Естествознание, философия и науки о человеческом поведении в Советском Союзе
Шрифт:
Резонансный гибрид иона карбоксилата обычно имеет следующий вид:
В случае бензола гибрид рассматривают как состоящий из пяти различных структур, идеальных форм Кекуле-Дьюара [705] .
Для других соединений используется намного больше моделей. Для объяснения реакций антрацена используется более четырехсот диаграмм.
Уэланд снова и снова напоминал читателям, что резонанс нужно рассматривать не как какой-либо вид осцилляции между различными структурами, а как слово, относящееся к молекуле в перманентном гибридном состоянии [706] . «Резонанс имеет смысл только в связи с частным способом приближения к истинному положению, и нужно постоянно следить за тем, чтобы не приписать различным резонансным структурам физический смысл, которого они не имеют» [707] . Полинг по этому поводу заметил: «Мы можем сказать… что молекула не может быть удовлетворительно представлена любой отдельно взятой структурой валентной связи и оставить попытки связать ее структуру и свойства со структурой и свойствами других молекул. Но, используя структуры валентной связи как основу обсуждения, мы с помощью понятия резонанса можем дать объяснение свойствам молекулы, прямо и просто оперируя свойствами других молекул. Для нас удобно, по практическим соображениям, говорить о резонансе молекул среди нескольких электронных структур» [708] .
705
Здесь
706
Уэланд Дж.Цит. произв. С. 14.
707
Там же. С. 49.
708
Pauling L.The Nature of the Chemical Bond. Ithaca, 1960. P. 186.
Согласно теории резонанса, связи между атомами углерода в бензоле не являются ни двойными, ни одинарными, а как бы связью между ними, грубо описываемой как 1 1/2 или 1 1/3 связь. Такое описание подтверждается электронной диффракцией и инфракрасными спектроскопическими исследованиями, показывающими, что если расстояние между атомами углерода с одинарной связью равно 1,54 ангстрем, а с двойной связью — 1,33 ангстрем, то измерение для связей бензола дает 1,40, то есть между измерениями для одинарной и двойной связи [709] .
709
Точнее говоря, длина С — С связи (одинарной) этана равна 1,536±0,016 A (ангстрем), длина С — С связи бензола есть 1,393±0,005 A, длина С — С связи (двойной) этилена равна 1,330±0,005 A. Tables of Interatomic Distances and Configuration in Molecules and Lons. L., 1958. Р. М135, М196, М129. Величина ангстрема равна одной стомиллионной сантиметра.
Хотя, как подчеркивал Полинг, теория резонанса не опирается концептуально на квантовую механику, тем не менее при расчете определенных свойств молекул, таких, как стабильность во время реакции, применяется квантовомеханический метод вычислений. Волновая функция или уравнение Шредингера записывается для каждой из идеальных или резонансных структур, и тогда волновые функции объединяются в простую линейную форму, то есть путем простого сложения, учитывая фактор взвешивания, приложенный к каждому уравнению и зависящий от количества «влияния», которое каждая идеальная структура осуществляет.
Теория резонанса и ее разработка Полингом были известны в Советском Союзе задолго до второй мировой войны; много лет прошло, прежде чем теория химических связей привлекла какое-либо специальное внимание. Теория резонанса стала популярной среди химиков в Советском Союзе. Выдающиеся химики, такие, как А.Н. Несмеянов [710] , Р.X. Фрейдлина, Д.Н. Курсанов [711] , Е.Н. Прилежаева [712] , М.И. Кабачник [713] и многие другие, применяли теорию резонанса в своих исследованиях и в своих публикациях. В 1946 г. два советских химика, о которых мы еще довольно много услышим, Я.К. Сыркин и М.Е. Дяткина, выдвинули свой собственный подход к теории резонанса в книге «Химическая связь и структура молекул», которую Полинг отметил как «отличную работу» [714] . Он добавил, что, с его точки зрения, Сыркин и Дяткина были «одними из способнейших (химиков) в современной России» [715] . Книга этих двух авторов была принята Министерством высшего образования СССР как учебное пособие для химических факультетов университетов и получила широкое распространение. Впоследствии она была переведена на английский язык для использования в Соединенных Штатах [716] . Через год после опубликования собственной книги Сыркин и Дяткина перевели книгу Полинга «Природа химической связи» на русский язык; в течение следующего года они снова вдвоем работали над переводом книги Уэланда «Теория резонанса и ее применение к органической химии», причем редактором был Сыркин, а переводчиком — Дяткина.
710
Использование теории резонанса явно прослеживается в работе: Несмеянов А.Н., Фрейдлина Р.X., Борисова А.Е.О квазикомплексных металлоорганических соединениях // Известия АН СССР; отделение химических наук, 1945 (юбилейный выпуск). С. 239–250. В этой статье Несмеянов и его соавторы объясняют свойства отдельных элементов на основе теории резонанса, включая понятие суперпозиции. Они ссылаются на книгу Полинга (1944 г.) о резонансе.
711
Курсанов Д.Н., Сеткина В.Н.О взаимодействии четвертичных солей аммония с простыми эфирами // Доклады АН СССР. 1949. Апрель 21. Т. 65. С. 847–855.
712
См.: Прилежаева Е.Н., Сыркин Я.К., Волькенштейн М.В.Раман-эффект галоидопроизводных этилена и электронный резонанс // Журнал физической химии. 1962. Т. 36. № 3. С. 417–428.
713
См.: Кабачник М.И.Ориентация в бензольном кольце // Успехи химии. 1948. Январь. Т. 17. С. 96—131.
714
Сыркин Я.К., Дяткина М.Е.Химическая связь и строение молекул. М., 1946.
715
Soviet Blast Payling, Repudiate Resonance Theory // Chemical and Engineering News, 1951. 10 Sept. N 29. P. 3713.
716
Syrkin Ja.K., Diatkina M.E.The Structure of Molecules and the Chemical Bond N. Y., 1950.
Полемика о резонансе была начата ревностным, честолюбивым, но не имеющим признания химиком Г.В. Челинцевым, которого позже осудили в попытке завоевать то верховное положение в химии, которое было у Лысенко в биологии. Хотя окончательный исход спора отличался от того, к чему призывал Челинцев, но этот химик оставался центральной фигурой на всем протяжении полемики в последующие годы.
Будучи профессором Военной академии им. Ворошилова и специалистом по приемам ведения химической войны, Челинцев опубликовал в 1949 г. книгу под названием «Очерки по теории органической химии», в которой предлагал объяснять молекулярную структуру, не используя приближенные методы квантовой механики и при помощи только одной формулы для каждого соединения [717] . В частности, он заявил, что формула бензола должна выводиться не на основе ковалентных связей, а на основе электровалентных или ионных связей [718] . Челинцев представил бензол следующим образом:
717
См.: Челинцев Г.В.Очерки по теории органической химии. М., 1949. С. 82–85.
718
См. Там же. С. 107–108.
Пунктирная линия означает, по Челинцеву, «размазывание» электронного заряда. По его представлению, в бензоле вообще не существовало двойных связей. Он утверждал, что теория резонанса была не только методологически бесплодной, но также вводила в химию механистические понятия, заполняя пробел человеческого знания нереалистичным, но удобным механистическим описанием.
Появление книги Челинцева подняло теорию резонанса до уровня философской дискуссии времен идеологической воинственности в Советском Союзе. Использование теорией резонанса множественных идеальных структур, которое Челинцев назвал механистическим, сделало эту теорию уязвимой для критики с философских позиций. То, что теория резонанса может рассматриваться как философски несостоятельная не только Челинцевым, но и другими авторами, стало ясно после публикации осенью 1949 г. В.М. Татевским и М.И. Шахпароновым статьи «Об одной махистской теории в химии и ее пропагандистах» [719] . Эти два автора особенно критиковали положение Уэланда о резонансе как об умозрительной концепции, которая «не отражает какого-либо внутреннего свойства самой молекулы, а является математическим способом, изобретенным физиком или химиком для собственного удобства» [720] . В таком случае можно было бы критиковать философские следствия, вытекающие из этого заявления, а не саму теорию резонанса. Можно легко утверждать, в духе реалистической философии, что резонансные структуры имеют некоторое, возможно совершенно косвенное, отношение к действительной структуре молекулы, но что это отношение остается скрытым. До тех пор, пока не получена информация о действительной структуре, теория резонанса может быть использована без необходимого принятия философских замечаний Уэланда. Вместо этого Татевский и Шахпаронов заявили, что философски некорректно описывать молекулы в терминах идеальных структур, которые оказываются физически непостижимыми. Согласно этим авторам, изначальным недостатком теории резонанса было то, что она использовала более
719
См.: Татевский В.М., Шахпаронов М.И.Об одной махистской теории в химии и ее пропагандистах // Вопросы философии. 1949. № 3. С. 176–192.
720
Там же. С. 177.
721
Татевский В.М., Шахпаронов М.И.Об одной махистской теории в химии и ее пропагандистах // Вопросы философии. 1949. № 3. С. 176–177.
Позиция, занятая Татевским и Шахпароновым, тесно смыкалась с точкой зрения анонимных авторов статей, помещенных в «Журнале физической химии» и в «Правде», посвященных празднованию 70-летия Сталина [722] . Авторы этих статей призывали устранить дефекты в советской науке, особенно в химии.
В ходе дискуссии о теории резонанса много раз ссылались на произведения выдающегося и талантливого русского химика XIX в. А.М. Бутлерова. Он был профессором химии Казанского и Санкт-Петербургского университетов, а также членом Императорской академии наук с 1874 по 1880 г. Его имя лишь очень редко упоминалось в западных учебниках химии или историях химии. Несомненно, он заслуживает намного большего внимания [723] . В 1940 г., до того как в Советском Союзе началось обсуждение теории резонанса, известный американский историк химии Генри М. Личестер написал биографическую статью, восхваляющую Бутлерова, и дал высокую оценку его передовым исследованиям в области органической химии [724] . В 1953 г. французский химик Ж. Жаке заявил, что имя Бутлерова должно иметь такое же значение, как имя Фридриха Кекуле в развитии теории молекулярной структуры [725] . В издании 1960 г. в своей книге «Природа химической связи» Лайнус Полинг, подвергнутый суровой критике со стороны советских философов науки, воздал должное исследованиям А.М. Бутлерова по валентности [726] . В ранних изданиях этой работы Полинг не упоминал Бутлерова, так как, скорее всего, не знал в то время его работ [727] . Хотя концепция Бутлерова о молекулярной структуре все еще не получила должной оценки за пределами Советского Союза, профессор И.М. Гансбергер дал как бы временное суждение: «Не вызывает сомнения, что Бутлеров не получил должной оценки, которой он определенно заслуживает, а также то, что его монументальный вклад в органическую структурную теорию был в большой мере фактически не замечен. Вклад Бутлерова конечно же равен вкладу Кекуле и Купера, но было бы нелепо утверждать, что он был единственным автором структурной теории» [728] . В свете этого больше внимания начало уделяться Бутлерову за рубежом в 50-е годы. Однако даже в Британской энциклопедии ( Encyclopedia Britannica) издания 1955 г. отсутствует хотя бы упоминание о Бутлерове, хотя целая колонка была посвящена Кекуле. В издании же 1963 г. Бутлерову уделялся параграф.
722
См.: К 70-летию со дня рождения И.В. Сталина // Журнал физической химии. 1949. № 12. С. 1385–1386.
723
Биографическую статью о Бутлерове и дополнительную биографическую информацию можно найти в «Русском биографическом словаре» (Спб., 1908. Т. 3. С. 528–533). Более объемные, но несколько менее достоверные статьи содержатся в Большой Советской Энциклопедии (М., 1951. Т. 6. С. 378–383 и 383–389). Важной статьей о Бутлерове является работа Л.Л. Поткова «Теория химического строения А.М. Бутлерова» (Журнал физической химии. 1962. Т. 36. № 3. С. 417–428). Бутлеров был известен ученым за пределами России. Он много путешествовал по Европе и хорошо знал Кекуле. Он провел довольно долгое время среди немецких химиков, работал с Либихом, публиковал работы на немецком языке. В 1861 г. в Шпейере в Германии он разработал концепцию, что химическая структура молекул определяет реакции, которым подвергается каждое отдельное вещество. В 1876 г. он стал почетным членом возникшего Американского химического общества, которое до сих пор хранит его письмо с благодарностью о принятии. См.: Leicester H.M.Alexander Mikhailovich Butlerow // Journal of Chemical Education. 1940. May. Vol. 17. P. 208–209.
724
Leicester H.M.Ibid.
725
Jacques J.Boutlerov, Couper et la Societe de Paris // Bulletin de la Societe chemtque de France. 1953. P. 528–530.
726
Payling L.The Nature of the Chemical Bond. P. 4.
727
До этого книга Полинга выходила в 1939 и 1944 гг.
728
Hunsberger J.M.Theoretical Chemistry in Russia // Journal of Chemical Education. 1954. Oct. Vol. 31. P. 506.
Философские взгляды Бутлерова отличались от воззрений химиков, подобных Шарлю Жерару, который не верил в то, что химические формулы представляют некий вид реальности. Сам Кекуле никогда не приписывал большой физической значимости своим формулам, рассматривая их только в качестве символов для объяснения реакции [729] . Бутлеров же, напротив, верил, что каждому веществу должна отвечать своя структурная формула с реальным, пусть и неопределенным отношением к действительной структуре этого вещества. Он отмечал: «Если попытаться теперь определить химическое строение веществ и если нам удастся выразить его нашими формулами, то формулы эти будут хотя еще не вполне, но до известной степени настоящими рациональными формулами. Для каждого тела возможна будет в этом смысле одна рациональная формула, и когда сделаются известными общие законы зависимости химических свойств тел от их химического строения, то подобная формула будет выражением всех этих свойств» [730] .
729
См. сноску на С. 293.
730
Данилов С.Н.А.М. Бутлеров — основатель теории химического строения // Журнал общей химии. 1951. Октябрь. Т. 21. С. 1740.
Такие цитаты были удобными для авторов, желавших использовать работы Бутлерова для критики множества форм резонансной теории. Многие из этих авторов игнорировали дальнейшие заявления Бутлерова о значении химических формул, что «дело не в форме, а в сущности, в понятии, в идее… нетрудно прийти к убеждению, что всякий способ писания может быть хорош, лишь бы он с удобством выражал эти отношения» [731] .
Со 2 по 7 февраля 1950 г. Институт органической химии АН СССР провел дискуссию о современных теориях органической химии [732] . По итогам дискуссии был опубликован доклад под названием «Современное состояние теории химического строения», написанный Д.Н. Курсановым как председателем и семью химиками — членами комиссии [733] .
731
Цитируется по статье: Реутов О.А.О некоторых вопросах теории органической химии // Журнал общей химии. 1951. Январь. Т. 21. С. 196. Реутов критиковал это высказывание Бутлерова, «если ее возвести в принцип».
732
См.: На ученом совете Института органической химии АН СССР // Известия АН СССР: отделение химических наук. 1950. № 4. С. 438–444.
733
Комиссия по подготовке этого доклада включала: Д.Н. Курсанова (председатель), М.Г. Гоникберга, М.М. Дубинина, М.И. Кабачника, Е.Д. Каверзневу, Е.Н. Прилежаеву, Н.Д. Соколова и Р.X. Фрейдлину.
В докладе комиссии указывалось, что настоящая дискуссия представляет интерес для Коммунистической партии и имеет прямую связь с дискуссией по биологии. «Решение Центрального Комитета ВКП(б) по идеологическим вопросам и сессия ВАСХНИЛ мобилизовали советских ученых на решение задачи критического анализа современного состояния теоретических представлений во всех областях знания и борьбы против чуждых нам реакционных идей буржуазной науки.
Кризис буржуазной науки, связанный с общим кризисом капиталистической системы, сказался и в теоретических представлениях в органической химии, развиваемых буржуазными учеными, и привел к появлению методологически порочных концепций, тормозящих дальнейшее развитие науки» [734] .
734
Курсанов Д.Н.и др. К вопросу о современном состоянии теории химического строения // Успехи химии. 1950. Т. 19. № 5. С. 532.