Том 2. Теоретико-мыслительный подход. Книга 1 : От логики науки к теории мышления - Георгий Петрович Щедровицкий

нейтральном атоме), от которого зависят другие свойства элементов и их соединений. Объяснение этой зависимости, за которой уже сам Менделеев угадывал проявление неизвестных в то время глубоких свойств атома, дали работы последующего поколения ученых — Г. Мозли, Н. Бора, Э. Резерфорда, В. Паули и других. По современной трактовке периодического закона свойства элемента определяются зарядом ядра и структурой электронной оболочки его атома: по мере возрастания заряда ядра (а следовательно, и числа внешних электронов) периодически образуются сходные электронные структуры, чем и обусловлено периодическое изменение свойств элементов. Менделеев впервые дал научную классификацию элементов — периодическую систему, в которой сходство и различие элементов нашли отражение в их расположении. Введенное Берцелиусом деление элементов на две группы (электроположительных металлов и электроотрицательных неметаллов) с открытием и обоснованием периодического закона оказалось весьма относительным и условным и потеряло свое самостоятельное значение для рассмотрения химических свойств элементов. Выяснилось, что электрохимические свойства, положенные в основу такого деления, также являются периодической функцией порядкового номера, изменяются постепенно и определяются положением элемента в периодической системе.

Таким образом, работы Менделеева завершили один этап процесса «нисхождения». Атомный вес элементов, выделенный им из всех свойств этих элементов, оказался тем сущностным свойством, от которого зависят все остальные. В дальнейшем за этим свойством были обнаружены еще более глубокие свойства атомов, а сам атомный вес оказался зависимым от них. Работы Мозли, Бора, Резерфорда, Паули и других составляют уже новый этап в процессе «нисхождения». Он закончился выделением ядра и электронных оболочек атомов, но его место занял следующий этап «нисхождения» — исследование внутриядерных закономерностей.

Понятие атома-элемента все более отделялось от понятия простого тела, а понятие соединения от понятия сложного тела — по мере того как выяснялось, что внешние свойства тел не могут быть просто выведены из свойств атомов и соединений. Поэтому параллельно с учением об элементах и на его основе развивалось учение о структуре и строении простых и сложных тел, в частности, учение о структуре и строении металлических тел.

В середине XIX века в связи с общим развитием металлургии возникла металлография. Она стремилась объяснить, почему при одном и том же составе многие металлические тела часто имели совершенно различные свойства. Первоначально металлографические исследования заключались в изучении поверхности излома или шлифа[81] металлов путем визуального наблюдения или с помощью микроскопа. Возникло понятие о структуре металла, которая в зависимости от размеров «зерна», обнаруженного на поверхности излома или шлифа, определялась как крупно- или мелкозернистая. В дальнейшем, в 60-х и особенно в 80-х годах XIX века, в связи с общим развитием физики и химии и применением физических и физико-химических методов к исследованию металлов металлография переросла в более общую науку о металлах — металловедение.

Развитие в конце XIX века физико-химического анализа, составляющего один из основных методов современного металловедения, позволило выяснить ряд зависимостей между составом различных сплавов, их структурой и физико-механическими свойствами. Однако только с помощью методов рентгеноспектрального и рентгеноструктурного анализа в 20-е годы XX века удалось вскрыть природу металлов и объяснить наличие у них общих физико-механических свойств единством их строения. Самым главным общим результатом применения этих методов исследования явилось введение новых понятий о кристаллическом строении металлов и металлическом состоянии вещества. Было выяснено, что все наиболее характерные свойства металлов — высокая электро- и теплопроводность и ее изменение с температурой, термоэлектричество, термоэлектронная эмиссия (то есть способность испускать электроны при нагревании), «красная граница» фотоэффекта (то есть низкие значения минимальной энергии светового кванта, вызывающей выход электронов из металла), электронно-инерционный эффект и, вероятно, также атермическая составляющая пластичности (благодаря которой металлы, в отличие от других тел, сохраняют значительную пластичность даже при температурах вблизи абсолютного нуля), особенности магнитных свойств и гальвано-магнитный эффект и т. д., — то есть свойства, характеризующие так называемое металлическое состояние, суть проявления одной и той же физико-химической сущности металлов, а именно наличия в этих телах легкоподвижных электронов, способных отщепляться от атомов и находиться в особом, так называемом «полусвободном» состоянии. Металлическое состояние возникает в комплексе атомов тогда, когда, благодаря взаимодействию последних при их достаточном сближении, неустойчивые внешние электроны утрачивают связь с отдельными атомами и «обобществляются» оставшимися положительными ионами. Это приводит к упорядочению связей и в системе положительных ионов, то есть к образованию кристаллической решетки металла. Таким образом, понятие «металл», или «металлическое состояние», становится обозначением наличия определенной связи между атомами элементов — так называемой металлической связи.

Склонность к образованию металлической связи имеют главным образом те элементы, атомы которых легко теряют электроны, то есть элементы, обозначенные в классификации Берцелиуса как «электроположительные металлы». Эта особенность строения их атомов обусловливает поведение «элементов-металлов» в химических реакциях, и эта же особенность в значительной степени предопределяет легкость создания ими металлической связи и металлического состояния. Однако при изменившихся условиях те же элементы могут образовывать и иные химические связи. И наоборот, элементы, которые при обычных условиях не дают металлических связей, в иных условиях (например, фосфор при сверхвысоких давлениях) переходят в металлическое состояние.

Металлофизика выявила некоторые зависимости, существующие между строением кристаллических решеток металлов и их физическими и химическими свойствами. В то же время многие закономерности их кристаллического строения получили объяснение на основе периодического закона Менделеева и теории строения атомов. Тем самым был установлен последовательный ряд зависимостей между элементарным химическим составом, кристаллическим строением и внешними физико-механическими свойствами металлов.

Таким образом, изучение вещества привело к тому, что абстракции, отражающие его свойства, группируются уже по меньшей мере в четыре «этажа»:

1) ядро и отношения между его составными частями;

2) атом и отношения между его составными частями;

3) а) молекула и отношения между ее составными частями;

б) отношение между молекулами в теле;

в) кристалл как коллектив многих атомов, определенным образом связанных между собой;

4) свойства простых и сложных тел в их отношении к другим макротелам.

Свойства и закономерности второго «этажа» объясняются (выводятся) на основе свойств и закономерностей первого «этажа»; свойства и закономерности третьего «этажа» выводятся из свойств и закономерностей второго «этажа»; наконец, свойства четвертого «этажа» могут быть объяснены лишь на основе свойств и закономерностей третьего «этажа», если только в процессе дальнейшего изучения (что вполне возможно) не появятся еще промежуточные «этажи» свойств и абстракций.

Теперь, чтобы объяснить внешние свойства тел, в частности, металлов, нужно проделать сложную цепь выведений одних отношений и свойств из других, начиная с самого глубокого «этажа» и заканчивая последним, верхним. Это и будет процессом восхождения от абстрактного к логически-конкретному. Вся система суждений и умозаключений, с помощью которых осуществляется процесс нисхождения и восхождения, взятая как результат, будет понятием о теле, в частности, о металле.

Современная логика — я имею в виду ту логику, которая господствует сейчас,