Как правило, изложение ведется от третьего лица или в безличной форме. Читатель обнаружит лишь несколько четких личных мотивировок описываемых действий и некоторые данные по истории развития описываемых идей. В отдельных местах этого нарочито нейтрального текста можно уловить претензии на достижение какого-то успеха или на приоритет - "...новый метаболит...", ...впервые синтезировано...", "...общая идея...", "...беспараметрические расчеты...". Изучив достаточно много статей, читатель вдруг почувствует их мертвящее единообразие. Это тем более поразительно, что речь идет о совершенно новых веществах, новых идеях! Кроме того, во всех статьях нельзя не заметить наличия некоторого совершенно определенного стиля изложения, содержащего характерные обороты логически связного, научно-письменно-графического описания химической вселенной вокруг нас.

По-видимому, мне пора перестать прятаться за спину воображаемого читателя и следует попробовать объективно оценить язык моей науки в его наиболее привычной письменной форме, т. е. в виде статьи в химическом журнале. Я надеюсь показать, что текст такой статьи всегда содержит намного больше, чем кажется на первый взгляд. Такая ситуация возникает вследствие некоего внутреннего диалектического противоречия междутеми образами, которые использует химик (парадигмы, какие-то нормативы), и тем, что профессионал обязан сказать, чтобы убедить окружающих в ценности своих аргументов или результатов. Это противоречие придает даже самой безобидной (внешне!) статье глубокое внутреннее скрытое напряжение. Я утверждаю, что наличие такой напряженности вовсе не свидетельствует о какой-либо слабости или иррациональности, а наоборот, показывает, что любой творческий научный акт имеет существенно человеческую природу.

12. РАЗВИТИЕ СТИЛЯ НАУЧНЫХ СТАТЕЙ

Разумеется, химия существовала задолго до появления химических журналов. Новые результаты описывались в книгах, брошюрах и листовках, а также в виде писем к секретарям научных обществ. Организации типа Лондонского Королевского общества (учрежденного королевской хартией 1662 г.) и Французской академии наук (основанной в 1666 г.) в свое время сыграли важнейшую роль в распространении научных знаний; именно они способствовали возникновению того особого сочетания тщательных экспериментальных измерений и математического описания, которое стало отличительной чертой науки нового времени [39].

Научные статьи той эпохи представляли собой причудливую смесь личных наблюдений и рассуждений. Обычно они включали не только подробное описание мотивов исследований и использованных методик, но и историю проблемы (часто из первых рук). При этом статьи пестрели полемическими замечаниями и намеками.

Как показали специальные исследования Шапена, Дира и Холмса [40], в XVII в. стиль научных статей в Англии и Франции начал приобретать некоторую упорядоченность и кодифицированность. На мой взгляд современная форма химических статей окончательно выработалась лишь в период 1830-40 гг. и произошло это в Германии. Основная борьба в области лингвистики и словообразования велась при этом между основателями современной немецкой химической школы (учеными типа Юстуса фон Либиха) и представителями так называемой натурфилософии. В указанный период времени к этой философской школе принадлежали последователи Гете, а ранее, в XVIII в., к ней относились многие ученые почти во всех европейских странах.

Натурфилософы выработали хорошо развитую терминологию и почти всеохватывающие теории относительно того, как должна "вести себя Природа", однако они никогда "не пачкали рук" и не снисходили до того, чтобы прямо на опыте выяснить, как ведет себя Природа на самом деле. Они пытались загнать Природу в рамки своих надуманных и изысканных философских и поэтических построений, не обращая внимания на то, что говорят нам органы чувств или их естественные продолжения (я подразумеваю измерительные приборы). Натурфилософия начала XIX в. оказала значительное и довольно пагубное влияние на стиль научных статей. За идеальную форму научной статьи было принято добросовестное описание фактов (что трактовалось, явно или неявно, в качестве истины). Считалось, что факты не зависят от личности описывающего и представляющего их наблюдателя. Из этого естественно вытекала лишенная эмоций манера изложения (что достигалось, прежде всего, описанием "от третьего лица"), в которой автору полагалось избегать любых предварительных суждений относительно сущности или причинности рассматриваемых явлений (поэтому в статьях грамматически стали преобладать безличные формы или условное наклонение).

Использование в течение длительного времени такой модели изложения научных результатов (в виде репортажа) имело далеко идущие последствия. В описании экспериментальных фактов особое внимание стали уделять их воспроизводимости. Присущие немецкому языку сжатость и точность идеально подходили к описываемой парадигме. На этом подходе было воспитано не одно поколение химиков. Новая высокоорганизованная химия особенно эффективно проявила себя в промышленности, примером чего может служить, например, бурное развитие производства синтетических красителей в Германии и Великобритании.

В этот период научная статья приобрела свою каноническую (если угодно, "ритуальную") форму. На рис. 12.1 воспроизведена часть типичной статьи по химии, опубликованной в конце прошлого века [41]. Обратите внимание на то, что ей присущи все атрибуты современной статьи - она содержит ссылки на литературу, экспериментальную часть, обсуждение результатов и рисунки. Отсутствует, пожалуй, лишь привычная нам фраза о благодарности в адрес соответствующей финансирующей организации или какого-либо национального фонда поддержки научных исследований.

На рис. 12.2 приведен отрывок из современной статьи, в которой Вольфганг Оппольцер и Румен Радинов сообщают о важном исследовании, посвященном синтезу одного (именно только одного) из двух энантиомеров мускона. Это редкое и очень ценное для парфюмерной промышленности вещество обычно получают из желез мускусного оленя. Работа является новаторской и интересной, но мне бы хотелось обратить внимание читателя не на содержание, а на манеру изложения.

Рис. 12.1. Статья в химическом журнале XIX века
[Goldman R. F. Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft, 21, 1176-1177 (1888).]

Рис. 12.2. Первая страница статьи В. Оппольцера и Р. Н. Радинова. Воспроизведено с разрешения.
[J. Am. Chem. Soc., 115, 1953 (1993)]. (c) 1993 American Chemical Society.

В чем состоит различие между этими двумя статьями, опубликованными с разрывом в столетие? Прежде всего, конечно, бросается в глаза изменение языка публикации - международным языком науки стал английский (что обусловлено очень интересными геополитическими обстоятельствами). Однако в целом, на мой взгляд, общая структура и тональность химической статьи за столетие изменились незначительно. Статья, как и полагается, сообщает о чудесных, совершенно новых вещах! Измерения, которые когда-то проводились десятилетиями, сейчас можно осуществлять за миллисекунды. Мы узнаем о том, что можно легко и просто синтезировать соединения, о которых никто и не задумывался сто лет назад. Их строение определяется почти мгновенно. Графическое оформление и компьютерный набор делают текст красивее, да и сам журнал выглядит ярче и привлекательнее (хотя, возможно, он напечатан на бумаге худшего качества). Однако повторяю, мы должны признать, что основные особенности химической статьи сохранились, и нам остается только гадать - хорошо это или плохо?

На этот вопрос, как мне кажется, нельзя ответить однозначно. Система передачи научного знания посредством публикаций в периодических изданиях очень успешно функционирует в течение более двух столетий. И все же выработанная за это время каноническая форма изложения таит серьезную опасность для развития науки. Дело в том, что сообщая о реальных фактах, сама статья является одновременно в некотором отношении "нереалистическим" произведением, поскольку в ней намеренно затемняется человеческий фактор процессов созидания и открытий в химии. Ниже я попытаюсь проанализировать, что именно "реально" происходит при написании и после прочтения научной статьи, которая, безусловно, представляет собой нечто значительно более важное, чем простое изложение сведений о каких-то фактах.

13. ЧТО СКРЫВАЕТСЯ ЗА СЛОВАМИ ТЕКСТА НАУЧНОЙ СТАТЬИ?

.Подводя итот вышесказанному, можно сказать, что, как правило, научная статья представляет собой (по крайней мере, должна представлять) сообщение о фактах, в некоторых случаях дополняемое обсуждением альтернативных механизмов и теорий, а также более или менее убедительную аргументацию в пользу некоторых из этих фактов (по традиции такое обсуждение должно носить беспристрастный и рациональный характер). В других случаях статья может сводиться к описанию новой методики измерений или новой теории. Однако самое замечательное свойство научной статьи состоит в том, что она действительно "срабатывает".

Эксперимент, достаточно подробно описанный в каком-либо химическом журнале на русском или английском языке, всегда может быть воспроизведен (вопрос о технической возможности воспроизведения не является принципиальным) любым химиком, работающим, например, в японском городе Окадзаки или в российском Красноярске; важно только, чтобы этот химик хоть как-то мог прочитать статью. Именно эта потенциальная или тем более реальная возможность воспроизведения опубликованных результатов и есть, на мой взгляд, главное и неоспоримое доказательство того, что наука действительно создает нечто, называемое "достоверным знанием" [42].

Однако с любой точки зрения содержание научной статьи всегда больше и глубже содержания представляющего ее текста. Я еще буду говорить о причинах этого явления, но они более серьезно описаны и проанализированы в прекрасной книге ДейвидаЛокка "Наука как литературный жанр" [43].

Итак, прежде всего, химическая статья - это литературное (а следовательно, и художественное) произведение. Здесь я позволяю себе небольшое, но весьма радикальное обобщение этой мысли. Что такое искусство? Этому слову разные люди придают самый разный смысл. Некоторые считают, что в основе искусства лежат эстетические чувства, другие - способность вызывать эмоциональный отклик. В качестве еще одной попытки дать определение этой поистине всеобъемлющей, но малопонятной человеческой активности я предлагаю считать искусством поиск "сущности" какого-либо природного явления или человеческих эмоций. Поэтому искусство является чем-то создаваемым, чем-то человеческим и, безусловно, неестественным (неприродным). Искусство должно быть напряженным, концентрированным и тщательно сбалансированным.

Поэтому-то и текст научной статьи, написанный автором, не является правдивым и точным описанием (если даже поверить, что такое описание вообще возможно) того, что было им обнаружено. Этот текст не повторяет записей лабораторного журнала, как, впрочем, и сам лабораторный журнал, всем известно, достоверно отражает лишь часть того, что происходит в лаборатории при проведении исследования.

Научная статья представляет собой некий текст, задуманный и созданный с большей или меньшей тщательностью (разумеется, большая тщательность всегда предпочтительнее). Многие препятствия и осложнения, возникавшие в процессе синтеза нового вещества или создания нового типа спектрометра, обычно не описываются в статье. Упомянутые же там трудности исследования обычно имеют явно риторическую основу, цель которой состоит в создании у читателя более благоприятного мнения об авторе (даже если автор подавляет в себе такое стремление, это не делает естественный позыв более слабым). Описание преодоленных препятствий должно лишь подчеркнуть значимость достигнутых результатов, как это имеет место, например, при написании приключенческих рассказов.

Химическая статья - это абстрактное описание некоей деятельности, связанной с химией. Оно задумывается и осуществляется автором, который надеется в случае успеха вызвать у читателей определенную эмоциональную и эстетическую реакцию.

Следует признать, что наши научные сообщения вовсе не являются точными отражениями или описаниями событий и фактов, а в значительной степени представляют собой литературные тексты. Должны ли мы этого стыдиться? Думаю, что нет. Более того, я даже считаю, что это обстоятельство придает текстам наших статей особую изысканность. Эти "покинутые послания", как красиво назвал тексты Деррида [44], уходят от нас к внимательным читателям в разных странах, где их переводят на другие языки, читают, оценивают и понимают. Эти послания доставляют читателям удовольствие и одновременно могут вновь "превращаться" в химические реакции и реальные новые объекты. Безусловно, в науке это и происходит ежедневно тысячи и тысячи раз.

Одно из наиболее заметных и часто упоминаемых отличий науки от искусства заключается в той особой роли, которую в науке играет хронология событий, вследствие чего научная статья всегда сопровождается длинным списком цитированной литературы. Интересно, отражает ли такой список реальную историю проблемы или только ее приукрашенную версию?

Одно из известных руководств по стилистике химической литературы, которым я пользовался в свое время, многозначительно предостерегало:

...Следует избегать перечисления в хронологическом порядке всех работ, связанных с рассматриваемой проблемой. История любого исследования может включать ошибочные начальные предположения, ложные умозаключения, неправильные трактовки и случайные стечения обстоятельств; все эти детади уместны и занимательны при специальном рассмотрении истории вопроса, но им нет места в правильно написанной статье. Статья должна с предельной ясностью представлять цели выполняемой работы, полученные в ней результаты и выводы. Случайные обстоятельства, сопровождающие данное исследование, не должны влиять на содержание конечного сообщения [45].

Я лично являюсь сторонником точности и краткости сообщений, однако мне кажется, что приведенные выше советы, если им строго следовать, явно "преступны" по отношению к чисто человеческой природе ученого-исследователя. Ведь для того чтобы результаты химического исследования приобрели "ухоженный" и образцовый вид, ему необходимо скрывать и замалчивать многие свои творческие поиски и начинания. Помимо этого, термины "случайность" и "обстоятельства" тесно связаны с работой мозга и рук ученого и, более того, включают в себя и необходимые элементы "способности к открытию", т. е. интуитивного творчества в процессе работы [46].

Иными словами, приведенная выше рекомендация по научной стилистике сама с очевидностью доказывает, что химическая статья представляет собой не просто точное описание обнаруженных или изученных явлений, а некий создаваемый автором текст.

14. СЕМИОТИКА ХИМИИ

Ученые верят, что истинность или ложность их высказываний не зависит ни от конкретного языка (немецкого, французского, китайского...), ни от используемых слов. Ученые считают, что слово просто обозначает какую-то физическую реальность, которую они, ученые, открывают или описывают математически. Поэтому, если слова хорошо подобраны и достаточно точно определены, то они вполне надежно обозначают и описывают соответствующую реальную ситуацию. Подразумевается также, что описание может быть совершенно адекватно переведено на любой другой язык.

На первый взгляд такая интеллектуальная позиция вполне оправданна. Достаточно вспомнить, например, как сразу же после первых публикаций о синтезе высокотемпературных сверхпроводников (типа YBa₂Cu₃O_5-7) такие сверхпроводники начали получать в сотнях лабораторий по всему миру.

Однако реальная ситуация выглядит значительно сложнее. Слова, используемые различными языками мира, являются неоднозначными и плохо определенными. Любой словарь представляет собой сложную структуру с глубоко спрятанными "закольцованными элементами". Этот факт довольно легко проверить - возьмите словарь и убедитесь сами, насколько быстро любая цепочка определений замыкается сама на себя *. Доводы и аргументы, играющие важнейшую роль в научном сообщении, могут быть выражены только словами, и поэтому, чем более спорным является какой-либо аргумент, тем сильнее может меняться или даже упрощаться смысл используемых слов.

* Быстрое самозамыкание "цепочек определений" в словарях и ряд других очень интересных лингвистических проблем, связанных с наукой, рассматриваются в краткой философской работе Э. Шредингера "Мое мировоззрение" (Вопросы философии, № 9, 1994). - Прим. перев.

Каким образом химики выбираются из этой ловушки? Обычно они пользуются приемом, который выработали лингвисты и литературные критики за последнюю сотню лет [47], т. е. используют слова как знаки или как часть некоего кода. Такой знак что-то означает, но его смысл может быть понят только после декодирования, т. е. интерпретации читателем. Если два читателя используют разные механизмы декодирования, то, читая статью, они получают два разных смысла. И все-таки работа химиков интернациональна, они могут трудиться в любой стране мира (например, американская компания может построить химическое предприятие в Германии или Бразилии, не сомневаясь в том, что это предприятие способно выпускать нужный продукт). Уверенность в профессиональной квалификации обусловлена прежде всего тем, что все химики, получая профессиональное образование, выучивают некий единый набор кодовых знаков.

В какой-то степени эти мысли возникли у автора после прочтения статьи, посвященной восприятию, в книге К. Ф. фон Вейцзеккера "Язык физики" [48]. Слушая научный доклад по какой-то физической или химической проблеме, легко заметить, что доклад содержит много неточных утверждений, незаконченных предложений, пауз и т. п. Семинары по физике часто носят импровизированный характер и протекают без использования предварительно написанных заметок, в то время как специалисты-гуманитарии чаще всего зачитывают слово в слово заранее подготовленный текст. Язык лекций по физике и химии очень часто бывает неточен, однако слушатели (по крайней мере, некоторые) хорошо понимают предлагаемые им представления о реальности, поскольку лектор использует своеобразный код или набор понятий, составляющих некое общее знание. Лектор поэтому может оставлять предложения незавершенными - большинство слушателей понимают сказанное с полуслова.

Химия всегда была тесно связана с проблемами языка. Так, например, Лавуазье начинает свою знаменитую книгу "Элементарный курс химии" цитатой из аббата де Кондильяка: "Мы мыслим только посредством слов. Языки являются аналитическими методами" [49]. Далее Лавуазье следующим образом описывает ход собственной работы: "Таким образом, хотя я намеревался всего лишь сформулировать принципы Номенклатуры... работа, несмотря на мое сопротивление, сама собой развилась в трактат о Химических Элементах" [50].

Выдающийся европейский писатель Элиас Канетти, автор замечательного исследования о массовом сознании ("Массы и власть", 1963) и прекрасного романа ("Аутодафе", 1935) имел докторскую степень по химии. Канетти даже считал, что именно занятия химией позволили ему понять ценность структурного подхода к анализу действительности. Великий американский лингвист Бенджамин Ли Уорф, внесший огромный вклад в теорию воздействия языка на культуру, был по специальности инженером-химиком и окончил знаменитый Массачусетский технологический институт. Уорф всегда охотно пользовался "подходящими химическими сравнениями". В эссе о языках и логике он, например, отмечал, что "...в языках индейцев шони и нутка взаимодействие членов предложения подобно химическому соединению, в то время как в английском языке слова в предложении больше напоминают механическую смесь" [51].

Очень ценную и оригинальную книгу о связи химии и языка написал Пьер Ласло [52]. Он выявил загадочную аналогию между молекулами и их превращениями, с одной стороны, и лингвистическими структурами (такими, как морфемы, фонемы, идеограммы и пиктограммы, грамматические наклонения и т.п.), с другой. Выдвинутые Ласло идеи выходят далеко за рамки простой проблемы использования языка в химии - книга убедительно доказывает наличие параллельных структур в химии и лингвистике.

Наиболее наглядно семиотика химии проявляет себя в многочисленных изображениях молекулярных структур, украшающих почти каждую страницу любого химического журнала, благодаря чему химические статьи сразу же выделяются из текста даже при самом беглом просмотре [53]. Вот уже более века именно молекулярные структуры веществ (под структурой здесь понимается не только атомный состав, но и тип межатомных связей, их взаимное расположение в трехмерном пространстве и даже легкость их смещения относительно равновесных состояний) дают специалистам информацию о физических, химических и, в конечном счете, даже о биологических свойствах молекул.

Для химиков чрезвычайно важно умение передавать друг другу информацию именно о трехмерных структурах. А поскольку в этом случае передающая среда почти всегда двумерна (лист бумаги, экран и т. п.), им постоянно приходится решать задачи, связанные с объемным представлением различных молекулярных объектов.

15. НА ЧТО ПОХОЖА МОЛЕКУЛА?

Структурная информация, которую стремится передать химик, на каком-то уровне обязательно должна принять графический вид, так как речь идет об описании конкретного объемного объекта. Это обстоятельство сразу создает определенные сложности, поскольку специалисты, для которых эта визуальная трехмерная информация является существенно важной, могут просто-напросто не обладать талантами, необходимыми для создания изображений. Ничего удивительного в этом нет, так как при профессиональном отборе химиков артистические и художественные таланты вообще не берутся в расчет и при дальнейшем обучении студенты-химики даже не касаются основ техники рисования, поэтому их способности к созданию тех или иных изображений обычно остаются, мягко говоря, средними. Мои личные способности к рисованию (например, если надо нарисовать лицо человека) истощились еще в десятилетнем возрасте.

Каким же образом они-химики (или, если угодно, мы-химики) могут решить эту довольно сложную проблему? К счастью, помимо прямого изображения реальности, существует еще один, достаточно легкий и почти не требующий умственных усилий метод изображения, который, однако, является значительно более многозначным, чем это кажется на первый взгляд. Этот метод называется представлением и заключается в символическом преобразовании реальности. Здесь можно увидеть связи с лингвистикой и графикой. Метод имеет богатую историческую традицию и справедливо может считаться одновременно художественным и научным. Процесс представления в химии можно считать внутренним кодом химии, рассматриваемой в качестве некоторой субкультуры.

Выше уже приводился образец современной химической статьи (рис. 12.2). Взгляните на этот рисунок еще раз и обратите внимание на чертежи, выполненные в неформальной манере. Рисунки такого типа составляют часть той информации, которой обмениваются химики даже при обычной беседе, и их можно обнаружить, например, на скатерти или бумажных салфетках в ресторане после дружеского ужина коллег-химиков. На рис. 15.1 показаны подобные наброски, выполненные знаменитым химиком-органиком Р. Б. Вудвортом *.

* R.B. Woodward - В советской химической литературе обычно использовалась транскриция Вудворд или Вудвард. - V.V.)

Смысл, передаваемый таким рисунком-схемкой, сразу бросается в глаза. Схемки столь миниатюрны (и их так много), что образованный читатель, даже если он не имеет отношения к химии, почти наверняка задержит на них свой взгляд и отметит их своеобразие. Похожие ощущения испытал Роланд Барт при первом посещении Японии, которую он описал в прекрасной книге "Империя знаков" [54].

Рис. 15.1. Набросок Р. Б. Вудворта (приблизительно 1966 г.).

Что означают все эти значки-обозначения? Мы все понимаем, что молекулы состоят из атомов, но каким образом, скажите на милость, можно догадаться, что многоугольник на рис. 15.2 представляет собой описание белого похожего на воск медицинского препарата с характерным острым запахом? А ведь это камфора, но единственный узнаваемый знак на приведенной структурной формуле - химический знак атома кислорода (О).

Рис. 15.2. Принятое изображение формулы камфоры. Рис. 15.3. Структурная формула камфoры с указанием всех атомов. Рис. 15.4. Молекула камфоры в трехмерном пространстве.

Рис. 15.5. Шаростержневая модель молекулы камфоры.

Наиболее простое объяснение такой формы записи заключается в том, что химическое представление есть особый вид стенографии. Точно так же, как мы заменяем длинное название организации "Организация объединенных наций по вопросам образования, науки и культуры" на короткое ЮНЕСКО (UNESCO, United Nations Educational, Scientific and Cultural Organization), так и химик устает выписывать всеми (другими химиками) подразумеваемые атомы углерода и водорода и просто рисует так называемый углеродный скелет. Каждая вершина в этом структурном представлении - это атом углерода. Поскольку обычно валентность (число связей) углерода равна четырем, химик и его собеседники просто "пользуются кодом", в соответствии с которым все они знают, сколько атомов водорода связано с каждым атомом углерода. Многоугольник на рис. 15.2 является стенографической записью структуры, приведенной на рис. 15.3.

Интересно, действительно ли этот рисунок отражает реальную структуру молекулы камфоры? И да, и нет. На другом, более детальном уровне описания может понадобиться трехмерное изображение, и тогда будет нарисована структура, показанная на рис. 15.4.

На еще более высоком уровне исследования химику захочется увидеть "реальные" межатомные расстояния, т. е. получить изображение молекулы с точными пропорциями. Такие тонкости молекулярного строения в настоящее время легко выявить, используя быстрый и довольно дешевый метод рентгеновской кристаллографии, о которой я уже рассказывал выше. В результате этого исследования химик получит еще одно изображение структуры (рис. 15.5), напоминающее произведения компьютерной графики [55].

По-видимому, в наше время наиболее распространенным типом молекулярного представления является шаростержневое изображение. Размеры шариков-атомов, соответствующих углероду, водороду и кислороду, выбирают произвольно, однако можно построить и более "реалистическое" полусферическое изображение, используя полусферы, размеры которых соотносятся с действительными атомными объемами (рис. 15.6). Стоит отметить, что положение атомов (точнее говоря, положение ядер атомов) в этой модели точно не указано. Кроме того, представления двух молекулярных структур, приведенные на рис. 15.5 и 15.6, потеряли простоту и некоторую "портативность", из-за чего химик уже не может небрежно набросать их на листке за те 20 секунд, в течение которых слайд показывают на экране при динамичном докладе.

Рис. 15.6. Объемное (с помощью полусфер) изображение молекулы камфоры (вверху).
Рис. 15.7. Два способа представления распределения электронов в молекуле камфоры (слева).

По этой "лестнице усложнения" можно подниматься (или спускаться?) без конца. Например, приходит специалист по физической химии и напоминает своим коллегам-органикам, что атомы вовсе не прибиты гвоздями к фиксированным точкам пространства, а совершают сложные, близкие к гармоническим колебания относительно этих точек. Молекулы колеблются и, следовательно, структуры перестают быть статистическими, неподвижными. Затем появляется более "крутой" специалист и вполне резонно заявляет: "А зачем мы вообще отмечаем положение атомных ядер? Ведь все химические свойства определяются электронами. Необходимо только как-то "вытащить" информацию о вероятности нахождения электрона в заданной точке и в заданный момент времени - найти электронное распределение". В этом случае молекула камфоры может быть представлена и такими распределениями, как на рис. 15.7.

Рассказ об усложнении представлений можно продолжить (собственно, его продолжает вся литература по химии), однако, по-видимому, следует остановиться и задать самим себе простой вопрос: какое из приведенных выше представлений (а мы уже имеем семь различных представлений для камфоры!) является правильным? Какое из них представляет молекулу? Пожалуй, все и ни одно (в отдельности!). Говоря серьезно, следует вспомнить, что все эти картинки являются всего лишь моделями (представлениями молекул), удобными для использования в одних конкретных целях или неудобными - в других [56]. Иногда, впрочем, именно эту же роль играет и само название камфора. В некоторых случаях достаточно использовать формулу C₁₀H₁₆O, иногда необходимо знать структуру, и тогда нам подходят представления типа рис. 15.2, 15.3 и 15.4. В каких-то задачах нам могутпотребоваться представления на рис. 15.5 и 15.6 или даже сложные на вид распределения на рис. 15.7 [57].

Под конец мне хочется рассказать еще одну забавную историю о камфоре. При обсуждении статьи, написанной Пьером Ласло и мной, возникла небольшая дискуссия. Мы выбрали камфору в качестве примера, поскольку эта молекула не только хорошо известна, но и имеет очень простое строение. Один из нас (Р. X.) забыл ее структуру, и ему пришлось сверить структуру с учебником и лишь затем объяснить нескольким друзьям, как следует геометрически правильно получать те самые красивые представления молекулы камфоры, которые приводились выше. К моему удивлению, все они оказались зеркальными изображениями этого широко распространенного природного вещества!

Позднее один очень внимательный читатель Рёдзи Ноёри (он прочел почетную Бейкеровскую лекцию в Корнеллском университете в 1990 г.) указал нам на ошибку в используемой "абсолютной конфигурации". Мы, естественно, бросились проверять структуру по литературным данным и вдруг обнаружили, что такая же неверная конфигурация "резвится" во многих (чуть ли не во всех) учебниках и руководствах, включая один их самых распространенных справочников "Merck Index", а также в огромном числе научных статей. Хотелось бы особо отметить, что правильная структура была приведена в каталогах фирм "Сигма", "Олдрич" и "Флюка", торгующих химическими реагентами, т. е. поставщики химических веществ оказались более внимательными к точному описанию своих товаров, чем их потребители!

16. ПРЕДСТАВЛЕНИЯ, ИЗОБРАЖЕНИЯ И РЕАЛЬНОСТИ

Присущий многим людям наивный реализм наводит на мысль, что химические формулы должны быть подобны описываемым ими реальным объектам.что, кстати, иногда справедливо. Например, современные физические методы позволяют получать изображения бензольного кольца, одного из самых распространенных "строительных блоков" органических молекул, и эти изображения в некоторых случаях (но отнюдь не всегда!) действительно похожи на химическую формулу бензола (рис. 16.1).

Рис. 16.1. Структурная формула бензола (бензольного кольца).

Ученый, который надеется, что великолепные современные приборы (например, сканирующий туннельный микроскоп) позволят ему в конце концов увидеть отдельные атомы внутри молекулы, может испытать настоящий шок, "разглядывая", например, в такой микроскоп строение графита [58]. Графит представляет собой двумерную слоистую структуру, напоминающую обычную сетку для курятника, с шестигранными ячейками, похожими на бензольные кольца. Химик ожидает увидеть на экране шесть углеродных атомов, однако микроскоп показывает лишь половину атомов гексагональной структуры графита, поскольку при съемке все атомы не могут быть освещены, чему есть серьезные технические причины [59]. Между понятиями "видеть" и "доверять увиденному" существует достаточно сложная взаимосвязь. Бензольное кольцо есть всего лишь грубое приближение к реальности, и его скорее следует рассматривать в качестве метафоры описываемого молекулярного объекта.

Отберем какой-нибудь типичный уровень представления - многоугольник или его трехмерный идеализированный образ (рис. 15.2 и 15.4). Что изображено на этих странных и изящных чертежах-картинках, которыми изобилуют научные статьи? Что могут сказать о них профессиональные художники, рисовальщики или чертежники? С одной стороны, эти рисунки не изометрические проекции каких-либо объектов и, совершенно определенно, не фотографические изображения. С другой, они с очевидностью отражают попытки представить некий трехмерный объект в плоскости, с конкретной целью передать зрителю сущность этого объекта.

Меня лично изображения химических структур в журналах всегда приводят в восхищение, напоминая о том, как ученому удается заставить других людей мысленно увидеть молекулы, используя столь ничтожное количество информации. При этом рисунки содержат только намеки на истинную трехмерную размерность объектов. В качестве примера можно привести "поплавок" (рис. 16.2, слева), соответствующий структуре молекулы норборнана С₇Н₁₂, лежащей в основе камфоры. Введение дополнительных плоскостей (рис. 16.2, в центре), подчеркивающих объемность этой молекулы, покажется химику излишним и даже может озадачить.

Рис. 16.2. Три изображения молекулы норборнана С₇Н₁₂.

Некоторые химики настолько сильно увлекаются "кодированием" образа молекулы, что даже предпочитают рисовать норборнан еще проще, как показано на рис. 16.2, справа. В чем же заключена разница? Обратите внимание, что справа линии пересекаются, а не накладываются с "разрывом". Наложение линий на рис. 16.2, слева фактически было единственной и весьма тривиальной подсказкой о трехмерности молекулы, тогда как разрыв показал, что одна часть молекулы пространственно располагается за другой! Этот художественный прием отнюдь не нов, и для его понимания вовсе не надо учиться в какой-либо школе изящных искусств. Взгляните на рис. 16.3, где показан фрагмент знаменитых наскальных рисунков из пещеры Ласко [60], и обратите внимание на то, как первобытный художник использовал наложение с разрывом при переходе от ног бизона к туловищу. Разумеется, современному химику, человеку с высшим образованием, вполне по силам повторить этот художественный прием пещерного человека, жившего 15 тысяч лет назад, но химик часто просто не желает заботиться о правдоподобии изображения.

Рис. 16.3. Наскальный рисунок в пещере Ласко с изображением двух бизонов.

Наброски химиков (аналогичные показанным на рис. 12.2) всегда включают ряд значков в виде разнообразных стрелок, клиньев и пунктирных линий, которые, как отмечалось в разд. 9, представляют собой элементы некоторого визуального кода. Смысл этих значков обычно довольно прост: слошными линиями обозначают связи, лежащие в плоскости рисунка, "клиновидными" линиями - связи, направленные на читателя, а пунктиром - связи, направленные за плоскость рисунка. Поэтому любой химик сразу узнает в показанной на рис. 9.1 структуре тетраэдрическую молекулу метана СН₄, которая играет особо важную роль при геометрических построениях в химии.

Использование таких значков позволяет человеку, владеющему данной системой обозначений, без труда представлять себе особенности изображенной структуры. Особенно эффективно, практически на всю жизнь, эти образы и представления "впечатываются" в нейронные сети мозга (которые контролируют процессы восприятия), когда человек держит в руках шаростержневую модель молекулы и одновременно рассматривает ее изображение (компьютеры не обладают такой способностью).

Даже мимолетный взгляд на изображения достаточно сложных молекул (рис. 12.2) показывает, что описанная выше система обозначений (линии, клинья, ...) используются довольно непоследовательно. Дело в том, что для многих химических соединений важные межатомные взаимодействия могут происходить в нескольких плоскостях, вследствие чего выбор основной плоскости становится неоднозначным. В этих случаях химики обычно начинают использовать обозначения бессистемно, т. е. автор или лектор просто сам выделяет ту плоскость, которую он считает важной для рассмотрения. В результате такого "творчества" возникают перспективные построения, которые можно сравнить с картинами художников-кубистов или с фотоколлажами Хокни, в которых один и тот же предмет показывается одновременно в нескольких построениях с различной перспективой [61]. Другими словами, молекулу действительно можно увидеть, но это наблюдение (в строгом смысле этого слова) вовсе не соответствует тому, что химик подразумевает под словом "видеть". Представление молекулы зависит от того, какой конкретный способ представления выбирает человек, вследствие чего в данной ситуации некоторая чисто человеческая алогичность забавным образом накладывается на столь естественную для человека логику.

Такие факторы, как общая направленность журнала, его экономические проблемы и используемая технология влияют не только на содержание печатной продукции, но и на характер наших размышлений о молекулах. Например, примерно до 1950 г. ни один журнал не был готов к тому, чтобы опубликовать на своих страницах структуру норборнана, показанную на рис. 16.4, справа. В журналах можно было встретить только структуру, приведенную на рис. 16.4, слева, хотя было давно (еще в 1874 г.) известно, что атом углерода является тетраэдрическим, т. е. образует четыре связи, направленные из центра тетраэдра к его вершинам.

Рис. 16.4. Норборнан.

Объемные молекулярные модели уже тогда были доступны, их легко можно было построить, однако, как мне кажется, в мозгу обычного химика 20-х годов образ норборнана соответствовал только левому, но никак не правому изображению. Это было обусловлено тем, что в журналах и учебниках можно было увидеть только плоскую структуру. Поразительно, даже этот столь нереалистический двумерный молекулярный образ мог все-таки часто вдохновлять химиков на творчество (например, на синтез производных норборнана).

Возможно, все описанное выше можно сравнить с отношением человека к романтической стороне его существования, которая всегда складывается из набора лишь частично достоверных литературных и кинематографических образов.

17. ВНУТРЕННЯЯ БОРЬБА

За внешне спокойным изложением химической статьи всегда скрыто ожесточенное противостояние. В принципе это неизбежно, поскольку наука всегда связана с дискуссией, спорами и борьбой. Английское слово аргумент имеет два значения. С одной стороны, оно может означать просто нейтральное утверждение некоторого факта. С другой стороны, оно подразумевает несогласие, спор, противоположность позиций. Я бы хотел сразу особо подчеркнуть принципиальную важность для науки обоих указанных факторов. Развитие науки требует одновременно беспристрастного, логического отношения и страстного спора относительно истинности или ложности выдвигаемых аргументов (модели, теории, экспериментальных результатов). Я чувствую, что научное творчество и созидание возникают из внутренней напряженности и противоречий в личности отдельного человека. Научная публикация возникает из осознания собственной правоты и убежденности в необходимости доказать эту правоту другим.

В изящной и мягкой по тональности научной статье могут быть скрыты мощные эмоциональные порывы, риторические уловки и претензии на "захват власти". Страстное желание выкрикнуть фразу: "Я прав, а все вы ошибаетесь!" - и действительно доказать свою правоту сталкивается с общепринятными правилами приличий, в чем-то похожими на школьные правила поведения. Каждому автору приходится самому искать некий компромисс между столь противоречивыми желаниями.

Еще одно неизбежное противоречие возникает в каждой статье между экспериментом и теорией. Не секрет, что экспериментаторы и теоретики испытывают друг к другу сложные, смешанные чувства типа "любовь-ненависть". Заменив экспериментаторов и теоретиков на "писателей" и "критиков", мы сразу обнаруживаем стандартную литературоведческую ситуацию. Аналоги таких отношений легко выявить почти в любой науке (например, в экономике), позиции сторон при этом очевидны и хорошо вписываются в рамки карикатурных образов (рис. 17.1 и 17.2).

Рис. 17.1-2. Карикатуры Констанса Геллера [62].

Экспериментаторы считают, что теоретики лишены чувства реальности и любят строить "воздушные замки" (при этом экспериментаторы постоянно нуждаются в теоретических построениях для понимания собственной деятельности). Теоретики обычно просто не доверяют экспериментальным результатам и не понимают, почему никто не бросается осуществлять предлагаемые ими, теоретиками, ценнейшие эксперименты (интересно, однако, чем бы занимались теоретики без контакта с реальной жизнью?).

Забавным проявлением столь сложных чувств в этом своеобразном "танце" теории и эксперимента являются квазитеоретические рассуждения, которые иногда появляются в сугубо экспериментальных работах. Изредка в таких рассуждениях содержатся некие элементы понимания, но чаще всего они представляют собой попытку использования какой-либо поверхностно понятой теоретической модели (обычно это бывает идеализированная модель редукционистского толка). Статьи такого типа обычно бывают снабжены обширными математическими выкладками, не столько из-за сложности решаемых задач, сколько из желания произвести впечатление на коллег. Кроме того, я, например, часто ввожу в свои теоретические статьи гораздо больше ссылок на экспериментальные работы, чем это необходимо, с целью "заслужить доверие" экспериментаторов. Мне кажется, что если я продемонстрирую им знание этих работ, они будут более внимательно и снисходительно относиться к моим бестолковым рассуждениям.

На страницах журналов идет еще одна необъявленная война - между чистой и прикладной химией. Интересно, что это противостояние легко прослеживается в немецких химических журналах, начиная с середины XIX века, в то время как в Великобритании (еще одной ведущей "химической" державе) оно всегда было менее заметным. Обычно автор статьи по чистой, академической химии делает небольшой реверанс в сторону промышленного использования результатов, а затем постепенно "ускользает" в сторону. Иногда можно наблюдать и полное "отступление", вызванное просто нежеланием ученого связываться с буйным и исключительно сложным миром химических технологий (например, почти никто не хочет связываться с разработкой промышленных катализаторов). Многие химики обнаруживают желание заняться производственными задачами лишь после того, как получат набор академических званий и наград.

Возможно, наиболее ожесточенная, но почти безмолвная борьба в химии происходит в связи с отбором материала для публикаций, когда научные интересы оказываются тесно связанными с экономическими. В отличие от "схваток" за "место" в химической литературе, о которых все знают или догадываются, борьба за содержание самого публикуемого текста почти незаметна. Когда решение о публикации принято, то уж сам текст априори должен быть только высокого качества. Чем ценнее полученные результаты, тем строже соперники будут проверять их. И будьте уверены, они сами позаботятся о том, чтобы ошибки (обнаруженные ими) были напечатаны и получили широкую огласку!

Еще более сложная ситуация складывается в тех случаях, когда важные решения о публикации оказываются связанными с какой-нибудь коммерческой деятельностью, и автор вынужден либо отложить публикацию до выяснения "возможностей патентования", либо вообще не печатать полученные результаты. В одном из предыдущих разделов я уже описывал историю открытия сульфаниламидных препаратов Герхардом Домагком. Поскольку Домагк работал на немецкий химический концерн "ИГ Фарбениндустри", статья, посвященная его замечательному исследованию, выполненному в 1935 г. (о синтезе первого из этих препаратов, пронтозила), была напечатана лишь спустя три года, через месяц после получения патента [63].

18. БЕССОЗНАТЕЛЬНОЕ "ОНО" В ДЕЙСТВИИ

Я придаю термину "оно" тот же смысл, который вкладывают в него психоаналитики школы Фрейда, т. е. обозначаю этим термином комплекс интуитивных желаний и страхов, присущий "коллективному бессознательному". С одной стороны, эти иррациональные импульсы (наиболее сильным из которых является агрессивность) характеризуют темные стороны нашей натуры, с другой - служат движущей силой нашей творческой активности.

Наука создается людьми с помощью изготовленных ими орудий для исследования, а мы все достаточно хорошо знаем: людям свойственно ошибаться. Движущими силами процесса познания обычно выступают любознательность и альтруизм, которые можно отнести к рациональным мотивам поведения. Однако сам процесс творения, безусловно, является иррациональным и возникает в глубинах психики, где, подобно морским чудовищам в темных и мрачных водах, существуют и борются наши страхи, способности, сексуальные стремления и психические травмы детства. Именно они "пришпоривают" нас и побуждают к действию. Сложность ситуации обусловлена не столько характером этих глубоко спрятанных мотивов человеческой деятельности, сколько тем, что побуждением к творческому акту могут становиться их непривлекательные и даже отвратительные особенности. Я хочу быть правильно понятым. Разумеется, я не ищу оправданий для безнравственности и понимаю, что ученый должен вести себя достойно и порядочно, как и любой другой человек. Однако ученый не может быть лучше других людей только вследствие своей образованности.

На первый взгляд кажется, что иррациональные побуждения можно легче и эффективнее подавлять при изложении научной мысли на бумаге. Но ученые остаются людьми, даже если они стремятся не говорить об этом в своих статьях, скрытые внутренние побуждения, лишенные смысла и логики, вырываются наружу. Если не позволить им появляться при дневном свете, то они "выползают" или "взрываются" ночью, когда все окутано мраком и никто не может видеть гадкие стороны человеческой натуры. Очевидным аналогом такого поведения служит известная всем система анонимного рецензирования. Когда моя статья приходит в химический журнал, редактор обычно посылает ее двум рецензентам, которые считаются экспертами в данной области. Через какое-то время (мой личный опыт показывает, что это происходит быстро, во всяком случае значительно быстрее, чем в литературных и гуманитарных журналах) я получаю анонимные отзывы рецензентов.

Иногда при этом от очень добрых, вполне рациональных и уравновешенных ученых приходят поразительно злобные и невероятно иррациональные послания. Взгляните на небольшую подборку из полученных лично мною рецензий.

Рецензия 1. Рассуждения в статье относятся к тому типу разговоров, которые всегда происходят на научных семинарах или в компаниях химиков, беседующих за бутылкой пива. Многие из этих доводов мне уже приходилось неоднократно выслушивать на своих семинарах от молодых одаренных студентов, однако никто из них не оказался настолько тщеславным или нахальным, чтобы посчитать их достойными опубликования, не говоря уже о том, чтобы излагать их в письменной форме от первого лица. Представляется невозможным опубликование этой статьи в уважающем себя химическом журнале, особенно в Journal of the American Chemical Society.
Рецензия 2 (работа была послана в химический журнал, но рецензентом оказался физик). Работа неприемлема для публикации в Physical Review. Автору следовало бы вычислить энергию связи в этой структуре и сравнить ее с энергией связи для графита, а не просто предлагать эту энергию в качестве возможной. Обобщенный метод Хюккеля содержит ошибку порядка 3 эВ; абсолютно бесполезно печатать эту работу где-либо, за исключением химических журналов. Вам, химикам, следует резко повысить требования к уровню своих работ.
Рецензия 3. Я не являюсь и никогда не являлся поклонником деятельности Хоффмана в неорганической/металлоорганической химии. Игроки в бридж всегда недолюбливают подсказчиков (даже если эти подсказчики умны), которые подглядывают за игрой и дают советы. Хоффман очень умен, но его ума недостаточно для какой-либо позитивной деятельности. Даже самые хорошие советы быстро надоедают "игрокам".
Меня также удивляет, почему самомнение Хоффмана столь велико, что он считает необходимым печатать все им написанное в Journal of the American Chemical Society. Публикация данной статьи как раз не является необходимой, поскольку она всего лишь энная по счету в длинном и хорошо знакомом ряду таких же статей.

Сейчас, когда я опубликовал уже более 300 статей, я отношусь к таким рецензиям спокойно, но в начале карьеры они казались мне убийственными. Безусловно, мои собственные рецензии являются образцами рационального и джентльменского отношения (я улыбаюсь, когда пишу эту фразу)

Разумеется, столь разгромный характер имела лишь небольшая часть рецензий, но само их появление довольно показательно. Когда я получаю такие раздражающие меня отзывы, я обычно вспоминаю отказы из литературных журналов. Эти последние не содержат таких (а иногда, вообще никаких) комментариев, приходит просто отказ.

Я думаю, что только напряженность языка спасает химические статьи от безнадежной скуки и серости. Мы пытаемся в статье передать словами понятия, которые, по-видимому, вообще не могут быть описаны словами (для описания требуются другие знаки - структуры, уравнения, графики). Более того, при этом мы еще старательно пытаемся исключить из нашего описания эмоциональную окраску восприятия, что представляется мне просто-напросто невозможным. И тогда используемые нами слова вдруг становятся избыточно "заряженными" из-за напряжения, вызванного всем тем, что осталось невысказанным.

А теперь мне хотелось бы перейти от вопросов формы изложения (внутренняя напряженность, представления структур в химии и т. п.) непосредственно к анализу содержания статей. Пусть в химической статье действительно описывается нечто новое, но ...является ли это открытием?

Примечания

39. Cм. книгу: Garfield E. in: Essays of an Information Scientist, Philadelphia: ISI [Institute of Scientific Information] Press, 1981, pp. 394-400 и приведенные в ней ссылки на литературу.

40. Shapin S., Pump and Circumstance, Social Studies of Science, 14, 487 (1984); Dear P., Totius-in-Verba-Rhetoric and Authority in the Early Royal Society, lsis, 76, 145 (1985); Holmes F.L., Scientific Writing and Scientific Discovery, Isis, 78, 220-235 (1987).

41. Эволюция стиля научных трудов рассматривается в книге: Coleman В., Science Writing: Too Good to Be True?, New York Times Book Review, September 27, 1987, p. 1, см. также: Wallsgrove R., Selling Science in the Seventeenth Century, New Scientist. December 24-31, 1987, 55.

42. Цитата из книги: Ziman J., Reliable Knowledge, Cambridge: Cambridge University Press, 1978, где дается прекрасное и гуманистическое определение того. чем является наука и чем ей следовало бы быть.

43. Locke David, Science Writing, New Haven: Yale University Press, 1993.

44. Derrida J., Signature Event Context, in: Margins of Philosophy, Chicago: University of Chicago Press, 1982, pp. 307-330; первоначально было опубликовано в книге: Marges de la philosophie, Paris: Editions de Minuit, 1972, pp. 365-393.

45. Fieser L.F., Fieser M., Style Guide for Chemists, New York: Reinhold, 1960.

46. Cм. статью: Medawar P.B., Is the Scientific Paper Fraudulent? Saturday Review. August, 1, 1864, pp. 42-43, где также обсуждается вопрос о том, насколько стандартные размеры научных статей мешают определить их истинную интеллектуальную ценность.

47. В качестве введения в современные литературоведческие теории можно рекомендовать книгу: Eagleton T., Literary Theory, Minneapolis: University of Minnesota Press, 1983.

48. Weizsacker C. F. von, Die Einheit der Nature, Munich: DTV 1974, p, 61.

49. Lavoisier Antoine-Laurent, Elements of Chemistry, New York: Dover, 1965, p. xiii.

50. Там же, p. xiv.

51. Whorf B.L., Languages and Logic, in: Language, Thought, and Reality, Carroll J.B. (ed.), Cambridge: MIT Press, 1956, p. 236.

52. Laslo Pierre, La parole des choses, Paris: Hermann, 1993.

53. Cм. также статьи: Turro N. J., Geometric and Topological Thinking in Organic Chemistry, Angewandte Chemie, 98, 872 (1986); Angewandte Chemie (International Edition in English), 25, 882, (1986), где излагаются различные вопросы, связанные с использованием и обработкой геометрической и топологической информации в органической химии.

54. Barthes Roland, The Empire of Signs, New York: Hill and Wang, 1982: из книги: L'empire des signes, Geneva: Skira, 1980.

55. Разумеется, речь не идет об истинном изображении. Следует говорить лишь о результатах запрограммированной другими людьми обработки данных измерений, осуществленных при помощи приборов, созданных какими-то, неизвестными нам людьми. Я хочу поблагодарить Денниса Андервуда и Дона Бойда за рисунки, приведенные в разд. 38-41.

56. Методологические проблемы, связанные с использованием в химии различных видов моделей, рассматриваются в работах: Suckling С.J., Suckling К.Е., Suckling С.W. Chemistry Through Models, Cambridge: Cambridge University Press, 1978; Trindle C., The Hierarchy of Models in Chemistry, Croatica Chemica Acta, 57, 1231 (1984); Tomasi J., Models and Modeling in Theoretical Chemistry, Journal of Molecular Structure (Theochem), 48, 273-292 (1988). В книге: Goodman N., Languages of Art, 2nd ed., Indianapolis: Hackett, 1976, p. 171 приводится ряд значений, придаваемых термину "модель", и весьма интересные комментарии.

57. Идея о множественности возможных представлений молекулярной структуры, разумеется, не является новой и автор не претендует на оригинальность. См., например, Ourisson G., L'Actualite Chimique (January-February 1986), 41, а также блестящую и оригинальную книгу: Goodsell David S., The Machinery of Life, New York: Springer, 1993.

58. Эти ощущения описаны многими авторами: Mizes Н., Park S., Hairison W.A., Multiple-Tip Interpretation of Anomalous Scanning-Tunneling-Microscopy Images of Layered Materials, Physical Review, B36, 4491 (1977); Binnig G., Fuchs H., Gerber Ch., Rohrer H., Stoll E., Tosatti E., Energy-Dependent State-Density Corrugation of a Graphite Surface as Seen by Scanning Tunneling Microscopy, Europhysics Letters, 1, 32 (1986). В статье Hoffmann Roald, Now for the First Time, You Can See Atoms, American Scientist, 81, 11-12 (1993) автор пытается обобщить результаты дискуссии о том, что мы видим и чего не видим при использовании сканирующего туннельного микроскопа.

59. Этот вопрос оживленно обсуждается в научной среде.

60. Фотография воспроизведена с разрешения авторов из книги: Vouve J., BrunetJ., Vidal P., Marsal J., Lascaux en Perigord Noir, Perigeux: Pierre Fanlac, 1982, p. 31.

61. Основы предлагаемой Д. Хокни неокубистской перспективы изложены в книге: Hockney David, Cameraworks, New York: Knopf, 1984.

62. Карикатуры К. Геллера воспроизведены с разрешения автора из статей: Hoffmann R., Under the Surface of the Chemical Article, Angewandte Chemie, 100, 1653-1663 (1988); Angewandte Chemie (International Edition in English), 27, 1593-1602(1988).

63. О промышленном значении открытия Г. Домагка рассказывается в статье: Lesch John E., Chemistry and Biomedicine in an Industrial Setting: The Invention of the Sulfa Drugs, in: Chemical Sciences in the Modern World, Mauskopf Seymour H. (ed.), Philadelphia: University of Pennsylvania Press, 1993, pp. 158-215. Через несколько месяцев после опубликования статьи Г. Домагка группа французских ученых установила, что более простая молекула сульфаниламида обладает большей активностью, чем сложная молекула пронтосила, однако сульфаниламид не подпадал под действие патента, поскольку его синтез и бактерицидные свойства уже были описаны в печати. Более того, есть даже утверждения, что фирма "ИГ Фарбениндустри" знала об этом, но специально затягивала публикацию данных для того, чтобы запатентовать пронтосил. Этой истории посвящена статья: Le Fanu James, What Stopped the Magic Bullet? New Scientist, July 18, 1985. Однако я не могу проверить ее достоверность.

37. ФИНИКИЙСКИЙ ПУРПУР И ИНДИГО

Любой человек (независимо от его слабостей, достоинств и этических принципов) всегда сталкивается с проблемой дуальности, возникающей при оценке потенциальной пользы или вреда от любого объекта окружающего мира. Автомобиль, столовый нож или телевизионная программа могут быть и полезными, и вредными одновременно. В наши дни эта дуальность особенно остро проявляется при развитии крупномасштабных химических производств по всему миру. Образ двуликого Януса маячит перед нами, как только мы пытаемся сопоставлять стоимость организации производства, возможное изобилие и цены выпускаемых продуктов, а также всевозрастающий объем отходов от больших и малых химических предприятий.

Химическое производство товаров существовало всегда, так как человечество не может не преобразовывать окружающую действительность. За тысячи лет до возникновения науки о молекулах люди разрабатывали и использовали на практике разнообразные химические процессы (связанные с металлургией, косметикой, брожением и дистилляцией, крашением тканей, приготовлением лекарственных препаратов, пищевых продуктов и т. п.), причем еще на заре человеческой истории получаемые при этом вещества становились объектом организованной коммерческой деятельности.

В связи с этим интересна история знаменитого красителя - финикийского (его называли также царским, императорским и тирским) пурпура [161]. В Древнем Риме (а еще раньше у древних евреев) пурпурная шерстяная ткань не только стоила очень дорого, но и служила предметом роскоши и символом власти. Этот краситель позволял получать оттенки от красного до темно-синего, а Плиний Старший даже писал, что "пурпур имеет цвет застывшей крови, черной на первый взгляд, но мерцающей и переливающейся при освещении". В Древнем Риме только цензоры или полководцы-триумфаторы могли носить одежды, целиком пурпурного цвета. Консулы и преторы имели право лишь на тогу с пурпурным краем, а военачальники надевали пурпурный плащ во время боевых действий.

Производство финикийского, или императорского, пурпура в Римской Империи очень строго контролировалось. Его получали только в государственных мастерских, а нарушение государственной монополии каралось смертной казнью. В Ветхом Завете древнееврейским священникам предписывалось носить одеяния, окаймленные полоской, которую окрашивали специальным пурпурным синим красителем техелет.

И финикийский пурпур, и библейский синий краситель имеют органическое происхождение, так как их получали в результате тщательной (и весьма дорогостоящей) переработки трех видов так называемых брюхоногих моллюсков (Trunculariopsis trunculus, Murex brandans и Thais haemasfoma), раковины которых показаны на рис. 37.1.

Рис. 37.1. Три вида моллюсков, из которых получали финикийский пурпур (слева направо: Murex brandans, Trunculariopsis lrunculus и Thais haemasfoma). (Фото Д. Дарена.) Воспроизведено с разрешения. [Spanier Е. The Royal Purple and the Biblical Blue, Jerusalem: Keter, 1987.]

Мантия этих красивых созданий содержит пурпурную железу, которую можно сравнить с химическим заводом, вырабатывающим слизистое вещество (для цементации твердых частиц, образующихся в моллюске), а также ряд нейротоксических соединений, которые моллюск-хищник использует в своей жизнедеятельности. Помимо этого, пурпурная железа вырабатывает некую прозрачную жидкость, являющуюся предшественником красителя. Под действием кислорода воздуха, некоторых ферментов и солнечного света (последнее условие является обязательным) цвет этой жидкости последовательно меняется с белесого на гнойно-желтый, зеленый и, наконец, на синий или пурпурный. Ученые древних веков (например, Аристотель и Плиний) оставили нам подробные и ясные описания всего процесса переработки раковин и получения красителя *.

* Художественное описание условий жизни в древнеримских мастерских по производству пурпура дано в одном из ранних рассказов В.Гроссмана (см. журнал "Химия и жизнь", № 1, 1992), который был химиком по образованию: это нашло отражение во многих его произведениях. - Прим. перев.

Для того чтобы выделить драгоценную жидкость из мантии моллюсков, раковины необходимого типа тщательно отбирали и осторожно разламывали. После необходимых химических реакций из жидкости получали и концентрировали краситель, который в дальнейшем и использовали при крашении шерсти и шелка. Процесс обработки представлял собой простую химическую операцию (которую в наши дни называют окислительно-восстановительной реакцией), необходимую для придания красителю растворимости и способности в дальнейшем закрепляться на ткани. Следы этого многовекового химического производства археологи до сих пор находят при раскопках вдоль всего восточного побережья Средиземного моря. Похоже, что финикийские химики уже тогда столкнулись с проблемой промышленных отходов, так как огромные отвалы из использованных раковин поражают своими размерами.

Наряду с описанным был известен еще один, значительно более экономичный метод получения другого красителя (очень похожего на царский пурпур и библейский синий краситель) из растения семейства гороховых Indigofera, широко распространенного в странах с теплым климатом. В частности, это растение культивируется в Индии и всегда играло важную роль в экспорте этой страны. Поле цветущего индиго показано на рис. 37.2, вверху [162] *.

* К сожалению, нам не удалось добиться удовлетворительного воспроизведения некоторых цветных иллюстраций - V.V.

Процесс получения красителя индиго был описан еще в знаменитой Энциклопедии Д. Дидро в 1753 г.; на рис. 37.3 приведена иллюстрация из этой книги, где видны огромные чаны, в которых и производятся реакции ферментации и окисления.

Рис. 37.3. Производство индиго. "Энциклопедия" Дидро и Д'Аламбера.

Еще одним источником пурпурного красителя является растение вайда Isatic tinctoria (рис. 37.2, внизу), широко распространенное в Европе и Азии [163]. Когда-то в странах с умеренным климатом производство красителя из вайды играло существенную роль, однако позднее его вытеснил с рынка индиго, выращиваемый на плантациях Ост-Индии.

Что же вынуждает растения из семейства гороховых и моллюсков Средиземноморья "создавать" одинаковые молекулы? Безусловно, здесь мы еще раз сталкиваемся с обычной биохимической ситуацией, возникающей в результате чудесных переплетений различных эволюционных процессов. Можно привести еще ряд примеров, когда совершенно разные типы организмов производят одинаковые очень сложные молекулы. Например, непеталактон (важнейшая составная часть кошачьей мяты) присутствует не только в цветках мяты, но и в организме некоторых насекомых, а буфадиенолиды (входящие в состав многих сердечных лекарственных препаратов) содержатся как в яде тропических жаб, так и в обычных светлячках [164].

Во второй половине XIX в. было установлено, что пурпурный краситель, получаемый из моллюсков и с плантаций индиго или вайды, имеет в своей основе одну и ту же молекулу (естественно, названную индиго), структура которой показана на рис. 37.4. Аналогичные структуры, где два атома водорода замещены атомами брома, были обнаружены даже в организмах некоторых животных.

Рис. 37.4. Структурная формула индиго.

В конце XIX в., в период бурного развития химии, немецкие ученые синтезировали индиго. Конечно, их работы в значительной степени стимулировались острой научной любознательностью, однако исследователи ставили перед собой и совершенно ясные практические и коммерческие цели, так как в результате этого синтеза возник огромный по объему рынок красителей, в котором производство индиго до сих пор играет важную роль.

38. ХИМИЯ И ПРОМЫШЛЕННОСТЬ

Примитивное производство пурпура из моллюсков на "протофабриках" древней Финикии неожиданно обнаруживает много общего с многотоннажным производством синтетического индиго, развернутым в начале XX в. известными фирмами "Байер", "Дегусса" и "Хёхст". Разумеется, масштаб переработки природного сырья возрос. Финикийцы ничего не знали о природе используемых ими фотохимических реакций, но осуществляли их с исключительной тщательностью и старательностью (звучит весьма привычно, не правда ли?), получая полезный и ценный продукт, имеющий высокую коммерческую стоимость. Промышленность красителей в Германии также начиналась с переработки природных материалов (каменноугольная смола, нефть. этанол, поташ, уксусная кислота и т. п.), но промышленный синтез XIX в. в отличие от примитивного производства обычно включал много стадий. Современное химическое производство, как мы хорошо знаем,. состоит из сотен физико-химических операций, проводимых в сосудах из стекла и стали. Объем производства позволяет окрашивать миллионы синих джинсов в год [165].

Во второй половине XIX в. промышленность красителей в Германии развивалась столь бурно, что на ее основе выросли производства лекарственных препаратов, искусственных удобрений и взрывчатых веществ. В этом не было ничего специфичного только для Германии, так как всякое знание (в том числе и всякое химическое знание) всегда было и есть универсальным, всеобщим. Во всех промышленно развитых странах все большая часть валового национального продукта оказывается связанной с химией.

Рис. 38.3. Некоторые сведения о внешнеторговом балансе США за 1972-87 гг. (ось абсцисс - годы, ось ординат - объем торговли в миллиардах долларов).

Благосостояние наций, прямо или косвенно, зависит от химии, т. е. от коллективного умения преобразовывать природу. Оценивая роль химии в мировой экономике, следует учитывать все существующие процессы переработки природных ресурсов: изготовление пищевых продуктов, металлургические процессы (в сущности, они чисто химические), производство всех видов энергии (сжигание угля, нефти или природного газа, безусловно, можно отнести к химическим процессам). По моим оценкам, с химией связана примерно четвертая часть ВНП (валового национального продукта) любой промышленно развитой страны. Многие экономисты в своих расчетах ограничиваются рассмотрением "чисто химических" производств, однако и при этом химический сектор экономики выглядит весьма внушительно и включает производство синтетических волокон и пластиков, крупнотоннажное химическое производство, производство удобрений, горюче-смазочных материалов, катализаторов, адсорбентов, керамики, ракетных топлив, красителей и покрытий, эластомеров, сельскохозяйственных химикатов, лекарственных препаратов и многое другое. Доходы от продажи продуктов химической переработки в США в 1990 г. достигли 4,32x10¹¹ долларов, причем большая часть этой огромной суммы относится именно к переработке, а не к стоимости исходных материалов.

В США химическая промышленность - не только одна из важнейших отраслей экономики. Она вносит значительный положительный вклад в национальный баланс внешней торговли (который, кстати, в целом, как правило, отрицателен). Данные по отдельным статьям экспорта-импорта США, приводимые на диаграммах (рис. 38.3), наглядно демонстрируют, что значительные успехи американской внешней торговли связаны только с производством химических продуктов и авиационной техники [166].

В табл. 38.1 приведены данные по производству 20 важнейших химических продуктов в США на 1993 г. (иначе говоря, 20 "хитов" этого сезона).


Рис. 15.2. Принятое изображение формулы камфоры.	Рис. 15.3. Структурная формула камфoры с указанием всех атомов.	Рис. 15.4. Молекула камфоры в трехмерном пространстве.


	Рис. 15.6. Объемное (с помощью полусфер) изображение молекулы камфоры (вверху). Рис. 15.7. Два способа представления распределения электронов в молекуле камфоры (слева).