Химическая наука и искусство –
две формы познания окружающего мира

Наука и искусство,
расставшись у основания,
встретятся на вершине.

Г.Флобер

Представляемый вниманию читателей цикл статей – краткое изложение дипломной работы автора, выполненной несколько лет назад по курсу «История химии» в Московском педагогическом государственном университете.
Оригинальность темы потребовала от автора не только освещения основных понятий психологии, теории познания и эстетики, но и привлечения обширного многопланового фактологического материала, часто малоизвестного, а также использования художественной и философской литературы.
Статья на примере химической науки и ее истории расширяет представления о взаимосвязи важнейших областей общечеловеческой культуры и, бесспорно, представляет интерес для преподавателей химии и других общенаучных дисциплин средней общеобразовательной школы.

Р.С.Соколов,
кандидат технических наук, доцент

В конце 1960-х гг. страну охватила дискуссия, которая вошла в историю под названием «физики и лирики». Она стала попыткой разрешения проблемы, затронувшей весь мир.
Развитию дискуссии способствовал сборник статей «Две культуры» английского писателя, физика по образованию Ч.Сноу, в котором он изложил свои взгляды о соотношении естественно-научной и гуманитарной культур в современном обществе (1971).
Мало о чем так долго вели спор, как об отношении искусства к науке, разгоревшийся еще в XVIII в. Академик М.А.Леонтович по этому поводу сказал: «Пренебрежение к литературе и искусству имеется у многих ученых. Я думаю, что чаще всего оно объясняется просто тем, что у большинства людей хватает сил на работу в одной области, а чтобы оправдать свое незнание других областей, они выдают это за пренебрежение к ним. То же часто имеет место у людей искусства по отношению к науке». Проблема эта не случайна и имеет объективный характер.
Человечество живет и развивается в условиях непрерывного обмена веществом, энергией и информацией с окружающей средой, в процессе которого человек познает окружающий мир. Формами этого познания являются наука и искусство.
Что же такое познание и каковы его формы?
Познание – процесс духовного освоения мира, направленный на поиск истины. Физик Д.Максвелл говорил: «Наука захватывает нас только тогда, когда, заинтересовавшись жизнью великих исследователей, мы начинаем следить за их открытиями».
Познание окружающего мира осуществляется в сфере науки и искусства. Каждая из этих форм познания имеет свои особенности, методы восприятия действительности и выражения, задачи, историю.
Познание той области действительности, которую исторически принято называть химическими явлениями, не представляет исключения. История химической науки показывает, что на всем протяжении ее возникновения и развития творцами, пропагандистами, популяризаторами были не только собственно ученые, но и другие деятели культуры – писатели, художники, поэты. С исчерпывающей ясностью это выразил человек, весьма далекий от химии, но постигший ее значение и роль в культуре человечества, – Алексей Максимович Горький: «Химия — это область чудес, где скрыто счастье человечества: величайшие завоевания разума будут сделаны именно в этой области». Эта же мысль прослеживается и в высказываниях многих ученых-химиков: «Будучи фундаментальной наукой, тесно связанной почти с любым проявлением наших контактов с материальном миром, химия представляет собой неотъемлемую часть общечеловеческой культуры».
Итак, формами познания являются наука и искусство.
Наука – сфера человеческой деятельности, задачей которой является выработка и теоретическая систематизация объективных знаний человека о действительности.
Научный метод познания включает в себя научную теорию и эксперимент.
Исключительное значение научной теории в образной форме выразил академик А.А.Баландин: «Мысли человека (разум, наука) относятся к области, где энергетические показатели не применимы. Для работы мозга требуется совсем немного энергии, значительно меньше, чем для сокращения мышц, однако результаты работы мозга могут приводить в конечном итоге к овладению колоссальными количествами энергии».
Несмотря на успехи теоретической химии, она до настоящего времени остается в значительной степени наукой экспериментальной, использующей разнообразные методы анализа и синтеза, т. е. эмпирическое познание. К этим методам относятся наблюдение и эксперимент.
Наблюдение – активный познавательный процесс сбора информации. Он предполагает отбор фактов, которые определяют достоверность информации, при этом внешние, кажущиеся черты объектов отбрасываются (игнорируются). Наблюдение в науке всегда имеет глубоко продуманный характер, свою цель и масштабы.
Научное наблюдение предполагает использование приборов, что повышает качество и надежность наблюдений, значительно расширяет возможности человека в получении информации.
В химии и физике возможности наблюдения существенно расширились после изобретения микроскопа и увеличения его разрешающей способности. В настоящее время электронный микроскоп имеет предельное разрешение до 0,2 нм, что позволяет изучать структурные дефекты, микровключения и другие особенности строения веществ
Эксперимент – более сложный метод эмпирического познания, когда исследователь изучает объект путем создания искусственных условий, необходимых для выявления соответствующих свойств. При этом ученый неминуемо вторгается в ход естественного процесса, изменяя условия его протекания, чтобы выявить скрытые для обычного наблюдения характеристики объекта.
О важности эксперимента, или опыта, упоминается не только в научной, но и в художественной литературе:

или:

Своеобразно описывается опыт и его роль в познании в романе Д.Дидро «Нескромные сокровища»: «Я заметил вдалеке ребенка, направляющегося к нам медленными, но уверенными шагами. У него была маленькая головка, миниатюрное тело, слабые руки и короткие ноги, но все его члены увеличивались по мере того, как он продвигался. В процессе этого быстрого роста он представлялся мне в различных образах: я видел, как он направлял на небо длинный телескоп, устанавливал при помощи маятника быстроту падения тел... с призмой в руках разлагал световой луч. К этому времени он стал колоссом... простертые руки его касались обоих полюсов. Он потрясал факелом, свет которого разливался по окрестностям, озарял до дна море и проникал в недра земли.
– Что это за гигант? – спросил я Платона.
– Это Опыт, – отвечал он.
Опыт приблизился к нам, и колонны портика гипотез закачались, своды его покоробились, и плиты пола раздвинулись... Колосс подошел, ударил по портику, тот рухнул с ужасным грохотом».
Научная теория и эксперимент взаимосвязаны. Об их единстве говорил еще Леонардо да Винчи: «Влюбленные в практику без науки – словно кормчий, вступающий на корабль без руля или компаса; он никогда не уверен, куда плывет. Всегда практика должна быть воздвигнута на хорошей теории».
Эмпирическое познание не сводится к чувственному, ибо включает логическое осмысление и интерпретацию фактов, а теоретическое не ограничивается логическими формами познания, поскольку в теоретическом исследовании используются наглядные модели и вспомогательные чувственные образы. Этим научное познание приближается к художественному. В качестве примера можно привести исторический путь трансформации изображения молекулы бензола по мере исследования его свойств.
В 1861 г. австрийский физик И.Лошмидт в книге «Конституционные формулы органической химии в графическом изображении» предложил графическое изображение бензола в таком виде:

Замкнув шесть атомов углерода в кольцо, он во всех рассмотренных им ароматических соединениях бензольное ядро изображал в виде большого круга и маленькими кружками указывал атомы водорода.
Используя, по-видимому, представления Лошмидта о строении бензола и гипотезу Р.Эрленмейера о существовании кратных связей, Ф.Кекуле в 1865 г. разработал теорию строения ароматических соединений. В статье «О конституции ароматических веществ» он писал: «Все ароматические вещества имеют какую-то общую группу, нечто вроде ядра, образованного шестью атомами углерода. Внутри этого ядра углерод находится, если позволено употребить это выражение, в более конденсированном виде, чем в жирных веществах. К этому ядру затем присоединяются другие атомы углерода тем же способом или в таком же виде, как и в жирных веществах».
Итак, главный вопрос для Кекуле заключался в том, чтобы «составить себе представление о конституции этого ядра». Он считал, что шесть углеродных атомов образуют бензольное ядро, при этом получается замкнутая цепь, где атомы соединяются попеременно то одной, то двумя единицами сродства, т. е. в бензольном ядре имеются три двойные связи.
В 1865 г. Кекуле предложил такое строение бензольного ядра:

А в 1866 г. он дал достаточно близкую к современной формулу бензола:

Она представляет замкнутое кольцо из шести атомов углерода, которые связаны друг с другом попеременно одной или двумя валентностями; каждый из углеродов имеет еще одну свободную валентность, насыщаемую в случае бензола водородом, а в случае производных – другими одновалентными атомами или радикалами. Формула Кекуле для бензола вошла в большинство учебников по органической химии и в качестве рабочей формулы оказала огромные услуги науке.
После 1865 г. многие ученые предлагали свои варианты формулы бензола, считая, что их изображение молекулы бензола лучше передает его специфические свойства. Например:

Все эти формулы, однако, имели недостатки. В частности, наиболее распространенная формула Кекуле не объясняла насыщенного характера бензольного ядра при наличии в нем двойных связей.
Противоречие было снято немецким химиком-органиком Ф.Тиле, который, исходя из своей теории парциальных валентностей, предложил формулу, объясняющую насыщенный характер бензола:

Тем не менее проблема строения бензольного кольца оставалась центральной в конце XIX и начале XX в., пока она не была решена на основе современных представлений об ароматических системах.
Экспериментальные данные, полученные в начале XX в., показали, что бензольное ядро имеет формулу плоскостного правильного шестиугольника, в углах которого находятся шесть атомов углерода. Приложение теории делокализации связей к бензольному ядру позволило окончательно объяснить его специфические свойства и предложить современную формулу:

Таким образом, наука использует понятийную сторону человеческого творчества, т. е. можно сказать, что наука – познание действительности в понятиях.
Искусство – также одна из форм общественного сознания, часть общей духовной культуры человечества, специфическая форма практически-духовного познания мира.
Сущность и особенности искусства в краткой, но достаточно емкой форме выразил Д.Дидро: «Искусство заключается в том, чтобы найти необыкновенное в обыкновенном и обыкновенное в необыкновенном».
От искусства следует отличать творческую деятельность человека, которая присуща не только искусству.
«Творчество, – писал Платон, – понятие широкое. Все, что вызывает переход от небытия в бытие, – творчество, и, следовательно, создание любых произведений искусства и ремесла можно назвать творчеством, а всех создателей – творцами».
Иногда под творческими работниками подразумевают только деятелей искусства. В действительности творчество присуще в не меньшей степени деятелям науки и техники. Для истинного ученого, инженера, конструктора (творца) весьма существенно не только функциональное назначение создаваемого им объекта, но и его художественное оформление. Необходимо видеть сходство и различие между, с одной стороны, техническим артефактом (техническое изделие или устройство, сделанное человеком) и, с другой стороны, произведением искусства. Не случайно греческое слово «технэ» означает «искусство», «мастерство». Как художник, так и техник являются искусными мастерами, хотя цели их работы и творчества не совпадают. Предназначение произведения искусства состоит в его функционировании в качестве символа красоты, прекрасного; предназначение технического артефакта – в его полезности для человека.
С конца ХVI до начала XVII в. бурно развивается техника. В химии это связано с появлением технической химии. Именно в этот период достигают вершины изящества и красоты химические и физические приборы, на изготовление которых идут ценные сорта дерева, драгоценные металлы, хрусталь.
Большую роль в творчестве играет подсознание. Человеку творческому трудно вести нормальный, правильный образ жизни, он забывает об отдыхе и сне, боясь прервать нить размышлений, удачный ход мысли, потерять мерцающий впереди идеал совершенства. Вследствие этого – переутомление, бессонница, усугубляющие состояние крайнего возбуждения, напряжение всех физических и духовных сил. Это состояние, когда сознание, дух ведет за собой теряющую силы плоть, длится тем дольше, чем сложнее творческая задача. Однако всему есть предел, и сон валит с ног человека. А слишком возбужденный мозг продолжает свою работу, но уже без отвлекающих факторов и сомнений, и мысль более прямым путем движется к цели.
Австрийскому физиологу О.Леви во сне пришла идея о передаче возбуждения с одной нервной клетки на другую. Через пятнадцать лет он получил за это открытие Нобелевскую премию (1936). Датскому физику Н.Бору приснился сон: он на солнце и видит планеты, прикрепленные к светилу нитями, на которых они вращаются. Этот образ и побудил его создать планетарную модель атома.
Известно, что Д.И.Менделеев трое суток не ложился спать, когда составлял свою знаменитую таблицу. Потом лег и мгновенно уснул. Сам Менделеев рассказывал: «Вижу во сне таблицу, где элементы расставлены так, как нужно, проснулся, тотчас записал на клочке бумаги, – только в одном месте впоследствии оказалась нужной поправка».
История науки сохранила предание о том, что кольцевая структура бензола С₆Н₆ родилась в уме немецкого химика Кекуле в полусне после одного судебного процесса. На этом процессе в качестве улики демонстрировалось кольцо в виде двух переплетенных змеек. Юный Кекуле выступал свидетелем по этому делу. Картина бензольного кольца в виде сплетенных змеек возникла у Кекуле много лет спустя во время размышлений о структуре бензола. Он так описывал рождение в его уме бензольного кольца: «Я занимался работой над своим “Учебником”... мои мысли где-то витали... Длинные нити очень часто сближались и свертывались в трубку, напоминая двух змей, одна из них вцепилась в собственный хвост, продолжая насмешливо кружиться перед моими глазами».
Творчество во сне, а тем более в полусне, может показаться чем-то неестественным, чудом тем людям, которым присущ sоmmeil de plomb (франц. – «свинцовый сон») – крепкий сон без сновидений. Однако много работающие ученые и художники считают это естественным для себя состоянием. Они часто поднимаются ночью, чтобы записать то, что возникло у них в сознании, и им трудно сказать – явилось это им перед сном, во сне или сразу после пробуждения. Разгоряченный мозг не выключается нажатием кнопки.
Когда говорят о творчестве, то совершенно справедливо указывают на важную роль воображения и интуиции. Вообразить – значит войти в образ, поэтому творчество, как и искусство, можно назвать изобретением образов.
Искусство, как и наука, помогает познавать мир, и это познание дает нам более богатый, более живой и красочный образ реальности. Гете говорил: «Теория, мой друг, сера, но вечно зелено живое древо жизни».
Таким образом, мы имеем две формы познания действительности, что можно представить в таком виде:

Между этими формами не существует непроходимой грани, ибо они свойственны человеку: это прекрасно понимали выдающиеся деятели как науки, так и искусства.
И художник, и ученый имеют перед собой весь мир, пути их часто пересекаются. Разве что микромир и космос – в них художник не «заглядывает», он не располагает приборами для этого. Но и их он тоже обозревает, правда, не своими глазами, а глазами героев своих произведений, т. е. опосредованно. Достаточно взглянуть на картины художников-космонавтов, например А.А.Леонова, чтобы убедиться в могуществе их образного представления о Вселенной, даже тех уголков, в которых они не бывали. Ученый смотрит на мир непосредственно, прямо (пусть и через систему приборов), художник видит его в зеркале человеческой души. Для него Вселенная не бесконечное поле разнообразных материальных тел и явлений, а развернутая книга человеческих чувств и переживаний.
Но, к чему бы ни устремлялся интерес ученого и художника, что бы ни было объектом их познания, они стремятся увидеть то, чего сами не видели или не видели другие. Ученый делает открытие в сфере науки, художник – в сфере эстетики, прекрасного. Первое открытие – это всегда открытие неизвестного; художник может описать хорошо известное и много раз описанное, но описать по-своему, увидеть это своими глазами.
Принято считать, что наука относится к области разума, а искусство – к области чувства. Это не совсем так. Ученый обычно получает эмоциональное и эстетическое удовлетворение от своей работы. Недаром «красивым» математики с полным правом называют остроумное решение, а химики – экономный и эффективный путь синтеза.
Искусство отнюдь не играет при науке служебную роль. Их отношения не складываются по такой схеме: наука отыскивает истину, а искусство помогает ее распространить и освоить. Нет, искусство само по себе является средством исследования мира и нахождения истины. Художник, чей разум развился в общении с современным знанием, имеет преимущества перед художником, безразличным к науке.

Окончание следует

Д.В.СИНДЕЕВА
учитель химии школы-лаборатории
№ 1424 «Созвездия»
(Москва)