Смысл валентной формулы стал понятен лишь с открытием электрона в 1897г. Развитие квантовой физики повлекло за собой формирование квантовой химии (пусть и с опозданием, обусловленным низким уровнем математической подготовки химиков рубежа веков). Квантовая химия, использовавшая методы квантовой механики для решения химических задач, должна была помочь выстроить понятийную схему на основе физико-математических теоретических построений и способствовать отказу от чисто формальных соотношений между объектами химии и математики или физики. От физически не сформулированных представлений о природе химических связей прейти к формулировке оных как некоего функционала, строящегося на точном решении задач квантовой механики. Однако, для точного решения задач внутри химии, представляется единственно возможный путь – формулировать их на языке физики, допускающей точные числовые решения. Но за столетия своего развития язык химии оказался столь развит и самодостаточен, что в процессе решения задач химии именно химический язык оказался необходим. Кроме того, при использовании независимых расчётных методов квантовой механики обнаружилось, что при максимально точном и общем гамильтониане исходной системы, в полученном максимально точном численном решении химические эффекты не проявлялись. Их приходилось как бы вводить дополнительно, что рушило всю стройность теоретического дедуктивного расчёта. Складывалась ситуация, когда доказавшая свою обоснованность теория как теория физическая оказывалась малопригодной в области химии, хотя там фигурировали те же самые объекты.
И хотя алгоритмические проблемы редукции химии к физике очевидны, попытки её проведения продолжаются до сих пор. И дело тут, скорее, в статусе физики как «науки о природе и её законах». Редукция к физике являлась бы свидетельством некоего единства естественнонаучного подхода, свидетельством единства науки, выраженном в её понятиях. Таким образом, подгонка требований описания на языке физическо-математических понятий к требованиям соответствия химическим понятиям и необходимость получения описаний в химических терминах может истолковываться как попытка создать химию как естественнонаучную теоретическую дисциплину, отвечающую требуемым критериям строгости. Необходимость получения наглядных образов и решений не включается в набор этих требований, однако обращение к ним диктуется желанием построить нормальную систему объяснений. Произвол в выборе языка или метода описания всегда остаётся, определяясь в зависимости от поставленной задачи. Сама точность теории определяется каждый раз задачей, поставленной исследователем. Отсюда в конструирование науки и входит задаваемое человеком и явно фиксируемое целеполагание. Стремления иерархизировать или, напротив, сделать однородными, гомогонизировать объекты оперирования не есть отражения реальности как таковой, а есть всего лишь отражения человеческого манипулирования с нею.
3.2. Человекоразмерность и критерий открытия.
Любая научная работа должна содержать открытие. Но что есть открытие? И как выбрать научную стратегию, приводящую к совершению открытия? Есть один общий критерий: научная работа рассматривается как открытие только если она может быть использована. Причём совершенно не важно, превращается ли данное новое в науке, обозначенное как открытие, в истинно работающий инструмент или же надежды на его использование просто представляются реальными. То есть распознавание нового в науке можно осуществлять, рассматривая продолжающуюся после открытия научную деятельность. Если раньше некие задачи и цели были недостижимы, а теперь, благодаря новому, они достигнуты, то это новое начинает рассматриваться как открытие. Например, долгое время задача преобразования энергий была нерешённой, но с открытием принципа сохранения стало возможным выстроить в стройный ряд экспериментальные данные термодинамики и электродинамики. Но сам принцип есть некое законченное, замкнутое на самом себе высказывание, ведь самого преобразования энергий (несмотря на экспериментальное подтверждение) никто не видел. Невозможность создания вечного двигателя кажется более обоснованной, т.к. вечных движений, которые он должен совершать, никто и никогда в природе не фиксировал. Квантовая теория Бора может быть рассмотрена с той же позиции, поскольку она была использована как инструмент объяснения свойства периодичности в первых рядах таблицы Менделеева (не смотря на то, что сама теория была построена как раз на эффекте этой самой периодичности).
Явным примером стратегии, ведущей к открытию, может служить всё та же теория Бора, где отсутствие излучения у устойчивого атома принимается за исходную точку, хотя это противоречило тогдашним положениям электромагнитной теории. Теоретическая аномалия превращается в новый закон природы.
Часто просто перенос методов одной науки в другую трактуется как открытие. Наиболее типичный случай – перенос математических методов в физику. Менее известен факт, что именно благодаря доведённой веками до совершенства технологии производства кафеля и фарфора стало возможным создание интегральных микросхем, ведь выращивание кристалла в керамической подложке технологически невероятно сходно с нанесением рисунка на фарфор металлосодержащими красками.
3.3. Понятие противоречия и его объективные и субъективные коннотации.
Можно констатировать, что именно аналогия и перенос методов одной дисциплины в другую, и инверсия, рассматриваемая как перемена точки зрения на противоположную, могут рассматриваться как два пути, наиболее часто ведущих к открытию. Однако инверсия порождает противоречие с уже установленными законами и правилами внутри научной теории. Как сказал в 1946г. А.Эйнштейн: «Мы должны признать, что не имеем для физики общей теоретической основы, которую можно считать её логическим фундаментом».
Можно выделить три основных типа противоречий для физических теорий: 1) противоречия внутри оснований и формулировок самой теории, 2) противоречия между различными физическими теориями, 3) противоречия между теорией и эмпирическими данными. Что интересно, характер этих противоречий определяется не природой описываемого явления, а принятым характером его описания. И в выборе путей «снятия» противоречия явно проявляется человеческий, субъективный характер познания. Аналитическое расчленение совокупности наблюдаемых явлений на отдельные области рассмотрения как раз и приводит к возникающей нестыковке между различными описаниями. Стремление локализовать противоречия и отделить их друг от друга приводит, обычно, к расчленению теории на квази отдельные части и рассмотрению их как квазинезависимых теорий. В другом случае противоречиями просто пренебрегают – ведь работала же теория электродинамики не смотря на то, что не было внятного объяснения противоречивого явления самовзаимодействия точечного заряда. «…для действующего физика истина недостаточно хороша, должны быть ещё расчётные возможности» говорил Теллер. Действительно, если дело доходит до выбора, то физики часто бросают истину, возможно, уже подтверждённую экспериментально, и ищут теории, в которых возможно производить расчёты, дающие адекватные приближения. Стремление поиска фундаментальных, наиболее общих теорий в физике (или, по словам Ст.Хокинга, создание «теории всего») оправдывается предположением, что каждая степень обобщения будет объяснять противоречия предыдущего уровня и высший уровень обобщения уже не будет содержать противоречий. Такое предположение частично подтверждается работами Фока и созданным им методом самосогласованного поля (ССП), работающего как раз на многоуровневом приближении. Эта тенденция совершенно общая, отмечающая возрастание расчётных и экспериментальных возможностей теории при снижении «уровня теоретичности». Кэртрайт напротив, настаивает на том, что в мире физики существуют только теоретические понятия и некоторые причинные цепочки, а все фундаментальные законы являются искусственными артефактами. Несмотря на расхождение, эти взгляды сходятся в одном месте: если не построено обоснование истинности закона, как не построена и цепочка, связывающая феноменологические законы с фундаментальными, закон объявляется не имеющим права на существование. Этот факт, а так же неудача химико-физического редукционизма, говорит об устоявшихся внутри отдельных дисциплин устойчивых понятий, согласно которым они и анализируют мир. Это совсем не свидетельствует о разнородности дисциплин, просто пока не создан тот язык, который мог бы стать общим для них, удовлетворив всем критериям их парадигматики. Такой язык мог бы быть построен на основе математики, однако потребность человечества в понимании и объяснении внутри естественнонаучного знания и при выборе параметров аппроксимации оного ограничивает эту ветвь развития. Теоретическое мышление и математические методы на сегодняшний день являются равнозначными, но практически не пересекающимися подходами к познанию.