русский | english

Поиск по сайту ТЭММ

НОВОСТИ НАУКИ 

Книга "Биография искусств"

Перевод технической литературы

__________________
К нам можно обратиться по адресам:

mik-rubin@yandex.ru -
Рубин Михаил Семенович
julijsmur@inbox.ru -
Мурашковский Юлий Самойлович 

http://www.temm.ru
2009 ©  Все права защищены. Права на материалы этого сайта принадлежат авторам соответствующих статей. При использовании материалов сайта ссылки на авторов и адрес сайта обязательны. 

 

 

на главную написать письмо поиск карта сайта

...Стадии развития научных представлений (окончание)

4. Объединение модели и антимодели.

Пример 44: Двойная спираль молекулы ДНК стала как бы символом молекулярной биологии. Казалось бы, решен полностью один из важнейших вопросов биологии. Да, пожалуй, не только биологии, а всего естествознания. Но это спокойствие, конечно, было мнимым. Уже в 1978 году в журнале «Доклады Национальной академии наук США» была опубликована работа трех ученых из индийского института науки в Бангалоре. В. Сасисекхарана, Н. Паттабирмана и Г. Гупта утверждали, что ДНК не имеет формы двойной спирали и что ее нити не перевиты относительно друг друга, а идут параллельно. Это исследование не было экспериментальным, а теоретическим – на молекулярных моделях и рассчитано с помощью ЭВМ. Сообщение не только вызвало волну скептических высказываний, но и породило серию новых экспериментальных поисков.

Усилиями многих исследователей была установлена, например, способность ДНК существовать в двух структурно различных формах: А и В. А-форма образовалась, когда вокруг молекулы ДНК количество воды уменьшалось. При этом пары оснований отодвигались от оси молекулы  примерно на половину радиуса спирали. В-форма существовала тогда, когда в окружающей среде было много воды. В этом случае пары оснований располагались в центре спирали. Была высказана заманчивая гипотеза, что переходы ДНК из состояния А в В и В в А могут регулировать работу генов. (9.24) (Взаимопревращения структуры и антиструктуры.)

Пример 45: "...очертание наших глаз...а также их сферическая поверхность доказывают, что свет исходит из них. Дальнейшими доказательствами служит блеск глаз и способность некоторых людей видеть ночью без наружного освещения..." (Дамиан, IV в. н.э.)

 (Противоречие: большинство людей все-таки не видят в темноте.)

 (Решение противоречия) Эмпедокл, например, утверждал: чтобы видеть, одних глазных лучей недостаточно - навстречу им должны идти световые лучи от того предмета, на который мы смотрим. Их столкновение и рождает зрительный образ. Если же такого столкновения не происходит - допустим, в темноте, - зрение оказывается бессильным. Такого же мнения придерживался Платон. (7. 9-10) (Взаимодействие противоположно направленных действий.)

Пример 46:  …разрыв ковалентной связи, образованной двумя электронами, в принципе может происходить только одним из двух способов: либо по одному электрону каждому из осколков (гомолиз), либо одному оба, другому ничего (гетеролитический разрыв):

 

   A  :  B  —   A· + B· ;        A  :  B  (—    A+ + B-

Гомолиз                        Гетеролиз

В первом случае образуются только свободные радикалы, во втором – только ионы (явные или скрытые “криптоионы”). Эта классификация реакций по их механизму верой и правдой служила химикам много лет и именно в силу своей очевидности долго казалась единственно возможной; во всяком случае, именно этот постулат являлся символом веры для органиков самых разных школ и направлений.

Общепринятая систематика гетеролитических реакций основана на льюисовской теории кислотно-основного взаимодействия. Термодинамическим категориям «кислота-основание» в кинетике соответствуют понятия «электрофил-нуклеофил»; при этом кислота (электрофил) выступает в роли акцептора электронных пар, основание (нуклеофил) – их донора. Взаимодействие электрофила с нуклеофилом, приводящее к образованию ковалентной связи, обычно мыслится как синхронное, «одномоментное» обобществление неподеленной пары, принадлежащей нуклеофилу. Эта одномоментность – постулат. Исходя из термодинамики (а все остальное не строго), доказать этот постулат нельзя. В него надо верить. Этот постулат лежит в основе современной теории гетеролитических реакций, где он оказался исключительно плодотворным.

Представления о чисто гомолитических, свободнорадикальных реакциях в течение очень длительного времени развивались параллельно и независимо; вне этой систематики оказались органические окислительно-восстановительные реакции, сущность которых состоит в переносе электронов от восстановителя к окислителю.

Так в общем массиве органических реакций образовались три разобщенных и внешне не связанных материка, каждому из которых предстояло, казалось, развиваться независимо от двух других.

(Позже появились факты, указывающие на единство этих понятий.)

Стало очевидным, в частности, что активные промежуточные частицы – ионы и радикалы – связаны друг с другом быстрыми одноэлектронными переходами, что позволяет им легко превращаться друг в друга:

     +e-    +e-

R+®  R· ® R-

    -e-      -e-

(NB!) <…>  «Ересь» зародилась именно на почве бурно развивавшейся в последние годы химии ион-радикалов, т.е. частиц, являющихся одновременно и ионами и свободными радикалами (см.: Химия и жизнь. 1980. № 10. С.29).

Один из двух электронов, образующих связь А-В (точнее, электрон с верхней занятой молекулярной орбитали), может перейти на другую молекулу, которая, таким образом, по отношению к молекуле А-В будет являться окислителем. На какое-то время молекула А-В останется без одного электрона, у нее будет один неспаренный электрон. Следовательно, остаток АВ является свободным радикалом, но и катионом тоже, – ведь покинувший молекулу электрон унес с собой единичный отрицательный заряд. Итак, если молекула АВ теряет один электрон, она становится катионом и радикалом одновременно, т.е. катион-радикалом. Так и запишем:

АВ – е- ® АВ·+.

Молекула CD, захватившая «лишний», чужой электрон (точнее, принявшая его на низшую незанятую молекулярную орбиталь), становится анион-радикалом:

CD + е- ® CD·-.

<…> В большинстве случаев (хотя далеко не всегда) ион-радикалы неустойчивы и распадаются на ион и свободный радикал. Например, катион-радикал метана распадается по двум направлениям:

·СН3 + Н+ < СН4·+ > СН3+ + Н·

Более однозначно распадаются анион-радикалы органических галогенидов:

R - Hal·- ® R· + Hal-.

Обратите внимание –уже эти простейшие реакции не вписываются в традиционную схему: в одном акте образуются и ионы и свободные радикалы. Ни гомолиза, ни гетеролиза, «просто» гетерогомолиз (а может гомогетеролиз?)

Задумываясь над механизмом таких реакций, многие поколения  химиков (и органиков в особенности) пытались ответить на главный, с их точки зрения, вопрос: гомолитическая (свободнорадикальная) или гетеролитическая (ионная или скрытоионная) это реакция? <…> …только теперь постепенно становится очевидным, что привычная постановка этого основного вопроса может оказаться некорректной в принципе: во многих реакциях участвуют и ионы и радикалы. Мало того, и те, и другие образуются в одном и том же элементарном акте – при одноэлектронном переносе. Многие реакции на деле оказались ион-радикальными, и количество их неуклонно растет. Может и спорить-то было не о чем… (8. 89-92) (Процессы, проходящие одновременно по двум противоположным механизмам.)

Задача 11:

Модель ДНК Уотсона-Крика заключается в том, что ДНК – это двойная спираль, закрученная вправо. Такие молекулы называют правовращающими.

Предложите антигипотезу. Попробуйте совместить гипотезу с антигипотезой.

Контрольный ответ: Были обнаружены левовращающие ДНК Быстро выяснилось, что это типичная двойная спираль с уотсон-криковскими парами оснований, с двумя цепями, которые идут антипараллельно, с типичными водородными связями. И все-таки это была спираль левая, а не правая. Конечно, структура ДНК в основном соответствует модели Уотсона–Крика. Это правозакрученная спираль. Однако исследования А. Рича показали, что отдельные участки в ДНК могут быть закручены и наоборот.  (9.26)

С антимоделями дело обстоит чуть лучше, чем с разделениями. По крайней мере некоторые причины такого перехода начинают прорисовываться, хотя и не на том уровне, на каком бы хотелось.

5. Причины возникновения антимоделей.

Пример 47: Воображением и наблюдательностью наших предков было образовано и семейство "антимагнитов", т.е. семейство существ и веществ, взаимно отталкивающихся. В это семейство попали и антипатичные друг другу люди; и пламя свечи, отталкивающееся от магнита;  и масло, отталкивающее воду. (1. 13) (Расширение внешней модели за пределы области применимости.)

Пример 48: …проблема начальных форм половых отношений, установленных еще исследователями XIX в. На основании истолкования одной из систем родства можно было предположить, что ими были беспорядочные половые общения, получившие наименование промискуитета. Бахофен постулировал эту форму половых общений, даже не касаясь вопроса о системах родства, а исходя из общих соображений… Этнографическая литература при реконструкции самых ранних ступеней брачных отношений на протяжении многих десятилетий исходила из гипотезы промискуитета.  (В 30-х годах эту гипотезу критиковал А.М. Золотарев.) Именно это широкое сопоставление систем родства у разных народов и позволило ему обосновать негативный вывод в отношении существования промискуитета как отправной точка в развитии семейно-брачных отношений. В связи с этологическим изучением приматов, особенно высших, начавшимся с применением новой техники и новых методических подходов в 60-е годы, этот вывод получил подтверждение с неожиданной стороны. Речь идет о достаточно четко выраженном у обезьян избегании половых связей между ближайшими кровными родственниками. Если отсутствие или редкие случаи полового общения между сыном и матерью можно объяснить их принадлежностью к разным поколениям, то аналогично редкие связи разных братьев и сестер не поддаются  подобному объяснению, нужно думать в данном случае о каком-то другом поведенческом механизме. Так или иначе эти приматологические наблюдения укрепляют нас в правоте отрицания существования промискуитета на заре человеческой истории. (4. 91) (Отрицание прежнего предположения. Антигипотеза, как результат выхода в надсистему изучаемых систем.)

Пример 49:  …после появления книги Мовиуса (см. Пример 12) специалисты стали обращать внимание больше на различия, чем на сходство. (4. 85-86) (Переход от концепции к антиконцепции.)

III. Переход к группам

Еще одно типовое преобразование – переход от объекта к группе объектов. Тут возможны следующие варианты.

1. Изучаемый объект оказывается не единым целым, а группой. Его свойства зависят от групповых свойств, структуры группы и т.д.

Пример 50: В ненамагниченном ферромагнетике магнитный момент тела в целом равен нулю. Это объясняется тем, что в ферромагнетиках все атомы делятся на группы - так называемые домены. Каждый из доменов, видимый невооруженным глазом, содержит миллиарды атомов, ориентированных в одном направлении, и, таким образом, имеет солидный магнитный момент. Однако тело в целом магнитным моментом не обладает, поскольку домены в теле расположены хаотично.

Помещая тело в магнитное поле, мы способствуем тому, что все домены постепенно ориентируются в направлении внешнего магнитного поля и их магнитные свойства суммируются. Сняв внешнее магнитное поле, получим новый магнит - ферромагнитное тело, в котором все домены намагничены в одном направлении. Если мы хотим в течение длительного времени сохранить магнитные свойства "рукотворного магнита", нужно приложить усилия к тому, чтобы домены не вернулись к прежнему хаотическому расположению. Для этого магнит не нужно трясти и нагревать. (1. 15) (Объект представляет собой группу. Причина явления – структура группы.)

Пример 51: Декарт скрупулезно описывает строение Вселенной, разбирает, что и как в ней движется. Планеты, увлекаемые вихрями частиц, обращаются вокруг центров заключающих их небес. В центрах помещаются звезды, в нашем небе - Солнце... Небесная материя вращает каждую планету не только вокруг Солнца, но и вокруг ее собственного центра: эта материя образует вокруг планеты малое небо, вращающееся в том же направлении, что и большое.

Мчащиеся по кругу частицы, стремятся удалиться от центра неба, то есть от Солнца, подобно тому, как стремится вылететь камень из пращи. "У этих частиц есть, однако, нечто сверх того, что имеется у камня, вращающегося в праще...- говорит Декарт. - Эти частицы постоянно толкаются всеми им подобными частицами, расположенными между ними и звездой, занимающей центр их неба; толкаются они и материей этой звезды". (7. 23) (Объект представляет собой группу. Причина явлений – взаимодействие элементов группы.)

2. Объединение объектов в группу.

-      распространение частных свойств изучаемых объектов на всю группу

Пример 52: Как и все психоаналитики, Юнг уделял большое внимание сновидениям. Он был поражен частотой сновидений, связанных с богами, дьяволами, великанами, домовыми, оборотнями и т.д. - то есть с темами, распространенными в мифологиях всех времен и народов, а также в большинстве устных народных сказок. Юнг назвал эти образы "архетипами". (5. 27)

-      изучаемые объекты оказываются частями группы

Пример 53: В геноме диких дрозофил был обнаружен ген, способный «вырезать» сам себя из хромосомы. После скрещивания мух он перемещался по хромосоме эмбриона и внедрялся в новое место. При этом перемещался, как оказалось, не один подвижный ген, а множество нестабильных генов. И этот процесс происходил одномоментно, как некий «генный взрыв». В специальной научной литературе это явление получило название «транспозиционных взрывов». (9. 28)

-      добавление групповых свойств к свойствам изучаемых объектов

Пример 54: Математикам известно, что нельзя в общем виде найти корни уравнений выше четвертой степени. Не удавалось даже определить, решается ли данное уравнение вообще. Галуа разработал понятие математических групп, в которые входят объекты, имеющие общие свойства. Пользуясь этими свойствами, можно определить, решается ли данное уравнение (причем любой степени).

-      свойства группы зависят от ее структуры

Пример 55: Морган собрал очень значительный материал о конкретных обществах, использовав не только существовавшую литературу, но и письма работавших в этих обществах корреспондентов и миссионеров, и с помощью этого материала убедительно показал, что в центре общественных отношений у первобытных народов стоит не семья, а род, т.е. группа кровных родственников, осознающих свое родство и происхождение от общего предка. Род всегда экзогамен, т.е. представители рода берут жен в другом роде. Было отчетливо продемонстрировано, что во многих случаях имеет место не взаимное перекрестное брачевание родов, а система брачных отношений между родами, т.е. система родов. Сам род изначально матрилинеен, т.е. счет родства происходит по материнской линии вплоть до родоначальника. (4.66)

-      в группах действуют закономерности средних величин, а не конкретных, как в объектах.

Пример 56: Важнейшая заслуга Клаузиуса состояла в том, что он впервые применил здесь новый способ расчета и рассуждений – так называемый метод средних величин. На его основе ученый сумел вычислить давление газа на стенки сосуда как некий средний результат непрерывных ударов молекул газа об окружающие их преграды. Он уточнил некоторые важные формулы, ввел понятие средней длины пути свободного пробега молекулы (1860) и вычислил эту длину (10-5 см), что позволило в дальнейшем определить размеры молекул. В отличие от своих коллег, Клаузиус рассматривал не только прямолинейное, поступательное движение молекул газа, но и их вращение. А его метод средних величин привел впоследствии к созданию статистической физики. (6. 160)

Задача 12:

Теория Фрейда объясняет мотивацию поведения каждого человека определенными личными психическими комплексами.

Предложите следующий шаг в развитии этого подхода.

Контрольный ответ: Подход Я.Л. Морено... сильно отличается от предыдущего.

Морено постулирует существование симпатий между отдельными индивидами и с помощью социометрического теста, основанного на выборе и отталкиваниях, выявляет сеть таких симпатий.

Будучи основателем социометрии, Морено является также новатором психиатрии, куда он внес групповые методы. Он считает психоанализ Фрейда неполным, так как при психологическом лечении он не учитывает групповые феномены. (5. 34)

3. Процессы вместо одноступенчатых оказываются многоступенчатыми

Пример 57: Так вот, в лаборатории Ю. Кудрашова было установлено: введение радиопротекторов животным вызывает всегда появление в тканях биологически активных соединений, которые называют биогенными аминами. В свою очередь, молекулярный механизм действия биогенных аминов опосредован через систему так называемых циклических нуклеотидов – ближайших «родственников» уже известной нам аденозинтрифосфорной кислоты. Наконец, уже циклические нуклеотиды «защищают» клетку от поражающего действия ионизирующей радиации и, пожалуй, главное – создают благоприятные условия для восстановления повреждений. (9.106-107)

4. «Вторая производная»: изучаемые элементы объединяются в группы, которые образуют структурированную надгруппу.

Пример 58: Так сложилась теория типов. Эта теория рассматривала все органические вещества как производные их неорганических прототипов. «Тип воды», например, объединяет спирты, простые эфиры, кислоты и их ангидриды:


 

Можно было бы привести еще несколько подобных уже выявленных преобразований. Можно было бы и поискать новые. Однако, когда намечается накопление однотипных результатов, всегда есть смысл остановиться и посмотреть на сделанное «с высоты». Где место этим преобразованиям в нашей схеме? Это очевидный этап классификации. А значит, ему присущи все проблемы классификаций. И в первую очередь – это противоречие между точностью и сложностью.

Действительно, хотя выявлено всего несколько типовых преобразований, их уже пришлось дробить на более низкие ранги. Для иллюстрации были выбраны самые недвусмысленные примеры, но большая часть примеров, не упомянутых в этой статье, совсем не так однозначна. Многие из них легко подходят к разным преобразованиям.

Очевидно, надо переходить к следующим этапам, не дожидаясь обострения проблем.

Однако эти переходы пока совершенно неочевидны. Их еще предстоит исследовать.

В заключение я хочу привести слова Резерфорда: «В природе нет явления, которое человек мог бы открыть внезапно». Видимо великий физик предполагал существование закономерностей развития научных представлений.

Вопрос к читателям: модель какого типа я сейчас построил? что могло бы произойти с этой моделью дальше, если бы ее приняли всерьез?

Список литературы:

1.     В.П.Карцев. МАГНИТ ЗА ТРИ ТЫСЯЧЕЛЕТИЯ. 4-е издание, переработанное и дополненное. М., Энергоатомиздат, 1988.

2.     Давид Ливингстон. ПУТЕШЕСТВИЯ И ИССЛЕДОВАНИЯ В ЮЖНОЙ АФРИКЕ С 1840 ПО 1855 ГГ. Государственное издательство географической литературы. М., 1955.

3.     Хоровиц Н. ПОИСКИ ЖИЗНИ В СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ. М., Мир. 1988.

4.     Алексеев В.П., Першиц А.И. ИСТОРИЯ ПЕРВОБЫТНОГО ОБЩЕСТВА. «История». – М.: Высш. Шк., 1990. – 351 с.: илл.

5.     М.-А.Робер, Ф.Тильман. ПСИХОЛОГИЯ ИНДИВИДА И ГРУППЫ. М., "Прогресс". 1988.

6.     В.П.Лишевский. ОХОТНИКИ ЗА ИСТИНОЙ. Изд-во «Наука», М., 1980.

7.     Мороз О.П. СВЕТ ОЗАРЕНИЙ. М., "Знание", 1980.

8.     О.Ю. Охлобыстин. ЖИЗНЬ И СМЕРТЬ ХИМИЧЕСКИХ ИДЕЙ. Изд-во «Наука», М., 1989.

9.     Е. Романцев. Закономерные чудеса. М., «Молодая гвардия». 1987.

Ю.Мурашковский

30.05.2001.

В НАЧАЛО СТАТЬИ

  на главную | наверх