ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Предисловие к русскому изданию из "Физическая химия для биологов" Авторам удалось написать очень полезную книгу, в которой в не совсем обычной для учебника образной и яркой форме изложены практически все необходимые для биологов сведения в области физической химии. Некоторые из разделов книги напоминают по стилю изложения не столько классический учебник, сколько научно-популярный очерк. Вместе с тем авторы книги нигде не впадают в вульгаризм, и видимая легкость, с которой они излагают сложные вопросы, всегда сочетается с научной точностью. Принятый авторами стиль — отнюдь не самоцель, но сложный педагогический прием, позволяющий им выполнить главную задачу — донести в краткой и доходчивой форме суть основных понятий химической термодинамики, кинетики, электрохимии, коллоидной химии, теории растворов и других разделов физико-химической науки. Авторы, однако, не ограничиваются этим. Наряду с изложением теоретических основ физической химии они тут же на конкретных примерах иллюстрируют возможности практического использования в биологии физико-химических принципов и основанных на них экспериментальных методов. В этом сочетании двух начал состоит, пожалуй, наиболее привлекательная особенность книги супругов В. и X. Уильямсов, делающая ее ценной не только в качестве учебника, но и в качестве методического пособия для биологов. [c.5] В математическом приложении, специально написанном для этой книги Б. Таунсендом, изложены основы аналитической геометрии, а также дифференциального и интегрального исчисления. Внимательно прочтя и усвоив материал, изложенный в этом приложении, и проделав приведенные в нем упражнения, читатель вполне сможет, не прибегая к учебникам высшей математики, понять смысл описанных в книге способов аналитического и графического выражения экспериментальных данных, а также математических преобразований, используемых при выводе уравнений. [c.6] В каждой главе книги читатель найдет примеры и задачи, решение которых облегчит ему усвоение материала. [c.6] Второе издание книги должно оказаться для читателя намного более полезным, чем первое. Значительная часть материала предыдущего издания переписана заново, в текст внесено много изменений, исправлений и дополнений. Вероятно, наиболее существенным добавлением является новая глава, посвященная спектроскопии, Взаимодействие электромагнитного излучения с веществом . Многие из тех, кто пользовался первым изданием, высказывали пожелание, чтобы данный вопрос нашел в книге свое освещение. [c.7] Я хотел бы воспользоваться возможностью выразить чувство глубокой утраты в связи со смертью моего друга и коллеги д-ра Билла Таунсенда, написавшего к первому изданию математическое приложение. Оно оказалось ценным подспорьем для читателей книги и продолжает оставаться важной частью новога издания. [c.8] Многие вопросы, обычно включаемые в годовой курс физической химии, нам пришлось опустить, поскольку они либо далеки от биологических приложений, либо не умещаются в программу курса одного семестра. При изложении материала мы исходили из того, что читатель уже знаком с основами органической химии, элементарной физики и математического анализа и имеет некоторую подготовку в области биохимии. Впрочем, знания по математическому анализу и по биохимии в данном случае не обязательны. Необходимый минимум математических знаний можно почерпнуть из приложения, написанного д-ром Б. Б. Таунсендом. Те, кто освоит этот минимум, могут, как нам кажется, успешно справиться с остальным текстом, не имея спе-диальной подготовки в области математического анализа. Но мы должны все же честно признать, что такой способ самообучения ставит читателя в несколько менее выгодное положение по сравнению с теми, кто имеет за плечами один или два семестра изучения математического анализа. Мы придерживаемся той точки зрения, что обучение физической химии нельзя вести в отрыве от математического выражения ее основных законов, и мы искренне стремились к тому, чтобы сделать математику возможно более простой, понятной и интересной. Тем, кто предпочитает более строгое и полное изложение, следует обратиться к учебникам, содержащим материал, рассчитанный на годовой курс физической химии. [c.9] Если в точных науках, например в физике, математические методы давно уже стали их неотъемлемой частью, то при изучении биологии и смежных с ней наук математические методы и физические законы используются еще недостаточно. Отсутствие интереса к математике со стороны биологов в прошлом частично оправдывалось традиционно качественным подходом к изу нию биологических проблем и медленным развитием наших представлений о степени сложности живых систем. Можно надеяться, однако, что в самом недалеком будущем математическая подготовка всех студентов будет непременно включать курс математического анализа, элементы которого, возможно, будут освоены еще в средней школе. Тогда будет значительно легче устанавливать связь между различными дисциплинами, и во всех средних и высших учебных заведениях курс общей биологии будут слушать студенты, уже вооруженные знаниями по физической химии. Но пока на это рассчитывать не приходится. [c.11] Льюис определял предмет физической химии как изучение того, что в науке наиболее интересно (сам он был физико-хими-ком). Надеясь на должное понимание этой точки зрения, мы начнем наше изложение с вопроса о различных типах физических законов. Поскольку физическая химия, а вместе с ней и биохимия могут рассматриваться как приложение законов физики к химическим и биохимическим системам, такое начало логически вполне себя оправдывает. [c.11] Вы можете заметить, что почти все физические законы сопровождаются довольно строгим указанием условий, в пределах которых они выполняются. Условия эти чаще всего выглядят вполне логично и естественно. Можно сослаться, например, на законы химического равновесия, согласно которым состояние равновесия зависит от температуры. Кроме того, в физической химии и в биохимии часто оказывается выгодно упростить математическую формулировку некоторых общих законов их применимость в результате заметно сужается, но зато неизмеримо возрастает их польза. Например, наиболее полезные уравнения, описывающие свойства растворенных веществ и их взаимодействие с растворителем, представляют собой упрощенный вариант общих уравнений, применимых лишь к случаю разбавленных растворов. В уравнениях, выражающих поведение разбавленных водных систем, мы можем заменять молярность на моляль-ность, подставлять молярные доли вместо молярности и делать многие другие удобные упрощения. Упрощенные законы часто называют предельными законами . Впрочем, если подойти строго, то почти все физические законы являются предельными , поскольку всем им присущи какие-то пределы применимости. Однако в последующем изложении под предельными законами мы будем подразумевать лишь те, которые возникают в результате достаточно радикальной математической хирургии. [c.12] Вначале, наблюдая за поведением некоторой системы, ученый замечает, что при определенных условиях эта система ведет себя воспроизводимым образом в результате у него появляется возможность предсказывать ее поведение. Тогда ученый, как правило, описывает поведение системы неким математическим уравнением, которое мы называем эмпирическим. [c.13] Любопытство ученого этим не удовлетворяется, и он задаег вопрос Не связано ли наблюдаемое поведение системы с ка ким-либо фундаментальным свойством материи В поисках ответа ему приходится сформулировать вопрос несколько иначе Нельзя ли придумать такую совокупность основных свойств материи, которая находилась бы в согласии с наблюдаемым поведением системы Предположение о тех или иных свой ствах материи именуется гипотезой. [c.13] Гипотезы подкрепляются определенной аргументацией и облекаются в соответствующую математическую форму. В конечном итоге выводится уравнение, позволяющее предсказывать поведение системы. Это уравнение сопоставляется с исходным эмпирическим уравнением, выведенным из непосредственных наблюдений. Теперь ученый должен проверить, в какой мере его общие построения согласуются с наблюдаемыми явлениями, так как научный метод исходит из того, что проникновение в фундаментальные свойства материи возможно лишь постольку, поскольку теоретические предсказания согласуются с экспериментальными наблюдениями. [c.13] Следует указать, что иногда в предсказании поведения системы в равной степени полезными могут оказаться совершенно различные постулаты. Такую ситуацию иллюстрирует, например, случай, когда две разные теории привели нас к представлению о двойственной природе энергии излучения. Ученые не всегда настаивают на том, чтобы полезная система постулатов обязательно была единственно возможной когда приемлемые черты обнаруживаются сразу у нескольких систем постулатов, то стремятся извлечь пользу из каждой. [c.14] Ученый постоянно стремится использовать доступный ему метод для развития сразу всех мыслимых объяснений одного и того же явления, однако истинным является, вероятно, лишь одно из них. Примеры, когда приходится прибегать сразу к двум или нескольким системам постулатов, говорят о том. что каждая из них содержит долю истины. По мере развития науки всегда появляется единая диалектическая по своей природе система представлений, поддающаяся математической интерпретации, способная выдержать все виды аргументации и подкрепленная экспериментальными доказательствами. [c.14] По мнению авторов, студенты, посвятившие себя науке, всегда должны проявлять интерес к возможному применению научных идей и представлений в других сферах человеческой деятельности— в экономике, политике, социологии. Мы вовсе не утвер-гйдаем здесь, что научный метод применим и к отношениям между людьми, однако мы уверены в тех случаях, когда приходится выбирать правильное решение, нельзя обойтись без принципов, лежащих в его основе. [c.14] Наука имеет свои храмы, каждый из которых воздвигнут усилиями нескольких архитекторов и большого числа рабочих. [c.15] Изучать физическую химию можно разными путями, точно так же как разные пути можно избрать для того, чтобы из Нью-Йорка попасть в Сан-Франциско. Мы решили начать с термодинамики, полагая, что читатель уже знаком с основными положениями учения о строении атомов и молекул, которые излагаются в курсах общей химии. Но прежде чем приступить к изложению законов термодинамики, нам нужно ознакомиться с законами, управляющими поведением газов, поскольку газовые системы будут служить нам простейшими термодинамическими моделями. [c.15] Вернуться к основной статье