Стропальщик

Описание

Математика в химии
Приведенные выше слова отражают две противоположные точки зрения на отношение математики к другим наукам.
Сторонники первой убеждены, что математика так красива сама по себе, что любые практические приложения её только портят (Г. Харди). Английский математик Роджер Пенроуз считает, что законы математики - это неотъемлемая часть природы, а не творение человеческого разума. Они объективны и существуют сами по себе, независимо от нас. Удивительно, что некоторые области математики существовали задолго до того, как физики объяснили с их помощью явления во вселенной. Так конические сечения, изучаемые Апполонием в древней Греции, были использованы Кеплером в начале 17 века для описания орбит планет.
Другие ученые, например, академик В.И. Арнольд убеждены, что математика - экспериментальная наука, так как многие математические открытия были сделаны благодаря наблюдениям за природой. К примеру, человек понял свойства сложения и умножения, считая овец.
Химия - это тоже экспериментальная наука о веществах, их свойствах и превращениях, широко использующая в своих целях достижения других наук, в первую очередь математики и физики.
Немецкий ученый и писатель Г.К. Лихтенберг (1742-1799) писал: . Многие статьи в серьезных химических журналах не содержат ни одной химической формулы, зато изобилуют математическими уравнениями.

Математика для ученых - химиков - это, в первую очередь, полезный инструмент решения химических задач. Очень трудно найти какой-либо раздел математики, который совсем не используется в химии. Функциональный анализ и теория групп широко применяются в квантовой химии, теория вероятностей составляет основу статистической термодинамики, теория графов используется в органической химии для предсказания свойств органических молекул, дифференциальные уравнения - инструмент химической кинетики.
Хоть химия и связана с математикой, она все-таки накладывает на нее определенные ограничения! К примеру, в химии нет понятия . Число атомов в наблюдаемой части вселенной очень велико, но в природе нет больших величин стремящихся к бесконечности. Каковы же самые большие числа, используемые химиками? Число атомов во Вселенной оценивается как 10[50], на Земле - 10[80 ]атомов, в человеческом организме их примерно 10[27].
Так же в химии нет иррациональных чисел. Иррациональное число содержит бесконечное число знаков в десятичной записи. Химия - наука экспериментальная, она оперирует с результатами измерений, которые выражаются или целыми числами, или дробными, но полученными с конечной точностью, как правило, не более 4 значащих цифр. Например, показатель преломления вещества может быть равен 1,414, но не бывает равным √2. поэтому числа PI, часто возникающего в химических расчетах, обычно округляют до 3,14. Это лишь малая часть тех самых ограничений. Действуют ли математические законы в химии безраздельно, или между науками существуют противоречия?


Химия как наука и как способ познания природы обладает необычными свойствами. У нее нет собственных законов. Все законы химии, включая Периодический закон, служат лишь частными проявлениями общих законов, которыми занимается физика. Поэтому недалекие научные работники считают химию частью физики. Разумеется, это глубоко ошибочная точка зрения. А что же есть в химии своего? В первую очередь, колоссальное многообразие изучаемых объектов. Одних только чистых индивидуальных веществ в химии охарактеризовано около 20 миллионов 2 , не считая многочисленных смесей. А ведь есть еще и химические реакции между веществами. Из всех известных химии веществ лишь очень небольшая доля - всего несколько процентов - имеется в природе, остальные вещества - продукт деятельности учёных. По мнению выдающего американского химика Роальда Хоффмана (род. 1937), химики отличаются от любых других ученых тем, что собственноручно творят те объекты, которые потом воспринимают и изучают. В точности то же самое делают писатели, художники и композиторы. Это роднит химию с искусством. Другие естественные науки - физика и биология - изучают то, что создано природой, а химия - главным образом то, что сделала сама.