Специфика профессиональной химической деятельности

Рассмотрим некоторые важные особенности профессиональных методов, которые характерны именно для химической деятельности.

Задачи, решаемые химиком в процессе его профессиональной деятельности, весьма разнообразны по содержанию, форме, типу, уровню сложности и т.д. Единственное, что объединяет все эти задачи, является то, что решить их не может никто, кроме химика-профессионала. Другими словами, химики-профессионалы существует постольку, поскольку существует особый класс задач — химические. Наиболее характерными являются следующие типы задач:

химический синтез — получение новых веществ, композиций и материалов;

химическая модификация — улучшение свойств и характеристик природных веществ;

химический анализ — определение химического состава материалов, объектов, систем с целью предсказания их свойств и поведения;

химическое прогнозирование — предсказание химической эволюции различных материальных объектов или систем;

химическая экспертиза — оценка некоторой ситуации с химической точки зрения, например эффективности некоторого производства, последствий определенной хозяйственной деятельности и др.

Эти типы задач являются и наиболее важными для практики. Так, химический синтез и химическая модификация позволяют преобразовывать вещества или материалы малополезные (или даже вредные) в высокополезные. Так, из попутного нефтяного газа, приносящего массу проблем нефтедобытчикам, химики могут получать полимерные материалы — полиэтилен и полипропилен, синтетический каучук и т.д. Такие синтетические и искусственные материалы составляют основу всей практической деятельности людей от строительства плотин и небоскребов до косметики. Химический анализ и химическое прогнозирование позволяют химикам надежно предсказывать свойства любых материальных объектов и их поведение в будущем. Например, зная химический состав стали, можно предсказать ее конструкционные свойства и время разрушения стальной конструкции в определенных природных условиях и т.д. Химическая экспертиза позволяет принимать наиболее рациональные и безопасные управленческие решения.

Чтобы продемонстрировать специфичность профессиональных задач для каждой науки и их принципиальную несводимость к задачам другого типа, рассмотрим более подробно химический синтез, целью которого является получение некоторого вещества. Как и во всех других случаях, здесь можно предложить множество вариантов решения. Простейшим из них является "операторный" способ — принести нужное вещество со склада или купить. В тех случаях, когда этот путь не приводит к успеху, возникает проблемная ситуация и для ее разрешения приходится прибегать к помощи специалиста. Ясно, что специалисты разного профиля будут подходить к этой проблеме по-разному.

Так, с точки зрения физики задача выглядит очень просто: для физика всякое вещество есть совокупность атомных ядер, определенным образом расположенных в пространстве, и движущихся в их окрестностях электронов. Поэтому для создания вещества нужно взять определенную совокупность атомных ядер и расположить их относительно друг друга в заданном порядке. Затем необходимо запустить в этот ядерный остов надлежащее число электронов и придать им нужный тип движения. Тем не менее, ни один физик не возьмется осуществить эту рекомендацию на практике, поскольку не располагает для этого реальными возможностями. Самое совершенное знание законов классической или квантовой механики не поможет ему заставить атомные ядра расположиться в желаемом порядке, а электроны — двигаться нужными способами.

В отличие от физика, химик изначально ориентирован на практическое решение задачи получения реального вещества. Поэтому он вынужден действовать в рамках совершенно иного подхода. С точки зрения химика, вещество — это не совокупность каких-либо частиц, а продукт определенного процесса — химического превращения. Следовательно, для получения желаемого вещества нужно построить последовательность таких превращений, которая, с одной стороны, связывает исходное вещество и конечный продукт, а с другой стороны, состоит только из таких шагов (стадий), способы осуществления которых на практике известны. Поэтому химик, даже не имеющий ни малейшего представления о законах механики атомов и молекул и даже о физике вообще, в большинстве случаев не затруднится осуществить синтез (причем, несколькими способами) и получить желаемое вещество.

Очевидно, что практическая эффективность действий химика в данной ситуации обусловлена спецификой его способа рассуждения. Поскольку проблема заключается именно в синтезе, то наиболее полезным для ее решения будет использование операционного понятия вещества (как продукта реакции) и совокупности правил оптимального осуществления необходимых химических реакций. Если бы проблема была поставлена иначе, например, как задача объяснения физических свойств вещества (вязкости, растворимости, температур плавления и кипения), то и само понятие вещества приобрело бы другой смысл — как упорядоченной совокупности частиц. В этой новой ситуации построение физической модели было бы более эффективным приемом, чем применение представлений о химических реакциях. Поэтому и сама эта проблемная ситуация должна быть отнесена к области физики (к физическому типу задач).

Таким образом, опыт показывает, что химические проблемы наиболее эффективно решаются именно химическими средствами, и поэтому, например, золото все еще добывают традиционными химическими методами, а не получают на ускорителях, бомбардируя мишени из европия ядрами атомов серы.

Здесь необходимо подчеркнуть, что химики отнюдь не располагают исключительными прерогативами в деле получения веществ. Так, геологи, могут найти необходимое вещество в природе в составе какого-нибудь месторождения. Биологи могут получать некоторые вещества (например, антибиотики) гораздо эффективнее, чем химики, используя способность микроорганизмов производить такие вещества в качестве отходов жизнедеятельности. Существует целая отрасль промышленности — биотехнология, основанная на использовании данного метода. Однако список веществ, которые могут получать геологи или биологи своими методами, принципиально ограничен многообразием существующих в природе веществ и микроорганизмов. Химия, напротив, лишена каких-либо ограничений подобного рода и представляет собой совокупность универсальных методов получения или химической модификации любых веществ, независимо от их состава, свойств или происхождения.

Таким образом, каждый специалист (в том числе и химик) трактует свою задачу по-своему, не так, как другие "естественники". Специфика заключается в его особых способах действия, которые, в свою очередь, определяются особенностями профессионального способа мышления.

Другими словами, специфика деятельности естествоиспытателя конкретного профиля состоит в том:

- как именно он формулирует задачу,

- какого типа вопросы задает он себе,

- каких целей и результатов собирается достичь,

- как намеревается оценивать эффективность, полноту и ценность этих результатов.

Проиллюстрируем сказанное конкретным примером. Физики и химики одинаково часто пользуются таким инструментальным методом исследования, как ИК-спектроскопия. С внешней точки зрения в этом случае и физик, и химик действуют совершенно одинаково — они пользуются одним и тем же прибором, одними и теми же экспериментальными приемами, совершают одни и те же манипуляции, получают на выходе из прибора один и то же результат — бумажный бланк с изображенным на нем спектром, который представляет собой кривую линию замысловатой формы, вычерченную самописцем прибора.

На этом сходство заканчивается, так как информация, заключенная в спектре не выражена каким-либо явным и понятным для всех способом. Напротив, она требует расшифровки — соотнесения определенных полос поглощения в спектре со структурными особенностями исследуемого вещества или его молекул. Способ расшифровки не задан изначально и определяется той задачей, которая решается данным экспериментом. Химик при использовании ИК-спектроскопии чаще всего преследует цель химической идентификации синтезированного соединения. Вопрос, на который он хочет получить ответ, звучит так: "является ли данное вещество одним из известных?" или "является ли данное вещество именно тем, которое я и хотел получить?" Поэтому он будет интерпретировать спектр в рамках определенной кодирующей системы (по Дж. Брунеру) — "классической теории строения молекул", и результатом химической расшифровки ИК-спектра будет "структурная формула" химического вещества.

Физик вообще не станет снимать ИК-спектр, если он не уверен, что ему точно известны состав и строение исследуемых молекул. Его совершенно не интересует, откуда взялось вещество, зато интересуют механические характеристики молекул этого вещества. Поэтому вопросы, которые он будет себе задавать, звучат по физически: "какие типы колебательного и вращательного движения имеют место для данного типа молекул и какова их интенсивность в данных условиях?" или "каковы частоты и формы нормальных колебаний молекулы?". Поэтому он будет интерпретировать тот же самый спектр в рамках другой кодирующей системы — "механической модели многомерного осциллятора" и получит в результате набор "нормальных колебаний" молекулы и их "собственных частот". Таким образом, характер и результаты деятельности экспериментатора принципиально зависят от тех теоретических представлений, в рамках которых он действует как профессионал-химик или профессионал-физик.

Соответственно, у химика и физика будут различные системы оценок эффективности своей деятельности. Химик будет вполне удовлетворен, если ему удастся на качественном уровне соотнести так называемые "характеристические полосы" со структурными особенностями молекулы. Не случайно в химическом лексиконе, применительно к ИК-спектрам, имеется такое распространенное выражение, как "область отпечатков пальцев". Для физика такая соотнесенность вообще не является результатом. Он сочтет свою задачу выполненной только тогда, когда сможет извлечь из спектра количественный результат — определенную совокупность чисел (частоты нормальных колебаний, заселенности энергетических уровней и т.д.).

Таким образом, можно заключить, что для эффективного достижения своих профессиональных целей специалист должен располагать надлежащим арсеналом методов, включающим:

• научные понятия и их структурированных совокупности (теоретические модели),

• определенные способы рассуждения,

• способы их употребления.

Сказанное выше можно суммировать в виде следующих тезисов.

1) Всякая естественная наука есть особый способ деятельности, специально предназначенный для решения особого типа задач (физических, химических, биологических и т.д.).

2) Профессиональный способ деятельности реализуется посредством специфических методов (физических, химических, биологических и т.д.), объединяющих способы рассуждения, теоретические представления и соответствующие им практические методики и приемы.

Отсюда вытекает заключение о том, что первоочередная задача профессиональной подготовки специалиста состоит в том, чтобы:

1) установить границу, определяющую его внешний (физический, химический, биологический и т.д.) мир,

2) сформировать специфические (физические, химические, биологические и т.д.) потребности,

3) вооружить профессиональным способом мышления и языком (физическим, химическим, биологическим и т.д.), т.е. необходимым набором особых (физических, химических, биологических и т.д.) методов, позволяющих ему проявлять целенаправленную активность по познанию и преобразованию внешнего мира.